地球科学原理PDF电子书下载

第1章 地球演化和构造运动的假说 1

1.1 地球和太阳系的起源及地球的基本结构 1

1.1.1 太阳系的构成 1

1.1.2 太阳系起源的假说 1

1.1.2.1 灾变假说 1

1.1.2.2 康德-拉普拉斯假说 2

1.1.2.3 摩耳顿-张伯伦假说 2

1.1.2.4 太阳俘获气-尘埃-流星云的假说 2

1.1.2.5 现代得到最多支持的假说 2

1.1.3 地球的形成和年龄 3

1.1.3.1 地球的年龄 3

1.1.3.2 陨石冲击事件 3

1.1.3.3 地球外圈的形成 4

1.1.3.4 地球内部圈层的形成 4

1.1.4 地球构造概述 4

1.1.4.1 地球的基本圈层 4

1.1.4.2 固体地球的圈层结构 5

参考文献 6

1.2 地球演化及构造运动的假说 6

1.2.1 概述 6

1.2.2 目前提出的对地学界有一定影响的假说 7

1.2.2.1 地球收缩说 7

1.2.2.2 地球膨胀说 8

1.2.2.3 地球脉动说 9

1.2.2.4 涌流构造（Surge Tectonic）说 10

1.2.2.5 大陆漂移说 11

1.2.2.6 海底扩张说 12

1.2.2.7 板块构造说 13

1.2.2.8 热点-地幔柱说 13

1.2.2.9 地槽与地台说 14

1.2.3 地球演化、构造运动和动力学方面已得到公认的部分事实和证据 15

1.2.4 现有假说的比较分析和对“理想”假说的模拟 16

1.2.4.1 对现有假说的分析 16

1.2.4.2 对”理想”假说的定性模拟 18

1.2.4.3 地球演化和构造运动的能量来源 20

参考文献 22

第2章 冰川的地质作用及其证据 24

2.1 冰川的地质作用 24

2.1.1 地幔浮力面理论 24

2.1.2 冰川及其分类 25

2.1.3 诱发地震及冰川形成时的造海作用 26

2.1.4 冰川消融时的造山运动 29

2.1.5 古岩石壳的形成及大陆的演化 31

2.1.6 地球均衡调整和岩石圈具有塑性的证据 34

参考文献 35

2.2 冰川地质作用的证据 37

2.2.1 冰期旋回中碳酸盐岩δ13C规律变化的机制 37

2.2.1.1 δ13C和δ18O的地质学特征 37

2.2.1.2 冰期旋回中的δ13C和δ18O变化规律 38

2.2.1.3 目前学术界对δ13C和δ18O规律变化的解释 39

2.2.1.4 对已提出解释的可行性分析 40

2.2.1.5 冰川形成对火山喷发和地震的影响 41

2.2.1.6 冰川消融对火山喷发和地震的影响 42

2.2.1.7 火山喷发和地震造成δ13C和δ18O的规律性变化的证据 43

参考文献 44

2.2.2 贝尼奥夫地震带的证据 46

2.2.2.1 板块学说及其存在的问题 46

2.2.2.2 人类对岛弧的认识过程及其发展 47

2.2.2.3 新理论对岛弧双层地震带的解释 47

2.2.2.4 新理论对岛弧火山作用的解释 52

2.2.2.5 板块及大陆的演化趋势 56

参考文献 56

第3章 地球的去气作用和地球演化过程中的化学平衡3.1 地球去气作用 58

3.1.1 地球的起源及早期演化 58

3.1.1.1 概述 58

3.1.1.2 吸积作用及其演化 59

3.1.1.3 放射能和重力势能对地球熔融的作用 60

3.1.1.4 宇宙大气的形成及演化 62

3.1.2 岩石圈形成前的去气作用 62

3.1.3 岩石圈形成后的去气作用 64

3.1.3.1 概述 64

3.1.3.2 后期去气作用的阶段性 65

3.1.3.3 影响后期去气作用的因素 66

参考文献 68

3.2 地球演化过程中的pH平衡 69

3.2.1 地球的去气作用及其对地球的作用 70

3.2.2 碳系统的平衡原理 70

3.2.3 碳平衡系统对地球的作用 73

3.2.4 硅系统的平衡原理 73

3.2.5 硅平衡系统对地球的作用 75

3.2.6 pH值的演化过程 76

3.2.7 有机碳沉积的作用 78

参考文献 79

3.3 地球演化过程中的氧化-还原平衡 81

3.3.1 光合生物出现前的氧化-还原平衡 81

3.3.1.1 宇宙大气的形成及其氧化-还原特性 82

3.3.1.2 原始大气的形成及其氧化-还原特性 82

3.3.2 有机物的能量及氧化-还原性和独立系统的氧化-还原平衡 83

3.3.3 光合生物出现后的氧化-还原平衡 84

3.3.4 将来的氧化-还原平衡 85

参考文献 87

第4章 生物对冰川的作用及太阳系的生命 87

4.1 生物演化对冰川的作用 88

4.1.1 有机碳的沉积 88

4.1.2 二氧化碳与温室效应和冰川形成的关系 88

