普通地质学 (谢文伟,黄体兰,周仁元,王嵩丽)第一章 地球概况课件

普通地质学第一章地球概况

1.1宇宙、太阳系和地球第一节地球的演化一、宇宙、银河系、太阳系宇宙是由恒星、行星、卫星、流星、彗星等天体组成的星体，还有尘埃、气体、类星体、黑洞及各种射线源等，通称为天体。它们既相互吸引又相互排斥，按一定的规律组合在一起不停地运动着。星系是由大量恒星和无数星际物质组成的天体系统。

银河系是一个巨大的旋涡状旋转的星系，由1500～2000亿颗恒星和无数星际物质组成，像一个中间厚四周薄的铁饼。太阳是银河系中的恒星，以太阳为中心的天体系统称为太阳系，它以巨大的引力吸引着太阳系中的所有成员。太阳系中有八大行星，上万个小行星，其中已定轨道的小行星有4000个。地球的起源与太阳系的起源密不可分，关于太阳系起源的各种学说已不下40多种，一般归纳为三大类：关于现代太阳系起源的假说，基本包括以下四个阶段:1.1宇宙、太阳系和地球

星云说太阳系由一个星云物质组成，其附近有超新星爆发提供核能量；

灾变说先有一个原始的太阳，在后来在另一个天体的吸引或撞击下分离出大量的物质而形成行星和小行星等天体；

俘获说认为先有一个原始太阳，以后太阳俘获了银河系中其他物质而形成。1.1宇宙、太阳系和地球影视：天体的来龙去脉TheEarthandSolarSystem来源：影片——天体的来龙去脉，19771.2地球的形状、大小（形状）第二节地球的形状、大小和表面形态一、地球的形状地球不是一个圆球体，而是一个实心椭球体——赤道半径长，两极半径短，而且北极比旋转椭球体凸出14m，南极却凹进24m，中纬度在北半球稍凹进，而在南半球稍凸出（不到10m）。因此科学家认为：第一、地球极近似于旋转椭球体，这是地球自转导致的，表明地球有弹塑性；第二、地球不是严格的旋转椭球体，说明地球内部物质分布不均匀。1.2地球的形状、大小（大小）二、地球的大小根据1975年第16届国际大地测量和地球物理协会公布的数据介绍如下：赤道半径a＝6378.137km平均半径R=(a2×c)1/3＝6371.004km

长短半径差a－c＝21.385km扁平率δ=（a－c）/a

＝1/298.257两极半径c＝6356.752km表面积S

＝4πr2＝510064472km2体积V

＝4πr2/3＝10832×108km31.2地球的形状、大小（表面形态）三、地球的表面形态地球表面高低不平，以海平面为界分为海洋和陆地两大地理单元——海洋面积3.6×108km3，占70.8%；陆地面积1.449×108km3，占29.2%。

1.2地球的形状、大小（表面形态）1.2地球的形状、大小（表面形态）盆地

四周被山地或高地包围，中间低平，外形似盆的地形平原

海拔＜200m广阔而平坦地区裂谷系松藩－甘孜地块西藏地块昆仑地块扬子地块1.3地球的物理性质（重力）地球重力随纬度变化而变化，根据理论值计算出各地的正常重力值。由于地球各部分的物质组成和地壳构造不同，因而实际测量的重力值往往与理论值不符。正异常——实测重力值大于理论值，一般为金属矿区，由于物质密度大，对地面物质的引力较大。负异常——实测重力值小于理论值，一般为石油、炔、石膏等非金属矿区，物质密度小，引力小。

利用重力异常找矿的方法称为重力探矿法。该方法也适用于对地球形状、地壳物质组成、地壳构造、地壳运动和地震等方面的研究。地球正常重力值地球异常重力1.3地球的物理性质（压力）（二）地球的压力——静压力，指地球内部物质受上覆物质的重力而产生的压力。深度越大压力越大，并且随着地球内部物质密度的加大，压力增大。深度/km101004001000290050006370压力/MPa1×1023.1×1031.4×1043.5×1041.4×1053.1×1053.6×105地球内部的密度分布地球内部重力加速度随深度的变化磁偏角(D)——磁子午线与地理子午线之间的夹角。磁偏角位于地理子午线以东称东偏；磁偏角位于地理子午线以西称西偏。磁倾角(I)——地球表面的磁力线与水平面的交角。磁倾角的大小因地而异，在赤道为0°，向南北两极逐渐增大，在磁南北极为90°。1.3地球的物理性质(磁性）三、地球的磁性地磁场指地球所具有的磁场。位于南半球的叫磁南极（S）、北半球的称为磁北极（N）。地球的磁场（据W.K.汉布林，1980）地磁要素示意图（据P.J.怀利，1980）1.3地球的物理性质(磁性）古地磁法——地球磁场是在不断变化的，有日变化，年变化，也有长期的周期变化（磁极倒转）。通过对岩石中剩余磁性的研究，可以了解地质历史上磁场的变化，例如通过对比不同时期古地磁极的位置(或同一地点不同时期所处的磁纬度)可以帮助了解地壳不同部分的相对位移情况，据古地磁场反转周期则可确定岩石的形成年代。地磁异常——实地测量的地磁要素数据与正常值不符。磁法找矿就是通过地磁测量寻找有磁性异常的矿产。

