人类家园——地球

人 类 家 园 地 球 本书主编 左晓敏 杨 勇 山东科学技术出版社 丛书主编 孔庆友 解 读 地 球 密 码 Earth The Home of Human 1 目 录 C O N T E N T S 宇宙的起源/2 我们赖以生存的地球以及其之外的空间，是一个广 阔无垠的星星世界，我们称之为“宇宙”。宇宙是由空 间、时间、物质和能量所构成的统一体，它不依赖于人 的意志而客观存在，并处于不断运动和进化中。 太阳系的形成/5 太阳系的成因尚属探讨中的问题。关于太阳系的 成因，至今至少有几十种不同的假说。其中重要的有两 种：灾变说和星云说。 地球的形成/7 行星地球起源于原始太阳星云。由于陨石等物质 的轰击、放射性衰变致热和原始地球的重力收缩，地球 的温度不断升高，其内部物质成为黏稠的熔融状态，这 时，在重力作用下，地球的内部物质开始分异。 Part 1 地球的诞生 大 爆 炸 暴涨 膨胀 人类家园——地球 2 Earth：The Home of Human 地球的形状与大小/14 地球的形状通常是指大地水准面所圈闭的形状。地 球并非标准的旋转椭球体，其南半球略粗、短，南极向 内下凹约30 m；北半球略细长，北极约向上凸出10 m。 因此有人形象地喻之为梨形球体。 地球的表面形态/15 地球表面分为海洋和陆地两大部分，在地球的总面 积中，海洋占70.8%，陆地只占29.2%。地球上的陆地并 不是一个整体，而是被海水分隔成一些分离的陆块。 地球的物理场/19 各种地球物理方法在地表或地表附近测量的各种物 理现象的信息统称为地球物理场的信息。地球上天然存 在的物理场主要包括地球重力场、地磁场、地电场、地 温场。 Part 2 地球的画像 地球的自转/24 地球不停地绕着自转轴自西向东做旋转运动，称 为地球的自转运动。地球的自转轴简称为地轴，它是通 过地心和地球南、北极的假想轴，与地球的赤道面相垂 直，其北端始终指向北极星附近。 Part 3 地球的运动 赤道 3 目 录 Contents 地球的公转/28 地球环绕太阳的运动称为地球公转。严格地说，地 球公转不是地球单方面的运动，而是地球和太阳同时环 绕它们的共同质心运动，由于太阳和地球的质量非常悬 殊，所以共同质心十分接近太阳中心。 岩石圈的运动/34 地球内力作用引起地壳乃至岩石圈的变形、变位及 洋底的增生、消亡的机械作用和相伴随的地震活动，称 为岩石圈的运动，又叫构造运动。 外部结构/39 从地表以上到地球大气的边界部位统称为地球的外 部。地球的外部是由多种物质组成的综合体。它经历了漫 长的地质演化，现已形成了分布有序、物质构成有别的外 部圈层。地球的外部圈层可分为大气圈、水圈和生物圈。 内部结构/48 地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面为界划分 为地壳、地幔和地核三个主要圈层。 Part 4 地球的结构 海岭 生长界 消亡界 非 生 物 环 境 大气圈 太阳能 生产者 分解者 土壤 水 四级消费者 次级消费者 三级消费者 初级消费者 初级消费者 次级消费者 地壳 外核 内核 莫霍面 上地幔 下地幔 过渡层 古登堡面 人类家园——地球 4 Earth：The Home of Human 元素/53 元素是质子数相同的一类原子的总称。根据俄国科 学家门捷列夫的元素周期表，组成地球的天然物质主要 有92种元素，它们在地球各圈层相互作用的过程中不断 地迁移和重新组合。 