第一章地球的概况1

1、煤矿地质学煤矿地质学中国矿大出版社中国矿大出版社第一章第一章 地球的概况地球的概况u矿产均赋存在地壳中，是地球矿产均赋存在地壳中，是地球物质运动和演变的产物，所以物质运动和演变的产物，所以应了解地球的基本情况，以便应了解地球的基本情况，以便更好的认识自然界的各种地质更好的认识自然界的各种地质现象。现象。第一节第一节 地球的特征地球的特征一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小形状：形状： 是指全球静止海面（大地是指全球静止海面（大地水准面）的形状。水准面）的形状。 大小：大小： 赤道半径赤道半径 6378.160km6378.160km 两极半径两极半径 6356.755km6356.755k

2、m 平均半径平均半径 63716371.025km .025km 扁率扁率 1/298.2571/298.257地球地球地球地球 赤道周长：赤道周长： 40076.604 km40076.604 km 表面积：表面积： 5.105.1010108 8 kmkm2 2 体积：体积： 1.081.0810101212kmkm3 3 质量：质量： 5.985.9810102727 g g 平均密度：平均密度： 5.52 g / cm5.52 g / cm3 3二、地球在宇宙中的位置二、地球在宇宙中的位置 （一）宇宙和天体（一）宇宙和天体 1、恒星、恒星宇宙天体宇宙天体银河系银河系宇宙天体宇宙天体银河

3、系中心银河系中心2、行星、行星3、卫星、卫星月亮月亮卫星卫星人造卫星人造卫星月月亮亮近近图图空间站空间站银河系银河系银河系银河系二、地球在宇宙中的位置二、地球在宇宙中的位置 宇宙天体宇宙天体宇宙中日、月、星、宇宙中日、月、星、辰统称天体。辰统称天体。 恒星（太阳）绕恒星转恒星（太阳）绕恒星转行星（地行星（地球）绕行星转球）绕行星转卫星（月亮）。卫星（月亮）。流星流星：很小，受其它星球吸引而坠落。：很小，受其它星球吸引而坠落。星云星云：尘埃和气体组成的云雾状块体。：尘埃和气体组成的云雾状块体。宇宙在空间是无限的，无边无际的。宇宙在空间是无限的，无边无际的。（二）银河系、太阳系（二）银河系、太阳系

4、1、银河系：、银河系： 15001500亿颗恒星组成。亿颗恒星组成。太阳只是其一：太阳只是其一：绕中心以绕中心以500500/s/s速度旋转。速度旋转。2 2、太阳系、太阳系：距银河中心距银河中心2700027000光年，光年， 以以250250/s/s速度旋转，速度旋转，2.52.5亿年转一周。亿年转一周。 直径：是地球直径：是地球109.8109.8倍。倍。质量：是地球质量：是地球3333万倍。万倍。 密度：密度：1.489/1.489/ 。表面温度：表面温度：55005500，中心温度，中心温度1.551.55107107。太阳能、核聚变。太阳能、核聚变。太阳系八大行星：金、木、水、火、

5、土、太阳系八大行星：金、木、水、火、土、地球、天王星、海王星。地球、天王星、海王星。3、地球、地球质量排质量排6 6位、不大，位、不大，绕南北极自转一周一天，绕南北极自转一周一天，绕太阳转一周一年，绕太阳转一周一年，离太阳距离（一个天文单位）离太阳距离（一个天文单位）1496014960万公里。万公里。太阳光太阳光8 8分分1919秒到达地球。秒到达地球。4、月亮、月亮(卫星）卫星）离地球离地球384400km384400km，质量质量73573510101717j j，是地球均，是地球均1/61/6，对地球引力是太阳的对地球引力是太阳的2.22.2倍。倍。总之：总之：太阳绕银河中心以椭圆形旋

