第 2 章 探索地球起源與地球環境演變

第 2 章 探索地球起源與地球環境演變

2-1 地球環境的演變歷史2-2 探索地球歷史的方法與限制

2-1 地球環境的演變歷史

地球起源太陽系的生成地球內部分層大氣與海洋的起源生物圈的演化生命起源時間古細菌與真核細胞生物寒武紀大爆發生物演化史大滅絕事件

2-1.1 地球起源

中國神話認為拜盤古開天闢地所賜。近代科學家則認為與太陽系的形成有關。

2-1.2 太陽系的生成

萬有引力使雲氣向內收聚，在中心形成太陽，四周雲氣形成扁盤狀，塵埃凝聚成各行星。

星雲收縮

原始太陽形成

同心圓 環形成

原始太陽系形成

個別行星成形

2-1.3 地球內部分層

地球起源初期，內部放射性元素進行核分裂蛻變，不斷釋放熱能。地表受小行星和隕石轟擊，碰撞生熱。地球因高溫形成岩漿海，地球內部構造分為地殼、地函和地核三層。

http://scman.cwb.gov.tw/eqv5/eq100/flash/inearth.html

2-1.4 大氣與海洋的起源 (1/2)

原始大氣以氫氣、氦氣為主，但無法被地球引力困住。大氣獲得散逸的火山氣體補充，例如水蒸氣、二氧化碳、氯氣、氨氣和二氧化硫等。隨著地表溫度降低，大量水蒸氣冷卻於地表低窪處形成海洋。海洋約在 40 ～ 38 億年前左右形成。

2-1.4 大氣與海洋的起源 (2/2)

2-1.5 生物圈的演化

有機物可能來自原始大氣，伴隨雨水落入地表，最後都匯集到海洋。海洋為生命起源的發祥地。

2-1.6 生命起源時間

生命的起源仍是個謎。最早的原核細胞化石為藍綠菌構成的疊層石，在 38 億年前形成。

http://zh.wikipedia.org/zh-hk/%E8%97%8D%E8%8F%8C

2-1.7 古細菌與真核細胞生物

35 億年前的古細菌和 10 億年前出現的真核細胞生物是演化史上的大事。

http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%8F%A4%E8%8F%8C

真核細胞生物演化出有性生殖的繁殖方式，加速生物基因的交流和變化，演化出更多樣的物種。

2-1.8 寒武紀大爆發

前寒武紀末有殼的生物突然大量出現，留下大量化石稱之。地質年代區分：1.前寒武紀──疊層石時代。2.古生代──三葉蟲時代。3.中生代──恐龍時代。4.新生代──大型哺乳類動物。

2-1.9 生物演化史

2-1.10 大滅絕事件

大滅絕事件與環境的變異有極大關聯。恐龍的滅絕與氣候變化、火山爆發、隕石撞擊等有關。

http://enjoy.phy.ntnu.edu.tw/sites/dinosaur/die.htm

2-2 探索地球歷史的方法與限制

探索地球歷史的方法歷史考古探索法均變說物證推理法相對定年法絕對定年法探索地球歷史的限制

2-2.1 探索地球歷史的方法

1.歷史考古探索法 2.均變說 3.物證推理法 4.定年法

2-2.2 歷史考古探索法

歷史學所採探索方法，研究地球歷史時均可援用。

2-2.3 均變說

地質學之父詹姆斯 赫登（ James Hutton, 1726 ～ 1797）建立「今天是開啟過去（祕密）的一把鑰匙（良好工具）」的均變說，即今日發生的一切作用，同樣也在古地質時代進行。

http://content.edu.tw/junior/earth/tp_tm/new/item0602/hutton.htm

2-2.4 物證推理法 (1/3)

缺乏人類記載歷史的地質時代，只能仰賴岩層、化石、礦物、沉積構造等來記錄。將生長帶疏密組合不明顯的同一地質時代珊瑚化石產地串連起來，可找出該地質時代的古赤道位置。不同地質時代的古赤道位置不斷變動。這證據可以用來支持大陸漂移說，也相當於支持今日板塊構造運動學說的主張。

2-2.4 物證推理法 (2/3)

小冰期內的樹木年輪局部放大

2-2.4 物證推理法 (3/3)

珊瑚骨骼切片 X光照片

2-2.5 定年法 -相對定年法 （ 1/3）

1. 疊置定律：不受擾動的岩層層序，愈頂部岩層的沉積年代愈年輕。

2. 沉積構造：沉積物在沉積時受環境和生物的影響，形成的特殊構造。

3. 截切關係定律：被截切的比截切它的早存在。

4. 化石：不同地質時間具有不同形貌的古生物。

2-2.5 定年法 -相對定年法 （ 2/3）

沉積構造 -波痕

2-2.5 定年法 -相對定年法 （ 3/3）

2-2.6 定年法 - 絕對定年法 （ 1/2）

放射性元素蛻變的速率非常規律，採放射性元素或同位素定年。母元素蛻變成子、母元素的原子數各為原來一半需經歷的時間，稱為半衰期。透過礦物，母元素蛻變成其子元素的原子數比值，可判定它與藏身地層的年齡。

2-2.6 絕對定年法 （ 2/2）

2-2.7 探索地球歷史的限制 （ 1/2）

1. 延遲時間的爭論。2. 缺乏完整地層層序：地層因造山運動產

生劇烈的侵蝕作用。3. 化石的保存和移置問題：古生物能形成

化石保存下來的機率及只有少數種類的化石才能作為定年工具。

4. 火成活動或變質作用的影響。

2-2.7 探索地球歷史的限制 （ 2/2）

鋯石礦物（左）和其切片的放大照片（右）。一顆小小鋯石受到變質作用影響，卻具有四個絕對地質年代。

http://www.mine.gov.tw/Bible/ViewMineral.asp?view=m25