矿物/54 矿物是地壳中天然形成的单质或化合物，它具有一 定的化学成分和内部结构，因而具有一定的物理、化学 性质及外部形态，是组成岩石和矿石的基本单元。 岩石/61 岩石是天然形成的、由固体矿物或岩屑组成的集 合体。它构成了地壳及上地幔的固态部分，是地质作 用的产物。 Part 5 地球的物质组成 生命的起源/70 关于生命的起源，历史上出现过很多的假说，为大 众所接受的是化学起源说，这一假说认为地球上的生命 是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由 非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变 而成的。 Part 6 地球上的生命 5 目 录 Contents 生物的进化/71 地球上的各种生物，都是经过漫长的年代逐渐进 化而来的，在研究生物进化的过程中，化石是非常重 要的证据。 人类的起源和进化/75 人类起源和进化问题需从两方面来认识：一是人类 是由什么动物进化而来的。这一问题基本上有了结论， 即人类是由古猿进化来的。二是人类的祖先究竟出现在 哪个地方。对于现代人的起源，目前很多科学家支持 “非洲起源说”。 地球的内能和外能/79 来源于地球内部的能量我们称之内能，地球的内能包 括热能、重力能、旋转能、此外尚有结晶能与化学能。来 源于地球外部的能量称为外能，地球的外能主要是太阳辐 射能、日月引力能和生物能。 地质作用/80 由地球内能和外能引起的地壳或岩石圈的物质组 成、内部结构、构造和地表形态变化与发展的各种作 用，称为地质作用。地质作用可根据能量来源和发生部 位分为内动力地质作用和外动力地质作用两大类。 Part 7 地球的能量 人类家园——地球 6 Earth：The Home of Human 土地资源/86 土地资源是地球陆地的表面部分，包括耕地、森 林、草原、沙漠等。土地是生命成长的温床。 水资源/89 水是生命之源。不仅如此，水还是一种极其重要的 自然资源。它哺育了众多古老的人类文明，同时也是现 代工业文明不可或缺的血液。 气候资源/91 气候资源是指广泛存在于大气圈中的光照、热量、 降水、风能等可以为人们直接或间接利用，能够形成财 富，具有使用价值的自然物质和能量，是一种十分宝贵 的可以再生的自然资源。 矿产资源/92 矿产资源是指赋存于地下或地表，由地质作用形成 的，呈固态、液态或气态的，具有现实或经济价值的天 然富集物。 Part 8 地球的资源 7 目 录 Contents 能源资源/95 能源资源是指为人类提供能量的天然物质。它包括 前述的能源矿产、水能，也包括太阳能、风能、生物质 能、地热能、海洋能、核能等新能源。能源资源是一种 综合的自然资源。 生物资源/97 生物资源是自然资源的有机组成部分，是指生物圈 中对人类具有一定经济价值的动物、植物、微生物有机 体以及由它们所组成的生物群落。 地球的伤痕/100 20世纪80年代以来，随着经济的发展，具有全球性 影响的环境问题日益突出。不仅发生了区域性的环境污 染与生态破坏，还出现了诸如温室效应、酸雨等大范围 和全球性环境危机，严重威胁着人类的生存与发展。 呵护地球/108 人类只有合理、高效、有限度地利用自然资源，自 觉、有效地保护自然环境，协调改善与地球表层环境的 关系，才能保证人类社会持续、健康地发展。 