普通地質(zhì)學(xué)-謝文偉-黃體蘭-周仁元-王嵩麗第一章-地球概況

1、普通地質(zhì)學(xué),第一章 地球概況,江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 謝文偉 謝宇飛 制作,,1.1 宇宙、太陽系和地球,第一節(jié) 地球的演化,一、宇宙、銀河系、太陽系,宇宙是由恒星、行星、衛(wèi)星、流星、彗星等天體組成的星體，還有塵埃、氣體、類星體、黑洞及各種射線源等，通稱為天體。 它們既相互吸引又相互排斥，按一定的規(guī)律組合在一起不停地運(yùn)動著。,,,太陽是銀河系中的恒星，以太陽為中心的天體系統(tǒng)稱為太陽系，它以巨大的引力吸引著太陽系中的所有成

2、員。太陽系中有八大行星，上萬個(gè)小行星，其中已定軌道的小行星有4000個(gè)。,地球的起源與太陽系的起源密不可分，關(guān)于太陽系起源的各種學(xué)說已不下40多種，一般歸納為三大類：,關(guān)于現(xiàn)代太陽系起源的假說，基本包括以下四個(gè)階段:,,1.1 宇宙、太陽系和地球,二、地球的早期演化,地球的演化大致可以分為三個(gè)階段：,1.1 宇宙、太陽系和地球,1.1 宇宙、太陽系和地球,,影視：天體的來龍去脈,The Earth and Solar Sys

3、tem,來源：影片——天體的來龍去脈，1977,1.2 地球的形狀、大?。ㄐ螤睿?第二節(jié) 地球的形狀、大小和表面形態(tài),一、地球的形狀,地球不是一個(gè)圓球體，而是一個(gè)實(shí)心橢球體——赤道半徑長，兩極半徑短，而且北極比旋轉(zhuǎn)橢球體凸出14m，南極卻凹進(jìn)24m，中緯度在北半球稍凹進(jìn)，而在南半球稍凸出（不到10m）。,,因此科學(xué)家認(rèn)為：第一、地球極近似于旋轉(zhuǎn)橢球體，這是地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的，表明地球有彈塑性；第二、地球不是嚴(yán)格的旋轉(zhuǎn)橢球體，說明地球內(nèi)部物

4、質(zhì)分布不均勻。,,1.2 地球的形狀、大?。ù笮。?二、地球的大小,根據(jù)1975年第16屆國際大地測量和地球物理協(xié)會公布的數(shù)據(jù)介紹如下：,赤道半徑 a＝6378.137km平均半徑 R=(a2×c)1/3 ＝6371.004km 長短半徑差 a－c ＝ 21.385km扁平率δ=（a－c）/a ＝ 1/298.257,兩極半徑 c ＝ 6356.752km表面積 S ＝ 4πr2 ＝ 510064472km2體積

5、V ＝ 4πr2/3 ＝ 10832×108km3,,1.2 地球的形狀、大?。ū砻嫘螒B(tài)）,三、地球的表面形態(tài),,地球表面高低不平，以海平面為界分為海洋和陸地兩大地理單元——海洋面積3.6×108km3，占70.8%；陸地面積1.449× 108km3，占29.2%。,1.2 地球的形狀、大?。ū砻嫘螒B(tài)）,海洋平均深度為3729m，最深處為馬里亞納海溝，1034m；陸地平均高度875m，最高處為珠穆朗

6、瑪峰，8844.43m。兩者相差20km。,海底地形,大陸邊緣,大陸架（陸棚）；大陸坡；大陸基；海溝和島嶼,三、地球的表面形態(tài),1.2 地球的形狀、大?。ū砻嫘螒B(tài)）,,1.2 地球的形狀、大?。ū砻嫘螒B(tài)）,陸地地形：大的陸塊叫大陸、小的叫島嶼,山地 00m以上切割度大于200m； 高原 500m以上廣闊而平坦的地區(qū)； 丘陵 低于500m，相對高差小于200m。,1.2 地球的形狀、大?。ū砻嫘螒B(tài)）,盆地 四周被山地

7、或高地包圍，中間 低平，外形似盆的地形 平原 海拔＜200m廣闊而平坦地區(qū) 裂谷系,松藩－甘孜地塊,西藏地塊,昆侖地塊,揚(yáng)子地塊,,1.3 地球的物理性質(zhì)（質(zhì)量、密度）,第三節(jié) 地球的物理性質(zhì),一、地球的質(zhì)量與密度,根據(jù)牛頓萬有引力定律，通過多次實(shí)驗(yàn)求出地球的質(zhì)量為5.976×1027kg，由此求出地球平均密度。,實(shí)際測得地表巖石密度平均為2.6～2.8 g/cm3，僅為地球平均密度的一半。根

