地球与地壳概述

1、普普 通通 地地 质质 学学第一章第一章 地球与地壳概述地球与地壳概述 第一节第一节 地球的表面特征地球的表面特征 第二节第二节 地球的物理性质地球的物理性质 第三节第三节 地球的结构地球的结构 第四节第四节 洋壳、陆壳及地壳均衡现象洋壳、陆壳及地壳均衡现象普通地质学普通地质学教学内容简介教学内容简介绪论第一章 地球与地壳概述 第二章 矿物 第三章 岩浆作用与岩浆岩 第四章 外力地质作用与沉积岩 第五章 变质作用与变质岩 第六章 地质年代 第七种 构造运动与地质构造 第八章 大地构造理论 第九章 风化作用 第十章 河流地质作用第十一章 地下水地质作用 第十二章 海洋地质作用 第十三章 冰川地质

2、作用第十四章 风的地质作用第十五章 地质灾害 总学时：56；讲授学时：40；实验学时：16；学分：4。 人类如果想一直延续下去，就必须移民火星或其他的星球，而地球迟早会灭亡。至于这个时间期限，霍金预言：两个世纪。霍金说：“人类已经步入越来越危险的时期，我们已经历了多次事关生死的事件。由于人类基因中携带的自私、贪婪的遗传密码，人类对于地球的掠夺日盛，资源正在一点点耗尽，人类不能把所有的鸡蛋都放在一个篮子里，所以，不能将赌注放在一个星球上。” 著名物理学家史蒂芬著名物理学家史蒂芬霍金霍金第一节第一节 地球的表面特征地球的表面特征一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小 二、固体地球表面的一般特征二

3、、固体地球表面的一般特征三、大陆表面的形态三、大陆表面的形态( (陆地地形陆地地形) ) 四、海底表面的形态四、海底表面的形态( (海底地形海底地形) )一、地球的形状和大小 地球的外表被一层大气地球的外表被一层大气所环绕，透过大气则为所环绕，透过大气则为大部分被海水所覆盖的大部分被海水所覆盖的固体地球表面。固体地球表面。地球表地球表面起伏不平，为便于测面起伏不平，为便于测量，以平均海水面所形量，以平均海水面所形成的封闭曲面为参考面成的封闭曲面为参考面。此参考面称为大地水。此参考面称为大地水准面。准面。它是个假想的通它是个假想的通过大陆延伸所现成的曲过大陆延伸所现成的曲面。地球的形状和大小面。

4、地球的形状和大小就是指大地水准面的形就是指大地水准面的形状和大小。状和大小。45N赤道北极2)北极星在地平线上的高度北极星在地平线上的高度取决于观察者在北半球的位取决于观察者在北半球的位置。置。1) 由于海面是一个曲由于海面是一个曲面，所以通过望远镜看面，所以通过望远镜看远方的船只时好像有一远方的船只时好像有一部分沉在水下。部分沉在水下。1. 地球是个球体地球是个球体一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小3)公元公元1522年，年，麦哲伦麦哲伦及其及其伙伴完成绕地球一周以后，伙伴完成绕地球一周以后，才确立了地球为球体的认识。才确立了地球为球体的认识。4)公元前公元前5、6世纪，古希腊哲学家世

5、纪，古希腊哲学家毕达哥拉斯毕达哥拉斯就提出就提出地球是球地球是球形形的观念，另一位古希腊哲学家的观念，另一位古希腊哲学家 亚里士多德亚里士多德根据月食时月根据月食时月球上的球上的地影是一个圆。地影是一个圆。 第一次科学的第一次科学的论证了地球是个球体论证了地球是个球体。 上图为每隔八分钟拍摄一次的月全蚀4) 古埃及地理学家埃拉托古埃及地理学家埃拉托西尼兹西尼兹 (Frastohenes)公公元前元前275-195), 在某一年在某一年的夏至正午测得塞恩（今的夏至正午测得塞恩（今阿斯旺）和亚历山大两地阿斯旺）和亚历山大两地（相距（相距00公里）的太阳公里）的太阳高度，计算高度，计算地球周长约为地

6、球周长约为39600公里公里（实际长度为（实际长度为40076.604公里公里）,其误差仅为其误差仅为12。2000年前的这一成果是多年前的这一成果是多么了不起！么了不起！2.地球是个椭球体地球是个椭球体）十七世纪末，）十七世纪末，牛顿牛顿（1543-1727)研究了地球研究了地球自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两极略为扁平的极略为扁平的旋转椭球体旋转椭球体并计算其扁率为并计算其扁率为230。 ）1672年法国天文学家年法国天文学家里舍里舍(JRicher,16

