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  • 冥古宙

    冥古宙(Hadean)是指自地球形成至距今40亿年前这段时期,有些科学家称为地球的天文时期、或地球的前地质时期、或前太古代、或原太古代。这一时期地球历史包括原始地壳、原始陆壳的性质和形成以及原始生命的形式和出现等复杂的问题。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海世,以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。冥古宙最初是由普雷斯顿·克罗德(Preston Cloud)于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。

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    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 冥古宙 其他外文名: Hadean
    时间: 地球形成至距今40亿年前 分类: 原始地壳、原始陆壳的性质

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    概述 /冥古宙 编辑

    冥古宙(Hadean)是太古宙之前的一个,开始于地球形成之初,结束于38亿年前,但依据不同的文献可能有不同的定义。冥古宙最初是由普雷斯顿·克罗德(Preston Cloud)于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海世,以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。在整个冥古宙,地球从46亿年前形成,从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),出现原始的海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星彗星的轰击,根据同时期月球撞击坑推算(月球面对地球的那一面的大部分大型盆地如危海宁静海晴朗海肥沃海风暴海也都是于此一时期撞击形成的),地球遭遇了撞击,形成22000个或者更多的直径大于20公里的撞击坑;形成约40个直径约1000公里的撞击盆地;形成几个直径约5000公里的撞击盆地;约每100年造成严重的环境破坏。

    冥古宙在38亿年前结束后,内太阳系不再有大规模撞击事件,已知的地球最古老的岩石(位于北美克拉通盖层的艾加斯塔片麻岩及西澳洲那瑞尔片麻岩层的杰克希尔斯部分)也定年在38亿年前。

    因为这个时期的岩石几乎没有保存到现在的,所以并没有正式的细分。但月岩从40多亿年前就比较好的保存下来,因此月球地质年代的某些主要划分可参照用于地球的冥古宙划代。[1]

    历史/冥古宙 编辑

    冥古宙冥古宙

    冥古宙是太古宙之前的一个宙,开始于地球形成之初,结束于38亿年前,但依据不同的文献可能有不同的定义。冥古宙最初是由普雷斯顿·克罗德(Preston Cloud)于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海世,以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年),这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。在整个冥古宙,地球从46亿年前形成,从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化(计算表明仅需1亿年),出现原始的海洋、大气与陆地,但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌,在41亿年前到38亿年前地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击,根据同时期月球撞击坑推算(月球面对地球的那一面的大部份大型盆地如危海宁静海、晴朗海、肥沃海和风暴海也都是于此一时期撞击形成的)。

    冥古宙的岩石

    格陵兰的沉积层中含有带状铁矿的地层。里面可能含有有机碳,且这意味着那时很有可能已经出现可进行光合作用的生命了。但已知最古老的化石(于澳大利亚)是在那时的数亿年之后了。

    大撞击后期发生于冥古宙中,且对地球和月亮产生了影响。

    大气层和海洋

    在形成地球的物质当中,曾经存在过大量的水。在地球的形成时期,其质量比如今的小,水分子也就更容易挣脱重力。据推测,当时氢气和氦气大气层中持续不断地逸散,然而,现时大气中高密度的稀有气体却相对缺乏,这表明,在早期大气层中可能发生过什么剧变。

    有理论认为,在地球的年轻时期,它的一部分曾受过撞击而分裂,分裂出去的部分后来形成了月球。然而在这种说法下,撞击应该会令一到两个大区域融化,现时的组成成份却与完全融化的假设并不相符,事实上也很难将巨大的岩石完全融化并混在一起。不过相当一部分的物质仍被此次撞击所蒸发,在这颗年轻的行星周围形成了一个由岩石蒸汽组成的大气层。岩石蒸汽在两千年间逐渐凝固,留下了高温的易挥发物,之后有可能形成了一个混有氢气和水蒸气的高密度二氧化碳大气层。另外尽管当时表面温度有230℃,但液态的海洋依然能够存在,这得益于CO2大气层带来的高气压。随着冷凝过程继续进行,海水通过溶解作用除去了大气中的大部分CO2,不过其含量水平在新地层和地幔循环出现时产生了激烈的震荡。