6、转，太阳绕银河中心以椭圆形旋转，距离差异导致太阳系发生变化，距离差异导致太阳系发生变化，引起地球发展演变，引起地球发展演变，引力，太阳辐射量变化。引力，太阳辐射量变化。三、地球表面特征三、地球表面特征（一）地球表面（一）地球表面5.1亿亿； 陆地陆地29.2%， 海洋海洋70.8%，喜马拉雅山喜马拉雅山8844.43m，马里亚纳海沟，马里亚纳海沟11034m。（二）陆地表面特征：（二）陆地表面特征：大陆、岛屿、山地、丘陵、大陆、岛屿、山地、丘陵、高原、平原、盆地、洼地。高原、平原、盆地、洼地。（三）海底表面特征：（三）海底表面特征： 1、大陆边缘：、大陆边缘：大陆架大陆架 坡坡0.1，水深，水

7、深133m，宽宽74，大陆坡大陆坡 坡坡4.3，水深，水深14003200m， 宽宽2090。2 2、大洋盆地：、大洋盆地： 深海平原：水深深海平原：水深400040005000m5000m。海山、海峰、海岭。海山、海峰、海岭。3 3、洋中脊：、洋中脊：山脉，数万公里，火山岩山脉，数万公里，火山岩组成，组成，熔岩涌出冷确生成。熔岩涌出冷确生成。第二节第二节 地球的圈层构造地球的圈层构造地球的圈层构造地球的圈层构造指地球的物指地球的物质组成在空间上呈圈层状的分布。质组成在空间上呈圈层状的分布。 大气圈 外圈层 水圈 圈层构造： 生物圈 地壳 内圈层 地幔 地核一、地球外圈层一、地球外圈层（一）（

8、一）大气圈大气圈包围在地球最外层的气态物质组包围在地球最外层的气态物质组成圈层成圈层1800km1800km高。高。 氮气氮气78% 对流层对流层风雨云雪风雨云雪 氧气氧气21% 平流层平流层 组成组成 二氧化碳二氧化碳 中间层中间层 水蒸气水蒸气 电离层电离层 灰尘灰尘 散逸层散逸层 保护生物免疫，射线、流量的伤害。保护生物免疫，射线、流量的伤害。（二）水圈（二）水圈海水、河流、湖泊、海水、河流、湖泊、 冰川、地下水、包围地面的连续冰川、地下水、包围地面的连续水层。水层。 分类分类：地表水圈，表面之上水体。：地表水圈，表面之上水体。 地下水圈，岩石中的水，多热水。地下水圈，岩石中的水，多热水

9、。 成分成分：氧、氮、氯、钠、钙、镁。：氧、氮、氯、钠、钙、镁。 形式形式：降水、蒸发，地表、地下水循环形：降水、蒸发，地表、地下水循环形成外力成外力 作用。对地貌、生禽、生物演变、作用。对地貌、生禽、生物演变、沉积矿物起重要作用。沉积矿物起重要作用。（三）生物圈（三）生物圈凡生物活动的范围。凡生物活动的范围。大气上大气上1010，地壳中几百米深，地壳中几百米深，改变地壳物质成分和结构状态。改变地壳物质成分和结构状态。植物：吸收二氧化碳，放出氧气。植物：吸收二氧化碳，放出氧气。 植物体经化学、物理变化形成煤。植物体经化学、物理变化形成煤。生物：繁殖遗体堆积形成有用产。生物：繁殖遗体堆积形成有用

10、产。 对地表起破坏作用，改变地表地貌对地表起破坏作用，改变地表地貌。二、地球的内圈层二、地球的内圈层 用地震波探测：用地震波探测： 第一地震分界面，第一地震分界面，3333，莫霍面。，莫霍面。 第二地震分界面，第二地震分界面，29002900，古登堡面。，古登堡面。 地壳地壳 分层分层 地幔地幔 三个圈层三个圈层 地核地核（一）地壳：（一）地壳： 位于莫霍面以上部分，它是地球外部一层极薄位于莫霍面以上部分，它是地球外部一层极薄的固体的固体 硬壳，由矿物质和岩石组成。硬壳，由矿物质和岩石组成。 1 1、厚度：、厚度：海洋海洋5 58 8， 大陆大陆3333， 平均平均1616。 山区山区8080