4.1.3 生物的演化过程 89

4.1.4 新元古宙以前冰川期的形成 90

4.1.5 新元古冰期的形成 91

4.1.6 奥陶纪冰期的形成 92

4.1.7 石炭纪、二叠纪冰期的形成 92

4.1.8 第四纪冰期的形成 94

参考文献 96

4.2 太阳系地外星体存在生命可能性的评估 97

4.2.1 太阳系的组成及一般特征 97

4.2.2 水星上存在生命的可能性分析 97

4.2.3 金星上存在生命的可能性分析 98

4.2.4 火星上存在生命的可能性分析 100

4.2.5 类木行星和冥王星上存在生命的可能性分析 101

4.2.6 卫星上存在生命的可能性分析 102

4.2.7 结论 102

参考文献 103

第5章 地球构造演化的现状 104

5.1 地球的形状及其变化 104

5.1.1 人类对地球形状的认识过程 104

5.1.2 地球的内部结构及固体地球的塑性 105

5.1.3 固体地球的形变及其证据 107

5.1.3.1 地球南北半球非对称变化的热力学证据 107

5.1.3.2 地球南北半球非对称变化的板块运动证据 107

5.1.3.3 地球南北半球非对称变化的空间大地测量证据 108

5.1.3.4 地球南北半球非对称变化的速率在不断变小（南半球在减速膨胀）的证据 109

5.1.4 新生代冰川的分布及其变化 113

5.1.5 固体地球的形变及其原因分析 113

5.1.6 北极冰川消失和南极冰川扩大的原因 115

5.1.7 南极冰川形成或加厚对大地水准面的影响 117

5.1.8 地球形状今后的变化趋势 120

参考文献 120

5.2 厄尔尼诺形成及其证据 122

5.2.1 冰川与地球的关系 122

5.2.2 目前地球的现状 123

5.2.3 厄尔尼诺和拉尼娜形成的原因 124

5.2.4 洋中脊岩浆上涌引起厄尔尼诺的证据 126

5.2.4.1 热力学证据 126

5.2.4.2 洋中脊证据 127

5.2.4.3 冰川学证据 129

5.2.4.4 地球扁率和自转证据 130

5.2.4.5 气候学证据 131

5.2.5 讨论 132

5.2.5.1 对厄尔尼诺现象的预测 132

5.2.5.2 有关厄尔尼诺的推测 133

参考文献 133

第6章 火山和地震的形成 135

6.1 岩浆和火山作用 135

6.1.1 岩浆及岩浆房的形成 135

6.1.2 岩石圈破裂的原理及洋中脊火山的形成 137

6.1.3 地槽形成及其火山活动 138

6.1.3.1 地槽底部火山的形成 138

6.1.3.2 地槽与地台间火山的形成 138

6.1.4 海洋地背斜顶部火山的形成 139

6.1.5 岛弧形成及其火山活动 140

6.1.6 地堑形成及其火山活动 141

6.1.7 地外星体撞击及其火山活动 143

6.1.8 总结 144

参考文献 144

6.2 地震的形成和种类 145

6.2.1 地震的一般原理 146

6.2.1.1 概述 146

6.2.1.2 地壳运动 146

6.2.1.3 重力异常 147

6.2.1.4 地震发生地点的判定 150

6.2.1.5 地震发生时间的判定 151

6.2.1.6 2004年苏门达腊-安达曼大地震的发生机制分析 153

6.2.2 不同构造运动中的地震 155

6.2.2.1 洋中脊式地震的形成 155

6.2.2.2 地槽形成过程中地震的形成 155

6.2.2.3 海岭顶部地震的形成 155

6.2.2.4 岛弧式地震的形成 156

6.2.2.5 地堑式地震的形成 157

6.2.2.6 撞击式地震的形成 159

6.2.2.7 人致地震 159

6.2.3 地震的预测和预报 160

6.2.3.1 水平破裂导致的地震的预测和预报 161

6.2.3.2 垂直运动导致地震的预测和预报 161

6.2.4 总结 162

参考文献 163

第7章 地球演化对矿藏形成的影响 165

7.1 地球pH演化对前寒武纪成矿的影响 165

7.1.1 pH演化原理 165

7.1.1.1 地球去气作用的降pH作用 165

7.1.1.2 硅系统的升pH作用 166

7.1.1.3 碳系统对pH的调节作用 166

7.1.2 溶矿作用 167

7.1.2.1 原始海洋的溶矿作用 167

7.1.2.2 地壳形成后的去气作用造成的溶矿作用 167

7.1.3 成矿作用 168

7.1.3.1 条带式硅铁质的沉积 168

7.1.3.2 其他矿质的沉积 170

7.1.3.3 pH值影响矿质沉积的一般规律 170

7.1.4 前寒武纪矿床变质的原因 171

参考文献 171

7.2 热液矿床成因 173

7.2.1 地球的去气作用 174

