太陽系在大約50億年前誕生后,大約過了5億年,地球開始形成.地球是由原始的太陽星云分餾、坍縮、凝聚而形成的.首先,星子聚集成行星胎,然后再增生而形成原始地球.
原始地球所獲得的星子是比較冷的,但是每個落到原始地球上的星子都有很高的運動能量,這種能量因沖擊轉(zhuǎn)化為熱能；另外,由于星子的堆積使地球行星外部重量增加,內(nèi)部受壓縮,消耗在壓縮內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為熱被保存下來；再加上放射性元素鈾、釷、鉀等的衰變產(chǎn)生的熱積累,地球開始變熱,并最終導(dǎo)致大部分地區(qū)溫度超過鐵的熔點.原始地球中的金屬鐵、鎳及硫化鐵熔化,并因密度大而流向地球的中心部位,從而形成液態(tài)鐵質(zhì)地核.
隨后,地球的平均溫度進一步上升,引起地球內(nèi)部大部分物質(zhì)熔融,比母質(zhì)輕的熔融物質(zhì)向上浮動,把熱帶到地表,經(jīng)冷卻后又向下沉沒,這種對流作用控制下的物質(zhì) 移動,使原始地球產(chǎn)生全球性的分異,演化成分層的地球,即中心為鐵質(zhì)地核,表層為低熔點的較輕物質(zhì)組成的最原始的陸核,陸核進一步增生、擴大形成地殼.地核與地殼之間為地幔.分異作用是地球內(nèi)部最重要的作用,它導(dǎo)致了地殼及大陸的形成,并導(dǎo)致大氣和海洋的形成.
氫和氧結(jié)合成的水,原先潛藏于一些礦物中.當(dāng)原始地球變熱并部分熔融時,水釋放出來并隨熔巖運移到地表,大部分以蒸氣狀態(tài)逸散,其余部分在漫長的地質(zhì)歷史進程中逐漸充滿大洋.在原始地球變熱而產(chǎn)生分異作用的過程中,從地球內(nèi)部釋放出來的氣體形成了大氣圈.早期地球的大氣圈成分與現(xiàn)代不同,正是由于紫外輻射的能量促使原始大氣成分之間發(fā)生反應(yīng),從無機物質(zhì)生成有機小分子,然后發(fā)展成有機高分子物質(zhì)組成的多分子體系,再演變成細胞,生命得以開始和進化.
經(jīng)過早期分異階段,地幔固結(jié),原始地殼和大陸發(fā)育,并形成了大洋和大氣圈.
地核和地幔的變化對地球磁場的變化起主導(dǎo)作用.地質(zhì)構(gòu)造演化,板塊的形成與運動,以及地震、火山等自然現(xiàn)象說明,地球內(nèi)部處于熱學(xué)和力學(xué)不平衡的狀態(tài),存在巨大的力源,使運動持續(xù)不停.
地核的兩個可測的物理特性是磁場和熱量.地核通過兩個重要的直接途徑對地幔產(chǎn)生影響,一是向地幔底部提供熱量,激勵地幔深處的熱對流,即熱的輸出是通過傳導(dǎo)與對流；二是對地幔施加一種機械的轉(zhuǎn)矩,這種相互機械作用和包括大氣運動等在內(nèi)的其他地球過程,決定了一天的長短變化和地球轉(zhuǎn)軸在空間的定向.
地幔對流是發(fā)生在地幔中的一種熱方式,也是一種地幔物質(zhì)的運動過程.地幔中的這種熱對流作用是地球內(nèi)部向地球表面輸送能量、動量和質(zhì)量的有效途徑,很可能就是地球演化的驅(qū)動力.
地球的最上層是厚約100公里的堅硬巖石層,稱為巖石圈,它包括地殼和上地幔的頂部.巖石圈下面是上地幔的低速層,其物質(zhì)少部分是熔化的,但固體介質(zhì)長期處在高溫高壓環(huán)境中會具有流變特征,整個低速層便可以發(fā)生流動變形,故稱為軟流圈,其下界深約220公里.巖石圈不是一個整體,而是被構(gòu)造活動帶割裂的、持續(xù)不斷地相對運動著的若干剛性板塊.最早曾將全球巖石圈分為6個大板塊:歐亞板塊、美洲板塊、非洲板塊、太平洋板塊、印澳板塊和南極板塊.這些板塊的邊界并非大陸邊緣,而是海嶺、島弧構(gòu)造和水平斷裂.除太平洋板塊完全是水域外,其余都是海陸兼有.絕大部分的地震和火山發(fā)生在板塊邊界處.板塊構(gòu)造對大陸陸塊的聯(lián)結(jié)和分離,對生物物種的遷移和進化具有重要意義.
板塊大地構(gòu)造學(xué)說認為:地球上層的大地構(gòu)造運動和地震活動主要是這些板塊相互作用的結(jié)果.板塊變形主要發(fā)生在它們的邊界部位,板內(nèi)變形主要是大范圍的造山運動.地球表面有環(huán)太平洋地震帶、歐亞地震帶以及大西洋中一條很長的弱地震帶,這些地震帶正是板塊的邊界.
美洲、非洲、歐洲和格陵蘭在2億年前的很長時間里都是連在一起的,約在2億年前才開始分裂,后來擴張形成大西洋,這種過程叫做"離散"；而印度板塊還只是"到了距今0·7—0·6億年前才漂移到亞洲附近,隨后與歐亞板塊產(chǎn)生相互碰撞.這種過程叫做"匯聚".板塊會分離和碰撞,還會沿轉(zhuǎn)換斷層相互滑動,這是板塊構(gòu)造理論的關(guān)鍵.
在板塊碰撞過程中,重的大洋巖石圈向較輕的大陸巖石圈之下的地幔中插進去,稱為"俯沖".正是因為印度板塊的俯沖,使我國青藏高原在新生代隆起成為全球地殼厚度最大的、陸地上海拔高程最高的地區(qū),對全球環(huán)境產(chǎn)生重大影響.
由于板塊的匯聚和離散及其持續(xù)不斷的運動,給形成礦產(chǎn)造成了許多有利條件.在匯聚區(qū),巖石圈俯沖到大陸或島弧下發(fā)生重熔,含礦溶液上涌.世界上許多硫化物礦床都與板塊匯聚有關(guān).在島弧與大陸之間的邊緣海區(qū),沉積物中含有大量的有機物,創(chuàng)造了生油條件,我國東海、黃海和南海就是這類地域.板塊的離散邊界是新海底產(chǎn)生的地方,海水侵入巖石裂隙,溶解地幔上涌的物質(zhì),產(chǎn)生熱水礦床.