Part 9 珍爱地球 参考文献/111 Earth：The Home of Human 人类家园——地球 8 宇宙背景辐射/4 地质年代/8 月球的起源/12 重力/20 地磁偏角/21 地球之最/22 月 食、日食/29 极昼和极夜/33 大陆漂移学说、海底扩张学说/37 厄尔尼诺现象、拉尼娜现 象/45 物种/46 元素丰度/53 矿物的压电性/56 三大岩类的转换/68 原核细胞、真核 细胞/72 五次生物大灭绝/77 地震/82 湿地——地球之肾/87 积温/91 赤潮/107 世界地 球日/110 地学知识窗 地球是宇宙中的一颗行星，它是太阳系八大行星之一，按离太阳由 近及远的顺序排为第三颗，它还有一个天然的卫星——月球，同时，它 是目前宇宙中已知存在生命的唯一天体。千百年来人们一直探索着地球 的起源。 地球的诞生 Part 1 人类家园——地球 Earth：The Home of Human 2 生 物生活的地球与其之外广阔无垠 的星星世界，我们统称为宇宙。 宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成 的统一体，它不依赖于人的意志而客观存 在，并处于不断的运动和演化中。 关于宇宙的起源，在中国有盘古开天 辟地的传说，在西方有上帝创造世界的神 话。天文学发展史上提出了各种各样的宇宙 模型假说。目前，比较有影响力的宇宙模型 主要有两种：稳态理论和大爆炸理论。 稳态理论  由托马斯·戈尔德、赫 尔曼·邦迪及弗雷德·霍伊尔在1948年提 出，他们认为宇宙在膨胀的同时，物质也 宇宙的起源 正以恰当的速度不断创生着，这一创生速 度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平 衡，从而使宇宙中的物质密度维持不变。 稳态理论认为，宇宙在任何时候，平均来 说始终保持相同的状态，并且物质的创生 速率很小，每100亿年中，在1立方米的体 积内，大约创生1个原子。稳态理论的优 点之一是它的明确性，它非常肯定地预言 宇宙应该是什么样子的 。也正因如此， 它很容易遭受观测事实的质疑和反驳。当 宇宙背景辐射被发现后，这一理论基本上 就被否定了。 大爆炸理论 1929 年，美国天文学 图1-1 哈勃和他提出的哈勃定律原理 相对静止天体的某条谱线 相对远离天体的同一条谱线 蓝 蓝 红 红 地球的诞生 Part 1 3 家哈勃在仔细研究了一批星系的光谱之后 发现，除个别例外，绝大多数星系的光谱 都表现出红移。直接的推论就是：宇宙中 所有的星系都在彼此远离， 即宇宙处于 普遍的膨胀之中！这一推论意味着如果星 系目前正在彼此远离， 那它们过去必定 靠得更近， 必定有一个有限的时刻，那 时宇宙中的物质被压缩为极其高密状态。 那一时刻通常被称为“大爆炸”，也就是 宇宙的开端（图1-1）。 1932年，比利时勒梅特首次提出了宇 宙大爆炸假说。他认为最初宇宙的物质源 于一个超原子的“宇宙蛋”，在一次大爆 炸中“宇宙蛋”分裂成无数碎片，形成了 今天的宇宙。 1948年前后，乔治·伽莫夫（图 1-2）与他的两个学生——拉尔夫·阿尔 菲和罗伯特·赫尔曼，将相对论引入宇宙 学，提出了热大爆炸宇宙学模型。热大爆 炸宇宙学模型认为，宇宙最初开始于高温 高密的原始物质，温度超过几十亿摄氏 度；爆炸之初，物质只能以中子、质子、 电子、光子和中微子等基本粒子形态存 在；宇宙爆炸之后不断膨胀，导致温度和 密度很快下降，随着温度降低、冷却，逐 步形成原子、原子核、分子，并复合成为 气体，气体逐渐凝聚成星云，星云进一步 形成各种各样的恒星和星系，最终形成我 们如今所看到的宇宙（图1-3）。他们还 预言了宇宙微波背景辐射的存在。 