7.2.1.1 地球具有去气作用 174

7.2.1.2 地球去气作用与火山喷发和地震有关 175

7.2.1.3 地球去气作用产生强酸性气体 175

7.2.2 岩浆与去气气体的形成 175

7.2.3 矿体pH演化机理 177

7.2.3.1 去气气体的降pH作用 177

7.2.3.2 围岩的升pH作用 178

7.2.3.3 矿体pH值演化过程 179

7.2.4 溶矿作用 179

7.2.4.1 火山形成过程的溶矿作用 179

7.2.4.2 次（隐）火山形成的溶矿作用 181

7.2.5 成矿作用 182

7.2.5.1 成矿作用的一般原理 182

7.2.5.2 成矿过程及分带沉积 182

7.2.5.3 围岩蚀变及分带 184

参考文献 185

7.3 风化（红土化）作用对成矿的影响 187

7.3.1 概述 187

7.3.2 红土的成土作用 187

7.3.3 红土的红化作用 189

7.3.3.1 红化作用是一种去硅作用 189

7.3.3.2 红化过程中的去硅原理 190

7.3.3.3 雨水的去硅作用 191

7.3.4 影响红化的因素 191

7.3.4.1 干、湿季交替对红化的影响 191

7.3.4.2 温度对红化的影响 192

7.3.4.3 母岩性质对红化的影响 192

7.3.4.4 潜水面对红化的影响 192

7.3.5 红土剖面的形成机制 193

7.3.6 红土化作用对红土的影响 194

7.3.6.1 红土化作用对土量变化的影响 194

7.3.6.2 红土化作用对红土pH值的影响 195

7.3.7 碳酸盐岩区域的特殊红土化作用 195

7.3.7.1 湘西碳酸盐岩台地地貌及其红土化作用 195

7.3.7.2 有去硅作用的河水和地下水的作用 196

7.3.8 红土型矿的形成机理——以红土型金矿形成为例 196

7.3.8.1 红土型金矿概述 196

7.3.8.2 金化合物向金单质的转化 197

7.3.8.3 单质金的下沉和富积 197

7.3.8.4 金成矿对红土化作用的特殊要求 199

7.3.8.5 其他红土型矿的形成机理 199

参考文献 200

第8章 冰期旋回对地磁场和生物演化的影响 200

8.1 冰期旋回对地磁场的影响 202

8.1.1 人类对地磁场的认识过程 202

8.1.2 冰川及其分类 204

8.1.3 冰川形成和消融对地球自转的作用 204

8.1.4 冰川形成和消融对地核自转的作用 206

8.1.5 冰川形成和消融对地磁场的影响 207

8.1.6 地核感生电动势的形成原理及过程 208

8.1.7 外核物质的运动及地核螺旋管磁场的形成 209

8.1.7.1 地球自转减慢时地核螺旋管磁场及地磁场的形成 209

8.1.7.2 地球自转加快时地核螺旋管磁场及地磁场的形成 213

8.1.7.3 地核螺旋管磁场的变化规律 214

8.1.8 地核外磁场及地磁反转 215

8.1.9 地磁场的能量来源 216

参考文献 216

8.2 冰期旋回对生物演化的影响 219

8.2.1 冰期旋回对环境因子的影响 219

8.2.1.1 冰期旋回对温度的影响 220

8.2.1.2 冰期旋回对氧气含量的影响 220

8.2.1.3 冰期旋回对pH值的影响 221

8.2.1.4 冰期旋回对盐度的影响 222

8.2.1.5 冰期旋回对海平面的影响 223

8.2.1.6 冰期旋回对海水离子含量的影响 224

8.2.1.7 冰期旋回对生物生存空间的影响 225

8.2.1.8 冰期旋回对宇宙射线和尘埃的影响 225

8.2.2 间冰期对生物的影响 225

8.2.3 冰期对生物的影响 226

8.2.3.1 冰川形成期对生物的影响 226

8.2.3.2 冰川均衡调整期对生物的影响 227

8.2.3.3 冰川稳定期对生物的影响 228

8.2.3.4 冰川消融期对生物的影响 228

8.2.3.5 冰后反弹期对生物的影响 229

8.2.3.6 冰期旋回对生物影响的复杂性 231

8.2.4 冰期旋回与生物进化 232

8.2.4.1 冰期旋回与达尔文进化学说的关系 233

8.2.4.2 冰期旋回对物种演化的综合影响 234

8.2.4.3 冰期旋回导致生物进化 235

参考文献 237

第9章 地球将来的演化趋势 240

9.1 将来的地球演化趋势及全球变化 240

9.1.1 地球的塑性和刚性及其变化趋势 240

9.1.2 地球的去气作用及其变化趋势 240

9.1.3 矿物有机物的沉积对O2的影响 241

9.1.4 O2的演化趋势 242

9.1.5 将来全球的变化趋势 242

9.1.6 应变对策 243

参考文献 243

后记 245