11、， 2 2、体积：、体积：占地球占地球0.3%0.3%，质量，质量1.5%1.5%。 3 3、分层、分层：硅铝层；020 ，平均10硅、铝 为主，密度2.76g/， 压力小，放射性元素含量高。 硅镁层；2070 ，平均33，硅、 镁、铁为主，压力大， 9.09108pa，温度1000以上。（二）地幔：介于莫霍面和第二地震分界面（二）地幔：介于莫霍面和第二地震分界面 之间，地壳和地核之间。之间，地壳和地核之间。1 1、体积：、体积：83.4%83.4%，质量，质量66%66%。2 2、分层：上地幔：深度、分层：上地幔：深度10001000以上，密度以上，密度3.8%3.8%， 深度深度12001

12、20015001500镁铁硅酸盐。镁铁硅酸盐。 下地幔：深度下地幔：深度1000100029002900之间，之间， 铁镍增加，密度铁镍增加，密度5.6g/5.6g/ ， 温度温度1500150020002000。（三）地核：从第二地震分界线至地心部分。（三）地核：从第二地震分界线至地心部分。1 1、体积、体积16.3%16.3%，密度，密度16g /16g / ， 温度温度200020005000 5000 。2 2、组成：铁、镍。、组成：铁、镍。 第三节第三节 地球的物理性质、地球的物理性质、 化学成分化学成分一、地球的物理性质：一、地球的物理性质： 密度、地压、地热、地磁、重力、地电。密

13、度、地压、地热、地磁、重力、地电。 （一）密度：一）密度： 地球平均地球平均5.52g/5.52g/ ， 地表岩石地表岩石1.51.53.3g /3.3g /， 平均平均2.7g /2.7g / ， 随深度增加而增加随深度增加而增加。（二）、地压：（二）、地压：上覆岩石重力静压力。上覆岩石重力静压力。浅处地压：浅处地压： 100m 100m ， 2.6462.64610106 6papa； 500m 500m ， 1.3231.32310107 7papa； 1000m 1000m ， 2.6462.64610107 7papa； 5000m5000m， 1.3231.32310108 8pa

14、pa。冲击地压（岩爆、矿震）：冲击地压（岩爆、矿震）： 是井巷、工作面周围岩体由于弹性是井巷、工作面周围岩体由于弹性 变形，能瞬时释放而产生突然剧烈变形，能瞬时释放而产生突然剧烈 破坏的动力现象。破坏的动力现象。 采矿性冲击地压采矿性冲击地压 构造活动冲击地压构造活动冲击地压（三）地热：（三）地热： 1 1、地热浅部温度概况：、地热浅部温度概况： （1 1）变温带：（外热带）受太阳辐射影响）变温带：（外热带）受太阳辐射影响 地带，深度地带，深度151530 m30 m。 （2 2）恒温带：不发生季节性变化，接近地）恒温带：不发生季节性变化，接近地 表温度，高表温度，高0.2-2 0.2-2 ，

15、深度，深度20-30 m20-30 m。 （3 3）增温带）增温带（内热带）：温度来自内部（内热带）：温度来自内部 热源，随深度增加而增加。热源，随深度增加而增加。地温梯度地温梯度深度每增加深度每增加100m100m温度升高值温度升高值3/100m3/100m。2、我国矿区的地热类型：、我国矿区的地热类型：（1 1）基底抬高型：）基底抬高型： 热流值高，低温梯度大，热流值高，低温梯度大， 3.13.14.5/100m4.5/100m。 深深500m500m，303036 36 ； 深深1000m1000m，454550 50 。（2 2）基底沉降型：）基底沉降型：热流值正常或低热流值正常或低2