7、30-1696)发现同一时钟在南美圭亚那和欧洲巴黎发现同一时钟在南美圭亚那和欧洲巴黎两地钟摆的周两地钟摆的周期不同期不同而认为地球是个而认为地球是个椭球体椭球体。1924年第二届国际大地测量与地球物理协会决定了一个国际年第二届国际大地测量与地球物理协会决定了一个国际统一的椭球体作为统一的椭球体作为基准椭球体。基准椭球体。该基准椭球体的球面是该基准椭球体的球面是平均海平均海平面和该面扩展到大陆下面平面和该面扩展到大陆下面构成的一个理论上的连续面构成的一个理论上的连续面-大大地水准面地水准面,该面是该面是重力等位面重力等位面,该面处处垂直重力方向该面处处垂直重力方向,大地水准大地水准面面(Geoi

8、d)是一个不规则、有起伏的物理曲面，它反映了地球它反映了地球形态，形态，接近地球真实形状。接近地球真实形状。 3. 地球是个倒梨形地球是个倒梨形 本世纪50年代后，科学技术发展非常迅速，为大地测量开辟了多种途径，高精度的微波测距，激光测距，特别是人造卫星上天，再加上电子计算机的运用和国际间的合作，使人们可以精确地测量地球的大小和形状了。通过实测，终于得到了确切的数据。测量还发现，北极地区约高出18.9米，南极地区低下去24-30米。所以有人说，地球像一个倒放着的梨倒放着的梨。其实地球确切地说，是个赤道半径6378.140km极半径6356.755km平均半径6371.110km总面积5.110

9、8km2总体积1.0821012km3总质量5.981027g经线周长40008.548km赤道周长40076.604km地球形状大小的数据地球形状大小的数据 国际大地测量与地球物理联合会1980年公布从卫星上看，地球仍是很园从卫星上看，地球仍是很园的，因有水、植被而呈蔚蓝的，因有水、植被而呈蔚蓝色的星。色的星。 二、固体地球表面的一般特征二、固体地球表面的一般特征 地球表面高低起伏。地球表面高低起伏。71的面积为海域，的面积为海域，29的面的面积为陆地。海洋主要分布在南半球，陆地主要在北积为陆地。海洋主要分布在南半球，陆地主要在北半球，而且非洲、南美洲、北美洲、大洋洲、欧洲半球，而且非洲、南

10、美洲、北美洲、大洋洲、欧洲等大陆的形状均为尖端向南的倒三角形。另外，等大陆的形状均为尖端向南的倒三角形。另外，大大西洋东西两岸的海岸线形状十分吻合。西洋东西两岸的海岸线形状十分吻合。 大陆平均海拔高度大陆平均海拔高度800m(0.8km)，最高，最高8844.43m(8.8km)（珠穆朗玛峰（珠穆朗玛峰, 2005年年10月月9日在日在中国正式宣布）。中国正式宣布）。 大洋底平均深度大洋底平均深度3700多米多米(3.7km)，最深，最深11033米米(11km)（马里亚纳海沟）。（马里亚纳海沟）。三、大陆表面的形态（陆地地形）三、大陆表面的形态（陆地地形） 按照高程和起伏特征，大陆表面可分为

11、按照高程和起伏特征，大陆表面可分为山地、丘陵山地、丘陵、平原、高原、盆地、洼地、裂谷系统。、平原、高原、盆地、洼地、裂谷系统。昆仑山祁连山山山 地地山地：山地：海拔高程海拔高程500m（高）、相对高差（高）、相对高差200m（起伏大）的地区。（起伏大）的地区。 3500m1000m500m 高山高山 中山中山 低山低山 呈线状延伸的山体叫山脉。呈线状延伸的山体叫山脉。如美州西缘安第斯山如美州西缘安第斯山脉、喜马拉雅山脉。脉、喜马拉雅山脉。世界上高大的山脉大多是在世界上高大的山脉大多是在地壳活动特别强烈的地带。地壳活动特别强烈的地带。它们可分为两大地带它们可分为两大地带：一为环太平洋两岸地带；另