    锆石的研究发现,液态水必然已存在了有四十四亿年之久,非常接近地球形成的时刻。这需要有大气层的存在。

    地理形成/冥古宙 编辑

    曾经有大量的水存在于形成地球的物质里面。水分子在直到半径到达现今尺度的百分之四十之前,都一直持续地逃离地球的重力。直到达至那一尺度后,水(和其他挥发性物质)才停留在地球上。氢气和氦气被认为会持续地从大气层中外露出去,但在现今大气层中的其他较重的惰性气体却亦极度稀少,故而猜测在早期的大气层中可能有某些可怕的事情发生。有理论假设,年轻行星的部份曾被形成月球的撞击撞裂,而应该会形成一个或两个大区域的融化。现今的组成和完全的融化并不符,且要完全融化掉并混合大量的岩石也是很难的事情。但是,有一定量的物质则应该要因为此次撞击而蒸发,并形成一个围绕着年青行星的岩石蒸气大气层。岩石蒸气在两千万年间逐渐凝固下来,而只留下火热的挥发物,这可能产生了一个带着氢气和水蒸气的庞大二氧化碳大气层。液态的海洋亦会出现,尽管表面温度还有两百三十度之高,但二氧化碳大气层巨大的大气压让液态水得以存在。当大气层持续地冷却之后,散去及溶解于海洋之中使得大部份的二氧化碳从大气层中消失掉,但只要新的地层和地函周期出现后,就会有巨大的变动。

    地球刚形成时的第一个地质年代为冥古宙(Hadean Eon),它的地质年代开始于地球的地壳形成时期并持续到大约38-35亿年前。在冥古宙早期,地球上大气冷却和水分凝聚而形成海洋,在冥古宙后期,地球上开始了生命的起源,此生命迹象可从沈积在最古老的沉积岩(大约37-39亿年前)中特殊的碳同位素研究所发现。在Pilbara Supergroup(位于澳洲西北)发现有蓝藻沉积的顶燧石(Apex cherts),据推测此化石应有34亿7000万年的历史,属于地球上最早有生命记录的古老化石。在冥古宙期间大气层里只有含量少许的氧气(因此只有非常少或者甚至没有臭氧层(ozone layer)的保护),所以紫外线辐射密集的击中地球表面。

    地球遭遇/冥古宙 编辑

    形成22000个或者更多的直径大于20公里的撞击坑

    形成约40个直径约1000公里的撞击盆地;

    形成几个直径约5000公里的撞击盆地;

    约每100年造成严重的环境破坏

    历史演化/冥古宙 编辑

    地球地球

    冥古宙是地球的天文演化阶段,其间地球经历了无数次的陨石撞击,火山活动频繁。这个阶段地球上没有任何岩石,到处都是奔腾的岩浆。冥古宙的开始标志着地球的形成。

    地球的演化历史可以分为四个巨大的发展阶段:冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙。其中冥古宙(距今4600Ma年—3800Ma年前)和太古宙(距今3800Ma年前—2500Ma年前)与地球演化过程中生命化学进化的关系最为密切。冥古宙时期,大的天体碰撞事件使得有机分子都无法稳定存在,更谈不上生命的诞生,但是这为以后生命的起源提供了强大的物质基础。冥古宙后期(大约在40亿年前左右),这种碰撞事件开始大幅减少,地球也慢慢冷却下来,有机分子的大量合成也使得生命起源成为可能。地球上最古老的沉积岩大约有40多亿年的历史,也就是说,地球凝聚几亿年后才形成硬的地壳, 生命才有了立足之地。位于加拿大北部的一组变质岩——Acasta片麻岩是已知最古老的、保存完好的地球表面一部分,放射性年代测定表明Acasta片麻岩有40亿年的历史。W.H. Peck等通过分析澳大利亚西部的地质断层处的Jack Hills锆石,更是认为世界上最古老的岩石大约形成于44亿年前。

    历史特征/冥古宙 编辑

    冥古宙冥古宙

    在冥古宙末期可能已经出现了小规模的水圈。更有甚者,S.A. Wilde和S.J. Mojzsis通过研

    究由岩屑形成的锆石中18O同位素的组成,结合其形成原因的分析,认为早在43-44亿年前地球上就已经形成了陆地地壳和海洋。这些地球上早期的水可能来自45-38亿年间彗星小行星撞击地球。水圈的存在,为生命的早期演化提供了条件,因此在冥古宙结束之前,生命演化很可能就已经开始了。

    从地球诞生的45亿年前到40亿年前属于地质学上的“冥古宙”,即所谓的“黑暗时代”。根据许多地质学家的传统认识,地球表面在这段时期复盖着大量熔化的熔岩。但是,这批古老钻石的发现向这一观点发出了挑战,它们的存在暗示地球冷却的时间可能比之前想像的还要早。这项发现将有助于科学家进一步探测地球地壳的早期进化过程。研究小组成员澳大利亚哥廷理工大学化学家亚历山大·尼莫钦称,杰克-希尔地区是地球上唯一可以向我们提供地球形成信息的地区。

