地理学概述岩石圈和地球表层结构和轮廓

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1、岩石圈 第四章岩石圈与地球表层结构与轮廓 第一节岩石圈的组成第二节岩石圈的结构第三节岩石圈的运动第四节固体地球表面的结构与轮廓第五节构造地貌第六节岩石圈与人类 岩石圈的组成 矿物组成 组成岩石主要成份的矿物 称造岩矿物 最常见的造岩矿物有下列几种 长石 石英 云母 角闪石 辉石 橄榄石 它们也是组成岩石圈的主要矿物 化学元素组成 地壳中含有化学元素周期表中所列的绝大部分元素 而其中O Si Al Fe Ca Na K Mg等8种主要元素占98 以上 其他元素共占1 2 第四章 固体地球及地壳的元素重量百分比 固体地球地壳 固体地球中主要的元素和地壳中含有的绝大多数相似 但固体地球中铁的含量占有

2、很大的比例 第四章 岩石圈的原子组成 地壳中含有周期表中的绝大部分元素 其中O Si Al Fe Ca Na K Mg等8种主要元素占98 以上 其他元素共占1 2 化学元素在地壳中平均含量称克拉克值 地壳中化学元素的平均含量相差极为悬殊 氧几乎占有一半 硅约占1 4 铝约占1 13 对于整个岩石圈的原子组成来说 氧占60 4 硅占20 5 铝占6 2 氢占2 9 钠占2 49 铁 钙 镁和钾分别占1 9 1 88 1 77 和1 37 其他元素含量都小于1 第四章 岩石圈的组成 岩石组成 火成岩 火成岩以岩浆岩为主 岩浆岩是由岩浆凝结形成的岩石 约占地壳总体积的65 分类 酸性岩 中性岩 基

3、性岩和超基性岩 沉积岩 暴露在地壳表部的岩石 经过风化 剥蚀在原地或经搬运堆积下来 经过成岩作用而形成的岩石 类型 碎屑岩类 粘土岩类 生物化学岩类 变质岩 由地球内力作用引起的岩石性质的变化过程总称为变质作用 由变质作用形成的岩石 就是变质岩 变质作用的因素 温度 压力和化学因素 第四章 地壳与地面的岩石组成 Skinner等 如果根据变质母岩的性质 把变质岩归属于沉积岩和火成岩 那么在整个地壳的岩石组成中 火成岩占95 而沉积岩只占到5 但沉积岩却覆盖了整个地球表面的75 火成岩却只覆盖了地球表面的25 第四章 侵入岩体与喷出岩体产状示意图 由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小 形状及其与周围岩

4、石相接触的关系 称为岩浆岩的产状 根据岩体在地壳中形成的深度和方式 可分为喷出岩体和侵入岩体 后者又可再分为深成岩体和浅成岩体 按岩体的形状及其与上覆岩层的关系 可分为岩盆 岩盖 岩床 岩鞍 岩株 岩瘤 岩脉 等 见下图 其中 是岩基 是岩浆底辟 第四章 沉积岩的几种常见层理 沉积岩是在外力作用下形成的一种次生岩石 沉积岩的物质组成中含次生矿物和有机物质以及存在化石 沉积岩最突出的特点是呈层状 岩层在垂直和水平方向上的变化 能很好地反映出沉积物形成时的沉积环境以及沉积岩形成时的性质 沉积岩具有多种构造 其中最突出的是层理构造和层面构造 层理指岩石的成分 结构 粒度 颜色等性质沿垂直于层面方向变