12、一为一为环太平洋两岸地带；另一为略呈东西向横略呈东西向横贯亚洲、欧洲南部、非洲北部的地带（地中海沿贯亚洲、欧洲南部、非洲北部的地带（地中海沿岸，即岸，即阿尔卑斯喜马拉雅带阿尔卑斯喜马拉雅带）。）。上述两带是现上述两带是现今地球上火山和地震活动最强烈的地带。今地球上火山和地震活动最强烈的地带。 丘陵：丘陵：地表起伏不大、山峦林立的低矮地形。一地表起伏不大、山峦林立的低矮地形。一般海拔般海拔500m，相对高差几十米，相对高差几十米(200m)。它介。它介于山地和平原之间。于山地和平原之间。 平原：平原：地势宽广较平坦，四周为山岳，或山地与地势宽广较平坦，四周为山岳，或山地与海洋之间。如华北平原、松

13、辽平原。海洋之间。如华北平原、松辽平原。低平原海拔200m，华北平原，东北平原；高平原海拔200600m，成都平原。 高原：海拔600m以上的宽广地区。四周为陡崖。世界上最高的青藏高原，海拔4000米以上。 盆地：盆地：四周为高原或山地。中央低平四周为高原或山地。中央低平(平原或平原或丘陵丘陵)。四川盆地、柴达木盆地。四川盆地、柴达木盆地。 洼地：洼地：高程在海平面以下的低洼区。吐鲁番高程在海平面以下的低洼区。吐鲁番盆地中的艾丁湖湖水面比海平面低盆地中的艾丁湖湖水面比海平面低150m，称，称克鲁泌洼地。克鲁泌洼地。裂谷系统：东非裂谷为一系列峡谷和湖泊组成，位于高原上。(大陆)裂谷是指大陆上巨型

14、线状低洼谷地，这是地壳上被拉张而裂开的地区。 四、海底表面的形态四、海底表面的形态(海底地形海底地形) 三大单元：三大单元：大陆边缘、大陆边缘、 大洋盆地、大洋盆地、 洋中脊洋中脊（根据海底地形的基本特征（根据海底地形的基本特征 ） (一一)大陆边缘大陆边缘：大陆与大洋连接的边缘地带，占海底：大陆与大洋连接的边缘地带，占海底总面积的总面积的1/5。 1大陆架大陆架大陆在水下自然延伸的部分，围绕大陆的大陆在水下自然延伸的部分，围绕大陆的浅水海底平原。表面平坦，浅水海底平原。表面平坦，坡度坡度 G理论理论 密度大密度大 如：如：Fe, Cu, Pb等金属矿床等金属矿床负异常：负异常： G实测实测

15、G理论理论 密度小密度小 如：如：煤、石油、盐类煤、石油、盐类等矿床等矿床地球物理勘探中的重力勘探方法，就是利用这一原理，通过发现各地的局部重力异常重力异常来进行找矿和勘查地下地质构造的。重力正异常重力正异常重力负异常重力负异常在埋有密度较小物质如石油、煤、盐等非金属矿产及沉积岩、酸性岩等的地区显示负异常。在埋有密度较大物质如Fe，Cu，Pb，Zn等金属矿产以及基性岩等的地区，显示正异常。u地球是一个球形磁铁，磁力线在地球周围分地球是一个球形磁铁，磁力线在地球周围分布，形成一个偶极地磁场。布，形成一个偶极地磁场。地磁场的南北两极地磁场的南北两极与地理南北两极不重合，相距甚远，与地理南北两极不重

16、合，相距甚远，地磁极位地磁极位置也在不断变化。置也在不断变化。u1970年磁北极位于年磁北极位于76N和和101W，磁南极，磁南极位于位于66S和和140E。u地磁极的迁移可能是地内深部物质运动引起地磁极的迁移可能是地内深部物质运动引起的。的。三、地磁三、地磁长期观测证实，地磁极长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。缓慢的迁移。地磁场：地球周围存在的磁场地磁场：地球周围存在的磁场地磁场三要素地磁场三要素: u（）磁场（磁感应）强度 u（）磁偏角 u（）磁倾角（）（）磁场（磁感应）强度磁场（磁感应）强度v使磁针偏和倾的磁力大小的绝对值叫磁场强度；使磁针偏和倾的磁

17、力大小的绝对值叫磁场强度；v是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量；是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量；v在磁两极附近磁感应强度大（约为在磁两极附近磁感应强度大（约为60T T（微特拉（微特拉斯）；在磁赤道附近最小（约为斯）；在磁赤道附近最小（约为30T T ）。）。由于地磁极与地理极不相吻合，从而由于地磁极与地理极不相吻合，从而地磁轴与地理轴地磁轴与地理轴(地球自转轴地球自转轴)不相不相重合，两者交角目前约重合，两者交角目前约11.5。因此，地磁子午线与地理子午线。因此，地磁子午线与地理子午线(经线经线)之间也就有交角，这个交角叫之间也就有交角，这个交角叫磁偏角磁偏角。罗盘指针是地磁

