地球内层的成因

普遍接受的观念是地球内层是在最初的500m年间形成的.然而这么早的历史不能被地球的岩石所记录.只能通过陨石来推测,因为许多陨石包含着组成地球原型相似的材料.但是总体而言关于地球内层形成的原因有两大主流声音,即均相吸积(accretion)和异相吸积.大多数科学家都相信地球原型在当受到小行星和陨石爆轰时变得非常热.产生的热导致行星内部的物质转换,地球原型在自身重力压缩和短寿期放射性同位素衰变作用下变的越来越致密.均相吸积模型认为初始地球是由这种各种尺寸星子和捕获气体组成的均相体,强烈的内热作用导致铁的融化从而在地球的中心分离出地核(Fig 1.3).所谓的"铁灾难"是用来描述铁熔化这个事件.从初始均相体发展层结构的过程叫做行星分化.

    异相吸积模型认为吸积的是分化好的星子.事实是单独的陨石含有不同类型的物质(例如:矿物,球粒和金属),因此科学家认为形成地核的铁来源于已经从硅酸盐中分离的铁单质.从陨石中发现的强同位素组成变异常被科学家作为异相作用的证据,甚至把它适用于太阳系.

许多科学家认为在一个特定的时刻(也许是4.4by)地球的表面变的十分的软化并且存在一个450km深的岩浆海洋(图1.4).有学者认为橄榄石浮在岩浆海洋之上最终形成了富橄榄石上地幔,而钙钛矿层沉没形成了下地幔.但是岩浆海洋的说法并不得到全体的承认,这个问题仍然未解决.

当岩浆冷却之后由火成岩形成的皮肤叫做"岩石圈",早起的岩石圈具有很薄的地壳,成分组成主要是超铁镁质火山岩,学名叫komatiite科马提岩.这个观点的提成是基于科马提岩几乎唯一的出现在大陆最古老的岩层之中.岩石圈的下部由橄榄岩组成,富含粗颗粒的橄榄岩是如今地球上地幔的主要组成.岩石具有高度的不平整性,最厚的地方达到35km但是也有很薄的地方,形成年代从4.3by到现如今的海洋地壳.但平均而言约8km厚.

    关于大洲的形成非常玄妙,一般而言大洲要比大洋早得多,最古老的大陆岩石在3.4-3.5by,而最古老的岩石也仅仅270my.板块理论依据这种年龄差构建出老的海洋地壳重返地幔进行所谓的"俯冲理论",而大陆地壳密度较轻不能俯冲达成所谓的漂浮..总而言之,大陆有充足的证据证明形成在地球形成的头10亿年间.

Agee假设:a.早期形成的氧化亚铁=富硅酸盐岩浆海洋和熔融的原始地核;b.在之后的某个时刻镁方铁矿(富铁氧化镁)形成并且分离包裹住地核独立成层;c.然后形成钛钙型矿(Mg.FeSiO3),这一层主导了现在的下地幔,镁方铁矿层变得更薄,因为铁都迁移进入地核之中.d岩浆海洋固化成地幔和地壳

    金刚石是破解大陆岩石圈厚度与温度的关键线索,金刚石发现在一种火成岩中,该火成岩叫做金伯利岩,它是最老大陆的一部分其岩石的年龄要大于2.7by.夹杂在钻石中硅酸盐矿物年龄达到3.5by,来自200km深温度在950℃,这个温度并不比现在大陆岩石圈的温度高太多,所以推断出在地球诞生1by后冷却的,很厚的大陆岩石圈就开始形成,包含在钻石中夹杂体告诉我们初始的岩石圈厚度已经有200km.

    此时水分子还未形成,因为此时地面温度还远高于沸点,但是从原始地幔逃逸的水蒸气围绕行星构成了薄的大气层.许多学者也认为彗星冲撞地球也带来有水.