1964年，美国工程师彭齐亚斯和威尔 逊探测到的宇宙微波背景辐射是支持大爆 炸确实曾经发生的重要证据。 1989年，美国国家宇航局向太空中发 射了宇宙背景探索号（COBE）卫星，用 于研究宇宙背景射线。卫星上携带的敏感 探测器只花费了8分钟的时间就验证了彭 齐亚斯和威尔逊的研究成果（图1-4）。 这项为世界所公认的天文学上最伟大的发 现，直接地证明了大爆炸理论。 另外，当前所观测到的宇宙中轻元素 的丰度值与理论所预言的宇宙早期快速膨 胀并冷却过程中最初的几分钟内，通过核 图1-2 乔治·伽莫夫 人类家园——地球 Earth：The Home of Human 4 反应所形成的这些元素的理论丰度值非 常接近，这对大爆炸模型是一个有力的 支持。 红移现象、宇宙背景射线以及轻元素 的丰度的发现给大爆炸理论以有力的支持。 因此，现在大爆炸理论广泛地为人们所接 受。但是，大爆炸宇宙学还存在不少未解决 的难题，它目前只能被认为是一种假说。 ——地学知识窗—— 宇宙背景辐射 宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性或者黑体形式和各向异性的微波 辐射，也称为微波背景辐射。其特征是和绝对温标2.725K的黑体辐射相同，频率属于 微波范围。 图1-3 我们的宇宙可能起源于某个高温高密度的原始 物质的大爆炸 图1-4 根据威尔逊波各向异性探测器对宇宙微波背景辐 射的观测绘制的图像 地球的诞生 Part 1 5 太阳系的形成 太 阳系（图1-5）的成因目前尚属 探讨中的问题。关于太阳系的成 因，迄今至少有几十种不同的假说。其中 重要的有以下两种： 灾变说  盛行于20世纪上半叶，它认 为太阳系大体是在一次突然的剧变中产生 的，太阳先于行星和卫星形成。灾变说的 共同特点都是把太阳系的起源问题归因于 某种极其偶然的事件，因此缺少充分的科 学依据，现在基本上已被否定。 星云说 这是关于太阳系起源于原始 星云团的各种假说的总称。这些星云假说 可分为两类：一类假说认为太阳系内所有 天体都是由同一团原始星云形成的，原始 星云团的中间部分物质形成太阳星体，外 围星云物质形成行星、卫星等小天体，此 类假说也被称为共同形成说；另一类假说 认为原始星云团只先形成太阳星体，然后 图1-5 太阳系的组成 水 星 太阳 木星 土星 矮行星 行星 冥 王 星 阋 神 星 谷 神 星 天 王 星 海 王 星 金地 球 火 星 人类家园——地球 Earth：The Home of Human 6 由太阳从恒星际空间俘获弥漫物质形成原 始行星云，再由原始行星云形成行星与卫 星。星云说是近现代天文自然科学中最具 影响力的太阳系起源学说。 第一个在科学上产生巨大影响的星云 说是“康德—拉普拉斯星云说”。该学说 分别由德国哲学家康德（1755年）及法国 数学家拉普拉斯（1796年）独立提出，他 们都能从科学的角度来说明太阳系的一些 主要特征，并且都认为太阳系是由一团星 云物质通过万有引力等自然规律作用而收 缩形成的，先形成的是太阳，然后剩余的 星云物质进一步收缩形成行星。 由于康德与拉普拉斯的星云假说没有 解释太阳和行星之间角动量的分配问题， 到了19世纪末，人们开始寻找太阳系以外 的原因，于是又出现了俘获假说。俘获假 说由俄国学者施密特于1946年提出。他认 为，旋转着的太阳在穿过一片暗星云时， 便俘获了一部分气尘物质绕其旋转，它们 相互聚集和碰撞，使各个方向的轨道逐渐 平均化而趋于同一轨道平面，并按密度 大小聚成行星和卫星；行星占有的大的 角动量是原来的暗星云给的，而不是太 阳给的。