18、南北，指北针偏在经线东边叫做东偏角，符号为正，偏罗盘指针是地磁南北，指北针偏在经线东边叫做东偏角，符号为正，偏在经线西边叫西偏角，符号为负。在经线西边叫西偏角，符号为负。用罗盘测方向时应加以校正才能得到用罗盘测方向时应加以校正才能得到地理方向。地理方向。如南京西偏如南京西偏4(4)，正北罗盘刻度盘读数应是，正北罗盘刻度盘读数应是356。磁针的空间位置与水平面之间夹角叫磁倾角。磁针的空间位置与水平面之间夹角叫磁倾角。磁针与磁力线重合，赤道磁针与磁力线重合，赤道水平，两极直立。水平，两极直立。我国地处北半球，南翘北倾，故南针绕有铜丝。我国地处北半球，南翘北倾，故南针绕有铜丝。地球磁场产生的原因一般

19、认为：地球磁场产生的原因一般认为：在地球自转过程中在地球自转过程中，由于液态外核产生了复杂的对流，产生了电流体，由于液态外核产生了复杂的对流，产生了电流体系，从而导致了磁场产生。系，从而导致了磁场产生。 地球磁场产生的影响地球磁场产生的影响 地球磁场的存在大大减少了地球磁场的存在大大减少了太阳辐射对地球的影响，极光的形成是太阳风从地太阳辐射对地球的影响，极光的形成是太阳风从地球磁场两极薄弱处进入地球所产生的景观球磁场两极薄弱处进入地球所产生的景观 。地球磁场会对地球磁场会对居里面居里面之上的地壳上层岩石产生影响之上的地壳上层岩石产生影响，使岩石获得磁性。并使岩石的磁化方向与岩石形使岩石获得磁性

20、。并使岩石的磁化方向与岩石形成时的地磁场方向一致。成时的地磁场方向一致。地球内部埋深约20千米的一个等温面。 u当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫。后来，人们把这个温度叫“居里点居里点”。u在地球上，岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化在地球上，岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用，获得微弱磁性，并且被磁化的岩石的磁场作用，获得微弱磁性，并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说，与地磁场是一致的。这就是说，无论地磁场怎样无论地磁场怎样改换方向，只要它的温度不高于改换方向，只要它的温度不高于“居里点居里点”，岩，岩石的

21、磁性是不会改变的。石的磁性是不会改变的。u根据这个道理，只要测出岩石的磁性，自然能推根据这个道理，只要测出岩石的磁性，自然能推测出当时的地磁方向测出当时的地磁方向.古地磁：是指记录于岩石中的地质历史时期的地磁场。岩石在其形成过程中，因受当时地磁场的影响而获得磁性，这些受磁化的岩石在磁场发生改变后，仍可将原来磁化的性质部分地保留下来形成剩磁。其中剩磁有热剩磁和沉积剩磁之分，这些剩磁可以指示当时的地磁场方向，故称为古地磁。地磁极的变化：地磁极的变化：地磁南、北极位置的变化地磁南、北极位置的变化长期缓慢漂移（偏离）长期缓慢漂移（偏离）：现代地磁南北极与地理南北极交角11.5度，并非绝对不变，长期观测

22、证实，近代地磁极有向西漂移的现象，速度是极其缓慢的。周期性倒转（翻转）：周期性倒转（翻转）：大量的古地磁资料表明，地磁的南北极在地质历史中一直处在周期性交替变化之中。我们把与现代两极极性相同的称正向期，反之为反向期。 最近最近400万年来磁极万年来磁极三次大的倒转：三次大的倒转：069万年万年 布容正向期布容正向期69243万年万年 松山反向期松山反向期243332万年万年 高斯正向期高斯正向期332万年以前万年以前 吉尔伯反向期吉尔伯反向期磁磁 异异 常磁法勘探常磁法勘探 地壳浅部具有地壳浅部具有磁性的岩石或矿石磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，叠加所引起的局部磁场，叠加在基本磁场之上。在基

