《工程地质》第二章 矿物与岩石2

1、 地质学的概念: 地质学是研究地球的一门自然科学，当前主要是研究固体地球的外层岩石圈，研究的内容包括：地球内部组成物质的成分及其形成、分布和演化规律；地球内部结构和构造；地表形态的发展及其发育规律；勘察地下资源的方法等。 地质学是一系列互有联系的学科体系的总称，这些学科有： 1）研究岩石圈的物质成分及其形成、分布和变化规律的学科，其中有矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等； 2）研究岩石圈的结构、构造和地表形态的变化特征及其发展规律的学科，其中有构造地质学、大地构造学、地质力学、地貌学、动力地质学等； 3）研究岩石圈的形成历史、发展规律以及其中古生物演化特征的学科，包括地史学、古生物学，地层学等

2、； 4）研究矿产资源的调查及勘探理论与方法的学科，包括地质矿产调查勘探、地球物理探矿、探矿工程，遥感地质、水文及工程地质等； 5）研究地球其他方面的学科，包括海洋地质、地震地质环境地质等。哥白尼晚年发表了哥白尼晚年发表了天天体运行论体运行论 The Earth is the third planet from the Sun in our Solar System. It is the planet we evolved on and the only planet in our Solar System that is known to support life.The Earth is a

3、bout 7,926 miles (12,756 km) in diameter. The Earth is the fifth-largest planet in our Solar System (after Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune). The Earth has one moon. The diameter of the moon is about one quarter of the diameter of the Earth. The moon may have once been a part of the Earth; it ma

4、y have been broken off the Earth during a catastrophic collision of a huge body with the Earth billions of years ago. 下一页 地球是一个旋转的椭球体，赤道半径较长，两极半径较短。 赤道半径：6378.160公里； 两极半径： 6356.775公里； 平均半径： 6371.030公里； 赤道周长： 40075.240公里； 子午线周长： 40008.080公里； 表面积：510，070，100平方公里； 体积：1，083，157，900，000立方公里。 高原：海拔高度在600米

5、以上， 大陆架：围绕大陆的浅水海底平原，地势平坦，一般坡度小于0.1度，深度各地不一，从小于20米到大于500米。一般指水深200米以内的水域，宽度不等。 大陆坡：大陆架外缘陡倾斜部分，以坡度陡为特点，平均坡度在4.3度，最大可达20度以上，最大深度在14003200米，宽度2090公里不等。 大陆基：大陆坡与太平洋之间的比较平坦的地区，坡度仅在1/7001/100。 海沟与岛弧：海洋中有许多呈弧形分布的岛屿，称之为岛弧。岛弧的分布以太平洋西部海域为多，如阿留申群岛、千岛群岛、日本群鸟、琉球群岛、台湾岛及附近岛屿、菲律宾群岛等。在这些岛弧靠近大洋的一侧，往往还伴生有一系列与岛弧成相互平行状态的

6、深邃而狭长的海沟。大陆、大陆架、大陆坡的三维图像。黄色为大陆，蓝色为海洋，从中可以看出坡度的明显变化。 洋中脊：大洋底部很重要的地势特征是有一种线状分布的海底隆起，像屹立在大洋底部的巨大山脉，延伸于四大洋，连绵数万公里，称为洋中脊。大西洋印度洋太平洋 下一页 莫霍面莫霍面 南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇(Mohorovicic)1909年研究萨拉布地区一次年研究萨拉布地区一次地震时发现在地下地震时发现在地下33千米处地震波的波速千米处地震波的波速发生了明显的变化，由原来的发生了明显的变化，由原来的67千米千米/秒秒突变到突变到8千米千米/秒，说明组成物质明显不同。秒，说明

7、组成物质明显不同。持续研究发现，这一界面具有全球性，并持续研究发现，这一界面具有全球性，并经证实是地壳和地幔的分界线。因此，该经证实是地壳和地幔的分界线。因此，该不连续面称为莫霍面。莫霍面在大陆地区不连续面称为莫霍面。莫霍面在大陆地区深度约在深度约在2070千米左右，大洋地区千米左右，大洋地区78千米。千米。 下一页 上地幔上地幔：厚度为：厚度为2020400400千米。地震波速在千米。地震波速在其内部随深度增加的梯度较小，在其内部随深度增加的梯度较小，在6060150150千米间，许多大洋区及晚期造山带内有一千米间，许多大洋区及晚期造山带内有一低速层，可能是由地幔物质部分熔融造成低速层，可能

8、是由地幔物质部分熔融造成的，称为的，称为低速低速层层。低速低速层层以上坚硬岩石部以上坚硬岩石部分称分称岩石圈。岩石圈。 岩石圈岩石圈是巴雷尔（是巴雷尔（Barrell.Joseph)Barrell.Joseph)于于19141914年根据提出的地球圈层概念。岩石圈包括年根据提出的地球圈层概念。岩石圈包括地壳和上地幔的上部。岩石圈的厚度是变地壳和上地幔的上部。岩石圈的厚度是变化的，大洋部分在洋中脊的最新部分只有化的，大洋部分在洋中脊的最新部分只有6 68 8千米，在最老部分则有千米，在最老部分则有100100千米；大陆千米；大陆岩石圈更厚，基本上在岩石圈更厚，基本上在100100400400千米

9、之间。千米之间。 过渡层过渡层 厚度为厚度为400670千米。地震波速随深度加千米。地震波速随深度加大的梯度大于其它两部分，是由橄榄石和大的梯度大于其它两部分，是由橄榄石和辉石的矿物相转变吸热降温形成的。辉石的矿物相转变吸热降温形成的。 下地幔下地幔 厚度为厚度为6702900千米。目前认为下地幔的千米。目前认为下地幔的成分比较均一。但因处于极端高温和高压成分比较均一。但因处于极端高温和高压环境，地幔岩石呈现为塑性状态。环境，地幔岩石呈现为塑性状态。 古登堡面古登堡面 1914年，美国学者古登堡年，美国学者古登堡(Gutenberg)发发现地下现地下2900千米处存在地震波速的间断面，千米处存

10、在地震波速的间断面，传播速度发生了明显的变化，纵波存在一传播速度发生了明显的变化，纵波存在一次由次由13.6千米千米/秒突然降低的截面，而横波秒突然降低的截面，而横波则突然消失了。后证实这是地核与地幔的则突然消失了。后证实这是地核与地幔的分界层。该分界层。该不连续面不连续面称为古登堡面。称为古登堡面。（3）地核）地核 地核位于地下地核位于地下2900千米以下。地震地球物理资料千米以下。地震地球物理资料表明地核可分为两个部分：表明地核可分为两个部分：内地核内地核和和外地核外地核。 内地核内地核 内核的深度位于内核的深度位于5100千米以下，千米以下，VP=10.511.3，内核温度为内核温度为4

11、0004500摄氏度。摄氏度。 外地核外地核 外核的深度介于外核的深度介于2900千米和千米和5100千米之间，千米之间，VP =810.5，外核温度约为，外核温度约为3700摄氏度。研究表明，摄氏度。研究表明，地核可能仍然影响着地幔的温度分布，因而也可地核可能仍然影响着地幔的温度分布，因而也可能间接地控制地球表面的地质过程，近年来发现能间接地控制地球表面的地质过程，近年来发现地球表面的很多热点就起源于核幔边界。地磁、地球表面的很多热点就起源于核幔边界。地磁、地震和极光中包含着丰富的地核信息。地震和极光中包含着丰富的地核信息。 各种元素在地壳中含量的百分比称为克拉克值。克拉克值。元素元素 在地壳中的分布