工程地质与水文

第一篇工程地质基础知识地球的演化主要造岩矿物与岩石地质构造与阅读地质图地貌第一章地球的演化本章学习要点：目的：对地球有一个基础地正确地认识，

能够描述地球演化史；

描述地质年代表，并论述岩石风化程度；

掌握地球内、外地质作用及其分类。重点：描述地球演化史、地质年代表，理解地球地质作用。难点：地质年代表内容：1.地球概况2.地质年代与地层单位3.地质作用第一节地球的概述地球的地位：地球是太阳系九大行星中较小的一颗行星。太阳在银河系里只是1.6X1011颗恒星之一；银河系也仅仅是总星系的一个成员；而总星系还只是宇宙的一部分。一、地球的圈层构造：二、地球的形状和大小：三、地球的物理性质：地球内部圈层示意图一、地球的圈层构造：1.地球的外部圈层

水圈\大气圈\生物圈2.地球的内部圈层

地壳、地幔和地核三个主要圈层。软流层：（又称低速带）40-250km处，地震波波速低，温度接近岩石熔点，塑性较大，利于岩石活动。某些区域内不能传播横波----岩石可能已为液态。软流圈以上的地幔和地壳合称岩石圈。◆宏观圈层结构外部圈层内部圈层大气圈水圈生物圈地壳地幔地核岩石圈ONPO’αARRABCD二、地球的形状和大小：第一级近似——圆球形第二级近似——旋转椭球体第三级近似——大地水准体(Geoid)大地水准面海面上的重力位各处都是相等的，即海面在重力作用下是一个等位面，把这个等位面延伸通过大陆，就形成一个封闭曲面。

二、地球的形状和大小：大地水准体大地水准体大地水准面（平均海面）所封闭的球体形状。不是一个稳定的旋转椭球面，有地方隆起，有地方凹陷，相差可达100m以上；赤道横截面不是正圆形，是近似椭圆形，长轴指向西经20°和东经160°方向，长短轴之差为430m；赤道面不是地球的对称面，与标准椭球体相比，南极大陆比基准面凹进24m；北冰洋却高出基准面14m。赤道——南纬60°之间高出基准面，而从赤道到北纬45°之间低于基准面。二、地球的形状和大小：地球为一梨状三轴旋转椭球体。赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称，加上表面凹凸不平.赤道半径（a）6378.1724km赤道周长40075.696km两极半径（b）6356.7986km子午线周长40008.6km平均半径6371.229km表面积5.1007*108km2扁率（（a-b）/a）1：298341体积1．0832*1012km2有关地球的常数地球赤道半经（α）：6378137m*地球极半经（с）：6356752m*赤道标准重力加速度（γe）：（978032±1）×10-5m/s2

地球的其它数据地球平均半经：6371km子午线周长：40008.08km赤道周长：40075.24km地球的面积：51000万km2*海洋面积：36100万km2，占地球总面积的70.8％陆地面积：14900万km2，占地球总面积的29.2％地球的体积：10830亿km3*

地球的质量：5.976×1027g*地球的平均密度：5.517g/cm3物体脱离的临界速度：11.2km/s赤道上点的线速度：465m/s地球沿轨道运动的平均速度：29.78km/s大陆最高山峰（珠穆朗玛峰）：8846.27m大陆平均高度：825m海洋最深海沟：-11034m海洋平均深度：-3800m大陆和海洋的平均高度：-2448m（即全球表面无起伏，将被2448m厚的海水所覆盖）三、地球的物理性质：地球的平均密度是5.517g/cm3。地壳上部岩石平均密度是2.65g/cm3。推测地球内部必有密度更大的物质。地球密度随深度而增大。在地下若干深度处密度呈跳跃式变化，推测地核部分密度可达13g/cm3左右。地球的平均密度和水星（5.4）相差不多。月球（3.341）和火星（3.95）的密度都比地球小，其它行星的密度更小。

1地球的密度1

陆地地形山地丘陵高原平原盆地洼地裂谷2海洋地形2、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１km，压力增加27.5MPa（1MPa＝1兆帕斯卡＝１０６N/m２）。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1200MPa，古登堡面附近约135,200MPa，地心处可达361,700Mpa，相当于360万个大气压力地表地心3、地球的重力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=GMm/R2

d=rω(G为万有引力常数，ω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)1Gal=1cm/s2地球的重力——地球对地表和地内物质的引力。据万有引力定律：F=G·M·m/r2地球赤道处重力加速度g=9.780318(m/s2)地球两极处重力加速度g=983.2177(m/s2)两极，重力比赤道处大0.53％，也就是说把在两极重100kg的物体搬到赤道地区时，则变成99.47kg。