23、本磁场之上。一个地点的磁异常可以首先通过对实测磁场强度进行一个地点的磁异常可以首先通过对实测磁场强度进行变化磁场的校正，然后再减去基本磁场的正常值来求得。变化磁场的校正，然后再减去基本磁场的正常值来求得。如所得值为正值称如所得值为正值称正异常正异常，为负值称，为负值称负异常负异常。地壳内含地壳内含铁铁较多的岩石和富含较多的岩石和富含铁族元素铁族元素(Fe、Ti、Cr等等)的矿体的矿体常可引起常可引起正磁异常正磁异常。膏盐矿床，石油、天然气储层，富水地层或富水的岩膏盐矿床，石油、天然气储层，富水地层或富水的岩石破碎带则常引起石破碎带则常引起负磁异常负磁异常磁法勘测磁法勘测1.地球带有电性地球带有

24、电性.u 发电厂是以大地作为回路的发电厂是以大地作为回路的 u 地磁场产生的感应电流；大气电离对地面的感地磁场产生的感应电流；大气电离对地面的感生电流；生电流；u 岩体内的温差电流等。岩体内的温差电流等。2.地电异常地电异常:大地电流强度和方向变化大地电流强度和方向变化 ；u 电暴电暴-与磁暴伴生电场强度急剧改变；与磁暴伴生电场强度急剧改变；u 电异常电异常-消除日变和电暴影响所测地电值与正消除日变和电暴影响所测地电值与正常地电值比较出现差异。常地电值比较出现差异。四、地电四、地电五、放射性五、放射性 在地表的岩石、水、大气、生物中都有放射性元素存在，地球内部深处也有存在，但主要集中在地球上部

25、特别是酸性岩浆岩中。238U、235U、232Th、40K、87Rb，这些寿命长的放射性元素才有地质意义。 放射性的主要表现是放出热量，是地热的主要来源之一(能源)。利用放射性元素衰变产物数量计算岩石年龄放射性年代学。 放射性元素集中的矿物或岩石，射线强度大，用仪器测量放射性异常，寻找放射性元素矿床，放射性物探。 放射性检测环保。六、地热六、地热 火山爆发、温泉等现象说明地球内部具有很高温度火山爆发、温泉等现象说明地球内部具有很高温度。地内温度分布状况可分为三个层：。地内温度分布状况可分为三个层： 1外热层外热层(变温层变温层)地球表层，温度来自太阳热。地球表层，温度来自太阳热。太阳热大多数辐

26、射回空中。外热层温度向下减小。太阳热大多数辐射回空中。外热层温度向下减小。昼夜变化、四季变化。昼夜变化、四季变化。 2常温层常温层(恒温层恒温层)内、外热层的分界面，相当于内、外热层的分界面，相当于年平均温度。中纬度地区深年平均温度。中纬度地区深(比两极、赤道比两极、赤道)，内陆，内陆深深(比滨海比滨海)。 3内热层内热层(增温层增温层)热能来自地球内部，即放射性热能来自地球内部，即放射性元素衰变产生的热能。元素衰变产生的热能。地温梯度地温梯度(地热增温率)：深度每增加100米所升高的温度,以表示.地下20公里内平均为3.同一 热源下导热率小的地区地温梯度较高。地内70公里以下地温梯度平均为2

27、.5,地心温度3000-5000地温深度地温深度(地热增温级):温度每升高1所增加的深度。地热传导地热传导 地热会从高温流向低温地热会从高温流向低温(传导、对流、辐射传导、对流、辐射)。在单。在单位时间内通过单位面积的热量叫热流。计量单位位时间内通过单位面积的热量叫热流。计量单位 为微卡为微卡/厘米厘米2秒秒(HFU)。地热产生原因地热产生原因 1)岩石岩石放射性元素的蜕变热。放射性元素的蜕变热。 2)地球本身的重力能地球本身的重力能：地内地内物质重力分异释放的位物质重力分异释放的位能转化为热能。能转化为热能。 地热流的基本规律地热流的基本规律 地表活动带地表活动带(包括年青山脉、大陆裂隙谷、

28、岛弧包括年青山脉、大陆裂隙谷、岛弧、深大断裂等、深大断裂等)地地热流值高热流值高。例我国东部贯穿南北。例我国东部贯穿南北的区域性深大断裂隙郯庐大断裂地温明显增高地的区域性深大断裂隙郯庐大断裂地温明显增高地热流高达热流高达1.801.88HFU。 大洋区热流值比大陆区高，大洋中以海岭和大大洋区热流值比大陆区高，大洋中以海岭和大陆边缘最高，海沟最低。地热从海岭上升而在海陆边缘最高，海沟最低。地热从海岭上升而在海沟下沉之故。沟下沉之故。 地热异常地热异常:高于热流平均值的地区为地热异常区高于热流平均值的地区为地热异常区,其其直接表现为火山和温泉直接表现为火山和温泉。地热是重要的能源。地热是重要的能源