5、化而形成的层状构造 它表明岩层是按一定的顺序和形式 一层叠一层构成的 第四章 沉积岩石与层理 第四章 火成岩 变质岩 沉积岩 熔化 埋藏岩化作用 搬运沉积 崩解分解溶蚀 变质作用 熔化 凝固 岩浆侵入 变质作用 埋藏岩化作用 搬运沉积 崩解分解溶蚀 凝固 岩浆侵入 三大类岩石的相互关系 第四章 岩石转化循环示意图 崩解分解溶蚀 沉积物的搬运和沉积 喷出的火成岩 埋藏和岩化 沉积岩 变质作用 变质岩 变质作用 熔化 侵入岩浆的上升 侵入的火成岩 岩浆的上升 由地壳上升和剥蚀而露出 放射热 太阳能 第四章 岩石圈的结构 垂直分层 岩石圈包括地壳与上地幔上部软流圈之上的部分 地壳也可以分为上下两层

6、上层为花岗岩层 下层为玄武岩层 水平变异 不同区域岩石圈的厚度 组成与结构是不同的 比如 地壳可以分为大陆型地壳 简称陆壳 和大洋型地壳 简称洋壳 洋壳薄 陆壳厚 洋壳为玄武质 陆壳为花岗岩质 第四章 地球呈现出圈层结构 可以划分出内部圈层与外部圈层 内部圈层包括地壳 地幔 地核 岩石圈包括地壳与软流圈之上的上地幔部分 地球内部结构 第四章 地球内部的分层 引自 地球科学概论 缪启龙主编 据地震波在地下不同深度传播速度的分布的研究 地球内部存在着两个主要的分界面 在分界面上地震波传播速度发生急剧变化 第一个间断面位于地表以下平均33km处 称莫霍洛维奇间断面 简称莫霍面 第二个间断面位于地表以

7、下2900km处 称古登堡间断面 这两个间断面把地球内部分成三大层 即地壳 地幔和地核 这三大部门还可再分为7层 第四章 地壳类型和平均厚度 据罗诺夫 1967 地壳是莫霍面以上的固体地球的表层薄壳 其厚度大致为地球半径的1 400 根据地球物理资料 地壳的厚度差异很大 一般在5 70km之间 大陆型地壳平均厚度37km多 大洋型地壳平均厚度只有7km左右 一般说来 高山 高原部分地壳最厚 如我国青藏高原地壳最厚可达70km 第四章 岩石圈的运动 岩石圈运动的形式 水平运动 造山运动 垂直运动 造陆运动 岩石圈运动的表现 褶皱 岩层的弯曲现象称为褶皱 背斜和向斜 褶曲类型 地形倒置断裂 岩石在

8、受力情况下容易产生断裂和错动 总称为断裂 通常根据断裂岩块相对位移的程度 把断裂构造分为节理和断层两大类 火山 岩浆喷出地表叫火山喷发 火山喷发形成火山 主要的火山带 环太平洋火山带 阿尔卑斯 喜马拉雅火山带 大西洋海岭火山带地震 大地发生突然的震动 称为地震 地震带 环太平洋地震带 地中海 喜马拉雅地震带 大洋中脊地震带 大陆裂谷地震带 第四章 岩石圈的运动 板块构造学说板块的划分 岩石圈可以划分成太平洋板块 欧亚板块 印度 澳大利亚板块 非洲板块 南美洲板块 北美洲板块和南极洲板块七个大板块 岩石圈运动的机制板块的边界 拉张型边界 离散型边界 挤压型边界 汇聚型边界或者比尼奥夫带 转换断层

9、型边界 剪切型边界或者平错型边界 板块运动与大洋演化 大陆漂移 威尔逊将板块运动划分为六个阶段 胚胎期 幼年期 成年期 衰退期 残余期 消亡期 板块运动的动力 板块构造学说认为 板块运动的驱动力来自地幔对流 地震与火山分布规律的解释 地震和火山 都集中分布在板块的边缘 板块的边缘是构造活动最强烈的地方 岩石圈运动的特征 反对称性 非平稳性 岩石圈漂移的定向性 第四章 褶曲的类型 直立褶皱 倾斜褶皱 倒转褶皱 平卧褶皱 翻卷褶皱 第四章 断层的几种形式 岩块沿着断裂面有明显位移的断裂构造 称为断层 断层的要素有 断层面 断层线 断盘和断距 位移 根据断层两盘相对位移的关系 断层可分为 正断层 逆

