地球到底多大了？和您谈谈46亿岁的中青年地球

地球君

19 July 2018

• 地球多大年纪了

• 地质时代的划分

• 先有洋还是先有陆

• 月球是地球的老照片
  

文章作者简介

翟明国

前寒武纪与变质地质学家，岩石学家

中国科学院院士

第三世界科学院院士

现任中国科学院地质与地球物理研究所研究员，大陆动力学国家重点实验室主任、中国科学院矿产资源重点实验室学术委员会主任。兼任内生金属矿床成矿机制国家重点实验室（南京大学）等9个国家与部门重点实验室的学术委员会主任、副主任和委员。

46亿岁的中青年地球

地球有多大年纪？

地球现在有46亿岁，处于中青年时代，根据地球中放射性物质的测定，等放射性物质全部烧完，还有生命 46 亿年。

2001年Wilde等人在澳大利亚Jack Hills变石英岩中获得4404±8Ma（约44亿年）的SHRIMP锆石U-Pb年龄，是迄今为止所获得的最老的年龄。

澳大利亚的石英砾岩

在澳大利亚Jack Hills 和Mont Narryer 的石英砾岩还曾获得过 43-40 亿年的年龄。

发现古老的锆石

上图说明，不仅仅存在 Hadean 地壳，而且地壳在整个 Hadean 时期都在发展和生长。研究证明这些古老锆石来自高钠的花岗岩，不是钾花岗岩。

地质时代的划分

——地质年表

寒武纪地质时代分为冥古宙、太古宙和元古宙。前寒武纪后是显生宙。最古是冥古宙，当时是混混浊浊，冥冥之间，山脉也看不清楚。太古宙和元古宙也是比较古老的时代，前寒武纪很长，有40亿年。

地球的地质时代划分

到 5.45 亿年前，到了显生宙，首先是寒武纪，这是一个很重要的分界点，是生命开始显现的时代。显生宙地质时代又可划分为三个生代，即古生代、中生代和新生代。

显生宙地质时代划分

寒武纪最重要的动物化石是三叶虫，以后才有爬行动物。大家容易记得侏罗纪和白垩纪，前者有电影侏罗纪公园，后者与广东一个游戏有关。到新生代第四纪才有人类出现。

三叶虫化石代表

先有洋还是先有陆？

地球上是先有洋还是先有陆？ 这个问题现在还没有搞清楚。没有科学证实，地球有圈层，地核先分出来，而地幔和地壳还没有分出来，混在一起，地球上的物质主要是硅酸盐，占 40%以上。岩浆海怎样变成地幔和地壳，这个问题也还没有搞清楚。44 亿年前是岩浆海阶段。

一般的研究根据物理化学计算和岩石学仿真，现有的地壳成分，要从地幔中分异出来，是需要先有洋壳的岩石。玄武岩（辉长岩），为硅酸盐（（SiAlO4） MgFe（Ca,Na,K））。SiO2约 50-52%，Al 2O3约 6-10%。

但是，地球上发现的最古老的岩石都是长英质（花岗）岩石（SiO262-76%），即大陆岩石。最古老的物质：锆石，～ 4.4Ga（Jack Hills, Australia），生在长英质（花岗）岩里；最古老的岩石：长英质（花岗）岩，～ 4.1Ga（Acasta, Canada）；最古老的成规模的陆壳：片麻（花岗）岩＋表壳岩（火山岩 +沉积岩），～ 3.8Ga。

应用现代板块构造理论不能解释先有陆壳后有洋壳。或许在地球早期陆壳形成过程中不是板块构造起作用？

最早的大陆是 44 亿年前的，没有发现那时的大洋，最早发现的大洋是 2 亿年前的。大洋的循环周期是 2 亿年。

地球早期神奇的岩石，科马提岩，它们在 19 亿年 -16 亿年之后就基本不再出现。高镁，相对高硅，源区温度高，熔融程度高，主要形成于太古宙，有地质意义。

科马提岩

研究发现有 34 亿年前的条形铁矿，说明有水参与沉积作用，但不是洋。全球大陆主要形成于 27 亿年前， 25 亿年前形成超级大陆，留下了早期大陆是怎样形成的许多谜，对此要用哲学思维去思考。