29、。七、弹塑性七、弹塑性u地球具有弹性，能传播地震波。地球又有塑性，有时强烈弯曲地球具有弹性，能传播地震波。地球又有塑性，有时强烈弯曲的岩层不会破裂。的岩层不会破裂。u在作用速度快、持续时间短的力的条件下，地球表现为弹性；在作用速度快、持续时间短的力的条件下，地球表现为弹性；u在作用速度慢、持续时间长的力的条件下，地球表现为塑性。在作用速度慢、持续时间长的力的条件下，地球表现为塑性。u地震波有纵波、横波两种：纵波（地震波有纵波、横波两种：纵波（p波）波）传播介质质点振传播介质质点振动方向与波传播方向相同；横波（动方向与波传播方向相同；横波（s波）波）传播介质质点振传播介质质点振动方向与波传播方向

30、垂直，速度慢，只能在固体中传播。动方向与波传播方向垂直，速度慢，只能在固体中传播。u地震波在不同密度和刚性程度的介质中传播的速度不一致；在地震波在不同密度和刚性程度的介质中传播的速度不一致；在地下压力很高的情况下，固体物质密度大，波速快；遇到不同地下压力很高的情况下，固体物质密度大，波速快；遇到不同物理性状介质的界面时，发生折射与反射；在液体介质横波不物理性状介质的界面时，发生折射与反射；在液体介质横波不能通过，纵波减速。能通过，纵波减速。u人工地震地震勘探法。人工地震地震勘探法。地震波有纵波地震波有纵波（p波）和横波）和横波（波（s波）波）第三节第三节 地球的结构地球的结构 地球不是均质体，

31、具圈层结构。以地地球不是均质体，具圈层结构。以地表为界分内圈、外圈。表为界分内圈、外圈。 一、地球外部圈层的特征一、地球外部圈层的特征 二、地球内圈的特征二、地球内圈的特征第三节第三节 地球的结构地球的结构一、一、 地球的外部圈层构造地球的外部圈层构造 地球外部圈层地球外部圈层( (外圈外圈) )是指包围着固体地球表层的地球组成部分。是指包围着固体地球表层的地球组成部分。可分为三个圈层，它们分别是可分为三个圈层，它们分别是大气圈、水圈和生物圈大气圈、水圈和生物圈。（一）地球的外部圈层-大气圈 大气圈：大气圈：气体组成，气体组成，厚度大于几万公里，厚度大于几万公里，由于地心引力作用，由于地心引力

32、作用，大气密度以地表附近大气密度以地表附近最大，最大，随高度增大而随高度增大而迅速减小，最后逐渐迅速减小，最后逐渐过渡为星际气体，因过渡为星际气体，因而而大气圈没有明显的大气圈没有明显的上界。上界。 1根据气温的垂直变化和密度状况，把大气圈自下根据气温的垂直变化和密度状况，把大气圈自下而上分为五层，而上分为五层，与我们关系最密切的是与我们关系最密切的是对流层，其次对流层，其次是平流层。是平流层。 A对流层：从地面到温度最低处，平均对流层：从地面到温度最低处，平均10.5km；赤；赤道道17km，两极，两极9km。气温来自地面辐射热。所以越气温来自地面辐射热。所以越高越冷。高外不胜寒。高越冷。高

33、外不胜寒。 B平流层：自平流层顶到平流层：自平流层顶到50公里高空。平流层顶园公里高空。平流层顶园形。气流水平运动，温度随高度增加。形。气流水平运动，温度随高度增加。臭氧吸收太阳臭氧吸收太阳紫外线，成为生物的天然保护层。紫外线，成为生物的天然保护层。 C往上还有中间层、暖层、散逸层。往上还有中间层、暖层、散逸层。u2根据大气成分把大气圈分为根据大气成分把大气圈分为均匀层均匀层(低层大气低层大气)和非均匀层和非均匀层(高层大气高层大气)。uA在在100公里以下是低层大气，大气由公里以下是低层大气，大气由18种气体混合组成，种气体混合组成，分布均匀，故叫均匀层。分布均匀，故叫均匀层。也就是人们所说

