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1、地 质 学 概 论,教 师：孙 舒 东,第一章 地 球 概 况,一、地球的形状和大小,两极半经为 6 356.755km赤道半经为6 378.140km平均半经为6 371.004km扁率为 1/298.253表面积 510064472km2体积 10832*108km3赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称，加上表面凹凸不平，地球是一个不规则的旋转椭球体基本上仍是一个圆球,人造卫星拍摄的地球照片,地球在宇宙中的位置,二、地球的外部圈层结构,1、大气圈：是指因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层。,由地表往上可分为五个次级圈层：对流层、平流层、中间层、暖层、扩散层（散逸层）。对流层：平均厚度12k
2、m，含大量水蒸气和尘埃。表现为强烈的对流。风、霜、雨、雪、雹、雾等气象现象均发生于此层。平流层：从对流层顶到地表以上55km的范围。大气呈水平运动。几乎不含水蒸气、尘埃，无天气现象。中间层：从平流层顶到地表以上85km的范围。大气呈对流运动。存在电离层，可反射无线电波。暖层：从中间层顶到地表以上800km的范围。内部存在多层的电离层，也称电离层，强烈反射无线电波。扩散层：从暖层顶到外层空间。物质多以原子、离子状态存在。是地球物质向宇宙空间扩散的部位。,大气圈的物质组成,0.05%,23.1%,1.28%,75.5%,大气圈,氩气,氮 气,氧气,二氧化碳,2、水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈
3、层。其物态有固、液、气三种状态。水体的形式有河、湖、海、冰川（盖）水蒸气、地下水等，并形成一个包裹着地球的完整圈层。地表上直接被液态水体覆盖的区域占地表面积的3/4。在太阳能、重力的作用下，使得水圈中的水体周而复始的运动，形成水循环。水循环的方式有：海洋与大陆间的循环；地表与地下间的循环；生物体与周围空间的循环；水圈与大气圈间的循环。,水 圈,海水97.41%淡水2.59%,生物圈：是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。生物从高等到低等，从动物到植物，乃至细菌和微生物等生活于地球表面一定范围的陆地、水体、土壤及空气中，构成了一个基本连续的圈层。目前已知的生物有近两百万个种。生物的演化
4、发展受控于自然环境的演化，通过地质历史时期生物化石的研究就可以知道地质演化的历史。,三、地球的主要物理性质,一）、地球的密度二）、地球的压力三）、地球的重力四）、地球的磁场五）、地球的温度六）、地球的弹塑性,一）、地球的密度,地球的平均密度：5.516g/cm3地表岩石平均密:2.7g/cm3地心的密度:13g/cm3,二）、地球的压力,地球内部压力是随深度加大而逐渐增高的。深度每增加km，压力增加27.5 MPa（1 MPa1兆帕斯卡N/m）。深部随着岩石密度的加大，静岩压力增加得更快些。静岩压力在莫霍面附近约1200 MPa，古登堡面附近约135,200 MPa，地心处可达361,700
5、Mpa，相当于360万个大气压力。,地表,地心,三）、地球的重力,r,d,F,P,R,地球的重力 地球自转引起的离心力和地球引力的合力。P=F+dF=G M m d=r,R2,(G为万有引力常数，为角速度),因为离心力相对很小，即使在赤道也只有万有引力的1/289，所以重力基本上就等于万有引力，方向也基本上指向地心。为了便于比较，通常用单位质量所受的引力来表示重力（重力加速度 g）g=GM/R2(单位用伽Gal)1 Gal=1cm/s2,重力在地表的变化 重力随纬度的增加而增加，随海拔高度的增加而减小。若将地球视为均质体，以海平面为基准可计算出不同纬度的标准重力值。g=987.032(1+5.