地球上犁重力的尸变化重力随纬度的防增加——增加。重力随海拔高友度的增加——减小。重力随吼深度的增加先仗增加，然后减秀小，到地心趋林向于零。重力异常重力异挺常理论重洲力值：把地球责看作一躁个理想茄的旋转磁椭球体爬，且内幼部密度意无横向因变化，增所计算越出的重智力值。重力正异酒常——实测重力掀值－理论重寒力值＞0重力正异城常——实测重力筝值－理论重踏力值＜0重力异常叮的地质意区义：重力正舟异常——此处地声下往往有密度慎较大的岭物质，可能是影铁、铜、舅铅、锌等呀矿区。重力正异房诚常——此处地蛾下往往有密度坐较小的狮物质，可能屑有石油照、煤、恼盐类以移及大量错地下水委等存捷在。看教材其，想一科想：重力的省自由空信气校正庸？自由倒空气异筒常？重见力的布光格校正验？布格灾重力异怜常？看吐图1-3了解我崇国大陆绩部分地患区布格旺重力异隶常。重力的匹变化重力在劫地表的榜变化重力随纬服度的增加棕而增加，视随海拔高凶度的增加皆而减小。霉若将地球节视为均质捉体，以海折平面为基乡丰准可计算垃出不同纬次度的标准棒重力值。g=9婆87.不032粘(1+浅5.3弃*10-3*si匠n2ф-5才.9*惊10-6*si休n22ф)迹g为重力惑（伽）带，ф为纬度重力在袭地球内仙部的变爽化影响重刺力大小彼的不是书整个地驰球的总思质量，征而主要脾是所在镜深度以脱下的质圆量。由于地考壳与地姑幔的密皂度都比肯较小，萄从地表贱到地下2900店km的核幔界章面，重力苗大体上是睁随深度增丛加而略有翅增加，但车有波动。席在核幔界沙面上，重哄力值达到色极大(约1069伽)，再往深孙处去,各个方刚向上的拒引力趋厉向平衡,重力值稼逐渐减控少，直样至变小亲为零。重力异常实际测得杀的重力值望与理论重符力值之间场的差值，羡称重力异相常。当实测度重力值>理论重捆力值,称正异宿常当实测重圆力值<理论重炎力值,称负异懒常在埋藏有续密度较小跃物质（如台石油、煤撇、盐等非跨金属矿产楼）的地区步，常显示颂负异常；漠而埋藏有养密度大物白质（如铁诞、铜、铅裙、锌等金刃属矿产）往的地区，扇就显示正龙异常。所廊以人们就完可以通过诸重力测量饺，来圈定捧重力异常甚的区域，拼寻找那些白引起重力恳异常的非瞧金属和金灾属矿产。轿这就是地缩慧质勘查中耳常用的重灰力探勘方柱法1.1.族2.4地热地热——地球内部捧储存的热猛能。有关地妇热的基峰本概念常温层：地表向减下一定的侄深度地壳总表层的温似度不再随窑外界温度极而变化，锁这一幸深度死叫常馋温层。其膀因地而异榨，我国北位方约为30m。地热增呼温级（虑率）：在常耀温层以班下，温码度每升沟高1℃时所增先加的深骂度，单芝位是m/℃。其平背均值为魂：33m督/℃。地热梯叨度：深度始每增加100忽m，地温封增加值吸。平均痕：3℃秒/10依0m。地热增仇温的规律榆只适用于机地壳部分扔或岩石圈诞。地热资源地热能——一定地质肿条件下，级地热富集稀起来形成家地热能。地热流酿值＞2HF损U，一般被英认为是良凶好地热资槐源的地区况。中生代褶衣皱带（相当于村环太平洋穗带）、新生代隆喜马拉或雅褶皱恨带（相当于表地中海-喜马拉雅架带）是著洽名的地热窜带（地震带良和火山塞活动带）。我国东部沿海（包括镰台湾在孩内）和西藏、秤云南等地，处摧于世界的全两条地热蔬带范畴内顺，地热资源里丰富。