行星地质概述.ppt

南京大学地球科学系舒良树,第十八章行星地质概述,普通地质学,Chapter18Geoplanetologysurvey●地球在宇宙中的大小如同太平洋中的一滴水。●“上天”,自古以来就是人类的梦想,如古代神话“嫦娥奔月”;人类从未间断过对太空奥秘的探索。●近五十年来的成果最为显著。前苏1957年第一颗卫星上天、首次载人飞行、首次建立空间站;美国1969年首次实现人类登月、首次航天飞机飞行、航天器首次在火星、金星着陆。美俄竞争激烈和平目的与军事霸权并举。●空间技术研究范围释放卫星,与外星人联系,空间行走,研究晶体生长,生物发育,农业育种,军事用途,地球资源技术卫星ERTS。ERTSEarthResourceTechnologySatellite,●太空地质Theouterspacegeology用光、电、遥感、遥测技术;采集太空陨石、月岩样、彗星尘埃等；研究宇宙的成分与构成。Section1Solarsystem平均密度1.43。通过H-He聚变放出热；总辐射3.81033尔格/秒,到达地球1.61023尔格/秒,即只有总辐射能量的22亿分之一;幅射波长为0.48μ。人体的幅射波长9.6μ-红外线，温度3100K（即360C）。红外线技术的应用目前测量误差小于1/1000。医院用来测体温;能透过假象,使部队伪装失效；适于夜晚前线侦测等。●除能量之外,从太阳扩散出来到达地球的物质还有气体离子。气体离子会组成日冕，扩散出来的粒子流叫太阳风，到达地球速度大到450km/sec。,太阳结构,二．撞击作用ImpactingDefinition天外物质对地球的超高速猛烈冲击作用。●天外星体陨星Bolide的残骸称陨石。即流星Shootingstar,Meteor超高速冲入地球大气层后未被烧尽,到达地表的残骸。为宇宙地质学研究对象。●陨石一般沿双曲线轨道运动，进入大气层后速度为14.2km/sec。●可分石陨石、铁陨石、石-铁陨石等。1.1石陨石StoneMeteotolite●占所有陨石的94。●密度3-3.5g/cm3。●多为硅酸盐矿物橄榄石、辉石、斜长石；金属FeNi含量只占20。●球粒陨石Chondrite由1-2mm直径的玻璃质小球粒所组成。地球岩石中无此结构。,1.2铁陨石Ironmeteorite●占所有陨石的4.5。●密度8-8.5g/cm3。●成分金属铁80-95;镍5-20。1.3石-铁陨石Stone-ironmeteorite成分介于两者之间,密度5.5-6g/cm3。通古斯爆炸仍为世纪之谜1908年6月30日，格林威治时间零时，一个巨大的天体拖着长长的烟火尾巴,伴随着排炮似的轰鸣,飞过东起勒拿河、西至叶塞尼河的1500公里天空。随后,人们感到3次强烈的爆炸，当量相当于1000至1500万吨TNT炸药。爆炸地区发现3个像月球火山口似的环形爆炸坑和一片面积约2000平方公里的被冲击波击倒的原始森林。此后，爆炸区土壤被磁化，树木年轮中出现放射性异常，某些动物出现遗传变异。,2.确定冲击坑Impactcrater的依据1.击变矿物超高压柯石英Coesite。2．击变玻璃矿物从有序→无序转变。3．击变角砾岩猛烈撞击的喷射物；边缘遭受强烈熔化。4．击变构造放射状石英裂纹、冲击碎裂锥。shattercone5．地球物理具明显的重力负异常。6．撞击坑大小不一，有简单也有复杂的形态。7．有陨石分布陨石表面有气孔，其内部具特殊的结构构造。,世界著名的陨石坑1.梅蒂尔坑Meteorcrater美国亚利桑那Arizona研究最详细。●坑直径1220米；深180米。●见Fe-Ni陨石，总重约20万吨。●发现柯石英；C14测年该陨石为2-4万年2.萨德伯理坑Sudbury加拿大安大略）●1883年发现●直径50公里●是加拿大已知20个陨石坑中最大的一个●已产出数十亿美元的Fe、Ni、Cu。3.戈塞思布鲁夫坑GossesBluff澳，北方行政区）直径20km,年龄130Ma。,三．太阳系起源（至少已有46亿年）1.Kant德哲学家微粒假说行星和太阳同时形成，都是由星际物质所组成。●原始物质（宇宙中散布的微粒）在万有引力作用下，较大的微粒吸引较小的微粒→形成团块→继续聚集→形成原始太阳。原始太阳周围的那些微粒向太阳这一引力中心竖直下落时，由于斥力作用部分微粒发生方向偏转而绕太阳旋转→稍后产生一个主导的偏转方向→形成旋转云状物→而后又聚集成小的团块即行星。