16、.12.13 /100m3 /100m。（3 3）深大断裂型：）深大断裂型：热流值高，低温梯度大，矿井岩温高，热流值高，低温梯度大，矿井岩温高， 热水涌出。热水涌出。（4 4）地下水活动强烈型：）地下水活动强烈型：地温低，温度小于地温低，温度小于2/100m2/100m。（5 5）循环热水型：）循环热水型：局部热异常，面积不大，脉状水，局部热异常，面积不大，脉状水，局部局部353550 50 高温热水涌出。高温热水涌出。（6 6）硫化物氧化型：）硫化物氧化型：局部热异常，温度极高。局部热异常，温度极高。3 3、地热利用、地热利用：地球内部蕴藏着巨大的地球内部蕴藏着巨大的热能。热能。热能总量热能

17、总量：是全部煤储量释放热能地是全部煤储量释放热能地1 1亿亿7 7千万倍。千万倍。（四）地磁：地球是个大磁体。（四）地磁：地球是个大磁体。正北方向正北方向 西偏为正西偏为正 磁偏角磁偏角磁北方向磁北方向 东偏为负东偏为负 在赤道时：罗盘指针处于水平，在赤道时：罗盘指针处于水平，其他地方时：罗盘指针向两级倾斜。其他地方时：罗盘指针向两级倾斜。 地下岩石可以产生附加磁场：地下岩石可以产生附加磁场： 各处的磁场不近相同，称磁异常各处的磁场不近相同，称磁异常。（五）重力：（五）重力： 地球表面的重力：地球表面的重力：地球对地面地球对地面 物质的引力和地球自转离心力物质的引力和地球自转离心力 的合力。的

18、合力。 赤道上重力值最小，赤道上重力值最小，加速为加速为978978/s/s， 两极重力值最大，两极重力值最大，加速度为加速度为983 983 /s/s. .重力异常：重力异常：地球不是均值体。地球不是均值体。（六）地电（六）地电：1 1、来源：、来源：地球具有电性。地球具有电性。地球物质：电导率地球物质：电导率 磁导率磁导率2 2、分布：、分布： 孔隙度大、孔隙水大、孔隙度大、孔隙水大、 水平层理、温度高、水平层理、温度高、 均电导率大，反之。均电导率大，反之。 熔岩、地热流大熔岩、地热流大 ， 3、电场：、电场：电暴电暴：地电干扰称电暴。地电干扰称电暴。外部因素外部因素：太阳辐射、宇宙射线

19、、太阳辐射、宇宙射线、 大气电离层影响。大气电离层影响。研究地层分布及影响：研究地层分布及影响： 局部地电异常，反映出矿体及构造。局部地电异常，反映出矿体及构造。二、地壳的主要化学成分：二、地壳的主要化学成分：地壳地壳岩石岩石矿物矿物自然元素自然元素 化合物化合物1 1、地壳最基本的物质是化学元素。、地壳最基本的物质是化学元素。元素用克拉克元素用克拉克% %表示。表示。主要有主要有9 9种：种：氧：氧：o 49.13%o 49.13%； 钠：钠：na 2.4%na 2.4%；硅：硅：sisi 26.00% 26.00%； 镁：镁：mg 2.35%mg 2.35%；铝：铝：al 7.45%al

20、7.45%； 钾：钾：k2.35%k2.35%；铁：铁：fe 4.2%fe 4.2%； 氢：氢：h 1%h 1%；钙：钙：ca 3.25%ca 3.25%； 占地壳总重量的占地壳总重量的98.3%， 其余元素只占其余元素只占1.87。 金属元素金属元素： 铁（铁（fefe） 铝（铝（alal） 钢（钢（cucu） 铅（铅（pbpb） 锌（锌（znzn） 锡（锡（snsn） 钨（钨（w w） 钼（钼（momo）稀有元素稀有元素： 锆（锆（zrzr） 钒（钒（v v） 锂（锂（bebe） 铯（铯（cscs） 镓（镓（gaga） 锑（锑（sbsb） 银（银（asas） 金（金（auau）2 2、单质