他是这样来解决角动量的分配 的，但仍然存在着问题。实际上，当太 阳比暗星云的角动量小得多的时候，不 可能发生俘获。 随着天文地质学的发展，人们对太阳 系的天体的成分、结构、构造等方面进行 了深入的研究，对星云假说进行了不断的 修正，至今发展成了一个被当今科学界广 泛接受的磁耦合假说（图1-6）。 图1-6 太阳系形成的磁耦合假说 该假说是英国天文学家E.霍伊尔和法 国天文学家E.沙兹曼在20世纪60年代提出 的，他们从电磁作用的机制来研究太阳系 的起源问题，认为太阳系开始时是一团凝 缩的星云，温度并不高，转动并不快，但 转动速度因急剧收缩而加快，当这团星 云的半径收缩到一定的程度，它的转动 地球的诞生 Part 1 7 就达到不稳定的状态，两极渐扁，赤道 突出，物质终于由此处抛出，形成一个 圆盘。圆盘的质量只有太阳的1/100。当 中心体与圆盘脱离后，中心体继续收缩， 不再分裂，最后形成太阳。圆盘内物质则 相互凝聚成了行星。星际空间存在着很强 的磁场，太阳的热核反应发出电磁辐射， 使周围的气体云盘成为等离子体在磁场内 转动，当太阳与圆盘脱离时，太阳与圆盘 内缘就发生了电磁流体力学作用而产生一 地球的形成 地 球作为一个行星起源于原始太阳 星云。地球在刚形成时，温度比 较低（至于原始的地球到底是高温的还是 低温的，现代研究的结果比较倾向于地球 低温起源学说）且无分层结构，后来由于 陨石等物质的轰击（图1-7）、放射性衰 变致热和原始地球的重力收缩，使得地球 的温度逐渐升高，其内部物质成为黏稠的 熔融状态。在炽热的火球旋转和重力作用 下，地球内部的物质开始分异。较重的物 图1-7 原始地球受到陨石的轰击 种磁致力矩，从而使太阳的角动量转移到 圆盘上。由于角动量的增加，圆盘向外扩 展，太阳不断收缩。因失去了角动量，太 阳自转速度减慢。因为太阳辐射作用产生 的太阳风推开了轻的物质，聚集成类木行 星（木星、土星、天王星以及海王星）， 较重的物质未能推走便在太阳附近聚集 成为类地行星（水星、金星、地球、火 星）。这是一个比较令人满意的假说，然 而也存在着很多问题有待进一步解决。 人类家园——地球 Earth：The Home of Human 8 质渐渐地聚集到地球的中心部位，形成地 核；较轻的物质则悬浮于地球的表层，形 成地壳；介于两者之间的物质则构成了地 幔。这样就具备了所谓的层圈结构。 地球演化早期，原始大气逃逸，陨石 轰击事件使得地球表面温度升高，岩石中 的挥发性物质分离出来形成了现今大气圈 的雏形，另外，地球的排气活动（如火山 喷发）又使得大气圈有了水和二氧化碳。 同时，陨石的撞击使得陨石和地球上岩石 中大量的结晶水汽化，后来随着陨石轰击 事件的减少，地表温度逐渐下降，气态水 经过凝结，通过降雨重新落到地面，最终 形成水圈。 地球到底形成于什么时间？同位素测 年技术的出现为解决地球和地壳的形成年 龄提供了方法。人们对地球表面最古老 的岩石进行年龄测定，获得了地球形成 年龄的下限值为40亿年左右。另外，人们 通过对地球上所发现的各种陨石的年龄测 定，惊奇地发现各种陨石都具有相同的年 龄——大致为46亿年。从太阳系内天体形 成的统一性考虑，可以认为地球的年龄应 与陨石相同。另外，取自月球表面的岩石 的年龄测定结果显示，月球上岩石的年龄 值一般为31亿～46亿年，这又进一步为地 球的年龄提供了佐证。因此，我们一般认 为地球的形成年龄约为46亿年。 地球以其地壳出现作为界线，地壳出 现之前称为天文时期，地壳出现之后则进 入地质时期。