8、據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度與密度的關(guān)系，說明地球內(nèi)部的密度隨著深度的增加而逐漸增加。,二、地球的重力和壓力,(一)重力及重力異常,,地球的重力等于地球的引力（F）與地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力（P）的合力（G）。,,,1.3 地球的物理性質(zhì)（重力）,地球重力隨緯度變化而變化，根據(jù)理論值計(jì)算出各地的正常重力值。,由于地球各部分的物質(zhì)組成和地殼構(gòu)造不同，因而實(shí)際測量的重力值往往與理論值不符。,正異?！獙?shí)測重力值大于理論值，一般為金屬礦區(qū)，

9、由于物質(zhì)密度大，對地面物質(zhì)的引力較大。負(fù)異?！獙?shí)測重力值小于理論值，一般為石油、炔、石膏等非金屬礦區(qū)，物質(zhì)密度小，引力小。,利用重力異常找礦的方法稱為重力探礦法。該方法也適用于對地球形狀、地殼物質(zhì)組成、地殼構(gòu)造、地殼運(yùn)動和地震等方面的研究。,地球正常重力值,地球異常重力,1.3 地球的物理性質(zhì)（壓力）,（二）地球的壓力,——靜壓力，指地球內(nèi)部物質(zhì)受上覆物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的壓力。深度越大壓力越大，并且隨著地球內(nèi)部物質(zhì)密度的加大

10、，壓力增大。,,,地球內(nèi)部的密度分布,地球內(nèi)部重力加速度隨深度的變化,,磁偏角(D)——磁子午線與地理子午線之間的夾角。磁偏角位于地理子午線以東稱東偏；磁偏角位于地理子午線以西稱西偏。,磁傾角(I)——地球表面的磁力線與水平面的交角。磁傾角的大小因地而異，在赤道為0°，向南北兩極逐漸增大，在磁南北極為90°。,1.3 地球的物理性質(zhì)(磁性）,三、地球的磁性,地磁場 指地球所具有的磁場。位于南半球的叫磁南極（S）、

11、北半球的稱為磁北極（N）。,地球的磁場（據(jù)W.K.漢布林，1980）,地磁要素示意圖（據(jù)P.J. 懷利，1980）,,1.3 地球的物理性質(zhì)(磁性）,古地磁法——地球磁場是在不斷變化的，有日變化，年變化，也有長期的周期變化（磁極倒轉(zhuǎn)）。通過對巖石中剩余磁性的研究，可以了解地質(zhì)歷史上磁場的變化，例如通過對比不同時(shí)期古地磁極的位置(或同一地點(diǎn)不同時(shí)期所處的磁緯度)可以幫助了解地殼不同部分的相對位移情況，據(jù)古地磁場反轉(zhuǎn)周期則可確定巖石

12、的形成年代。,地磁異?！獙?shí)地測量的地磁要素?cái)?shù)據(jù)與正常值不符。磁法找礦就是通過地磁測量尋找有磁性異常的礦產(chǎn)。,地磁場的正常值（背景值）——是各地經(jīng)過校正和清除變化等影響的地磁要素?cái)?shù)據(jù)。,地磁常用術(shù)語,1.3 地球的物理性質(zhì)(溫度）,四、地球的溫度（地?zé)幔?外熱層（變溫層）——日變化一般為1～1.5m， 年變化影響深度達(dá)20～30m,常溫層——與當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟却笾孪喈?dāng)，常年不變，其深度一般為20～40m,,受太陽輻射影響,增溫層——地

13、溫隨深度增加而逐漸增加，受地球內(nèi)部熱能影響，深度每增加100米升高的溫度稱為地溫梯度。一般大陸為1～5℃/100m，海底為4～8℃/100m。,通過間接測算，越接近地心，溫度的增加趨于緩慢。,影視：地球溫度,（一）地球溫度的分布,來源：武漢地質(zhì)學(xué)院電教室,,1.3 地球的物理性質(zhì)(彈性）,（二）地?zé)崃鞯幕咎卣?地球內(nèi)部的熱可以通過熱傳導(dǎo)、熱輻射、物質(zhì)運(yùn)動（地下熱泉、火山活動、巖漿活動及地幔對流）等方式傳導(dǎo)到地球表面。,大陸熱

14、流 洋底熱流,五、地球的彈性,地震 是地下某一點(diǎn)發(fā)生振動，并通過地震波向四周傳播，造成各種破壞。因此說明地球具有一定的彈性，地震波在不同介質(zhì)中傳播速度不一樣。,地震測量法——通過測定人工地震產(chǎn)生的地震波在地下傳播速度的變化情況，了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、探測地下的礦產(chǎn)資源。,1.4 地球的圈層構(gòu)造(大氣圈）,第四節(jié) 地球的圈層構(gòu)造,一、地球的外部圈層構(gòu)造,（一）大氣圈,,地球的最外圈由空氣、水汽和塵埃組成，對地表氣候分帶和生命活動起重