●Kant星云说解释了密度大的离太阳近（受到较大引力）；密度小的受斥力作用而远离太阳的自然现象。,●问题是1角动量角速度质量半径平方的由来难能解释。因系统封闭,不可能自己转起来。2角动量分配有问题。太阳系中太阳质量占99.85,而角动量只占太阳系总角动量的1。2.Laplace法星云假说行星是从原始太阳分化出来的。一靠自身，二靠外力。●原始太阳为炽热的球状星云，直径有太阳系那么大，且自转缓慢→由于散热收缩,其自转速度加快→结果，由于赤道离心力增大，使星云偏转→当离心力超过向心力时，分离出一个个星云环，并吸聚成行星。总计抛出九个星云环。,●他解释了角动量的来历；元素一致性；土星环和天王星环的成因。●问题是1角动量分配;2星云的温度并不高,收缩会使温度升高；3照太阳目前的转速抛不出环来。3.J.H.Jeans英天文家气体潮生说外力说）●当另一恒星朝原始太阳接近或碰撞时，因互相吸引而产生巨大的潮汐力→使原始太阳抛出一部分物质，而后形成行星。●问题是恒星间距遥远,各有自身运动规律，不可能碰撞。即使发生引潮，也不可能波及到冥王星那么远。4.戴文赛教授星云收缩说P．247.,第二节类地行星Similar-Earthplanets一.水星Mercury直径4880km,平均密度5.4g/cm3●美“水手一号”在距离水星23万4千公里时拍了一张它的全身照（见照片）。●“水手10号”与它相遇三次,拍摄到许多照片。●基本无大气；具有与月球相似的冲击坑;温度变化大-1830C到4270C;内核为液态铁质;有微弱磁场。二.金星Venus启明星,黄昏星●“水手10号”拍摄了远距离图象;前苏联大气探测器和表面着陆器提供了金星大气资料和表面资料。●金星有许多特征与地球相似稠密的大气圈,主要是CO2；存在温室效应，表面温度5000C;对金星作天然γ射线测量,其U/Th比值与地球相似;计算密度为5.16;推测有岩浆分异作用含K,可能有花岗岩。,三.月球Moon●地球唯一的卫星,已46亿年。●月球上无大气●月球的公转周期自转周期1.月球表面地貌特征●月海月面上巨大的低洼平原;肉眼看上去较暗的部分,无水。最大的月海为风暴洋，有500万平方公里●月陆月海边上明亮的部分;月陆上有月山。●环形山火山口、陨石冲击坑。分布广泛。●月球正面主要为月海、月陆、环形山。月球反面为布满环形山的月陆；月海少。●此外月球上还有月谷、月溪。,2.物质组成月球表面温度为-1800C到1500C；覆盖着一层月壤月海处约2-10米，月陆处约20米。月壤之下是基岩；包括玄武岩、苏长岩、角砾岩等。●月海玄武岩斜长石25.3、辉石-橄榄石74.7；与地球上的玄武岩相比,KNa少。●苏长岩斜长石94.4、辉石5.6。●月球角砾岩由Apollo16号采得，样号60215-133.月球最老的岩石为46.5亿年；月海玄武岩的年龄为31-39亿年；环形山39万年-25亿年。4.月球内部构造月球具层圈构造⑴月壳0-65km→⑵月幔（岩石圈65-1000km→⑶月核1000-1738km。1000km处有部分熔融。5.月球起源地球的一部分分裂说;捕获说;双行星说（太阳系同一个部位同时吸收而成的二个行星。,月球的结构,四.火星Mars有一层薄薄的大气；”水手4、6、7号”时间、地点不理想，拍摄不佳。”水手9号”1971年5月发射，同年10月14日进入轨道。尘暴结束后，在距火星3000多公里处拍摄了大量的火星照片，分辨率为100米；据此编制出版了火星地质图。1.物理数据直径6787km;质量为地球1/10;有大气,主要为CO2;有季节性变化,使CO2干冰帽发生周期性扩大与缩小。2.环形构造由OlympusMons盾形玄武岩火山等所组成（底部直径600km，高27km；破火口直径80km。,3.大峡谷与运河水系极为相似。有些大的峡谷可能是被早期水流切割而成的。4.极地冰盖极地碟形凹坑中的CO2干冰，称极冠。早期认为是水冰。5.风的作用火星上风很猛烈（尘暴），常常席卷全火星。根据火星大气运动速度和尘暴前进速度，估算出风速70m/sec。五.类地行星比较自学第三节类木行星及其卫星（自学）Section3Similar-Jupiterplanets,本章重点一、Terms冲击构造,陨石,类地行星二、Basicfeatures1冲击构造及其识别标志2陨石的成分分类3月球的层圈构造及其特征4太阳系的构成、大小、三大特征,