地质学家通过对全球各地的 地层进行对比研究，发现地层的生物组合 特征、岩性特征等均表现出明显的自然阶 段性，这种自然阶段性是全球统一的。以 此为依据，结合同位素地质年龄测定，对 漫长的地质历史进行了系统性的编年和划 分，制定出一个在全球范围内能普遍参照 对比的年代表，即地质年代表（表1-1）。 ——地学知识窗—— 地质年代 地球上各种地质事件发生的时代称为地质年代。 它包含两方面含义：一是指各地 质事件发生的先后顺序，称为相对地质年代，通常依靠地层层序律、化石层序律和地质 体之间的切割律三条准则来确定岩石的相对地质年代；二是指各地质事件发生的距今年 龄，由于主要是运用同位素技术，又称为同位素地质年龄。 地球的诞生 Part 1 9 表 1- 1 中 国 区 域 年 代 地 层 表 宙 （ 宇 ） 代 （ 界 ） 纪 （ 系 ） 世 （ 统 ） 年 龄 （ M a） 构 造 阶 段 与 地 壳 运 动 生 物 进 化 动 物 植 物 显 生 宙 （ P H ） 新 生 代 （ Kz ） 第 四 纪 （ Q） 全 新 世 联 合 古 陆 解 体 阶 段 喜 马 拉 雅 阶 段 人 类 出 现 无 脊 椎 动 物 继 续 演 化 发 展 被 子 植 物 繁 盛 更 新 世 新 近 纪 （ N） 上 新 世 哺 乳 动 物 繁 盛 中 新 世 古 近 纪 （ E） 渐 新 世 始 新 世 古 新 世 中 生 代 （ M z） 白 垩 纪 （ K） 晚 白 垩 世 燕 山 阶 段 爬 行 动 物 繁 盛 裸 子 植 物 繁 盛 早 白 垩 世 侏 罗 纪 （ J） 晚 侏 罗 世 中 侏 罗 世 早 侏 罗 世 三 叠 纪 （ T） 晚 三 叠 世 联 合 古 陆 形 成 阶 段 印 支 阶 段 中 三 叠 世 早 三 叠 世 古 生 代 （ Pz ） 二 叠 纪 （ P） 晚 二 叠 世 两 栖 动 物 繁 盛 蕨 类 植 物 繁 盛 中 二 叠 世 早 二 叠 世 海 西 阶 段 石 炭 纪 （ C） 晚 石 炭 世 早 石 炭 世 泥 盆 纪 （ D） 晚 泥 盆 世 鱼 类 繁 盛 裸 蕨 植 物 繁 盛 中 泥 盆 世 早 泥 盆 世 2. 58 8 23 .0 3 65 .5 1 45 1 99 .6 25 2. 1 7 35 9. 58 29 9 41 6 人类家园——地球 Earth：The Home of Human 10 宙 （ 宇 ） 代 （ 界 ） 纪 （ 系 ） 世 （ 统 ） 年 龄 （ M a） 大 阶 段 阶 段 动 物 植 物 显 生 宙 （ P H ） 古 生 代 （ Pz ） 志 留 纪 （ S） 顶 志 留 世 联 合 古 陆 形 成 加 里 东 阶 段 海 生 无 脊 椎 动 物 繁 盛 藻 类 及 菌 类 繁 盛 真 核 生 物 出 现 晚 志 留 世 中 志 留 世 早 志 留 世 奥 陶 纪 （ O） 晚 奥 陶 世 中 奥 陶 世 早 奥 陶 世 寒 武 纪 （ ∈ ） 晚 寒 武 世 中 寒 武 世 早 寒 武 世 硬 壳 动 物 繁 盛 元 古 宙 （ P T ） 新 元 古 代 （ Pt 3） 震 旦 纪 （ Z) 裸 露 动 物 繁 盛 南 华 纪 （ Nh ) 地 台 形 成 阶 段 青 白 口 纪 （ Qb ) 中 元 古 代 （ Pt 2） 蓟 县 纪 (J x) 长 城 纪 (C h) 原 核 生 物 出 现 古 元 古 代 （ Pt 1 ） 滹 沱 系 （ Ht ) 太 古 宙 （ A R ） 新 太 古 代 （ Ar 3） 陆 核 形 成 阶 段 中 太 古 代 （ Ar 2） 古 太 古 代 （ Ar 1 ） 始 太 古 代 （ Ar 0） 冥 古 宙 （ H D ） 天 文 阶 段 （ 续 表 ） 注 ： 表 中 震 旦 纪 、 青 白 口 纪 、 蓟 县 纪 、 长 城 纪 ， 只 限 于 国 内 使 用 。 