15、要作用。,,1.4 地球的圈層構(gòu)造(水圈）,（二）水圈,地球表面上的海洋、河流、湖泊、冰川以及地下水等看成是一個(gè)包圍地球的連續(xù)水層，稱為水圈。,1.4 地球的圈層構(gòu)造(內(nèi)部圈層構(gòu)造）,二、地球的內(nèi)部圈層構(gòu)造,（一）地球內(nèi)部地震波速度突變的主要界面,地震波研究表明，地球內(nèi)部存在著地震波速度突變的若干界面，顯示了地球內(nèi)部物質(zhì)的差異，具有層圈狀構(gòu)造。,（三）生物圈,生物圈——是由生物及其生命活動的地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層。在促成地殼演變、

16、形成各種有用礦產(chǎn)、改造地表面貌的地質(zhì)作用中起著重要的作用。,（據(jù)秦啟榮等）,,,,1.4 地球的圈層構(gòu)造(內(nèi)部界面）,莫霍面*——地表下幾千米～40km。縱波在此界面平均速度由6～7km/s，突升為8.1km/s。大洋淺（平均8km）、大陸深（平均33km）。莫霍面之上為地殼、之下為地幔。,古登堡面**——地表下2900km。橫波到此界面消失，縱波卻能夠通過。古登堡面之上為地幔、之下為地核。,康拉德面——地殼內(nèi)部，表現(xiàn)為縱波速度由6

17、km/s突變?yōu)?.6km/s，由此而推斷地殼分為密度不同的上、下兩層，上層為花崗巖層（硅鋁層），下層為玄武巖層（硅鎂層）。,,,*由南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇（Mohorovicic）于1909年首先發(fā)現(xiàn)的，因此被稱為莫霍洛維奇面，簡稱莫霍面。,地球圈層圖示,**以最早（1914年）研究這一界面的美國地球物理學(xué)家古登堡的名字命名。,1.4 地球的圈層構(gòu)造(地殼、地幔、地核）,,,,,（二）地球內(nèi)部各層圈的特征,1.4 地球的圈層構(gòu)造

18、(均衡原理）,三、均衡原理,勘測研究發(fā)現(xiàn)，地殼厚度各處不一，地勢的起伏同莫霍面的起伏呈鏡像關(guān)系。設(shè)想在地幔內(nèi)部(很可能在軟流圈內(nèi))的某一深度上可以找到一個(gè)補(bǔ)償基面。深度補(bǔ)償模型認(rèn)為以此補(bǔ)償基面為準(zhǔn)，高山地區(qū)的地勢高，但其下插的深度比其他地區(qū)大得多；密度補(bǔ)償模型認(rèn)為是由洋殼、陸殼密度不同造成的。研究證明地殼均衡補(bǔ)償過程是上述兩種按一定比例結(jié)合的結(jié)果。,,這種均衡總是暫時(shí)和相對的：高處易剝蝕，低處被填平，加之構(gòu)造運(yùn)動等因素都可能打破這種

19、平衡。,,1.5 地球的年齡和地質(zhì)年代表,第五節(jié) 地球的年齡和地質(zhì)年代表,一、地球的年齡,根據(jù)生物演化的順序、過程、階段、大地構(gòu)造運(yùn)動、古地理環(huán)境變化等，結(jié)合同位素年齡，將地球的全部歷史劃分成許多自然階段，即地質(zhì)年代，按新老順序進(jìn)行地質(zhì)編年，構(gòu)成了地質(zhì)年代表。,二、地質(zhì)年代表,,首先以生物的演化階段劃分出三個(gè)最高級別的地質(zhì)年代單位——宙，由老到新分別稱為太古宙、元古宙和顯生宙；然后根據(jù)生物界的總體面貌差異和大的構(gòu)造運(yùn)動，劃分出

20、二級地質(zhì)年代單位——代：古生代、中生代、新生代；再根據(jù)生物演化進(jìn)程、大的構(gòu)造運(yùn)動、古地理環(huán)境變化等，劃分出三級地質(zhì)年代單位——紀(jì)，紀(jì)以下還可再細(xì)分成世。,,,根據(jù)地球最老的物質(zhì)記錄（澳大利亞南部41～42億年前的巖石），太陽系內(nèi)原始物質(zhì)（隕石的年齡都在46億年左右 ），月球最古老的巖石年齡（46億年）幾方面綜合論證，地球的年齡公認(rèn)為46億年。,,,1.5 地球的年齡和地質(zhì)年代表,本章學(xué)習(xí)要求與習(xí)題,了解地球的演化及其在宇宙中的