2第二章地球剖析

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1、1,第二章 地 球,第一节 太阳系 第二节 地球的物理性质 第三节 地球的结构,2,第一节 太阳系 1 太阳系：以太阳为中心存在着一个受太阳引力支配的天体系统称为太阳系。太阳是其中唯一的一颗恒星，其质量占整个太阳系的99.87，并发出光和热。 围绕太阳旋转的是一个行星体系，主要有九大行星由内向外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星，以及众多小行星（主要分布于火星和木星之间）、卫星、彗星和陨星等。,3,第一节 太阳系 1 太阳系： 太阳是银河系中的一颗中等恒星，它位于距银河系中心约3万l.y的银盘内，太阳附近银盘厚度约3000l.y，太阳距银道面约26l.y，几乎就在

2、银道面上。,4,第一节 太阳系 2 黄道面：太阳系中行星的分布和运转几乎都在一个共同的平面上，这个平面称为黄道面。,5,第一节 太阳系,6,3 行星运动的形式和规律 （1）行星运动形式：自转和公转。绝大部分行星绕太阳公转的方向和其自转方向相同。 （2）行星运动定律：行星绕太阳公转遵循开普勒（J.Kepler）三定律 第一定律：行星绕太阳公转的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。,7,3 行星运动的形式和规律 第二定律：当行星绕太阳公转时，单位时间内行星与太阳的连线在轨道平面上扫过的面积相等。该定律是关于速度和速度变化的定律，在近日点处速度（大小？），远日点处速度（大小？） 。 第三定律：行星

3、到太阳平均距离的立方与公转周期T 的平方成正比，换句话说，距太阳越远的行星，公转周期就越（长短？）。如地球公转一周要1年（a），而冥王星要248年。,8,第二节 地球的物理性质 一 地球的形状和大小 形状：象一个“梨子”，赤道半径比 两极半径大21.36km，（分别为6378. 1km和6356.8km），且南半球要比 北半球“膨大”一些，南极内凹约30m， 北极外凸约10m。 体积：1.08321012km3 表面积：5.1007108km2（5.1亿km2） 质量：（5.97420.0006）1024kg （60万亿亿吨）,9,第二节 地球的物理性质 二 地球的重力与重力异常 （一）重力和

4、重力场 1 重力（gravity）：是指地球质量对物体产生的引力和该物体随着地球自转而引起的惯性离心力的合力 。 2 重力场：地球内部及其附近存在的受重力作用的空间。 (二) 重力异常 1 正常重力值：地表上某一纬度上相当于平均海平面高度的（理论）重力值。 go=9.780318（1+0.0053024sin2-0.0000058sin2 (2)）(为纬度),10,(二) 重力异常 2 重力异常：往往在现场实测的重力值多数与正常重力值不符，且有一定的偏差，这种现象称为重力异常。 其原因有二：测点不一定位于平均海平面上；测点与平均海平面之间有剩余物质（如测点在高山上）。 3 重力校正：将重力值校

5、正到相当于平均海平面高度上的重力值的过程（校正后的值与正常值偏离的部分称“重力异常值”）。重力校正又称为布格校正，可分为高程校正和中间层校正。 凡是校正后的重力值大于正常重力值的称正异常，反之为负异常。大陆部分物质密度小，多为（正负异常？）；大洋部分物质密度大，大洋部分为（正负异常？）。,11,三 密度与压力（自学） （一）密度 平均密度：5.516g/cm3 据布伦的研究：地壳表层的密度：2.7g/cm3 地内33km处：3.32g/cm3 ；2885公里处：自5.56陡增至9.98g/cm3 6371公里处：12.51g/cm3 （二）压力（自学） 地球内部的压力是指不同深度处单位面积上的

6、压力，实质上是压强，地内压力随深度而增大： 地下10km处：压力约为3103atm,约304kpa 莫霍面（33km处）：约为10103atm 约1200Mpa 古登堡面（2885km处）：约为150103atm ，13.52万兆帕 地心压力：36.17万兆帕 （1大气压101.3kpa）,12,四 地热（geotherm） （一）地温场及地球的温度 1 地温场（地热场）：是指地球内部各层中温度的分布状态，是地球内部空间各点在某一瞬间的温度总和。 2 地壳浅层温度分层：由表至内大致可分为三层 （1）变温层（外热层）：距地表平均厚度为15m，主要受太阳辐射热的影响，其温度有昼夜变化、季节变化和年