生 命 现 象 开 始 出 现 54 1 63 5 1 0 00 1 6 00 1 8 00 2 30 0 2 50 0 2 80 0 3 20 0 3 60 0 4 00 0 4 60 0 48 5. 4 44 3. 8 78 0 地球的诞生 Part 1 11 地质年代单位的划分是以生物界及无 机界的演化阶段为依据的，这种阶段的延 续时间常常在百万年、千万年甚至数亿年 以上，并且常常是大的阶段中又套着小的 阶段，小的阶段中又包含着更小的阶段。 根据这种阶段的级次关系，地质年代表中 划分出了相应的不同级别的地质年代单 位，其中最主要的有宙、代、纪、世四级 年代单位。 宙 宙是最大一级的地质年代单位， 它往往反映了全球性的无机界与生物界的 重大演化阶段，整个地质历史从老到新被 分为冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙四 个宙，每个宙的演化时间均在5亿年以上。 代 代是次于宙的地质年代单位， 它往往反映了全球性的无机界与生物界 的明显演化阶段。每个代的演化时间均 在5 000万年以上。 纪 纪是次于代的地质年代单位，它 往往反映了全球性的生物界的明显变化及 区域性的无机界演化阶段。每个纪的演化 时间在 200万年以上。 世 世是次于纪的地质年代单位，它 往往反映了生物界中科、属的一定变化。 每个纪一般分为早、中、晚三个世或早、 晚两个世。 年代地层的划分主要以古生物化石、 地层形成的地质年代、顺序和穿过地层的 地震波波速等为依据，把地层划分为不同 类型、不同级别的单位。年代地层单位分 为宇、界、系、统、阶、时带。 地质年代单位与年代地层单位是相对 应的。地质年代单位的宙、代、纪、世、 期、时，分别对应的年代地层单位是宇、 界、系、统、阶、时带。宙、代、纪、 世是国际性的地质年代单位，适用于全世 界。期和时是区域性的地质年代单位，适 用于大区域（表1-2）。 表1-2 地史单位表 国际性 地方性 时间（年代）地层单位 地质（年代）时代单位 岩石地层单位 宇（Eonthem） 宙（Eon） 群（Group） 组（Formation） 段（Member） 层（Bed） 界（Erathem） 代（Era） 系（System） 纪（Period） 统（Series） 上（Upper） 世（Epoch） 晚（Late） 中（Middle） 中（Middle） 下（Lower） 早（Early） 阶（Stage） 期（Age） 时带（Chronozone） 时（Chron） 人类家园——地球 Earth：The Home of Human 12 ——地学知识窗—— 月球的起源 月球是地球唯一的天然卫星。有关月球起源的假说，目前的主流观点是撞击成因 说。在地球历史的早期阶段，一颗火星大小的行星倾斜着撞击到地球上。撞击摧毁了那 颗行星，所形成的大部分碎块以及地球的部分碎块在地球周围形成了一个盘状带，盘状 带中的碎块最终结合到一起成为月球。 地球的画像 据有幸飞上太空的宇航员介绍，他们在天际遨游时遥望地球，映入 眼帘的是一个晶莹的球体，上面蓝色和白色的纹痕相互交错着，周围裹 着一层薄薄的水蓝色“纱衣”。