第十二章 地球的起源与演化
地球的起源与演化问题一直是哲学家和自然科学家们长期探讨与争论的问题。早在远古时期就有各种创世的神话或传说，到了18世纪以后，这个问题进入了科学的假说阶段。随着科学技术的飞速发展，人类的眼界越来越开阔，掌握的证据越来越多，对太阳系及地球的认识也就更加深入。地球的起源和演化问题与地球的物质组成、地球的各种性质、内外各个圈层的起源与演化以及地球的资源与环境等方面都有着密切关系。
第一节 天文地质
人们在从事长期地质研究过程中，积累了大量的第一手资料，越来越多的事实告诉我们，地球在其产生、发展、演化中并非孤立进行的，而是受到了宇宙因素的影响。地球岩石和地层的记录中保存着许多天文过程的信息，是不可忽视的重要方面。这些均体现了地球和宇宙的统一关系。
天文地质学是运用天文学的方法、观测资料和成果来研究地球以外天体的组分、结构、起源和演化历史，并应用这些研究成果探讨和解释地球上的各种地质现象的成因和演化规律的学科，是一门内容广、综合性强的边缘学科。现代天文地质学所掌握的资料和研究成果已初步揭示，宇宙中的天体都有其发生、发展和灭亡的共同规律，太阳系内的天体在物质组成、结构、起源和演化历史等方面都有一定的相似性和可类比性，地球的形成和发展与太阳系、银河系甚至宇宙星体都有密切的联系。
一、宇宙起源新说
本世纪之初，天文望远镜和光谱分析技术的进步使天文学家能够根据对恒星和星系的光谱，判断该行星或星系在向地球和太阳系靠近，还是背离我们而去。到了20世纪30年代，天文学家所研究过的许多星系资料表明：几乎所观测到的所有星系，均以极高的速度远离我们而去。而且，星系或星系团距离我们越遥远，其背离我们的运动速度也越大。如果我们改变一下观测的立场，以任意一个星系为中心，则其他的星系和星系团也同样以极高的速度远离这个星系而去。好像每个星系都位于宇宙的中心，而宇宙则以极高的速度在膨胀。
有了这个膨胀着的宇宙模型以后，无需多么丰富的想象力就可以作这样的设想：假如我们像放录像一样把星系的运动定格，并倒放回去，则最终所有的星系必将聚集在一起。那时候可能发生了一次大爆炸，于是所有的星系互相分离。天文学家还推算出了这次大爆炸的时间是距今（150±30）亿年以前，这就是我们目前所观测到的这个宇宙诞生的时间。这就是宇宙大爆炸学说。这一学说已被天文观测的许多事实所支持。例如，长蛇座星团如果于100多亿年前从目前地球所在的空间区域出发，其运行速度经测定为60500km/s，则它现在距地球应为20亿光年。天文观测表明，这正是长蛇座与地球的距离。
二、陨击作用
陨击作用即陨石撞击作用的简称，是指宇宙空间中的陨石高速撞击到地面的过程中所发生的一系列作用。当陨石撞击到地面时，陨石首先以强大的冲击力穿插进入地下，同时向下和向周围产生强列的挤压力，使大量的物质粉碎、加热膨胀甚至熔融，然后把被粉碎和加热的物质向高空溅射，部分物质下落回填到撞击坑中和坑的四周。与此同时，陨石撞击使撞击的四周和下部岩石发生冲击变质作用和破碎作用，形成角砾岩和断裂构造等。
陨石撞击导致的冲击变质作用由于具有极高的冲击压力，可以使地壳表层岩石中普通压力条件下的矿物转变成为极高压力条件下形成的矿物，如普通的石英能转变成高压条件下的柯石英和斯石英，石墨能转变成为金刚石。这种含高压矿物的岩石往往是判断冲击变质作用的重要依据。陨击作用形成的角砾岩广泛分布于陨击坑内、坑底部与四周坑壁地区；该作用还常在陨击坑周围形成放射状或环带状分布的断裂与褶皱构造，这种构造分布局限，在远离陨击坑处迅速消失。大规模的陨击作用不仅可以导致局部的岩石熔融，而且还可以诱发地壳深部的岩浆活动；大量的粉尘进入大气圈还会不同程度地影响地表环境，这又可进一步影响表层地质作用以及生物的生存与演化。
据研究，在地球演化的早期阶段，由于大气圈尚很稀薄，陨击作用是十分普遍和强烈的。随着后来大气圈的厚度与密度逐渐增大，使得一般小规模的陨石降落在达到地表之前便在大气层中烧毁或裂解，而且较大规模的陨石降落在经过了大气层的缓冲、燃烧和裂解后，到达地面时其陨击作用也大为减弱。因此，总体来说，地球上的陨击作用自演化早期以来具有减弱的趋势。不同地质时期所形成的大量陨击坑及相关现象，也大多因地球表层强烈的地质作用的反复破坏与改造而消失或难以辨认。目前在地球上发现的保存较好的陨击坑有美国亚利桑那巴林格陨石坑、阿拉伯的瓦白陨石坑、加拿大魁北克克利尔沃特东西陨石坑（现已成为东西二湖）以及非洲南部和澳大利亚中部的陨石坑等。
现代天体地质研究成果揭示，在地球以外的其它太阳系天体上，由于一般缺少大气保护层或保护层很弱，陨击作用是十分普遍和强烈的一种重要地质作用。加之其它表层地质作用相对较弱，使得陨击作用形成的地貌与构造保存较好，并且构成了这些天体上最普遍和最重要的地形景观；这些天体的一些大型的和最要的区域构造单元的形成也常与大规模的陨石撞击及其引发的内部地质作用有关。如火星表面大约有一半的面积都密布着陨石撞击形成的环形山，环形与多环圆形盆地是其表面的一类重要构造单元，其形成一般与较大规模的陨击作用有关。月海盆地是月球表面最主要的一类区域构造单元，其成因一般认为也与陨石或小行星撞击作用有关。因大规模陨石的撞击，形成巨大的坑穴，伴随在周围引起山崩和断层，然后因陨石冲击而诱发岩浆流溢，其表面被熔岩覆盖，遂形成了现在所见的月海盆地。