21、形式、单质形式：自然金、自然银、铜自然金、自然银、铜。3 3、化合物形式、化合物形式：以地壳上部以地壳上部1616质量比质量比。氧化物：氧化物：e%e%。siosio2 2 59.87 na 59.87 na2 2o 3.39o 3.39alal2 2o o3 3 15.02 k 15.02 k2 2o 2.93o 2.93fefe2 2o o3 3 5.98 h 5.98 h2 2o 1.86o 1.86feofeo 5.98 tio 5.98 tio2 2 0.27 0.27mgomgo 4.06 co 4.06 co2 2 0.52 0.52caocao 4.79 p 4.79 p2 2

22、o o5 5 0.26 0.26第四节第四节 地质作用地质作用一、地质作用概述一、地质作用概述：地质作用地质作用是地球的物质成分、构造、地表是地球的物质成分、构造、地表形态等方面发生变化的各种作用。形态等方面发生变化的各种作用。分类分类： 内地质作用：能量来自地球。内地质作用：能量来自地球。 外地质作用：能量来自星球外外地质作用：能量来自星球外。内外有区别内外有区别：但又互相依存、影响，均受重但又互相依存、影响，均受重力、旋转所控制。力、旋转所控制。 矿产矿产地质作用产物地质作用产物。 二、地质作用的类型、地质现象二、地质作用的类型、地质现象： （一）内地质作用（一）内地质作用： 地壳运动；地

23、壳运动； 岩浆活动；岩浆活动； 变质作用；变质作用； 地震作用地震作用。 1 1、地壳运动每时每刻在运动、地壳运动每时每刻在运动 升降（垂直）运动升降（垂直）运动 水平（切线）运动水平（切线）运动挤压、拉伸、平移、扭转；挤压、拉伸、平移、扭转；控制煤系地层层数、厚度。控制煤系地层层数、厚度。2 2、岩浆作用、岩浆作用：岩浆岩又称火成岩岩浆岩又称火成岩。岩浆岩浆地壳深处地壳深处 岩石处于高温高压岩石处于高温高压 地幔上部地幔上部 的自然平衡环镜的自然平衡环镜。破坏平衡，形成含挥发成分破坏平衡，形成含挥发成分 高温粘稠高温粘稠 硅酸盐熔浆流体硅酸盐熔浆流体。岩浆作用岩浆作用从岩浆形成直至冷凝成岩石

24、的全部从岩浆形成直至冷凝成岩石的全部 过程。过程。分类：分类：siosio2 2含量来分含量来分超基性岩浆超基性岩浆siosio2 2%45%65%65% 喷出作用喷出作用 猛烈式喷发型猛烈式喷发型 岩浆作用岩浆作用 宁静式喷发型宁静式喷发型 侵入作用侵入作用 深层侵入作用深层侵入作用 浅层侵入作用浅层侵入作用 1 1）、喷出作用）、喷出作用 ：猛烈式喷发型：火山岩、火山口湖。猛烈式喷发型：火山岩、火山口湖。宁静式喷发型：宁静式喷发型：喷发物：喷发物：气态物质：气态物质：h h2 2o o、coco2 2、coco、soso2 2、hfhf、nhnh4 4clcl。液态物质：液态物质：固态物质

25、：固态物质：2 2）侵入作用）侵入作用： 岩浆在地壳深处向上移动，在岩浆在地壳深处向上移动，在地壳里冷凝结晶，转动为固态岩石的过程地壳里冷凝结晶，转动为固态岩石的过程。 侵入体产状侵入体产状： 1 1、深层侵入作用：深层侵入作用：地下地下3 3以下的岩浆以下的岩浆 活动活动。 岩基：花岗岩、闪长岩；岩基：花岗岩、闪长岩； 岩株：岩基分枝、岩株：岩基分枝、1001002 2以下。以下。 2 2、浅层侵入作用：浅层侵入作用：3 3以上。以上。 岩盘：顶力。岩盘：顶力。 岩床：板状岩体。岩床：板状岩体。 岩墙：垂直、高角度切断岩石侵入。岩墙：垂直、高角度切断岩石侵入。 岩脉：更小的分枝岩体。岩脉：更