拨开这层“纱衣”，我们的地球又是什 么样子的呢？ Part 2 人类家园——地球 14 Earth：The Home of Human 地 球表面崎岖不平，它的形状通常 是指大地水准面所圈闭的形状。 所谓大地水准面是指与平均海水面重合并 延伸到大陆内部的封闭曲面。从古代的天 圆地方到牛顿的旋转椭球体，人们对地球 形状的认识越来越清晰。随着卫星上天， 地球的形状与大小 通过卫星轨道分析测算，人们发现地球并 非一个标准的旋转椭球体，其南半球略 粗短，南极向内下凹约30米；北半球略细 长，北极向上凸出约10米（图2-1）。因 此有人形象地把地球比喻成一个梨形球体 （地球的主要数据，见表2-1）。 表2-1 地球的主要数据 地球各组成要素 地球的主要数据表 地球赤道半径 6 378.137千米 地球赤道周长 40 075.7千米 地球表面积 约5.101亿平方千米（大陆面积约1.49亿平方千米；海洋面积约3.61亿平方千米） 黄赤交角 23°26′ 地球体积 约10 832亿立方千米 地球质量 约5.977×1024千克 地球密度 5.517克/立方厘米 地球引力常量 1 g（9.8米/秒的二次方） 平均表面温度 22℃ 最低表面温度 -89℃ 最高表面温度 58℃ 卫星数量 1 大地水准面 北极 米 米 赤道 10 0 0 10米-30米 -30 -30 -30 南极 10 10 0 0 图2-1 地球的形状 地球的画像 Part 2 15 地球的表面形态 地 球 表 面 分 为 海 洋 和 陆 地 两 大 部 分。在地球的总面积中，海洋占 70.8%，陆地只占29.2%。地球上的陆地并 不是一个整体，而是被海水分隔成一些分 离的陆块，其中大块陆块叫大陆，小块陆 块叫岛屿，但两者之间没有绝对的标准 （图2-2）。 地球表面起伏不平，这种高低起伏的 自然形态和地物的错综结合，就形成了不 同的地形。地球的地形可以分为“陆地地 图2-2 世界海陆分布图 赤道 形”和“海底地形”。 陆地地形 人们根据高度和形态特征的差别，将 陆地地形分为平原、高原、山地、丘陵、 盆地五种基本类型。它们以不同的规模在 各大陆上交互分布，共同构成陆地表面崎 岖不平的外貌。 平原（Plain） 海拔在200米以下， 宽广平坦或略有起伏的地区（图2-3）。 世界上最大的平原是亚马孙平原，面积 560万平方千米。 高原（Plateau） 通常是指海拔高 度在1 000米以上，面积广大，地形开 阔，周边以明显的陡坡为界，比较完整 人类家园——地球 16 Earth：The Home of Human 图2-3 平原 图2-5 山地 图2-4 高原 图2-6 丘陵 的大面积隆起地区（图2-4）。世界上最 高的高原是我国的青藏高原，平均海拔在 4 000米以上。世界上最大的高原是巴西 高原，面积达500万平方千米。 山地（Mountains） 海拔在500米以 上的高地，起伏很大，坡度陡峻，沟谷 幽深，一般多呈脉状分布（图2-5）。按 山的高度分，海拔在3 500米以上的称为 高山，海拔在1 000～3 500米的称为中 山，海拔低于1 000米的称为低山。线状 延伸的山体称为山脉，成因上相联系的若 干相邻的山脉称为山系。陆地上的两条 巨大山系，一条是阿尔卑斯-喜马拉雅山 系，另一条是环太平洋山系。 丘陵（Hills） 海拔在250米以上550 米以下，相对高度一般不超过210米，高 低起伏，坡度较缓，由连绵不断的低矮山 丘组成的地形（图2-6）。世界上最大的 丘陵是位于哈萨克斯坦中部的哈萨克丘 陵，亦称“哈萨克褶皱地。”