7、周期变化等。 （2）常温层：一般在变温层的下界面处，其温度常年保持不变，等于或略高于当地年平均气温，这一深度带称为常温层。,13,（3）增温层：在常温层以下， 温度逐渐增高，通常把常温 层之下的部分称为增温层。 3 地温梯度（地热增温率）： 地球表面恒温层以下深度每向 下加深100m所增加的温度。 根据目前最新资料推算，在 莫霍面处（地下33km）温度大 约为4001000 ，在岩石圈 底部大约为1100 ，在古登堡 面（核幔界面）附近大约为 3700 ，地心处为4300 4500 。,14,四 地热（geotherm） （二）地热流及地热异常（自学） 1 地热流（大地热流密度）：是指单位时间

8、单位面积内通过地球表面所散失的热流量。 地表不同地区地热流值不同，一般在构造活动的地区（如年轻山脉、大洋中脊、火山等）偏高，而在构造稳定地区则偏低（为什么？）。 2 地热异常：地表热流值或地温梯度明显高于平均值或背景值的现象称为地热异常，这样的地区为地热异常区。,15,第二节 地球的物理性质 五 地球的磁性 (一) 地磁场和地磁要素 1 地磁场：地球周围存在的受磁力作用的空间。地磁场近似于一个放置于地心的磁棒所产生的磁偶极子磁场，它的南极位于地理北极附近，北极位于地理南极附近，但并不重合，有11.50的夹角，并围绕地理极附近进行缓慢迁移。,16,第二节 地球的物理性质 五 地球的磁性 (一)

9、地磁场和地磁要素 2 地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度 （1）磁偏角（declination）：磁子午线与地理子午线的夹角，也就是磁场强度矢量的水平投影与正北方向的夹角。 我国大部分地区为西偏，甘肃九泉以西多为东偏。,17,五 地球的磁性 (一) 地磁场和地磁要素 （2）磁倾角：是磁场强度矢量与水平面间的夹角。通常以磁场强度矢量指向下为正值，指向上为负值，在赤道为00。由磁赤道到磁北极磁倾角由00变900。 （3）磁场强度（磁感应强度）：是指磁场强度矢量的绝对值，地球平均为50t（微特斯拉），在赤道附近最小，为30t 。,18,（二）地磁场的组成 地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分

10、组成 1 基本磁场：占地磁场99以上，是构成地磁场主体的稳定磁场，其强度随远离地表而减弱，这一特点说明了基本磁场起源于地球内部外部？。 2 变化磁场：是指起源于地球外部并叠加在基本磁场上的各种短期变化的磁场，主要是由太阳辐射、带电粒子流、黑子活动等因素所引起的。有日变化、年变化、长期性变化和突然性变化以及磁暴等。 3 磁异常：是地球浅部具有磁性的矿物和岩石所引起的局部磁场叠加在基本磁场之上的部分。因此，利用磁异常可进行找矿勘探和了解地下的地质情况， 古地磁（paleomagnetism）：是地质历史时期的地磁场。,19,第二节 地球的物理性质 六 地球的弹塑性 （一）弹性 地震波能在地球内部传

11、播，表明地球具弹性。 此外，精确仪器测量表明，固体地球表面在日、月引力作用下也有周期性交替涨落现象，其幅度为715米，这种现象称为固体潮。,20,六 地球的弹塑性 （一）弹性 （二）塑性 岩石能弯曲表明地球具塑性。此外，地球自转的惯性离心力能使地球赤道半径加大而成为椭球体也表明地球具有塑性。 地球具弹塑性是地内物质能发生变形、运动和移位的重要原因。,21,第三节 地球的结构 大量资料充分证明，地球不是一个均质体，它具有明显的圈层结构，而且各圈层之间的物理化学性质和物质运动状态的差异较大。 一、地球内部圈层划分 地震波：是地震所激发出的弹性波在地球中传播的结果，包括纵波（P）、横波（S）和面波（