地球物诸理性质地球的温厘度外热层常温层内热层地球的缴磁性磁场强巾度磁倾角磁偏角弹性和塑尖性4、地球的晨磁场地磁场：地球周围直存在的磁娃场磁北极位殊于地理北尸极附近，掘磁南极位良于地理南鸽极附近，承但不重合潮，地磁轴易与地球自摔转轴的夹马角现在约遗为11.雷5度，198朗0年实测的槽磁北极位育于北纬78.2度、西皂经102.巧9度（加乖拿大北求部），衣磁南极牺位于南料纬65.5度，东经139.厘4度（南极乎洲）。地理北极莫、地磁北循极和磁北井极区别？地磁轴地理轴1.1属.2.古3地磁地磁磁安场同置断于地球忆中心的僻一个大税条形磁饮铁（条杀形磁铁徒与地轴替呈11.5俘°相交）所塘产生的偶侵极磁场相抢类似。地磁三赞要素磁场强逗度：地表任办意一点地老磁的大小获。单位奥矿斯特Oe，指向北磁极携。磁偏角：地磁子径午线与地去理子午线输之间的夹纠角。——θ其中，特以指北拔针为准终，东偏蜡为“＋”；西唐偏为“－”。磁倾角：磁针欣与各处触水平面岁的夹角恐。——α依指北验针，下惹倾为“＋”；上夹仰为“－”。两惧磁极为90°；赤道徒为0°。地磁的砌特点地磁的特掌点（1）地磁南北仍极和地理南授北极的位置不一致，并且挎磁极的亏位置逐相年都有冲变化（如表1-1），磁极危有向西缓及慢移动的趋势。（2）地面效上每一等点都可趟从理论蜡上计算思出它的诵磁偏角霉和磁倾赚角。如醋磁偏角针和磁倾花角与理汤论值不棍符时，柱叫做地磁异常。（3）地球磁焦场的磁力攻线受太阳风折的影响，被压朗缩在一兆个固定察区域内铁，疑这个区柜域叫磁层。地磁三叼要素：磁场强度筐、磁偏角太、磁倾角磁场强股度：为某地队点单位开面积上睁磁力大坡小的绝惯对值。面它是一可个具有塘方向（免磁力线深方向）板和大小感的矢量馆，一般锦在磁两碎极附近僚磁感应墓强度大不（约为60T（微特拉饥斯））；焦在磁赤道宪附近最小弄（约为30贴T）。磁偏角：磁偏角是脊指磁针静喝止时，所否指的北方橡与真正北唯方的夹角赖。磁子午线类与地理子游午线之间道的夹角。责磁偏角的良大小各处眯都不相同凭。指南针、磁罗盘是测定磁薯偏角最简方单的装置镰，所以磁撞偏角的发简现和测定搅的历史也珠很早。根倘据规定，答磁针指北禁极N向东偏卖则磁偏僻角为正而，也称荒东偏；顽向西偏秋则磁偏秤角为负梳，也称棚西偏。磁倾角：指磁针逃北端与揪水平面叔的交角久。通常款以磁针茅北端向桑下为正清值，向阵上为负茂值。地塑球表面贤磁倾角庙为零度暂的各点方的连线胁称为地谣磁赤道；磁感线？磁倾角欲的变化由地磁挎赤道到礼地磁北进极，磁仓倾角由0°逐渐变矩为+90移°；由地导磁赤道少到地磁还南极，酿磁倾角树由0°变成-90舍°。我国在络北半球蔽，罗盘能南针要肌绑铜线注，为什骄么？地磁轴地理轴5、地球寺的温度地温人们可以樱从火山和愿温泉意识薯到地下深坡处是热的幕，地球的冶温度总体狭上是从地束表向地内忆逐渐增高店的。在地表营附近，抛由于太足阳幅射叶热的影倦响，温您度有昼杯夜变化沈、季节徒变化和伏多年周称期的变砌化．这亲一表层拢可叫外热层（或变温层）。外热层复的深度一庄般在十几米肢．在其下界冒面附近，地温常年姓保持不变雕，等于或姥略高于当汽地年平均恨气温，该射处称为常温层。常温层搬以下，受恭到地球内慢部热量的仿影响，温美度