34、的空气低层大气。也就是人们所说的空气低层大气。主要成分主要成分N2、O2，次要成分对地质作用意义较大的有，次要成分对地质作用意义较大的有CO2、O3、H2O。uO2是生物生命活动的重要条件，促使岩石氧化分解的重要成分是生物生命活动的重要条件，促使岩石氧化分解的重要成分。N2是植物造蛋白质的主要原料。是植物造蛋白质的主要原料。CO2地面温度保护层，促使地面温度保护层，促使岩石碳酸盐化。促使岩石分解的主要因素。温室效应。岩石碳酸盐化。促使岩石分解的主要因素。温室效应。H2O水水汽吸收地面辐射热，保护大气温度，包裹大气微粒成云、雾、汽吸收地面辐射热，保护大气温度，包裹大气微粒成云、雾、雨、雪。雨、雪

35、。uB100公里以上为高层大气公里以上为高层大气，分，分O2、N2、H2三层，不均匀。三层，不均匀。（二）地球的外部圈层（二）地球的外部圈层-水水 圈圈u指地球表层由水体构成的连续圈层。指地球表层由水体构成的连续圈层。u物态有物态有固、液、气固、液、气三种状态。三种状态。u大部分汇集在海洋里大部分汇集在海洋里(97(97) )，另一部陆地、河、湖、岩石，另一部陆地、河、湖、岩石土壤中。高山和两极的冰。土壤中。高山和两极的冰。u盐度：水中所溶解的固体物质的含量称盐度。盐度：水中所溶解的固体物质的含量称盐度。u淡水淡水0.3半咸水半咸水24.7。咸水。咸水u海水平均盐度为海水平均盐度为3535，故

36、为咸水。盐成分主要为，故为咸水。盐成分主要为NaClNaCl，MgCl2等等 。大陆中水平均盐度。大陆中水平均盐度11。水循环：水循环：海洋与大陆间的循环；海洋与大陆间的循环；地表与地下间的循环；地表与地下间的循环；生物体与周围空间的循环；生物体与周围空间的循环；水圈与大气圈间的循环。水圈与大气圈间的循环。水的循环水的循环 生物圈：生物圈：是指地球表层由生物及其活动地是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。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细菌和微生物等生活于地球表面一定范围的陆地、水体、土

37、壤及空气中，构成了一的陆地、水体、土壤及空气中，构成了一个基本连续的圈层。个基本连续的圈层。(三) 地球的外部圈层-生物圈u目前已知的生物有近两百万个种。目前已知的生物有近两百万个种。u生物的演化发展受控于自然环境的演化，通过地质历史时生物的演化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期生物化石的研究就可以知道地质演化的历史地质演化的历史。u1010公里高空、公里高空、3 3公里深处，水圈中都有生物，界线不截然公里深处，水圈中都有生物，界线不截然。大量生物集中在地表和水圈。生长三要素：水分、空气。大量生物集中在地表和水圈。生长三要素：水分、空气、阳光。、阳光。u生物生

38、命活动，造成生命元素生物生命活动，造成生命元素C C、O O、H H、N N等化学循坏；等化学循坏；微微生物是地质作用的重要因素。生物是地质作用的重要因素。二、地球内圈的特征二、地球内圈的特征据物探资料推测(地震波、重力)。地震波的研究，发现地球内部存在着几个突变面，显示了地球内部具有圈层构造。地球内部有两个最明显的地震波速度变化界面，称为不连续面。莫霍面、古滕堡面，据此划分地壳、地慢、地核。 莫霍面:南斯拉夫地质学家莫霍洛维契奇于1909年发现的，地震波穿过此界面时，波速突然增大。 古滕堡面:美国地球物理学家古滕堡1914年提出来的，此界面地震波波速突然减小，横波甚至不能通过，即Vs=0，推

39、测为液态(外核)。 地壳地壳 地幔地幔: : 上地幔、下地幔上地幔、下地幔 地核地核: : 外核、过渡层、内核外核、过渡层、内核地球内部圈层构造示意图地球内部圈层构造示意图 全球两个大的波速不连续面全球两个大的波速不连续面 1）莫霍面（）莫霍面（M.1909）(Moho-dscontinuity) ：大陆平均大陆平均 33km，max 70km 大洋平均大洋平均 11-12km，min 5km 2) 古登堡面（古登堡面（G.1914） (Gutenberg-discontinuity)：2900km 莫霍洛维奇面（简称莫霍面）莫霍洛维奇面（简称莫霍面） 最先由克罗地亚学者最先由克罗地亚学者莫霍