12、L），其中前两者最有意义。 （1）纵波原波：质点振动方向与地震波传播方向一致的波。 特点是：能在固、液和气态中传播，比横波速度快，是横波的1.73倍。,22,第三节 地球的结构 一、地球内部圈层划分 （2）横波次波（S）：是指质点振动方向与地震波传播方向垂直的波。特点：只能在固态中传播。 当遇到不同介质的突变界面时，地震波射线就会发生反射和折射，而且其传播速度也会发生变化，这界面称为波速不连续界面。,23,一、地球内部圈层划分 （3）面波(L)：最后到达的地震波，沿地球表面传播，像波浪起落, 是破坏性最强的地震波。,24,一 地球内部圈层的划分 1 地球内部主要波速不连续界面 大量研究发现，地

13、震波速随深度而 递增，在地球内部出现了2个明显的 一级波速不连续界面： （1）莫霍洛维奇不连续面 （简称莫霍面） 1909年由南斯拉夫学者莫霍洛 维奇发现，其深度在大陆之下平均 33km处，在大洋之下平均为7km。 特点：在该界面附近，纵波速度 由7kms突然增加到8.1kms， 横波从4.2kms突然增至4.4kms。 该面之上的部分为地壳。,25,一 地球的内部圈层划分 1 地球内部主要波速不连续界面 （2）古登堡不连续面（简称古登堡面） 是1914年由美国的古登堡首次发现， 这个面位于地下2885km的深处。 特点：在该面上下，纵波速度由 13.64km s突然降低为7.98kms， 而

14、横波由7.23km向下突然消失。到了 5155km处又出现。 通常把古登堡面以上至莫霍面 之间部分称为地幔，古登堡面 以下至地心的部分称为地核。,26,一 地球的内部圈层划分 此外，在地下60250km深度带内，地震波速降低510，但其上下无明显变化，我们把这一地震波的低速带所构成的圈层称为软流圈，软流圈之上的部分由岩石构成，统称为岩石圈。岩石圈包括哪些部分（？）。,27,一 地球的内部圈层划分 地球内部圈层特征 （1）地壳 地壳是莫霍面以上的地球表层，其特征有：a.厚度：变化在570km之间。其中大陆地区厚度较大，平均为33km；大洋地区厚度较小，平均约7km。总体的平均厚度约16km，b.

15、体积：占地球总体积的1.55，仅占地球总质量的0.8。c.密度：一般为2.62.9g/cm3。d.成分及状态：由固态岩石所组成，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩三大岩类。,28,一 地球的内部圈层划分 地球内部圈层特征 （1）地壳 （2）地幔（圈）：是指莫霍面之下至古登堡面的部分。特征：a.厚度：约26502850km，占地球体积82.3； b. 密度：3.55.1gcm3; c. 物质组成：由固态物质组成，主要为铁镁硅酸盐矿物，顶部60250km为软流圈；d. 结构：以650km深度为界分为上地幔和下地幔次级圈层。,29,一 地球的内部圈层划分 （一）地球内部圈层特征 （1）地壳（2）地幔圈： （

16、3）地核：是古登堡面至地心的部分。特征有：a.体积：占地球的16.2，质量占31.3； b. 密度：为9.9812.5gcm3 ； c. 结构：可分为三层，外核（28854170km），液态，横波不能通过，纵波大幅衰减，平均密度10.4gcm3；过渡层（41705155km）呈过渡状态；内核（5155km地心）为固态，平均密度12.9gcm3； d. 物质成分：以铁镍为主（铁和镍的合金）。,30,（二） 地壳的结构和类型 地壳是不均匀的，根据组成地壳的物质成份的差异、地壳的厚度和结构的不同，可将地壳划分成：大陆地壳和大洋地壳。 地壳结构示意图,地壳结构示意图,31,1 大陆地壳陆壳：包括大陆及大陆架部分的地壳，其特征有: （1） 结构与成分：具有双层结构， 即上部：硅铝层和下部：硅镁层， 硅铝层与花岗岩成分相近, 也称为花岗质层； 而硅镁层则与玄武岩成分相近，也称为玄武岩层; 硅铝层与硅镁层之间的界面称为康拉德面,厚度1520km。 （2） 地