26、小的分枝岩体。3 3、变质作用、变质作用： 由高温高压外来物质参与，使岩由高温高压外来物质参与，使岩石结构构造矿物成分、化学成分发生改变石结构构造矿物成分、化学成分发生改变的作用的作用。变质岩变质岩： 条件：高温高压环境下变化的，是固态的。条件：高温高压环境下变化的，是固态的。 1 1）变质因素：）变质因素： 高温：是主要因素。高温：是主要因素。 地电、岩浆热、摩擦热。地电、岩浆热、摩擦热。 未结晶未结晶结晶矿物结晶矿物 结晶结晶重结晶重结晶 石灰岩石灰岩（550550）硅灰石）硅灰石 cacocaco3 3+sio+sio2 2casiocasio3 3+co+co2 2压力：压力： 静压力

27、静压力：重力作用，密度增大，体积：重力作用，密度增大，体积 缩小。缩小。 定向压力定向压力：方向性作用，使岩石柱状、：方向性作用，使岩石柱状、 板状、定向排列。板状、定向排列。外来物质参与：外来物质参与： 挥发性组分的地下热水溶液与围岩挥发性组分的地下热水溶液与围岩发生化学反应。发生化学反应。三种因素三种因素：同时存在、：同时存在、 相互配合、相互配合、 相互制约，共同作用的结果。相互制约，共同作用的结果。2 2、变质类型：、变质类型： 区域变质区域变质：广大地区岩石，地下长期和剧烈广大地区岩石，地下长期和剧烈 的地壳运动和岩浆活动而影响变质。的地壳运动和岩浆活动而影响变质。 接触变质接触变质

28、：几万平方公里，岩浆高温产生发几万平方公里，岩浆高温产生发 热量，溶液气体影响，使接触带附加的岩石变质。热量，溶液气体影响，使接触带附加的岩石变质。 接触热变质：总化学成分不变，与远近有关。接触热变质：总化学成分不变，与远近有关。 接触交代变质：受岩浆气态影响，元素交换，接触交代变质：受岩浆气态影响，元素交换，产生新矿物。产生新矿物。 动态变质动态变质：构造变动时，定向压力变质作构造变动时，定向压力变质作 用，变质带较窄。用，变质带较窄。4 4、地震作用：、地震作用：地震地震 地壳运动、火山喷发引起地壳地壳运动、火山喷发引起地壳快速颤动。快速颤动。地震作用地震作用 孕震、发震余震的全部作孕震、

29、发震余震的全部作用过程。用过程。我国：我国：公元前公元前11771177年有记载。年有记载。公元前公元前78078019761976年，年，6868级以上级以上664664次。次。二、外力地震作用：二、外力地震作用：地震表面，太阳辐射引起地震表面，太阳辐射引起 自然物理自然物理 化学变化化学变化 具体：具体：高山变平原，沧海变良田。高山变平原，沧海变良田。煤、石油、天然气、铜、铁。煤、石油、天然气、铜、铁。风化作用风化作用剥蚀作用剥蚀作用 搬运作用搬运作用 形成沉积岩形成沉积岩沉积作用沉积作用固结作用固结作用 1 1）、风化作用）、风化作用地表环境中，温度大气，地表环境中，温度大气，水溶液的影响，使矿物岩石，在原地遭受水溶液的影响，使矿物岩石，在原地遭受破坏程度。破坏程度。温度变化：温度变化：水的作用：水的作用：生物物理作用：生物物理作用：2 2）、化学风化：）、化学风化： 岩石在氧、二氧化碳、岩石在氧、二氧化碳、水、酸类发生化学分解破坏。水、酸类发生化学分解破坏。氧化作用氧化作用水