40、洛维奇莫霍洛维奇(A. Mohoroviche, 1857-1936)于于1909年发现年发现在莫霍面上下，在莫霍面上下，纵波速度从纵波速度从7.0km/s迅速增加到迅速增加到8.1km/s左右；横波速度则从左右；横波速度则从4.2km/s增加到增加到4.4km/s左右左右莫霍面出现的深度，全球平均为莫霍面出现的深度，全球平均为33km, 在大洋之在大洋之下平均仅为下平均仅为7km。后来，人们就把后来，人们就把莫霍面之上称为地壳莫霍面之上称为地壳，莫霍面之莫霍面之下到古登堡面之间称为地幔下到古登堡面之间称为地幔。古登堡面古登堡面 这个界面是这个界面是1914年由美籍德裔学者古登堡（年由美籍德裔

41、学者古登堡（B. Gutenberg, 1889-1960）发现的。）发现的。在此不连续面上下，在此不连续面上下，纵波速度由纵波速度由13.6km/s突然突然降低为降低为7.98km/s；横波速度从；横波速度从7.23km/s到突然到突然消失。消失。此界面位于地下此界面位于地下2885km深度，此界面之下到深度，此界面之下到地心，称为地心，称为地核地核。(一)地壳厚度大陆平均33公里(最厚70km青藏高原，平原20km)，大洋底平均6公里，总平均为16公里，为地球半径的1/400，很薄。固态物质，密度2.7。(上部地壳)硅铝层(花岗质层)大陆地壳才有硅铝层大陆地壳才有硅铝层康拉德界面康拉德界面

42、(下部地壳)硅镁层(玄武质层)科拉半岛超深钻中未发现预计的康拉德面。洋壳为玄武岩，陆壳为花岗闪长质(表层为沉积岩，下层为深变质岩)。(二)地幔厚约2860公里(古滕堡面约2900公里)。占地球体积的占地球体积的82%，基本上为固态。超基性岩。以1000公里为界，分上地幔、下地幔。上地幔密度3.5，下地幔5.1。在上地幔在上地幔60400公里范围内公里范围内，有一个地震波低速带，推测属熔融状态，液态，可以蠕动变形而缓慢流动。称软流圈。软圈上、下界线是渐变的、起伏的。软流圈以上，上地幔的刚性顶盖和地壳一起合称岩石圈上地幔的刚性顶盖和地壳一起合称岩石圈。(三)地核密度1013；由FeNi组成。外核：

43、液态；过渡层；内核：固态。通过内、外核界面时，波速增加。软流圈（astherosphere） 上地幔中的地震波速的低速层，范围60250km，物质具有软塑性和流动性。 软流圈发现的意义 岩浆的发源地 中源地震的发源地（地下70-300km） 软流圈的发现，使大陆漂移学说得以成为可能，也支持了板块构造运动。 软流圈的运动波及全球构造 地球内部圈层物质组成地球内部圈层物质组成 地壳：Si、Al 层 花岗岩质 Si、Mg层 玄武岩质 上地幔顶部：超基性岩（Fe、Mg含量多）n软流圈：石陨石 1300oC 近岩石熔点 n地幔圈：铁石陨石 n外核液体圈：Fe、Ni(少量Si、S)；铁陨石n内核固体圈：F

44、e、Ni，铁陨石岩石圈第四节第四节 洋壳、陆壳及地壳均衡现象洋壳、陆壳及地壳均衡现象 一、洋壳，陆壳一、洋壳，陆壳 二、地壳均衡现象二、地壳均衡现象一、洋壳，陆壳一、洋壳，陆壳 地壳的下层叫硅镁层(玄武岩质层),它是贯穿大陆和大洋连续分布的圈层；康拉德面以上，地壳的上层叫硅铝层(花岗岩质层)，一般仅分布在大陆部分，海洋中往往缺失。据此以有无硅铝层将地壳分为大陆地壳和大洋地壳。沉积岩层仅仅是地壳表面极薄的一层(23km)。 平常所说的海与陆是以海岸线为界，而陆壳与洋壳则是以大陆斜坡坡脚为界。因为大陆架、大陆坡虽被海水淹没，但仍是大大陆架、大陆坡虽被海水淹没，但仍是大陆地壳性质陆地壳性质。海沟岛弧是洋壳、陆壳分界的过渡地带。 洋壳：平均水深4.5km，洋壳厚平均6km；陆壳：平均33km，青藏高原达70公里；地壳总平均16公里。地壳明显地存在上下两层： 上上 硅铝层，也称为花岗质层，只存在于大陆； 下下 硅镁层，也称为玄武质层，分布于全球。硅铝层（花岗质层）硅铝层（花岗质层）硅镁层（玄武质层）硅镁层（玄武质层）地地 幔幔大陆型地壳大陆型地壳（continental crustcontinental crust） 大洋型地壳大洋型地壳(oceanic crust