条带状铁

非造山岩浆岩组合有斜长岩、奥长环斑花岗岩、碱性火山岩等。下图显示了多种古老的非造山岩浆岩组合。

非造山岩浆岩组合

月球的启示

——月球是地球的老照片

月球是离我们最近的天体，最像地球，可以作为地球的老照片。

瑞士苏黎世联邦技术学校有文章说：“一个火星大小的物体撞击地球，弹射的一块炽热岩石受制于地球的吸引力，由此产生月球。 ”

第一位用望远镜观测月球的科学家是伽利略。

通过地球与月球的对比，一般认为它们都形成于 45－ 46 亿年前后，随着重力势能与放射热能对微星（Planetesimal）物质的熔融，大约在 45－ 40 亿年出现原始地壳。

原始地壳——月壳辉长岩＋苏长岩＋斜长岩高地（4-4.4Ga），高地之间是月海玄武岩（3.8-3.3Ga）。

月球上有个斜长岩高地，月海是玄武岩火山口，有黑色的岩石，长白山的黑石与济州岛的黑石都和月海的黑色相同，但月球上没有地球早期最主要的岩石类型。

前苏联的载人绕月计划始于 1964 年 8 月，终于 1969 年，先后进行了 12 次“探测器号”无人试验月球飞船的发射，其中 5 次飞临月球，但飞船中的乘客只是乌龟、大麦等小动物和植物。

1968 年 12 月美国“阿波罗 8号”率先完成历史性的载人绕月飞行后，苏联绕月飞船还没来得及载人，就过早夭折了。苏联的载人登月计划同样始于 1964 年，在 8 年的实施过程中进行了 4 次登月运载火箭的试射，其中的一次携带了模拟的登月飞船，但全部 4 次发射都以火箭坠落和爆炸告终，载人登月飞行最终魂断拜科努尔发射场。

美国阿波罗计划（Apollo Project），又称阿波罗工程，是美国从1961 年到 1972 年从事的一系列载人登月飞行任务。美国于 20 世纪60 年代至 70 年代初组织实施的载人登月工程，或称“阿波罗”计划。它是世界航天史上具有划时代意义的一项成就。工程开始于1961 年 5月，至 1972 年 12 月第 6 次登月成功结束，历时约 11 年，耗资 255亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有 2 万家企业、200 多所大学和 80 多个科研机构，总人数超过 30 万。

美国阿波罗载人登月

阿波罗取得的月球岩石样品说明，是斜长岩。

2009 年美国的重返月球计划，发射卫星双击月球。下图为示意图，撞月目的是找水。

美国火箭、卫星双击月球

中国的“嫦娥一号 ”（Chang'E1）是自主研制并发射的首个月球探测器。中国月球探测工程嫦娥一号月球探测卫星由中国空间技术研究院研制，以中国古代神话人物 “嫦娥”命名。嫦娥一号主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。嫦娥一号于 2007 年10 月 24 日，在西昌卫星发射中心由 “ 长征三号甲 ” 运载火箭发射升空。嫦娥一号发射成功，中国成为世界上第五个发射月球探测器的国家。

嫦娥一号卫星成功撞月

嫦娥二号卫星（简称嫦娥二号，也称为“二号星”）是嫦娥一号卫星的姐妹星，由长三丙火箭发射。但是嫦娥二号卫星上搭载的 CCD 相机的分辨率将更高，其它探测设备也将有所改进，所探测到的有关月球的资料将更加翔实。“嫦娥二号”于 2010 年 10 月 1 日 18 时 59 分 57 秒在西昌卫星发射中心发射升空，并获得了圆满成功。嫦娥二号的一个目标是研究地球的自然规律。

月球已于 31（33？）亿年前死亡，在此前尚属活动期，但未能进入板块演化阶段。月球的演变为研究 33 亿年前的地球提供了很好的实例，有参考价值。地质时代相当，都有圈层结构 ——核—幔—壳。不同点是，主要岩石是斜长岩以及玄武岩“海” ，撞击构造为主，没有水圈和大气圈。

现在

地球知道多大年纪了吧

地质时代划分

洋和陆谁先有的

月球与地球的岩石组成差异

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本文选取自翟明国院士2014年3月5日在澳门科技大学主办的科技大师系列讲座第五讲——《解读46亿岁的地球》。《解读46亿岁的地球》共有4部分，本文为第三部分： 46亿岁的中青年地球——地壳是怎样形成的？第一部分在本公众号已发布，后两部分为：46 亿岁的中青年地球——地壳是如何形成的；地球的命运——认知和保护地球。

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