    自然环境/冥古宙 编辑

    那时的地球就象一个巨大的岩浆球,火山爆发频繁,表面复盖着熔化的岩浆海洋。随着聚合在内部的水气受热上升,在高空冷却成云致雨。这场大雨连续不断地下了足有几百万年,其中夹杂着一次次的闪电,岩石中的氮氢等元素被不断的催化,逐渐的形成了氨基这种低级生命所必须的有机分子。随着不间断的雨水的侵入,地表渐渐地冷却,氨基酸等大分子形成,原始大气圈和海洋随之诞生。

    地球起源/冥古宙 编辑

    起源

    地球起源于46亿年以前的原始太阳星云。经过微星的集聚、碰撞和挤压使其内部变热,以后则是放射性物质的衰变使地球内部进一步升温,约在距今45-40亿年前,当温度上升到铁的熔点时,大量融化的铁向地心沉降,并以热的方式释放重力能,其能量相当于一千多次百万吨级的核爆炸。大量的热使地球内部广泛融化和发生改变,逐步形成了分层结构,其中心是致密的铁核,熔点低的较轻物质则浮在表面,经冷却形成地壳。

    起源环境

    当时地表的温度、大气和水体的组分和性质可能还不具备生命产生的条件,因而也不会出现风化侵蚀等地质作用及其产物。那时地球岩浆活动剧烈,火山爆发频繁,表面复盖着熔化的岩浆海洋。以后,随着地球温度的缓慢下降和冷却,同时由于上述的分异作用,一开始就可能使气体逸出,蒸发的气体不断上升,在空中又凝聚成雨落回地面,随着不间断的雨水的侵入,原始大气圈和海洋诞生了。这时大气圈中含有大量的二氧化碳,地球也被厚厚的云层封锁着,太阳光几乎穿不透地球橘红色的天空,海洋的温度高于150 摄氏度。在这沸腾的海洋里,孕育生命的各种元素在不断积累。

    设想证实/冥古宙 编辑

    冥古宙一词最初是由普雷斯顿·克罗德于1972年所提出的,原本是用来指已知最早岩石之前的时期。因为这个时期的岩石数据很少还存在于地球上,所以并没有正式的细分。但月球的地质时代的某些主要区分是落在冥古宙这个时期的,所以有时会将这些区分用在指地球同一时间的时期上。

    证实在20世纪的最后一个年代,地质学家从格陵兰西部、加拿大西北部和西澳大利亚州里确认到了某些冥古宙的岩石。现已知最早岩石的结构(依苏阿绿岩带)是由格凌兰有着约38亿年历史的沉积层,混着一点贯穿了岩石的火山岩脉所组成。零散的锆石结晶沉积在西加拿大和西澳的杰克山中的沉积物里,最早的约有四十四亿年之久的历史,非常接近地球形成的推测时间。

    时期划分/冥古宙 编辑

    CrypticEra(直译是神秘时代)——4567.17 ±0.7百万年前

    BasinGroups(直译是盆地群)——4150 -—4567.17百万年前

    Nectarian(酒神代)——3975 - 4000百万年前

    神秘时代

    (黑暗时期)

    冥古宙冥古宙

    冥古代的第一个阶段,存在于距今大约456717万年前(由于同位素测试的精度,这个值有正负70万年的误差)。关于这个时代人类如今几乎一无所知,它的地质证据,如果曾经存在的话,也已经在整个冥古代持续

    不断的天体轰炸中被摧毁了。地球是在这个阶段成型的,地球的内部开始塌陷(就是密度较大的物质向球心集合,如果地球足够大就会通过这个过程变成一颗恒星)而熔液表面则开始凝固。这一形成过程约长5000万到一亿年。目前已知的地球上最古老的物质产生于这个年代(距今44亿年)。

    盆地群

    冥古代的第二个阶段,这个阶段持续到距今40亿年前。这个阶段可能因为地球表面的大量盆地得名。目前已知地球上最古老的岩石就形成于这个阶段(39亿6000万年前,发现于加拿大西北部/36亿5000万到37亿年前,发现于格陵兰岛西部)。

    酒神群

    冥古宙冥古宙

    Nectarian——3975 - 4000万年前

    冥古代的第三个阶段,这个阶段只有短短的2500万年,在这一阶段发生了席卷太阳系内圈的天文轰炸,大量的天体撞击地球,所以在这个阶段,地球上应该还在不断地产生新的盆地。

    Nectarian 期间运行从3920百万年前到3850百万年前。这是期间的期间在 Nectaris 盆地由大形成。Ejecta从Nectaris 形成上部的密集地cratered 地形被发现在月球高地。

    从所有证据消失了,它被使用了作为一个非官方的期间的。疑义相似的事件未发生在地球上因为它比可观地更大和巨型的。Swazian Early Imbrian ——3900 - 3975年前。

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2016-12-23

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