6、3*10-3*sin2-5.9*10-6*sin22)g 为重力（伽），为纬度,重力在地球内部的变化 影响重力大小的不是整个地球的总质量，而主要是所在深度以下的质量。由于地壳与地幔的密度都比较小，从地表到地下2900km的核幔界面，重力大体上是随深度增加而略有增加，但有波动。在核幔界面上，重力值达到极大(约1069伽)，再往深处去,各个方向上的引力趋向平衡,重力值逐渐减少，直至变小为零。,重力的变化,实际测得的重力值与理论重力值之间的差值，称重力异常。当实测重力值 理论重力值,称正异常 当实测重力值 理论重力值,称负异常 在埋藏有密度较小物质（如石油、煤、盐等非金属矿产）的地区，常显示负异常；
7、而埋藏有密度大物质（如铁、铜、铅、锌等金属矿产）的地区，就显示正异常。所以人们就可以通过重力测量，来圈定重力异常的区域，寻找那些引起重力异常的非金属和金属矿产。这就是地质勘查中常用的重力探勘方法,重力异常,四）、地球的磁场,它有两个磁极，其磁北极位于地理北极附近，磁南极位于地理南极附近，但不重合，地磁轴与地球自转轴的夹角现在约为11.5度，1980年实测的磁北极位于北纬78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东经139.4度（南极洲）。,地磁场：地球周围存在的磁场,地磁轴,地理轴,地磁三要素：磁场强度、磁偏角、磁倾角,磁场强度：为某地点单位面积上磁力大小的绝对值。
8、它是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量，一般在磁两极附近磁感应强度大（约为60T（微特拉斯）；在磁赤道附近最小（约为30 T）。磁偏角：磁力线在水平面上的投影与地理正北方向之间形成的夹角。即，磁子午线与地理子午线之间的夹角。磁偏角的大小各处都不相同。在北半球，如果磁力线方向偏向正北方向以东称为东偏，偏向正北方向以西称为西偏。我国东部地区磁偏较为西偏，甘肃酒泉以西地区为东偏。磁倾角：指磁针北端与水平面的交角。通常以磁针北端向下为正值，向上为负值。地球表面磁倾角为零度的各点的连线称为地磁赤道；,地磁轴,地理轴,由地磁赤道到地磁北极，磁倾角由0逐渐变为+90；由地磁赤道到地磁南极，磁倾角由0变成
9、-90。,磁倾角的变化,五）、地球的温度,地温人们可以火山和温泉意识到地下深处是热的，地球的温度总体上是从地表向地内逐渐增高的。在地表附近，由于太阳幅射热的影响，温度有昼夜变化、季节变化和多年周期的变化这一表层可叫外热层（或变温层）。外热层的深度一般在十几米在其下界面附近，地温常年保持不变，等于或略高于当地年平均气温，该处称为常温层。常温层以下，受到地球内部热量的影响，温度逐渐升高。一般把在常温层以下，每向下加深100所升高的温度称为地热增温率或地温梯度。这是由于地球内部热量通过向上热传导而造成的。世界上不同地区，地温梯度都不相同，地球表层的平均地温梯度为。海底的地温梯度一般为，大陆为.大陆的
10、地温梯度一般来说是显著低于海底的,六）、地球的弹塑性,弹塑性:地球具有弹性，表现在地球内部能传播地震波，因为地震波是弹性波。地表的固体岩石在日、月引力的作用下也有交替的涨落现象，其幅度为78cm,这种现象称为固体潮。也说明固体地球具有弹性。地球也具有塑性，地球的自转能引起地球赤道半径加大而成为椭球。在应力的作用下引起岩石发生弯曲而不破裂等，这些都说明地球具有塑性。,四、地球的内部圈层,地震波在地球内部传播时，有两个明显的波速突界面，这两个地球内部界面分别称为：莫霍面和古登堡面 根据莫霍面和古登堡面，可将地球内部分为三个级圈层：地壳、地幔、地核 根据次级界面，还可将进一步分为六个级圈层。,大洋地
11、壳,大陆地壳,地壳 是莫霍面以上的地球表层。其厚度变化在5-70 km之间。其中大陆地区厚度较大，平均约为33km；大洋地区厚度较小，平均约7 km；总体的平均厚度约16km。地壳物质的密度一般为g/cm3。大陆地壳（上地壳）主要为富硅铝的硅酸盐矿物所组成，常称为硅铝层；大洋地壳（下地壳）主要为富硅镁的硅酸盐矿物所组成，常称为硅镁层，因其比重较大，主要分布洋底地壳或大陆地壳的下部。地幔 莫霍面与古登堡面之间的一个巨厚圈层。其厚度约2850km。平均密度为4.5g/cm3。根据次级界面可分为上地幔和下地幔。上地幔：从莫霍面至地下1000km，平均密度为3.5g/cm3，成分主要为含铁镁质较多的超基性岩。在上地幔的上部100-350km存在一个由柔性物质组成的圈层称为软流圈（地震波的低速带）。此软流圈之上的固态岩石圈层称为岩石圈。下地幔：地下1000km至古登堡面之间，平均密度增大为5.1g/cm3，成分仍为含铁镁质的超基性岩，但铁质的含量增加。地核 古登堡面以下地心的一个球体。半径为3480km。地核的密度达9.9812.5g/cm3。其成分以铁镍物质为主根据其状态可分为外核和内核。外核：物态为液态，其成分除铁镍外，可能还有碳、硅和硫；内核：物态为固态，其成分为铁镍物质。,莫霍面,古登堡面,