地磁场的正常值（背景值）——是各地经过校正和清除变化等影响的地磁要素数据。地磁常用术语1.3地球的物理性质(温度）四、地球的温度（地热）外热层（变温层）——日变化一般为1～1.5m，

年变化影响深度达20～30m常温层——与当地年平均温度大致相当，常年不变，其深度一般为20～40m受太阳辐射影响增温层——地温随深度增加而逐渐增加，受地球内部热能影响，深度每增加100米升高的温度称为地温梯度。一般大陆为1～5℃/100m，海底为4～8℃/100m。通过间接测算，越接近地心，温度的增加趋于缓慢。地下100km处温度约为1300℃地下1000km处温度约为2000℃地下2900km处温度约为2700℃地心温度约为4000～6000℃

影视：地球温度（一）地球温度的分布来源：武汉地质学院电教室1.4地球的圈层构造(大气圈）第四节地球的圈层构造

一、地球的外部圈层构造（一）大气圈对流层——大气圈的底层，其底界为海、陆表面约18km高空；由于温度、湿度分布不均匀，大气产生对流；是地球上风云，雨雪、冰川等气候现象以及各种外力地质作用的发源地，对改变地表形态起着非常重要的作用。扩散层——大气圈的最外层地球引力极小，一部分大气分子可逃逸到星际空间去。平流层中间层热成层空气稀薄，在宇宙射线和太阳辐射的作用下气体分子被电离，故统称为电离层，是无线电波的传播层。底界为海、陆表面上界自然过渡到星际空间地球的最外圈由空气、水汽和尘埃组成，对地表气候分带和生命活动起重要作用。1.4地球的圈层构造(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个包围地球的连续水层，称为水圈。水圈在不断循环的过程中，净化了环境、调节了气候、孕育了生命，促进了地表物质的迁移和地球各圈层的能量转换。水在这样的运动中，以各种方式对地面（或地下）岩石进行破坏、改造，并且把破坏的物质带到另一些地方堆积下来，起到削高补低的作用。1.4地球的圈层构造(内部界面）莫霍面*——地表下几千米～40km。纵波在此界面平均速度由6～7km/s，突升为8.1km/s。大洋浅（平均8km）、大陆深（平均33km）。莫霍面之上为地壳、之下为地幔。古登堡面**——地表下2900km。横波到此界面消失，纵波却能够通过。古登堡面之上为地幔、之下为地核。康拉德面——地壳内部，表现为纵波速度由6km/s突变为6.6km/s，由此而推断地壳分为密度不同的上、下两层，上层为花岗岩层（硅铝层），下层为玄武岩层（硅镁层）。*由南斯拉夫学者莫霍洛维奇（Mohorovicic）于1909年首先发现的，因此被称为莫霍洛维奇面，简称莫霍面。地球圈层图示**以最早（1914年）研究这一界面的美国地球物理学家古登堡的名字命名。1.4地球的圈层构造(地壳、地幔、地核）层圈名称特征地壳岩石圈由岩石组成的地球外壳。上部花岗质层（硅铝层）平均密度2.7g/cm3，下部玄武质层（硅镁层）平均密度为3.3g/cm3大陆地壳平均厚33km（最厚>70km），广泛分布有沉积岩、岩浆岩、变质岩，最老的岩石年龄为38亿年，具有硅铝层和硅镁层大洋地壳平均厚8km（最薄小于3km），主要为玄武岩类及现代沉积物，只有硅镁层而没有硅铝层所有地质作用的场所，也是目前地质学研究的主要对象地幔上地幔坚硬岩石，与地壳共同构成地球外表共同特征：超铁镁质，平均密度3.5g/cm3软流圈地震横波传播速度明显降低，<10%的岩石处于熔融状态，其强度降低、塑性增加，物质发生蠕变，缓慢流动是岩浆的发源地，也是构造运动的动力源地震波速迅速增加，物质密度由3.64g/cm3增至4.64g/cm3

下地幔地震波速平缓增加，密度为5.1g/cm3，化学成分与上地幔相似，铁的含量增加地核外核平均密度10.5g/cm3，地震纵波速度急剧降低横波消失，推测为液态，温度约3000℃，压力大于3×1011Pa过渡层纵波速度加快，推测其物质从液态过渡到固态内核纵波突然加速，并出现由纵波转换成横波，表明物质为固态，平均密度12.9g/cm3，与陨石相似推测内核物质主要成分为铁、镍，故称为铁镍核（二）地球内部各层圈的特征莫霍面30~40km古登堡面2900km1.5地球的年龄和地质年代表第五节地球的年龄和地质年代表一、地球的年龄根据生物演化的顺序、过程、阶段、大地构造运动、古地理环境变化等，结合同位素年龄，将地球的全部历史划分成许多自然阶段，即地质年代，按新老顺序进行地质编年，构成了地质年代表。二、地质年代表首先以生物的演化阶段划分出三个最高级别的地质年代单位——宙，由老到新分别称为太古宙、元古宙和显生宙；然后根据生物界的总体面貌差异和大的构造运动，划分出二级地质年代单位——代：古生代、中生代、新生代；再根据生物演化进程、大的构造运动、古地理环境变化等，划分出三级地质年代单位——纪，纪以下还可再细分成世。

根据地球最老的物质记录（澳大利亚南部41～42亿年前的岩石），太阳系内原始物质（陨石的年龄都在46亿年左右），月球最古老的岩石年龄（46亿年）几方面综合论