10、断层 平推断层 和斜滑断层 第四章 断层地貌 科罗拉多大峡谷 华山断层 第四章 地堑和地垒 在自然界 常见许多断层以一定组合形式出现 从平面上看 断层排列有平行状 雁行状 环状 放射状等 从剖面上看 有阶状 叠瓦状 地堑和地垒等 第四章 火山 火山湖 富士山 岩浆喷出地表叫做火山喷发 火山喷发则形成火山 火山喷发是地球内部物质和能量骤然强烈释放的一种形式 火山喷出物很复杂 既有气体 液体 也有固体 火山喷发 海底火山 火山喷发组图 震源和震中 震中距 震源深度 视频欣赏 地下发生地震的地方叫震源 震源在地面上的垂直投影叫震中 从震中到震源的距离叫震源深度 根据震源深度可将地震划分为浅源地震 震

11、源深度小于70km 中源地震 震源深度70 300km 和深源地震 震源深度大于300km 大多数地震属于浅源地震 约占地震总数的72 5 所释放的能量占总能量的85 深源地震仅占地震总数的4 释放能量只占总能量的3 左右 中深源地震有的尽管震级很大 但危害很小 从观测点 如地震台 到震中的距离 叫震中距 通常把震中距小于100km的地震 叫地方震 100 1000km的叫近震 超过1000km的叫远震 第四章 世界地震分布与板块构造的关系 图中的红点为1962 1967年全球浅源与深源地震的震中位置 其他时期的震中位置与此相似 第四章 地球表面的板块构造 岩石圈可以划分成太平洋板块 欧亚板块

12、 印度 澳大利亚板块 非洲板块 南美洲板块 北美洲板块和南极洲板块七个大板块和阿拉伯 菲律宾等小板块 全球板块划分见下图 第四章 六大板块 有的学者将南 北美板块合在一起 称为美洲板块 第四章 转换断层 在转换断层型边界上 即没有板块的新生 也没有板块的消亡 只是表现为板块的平移和错断 第四章 威尔逊旋回的六个阶段 Strahler 1997 第四章 地幔对流与板块运动 Strahler 板块构造学说认为 板块运动的驱动力来自于地幔 是由地幔对流驱动的 由于地幔受热不均匀 在受热强烈 温度比较高的地方 地幔物质上涌 上涌的物质受到岩石圈的阻挡 在岩石圈底下向两侧运移 到温度较低的地方下沉 形成

13、一个完整的地幔对流旋回 在对流上升的地方 导致板块分离和新的洋壳的形成 而在对流下沉的地方 导致板块的俯冲和板块的消亡 第四章 固体地球表层结构和轮廓 海陆分布 海洋面积大于陆地面积 海陆分布不均匀 七大洲和四大洋 大陆轮廓呈倒三角形 大型岛群大多分布于大陆东岸 大陆东岸不仅岛屿多 而且有系列岛弧分布 一些大陆轮廓具有明显的相似性或吻合性 地面起伏 大陆面积愈大 其平均海拔愈高 大洋面积越大 平均深度越大 第四章 地球表面的海陆分布 东半球 西半球 南半球 北半球 水半球 陆半球 地球表面明显地分为海洋与陆地两大部分 连续的广阔水体称为世界大洋 它是海洋的主体 被海洋所环绕 但突出于海洋面上的

14、部分则称为陆地 大陆是陆地的主体 岛屿是陆地的组成部分 第四章 两半球海陆面积比较 陆半球 东半球 西半球 北半球 南半球 水半球 38 0 62 0 39 3 60 7 20 0 陆地 海洋 80 0 80 9 19 1 89 0 11 0 53 0 47 0 地球表面包括陆地和海洋 由于海洋和陆地面积相差悬殊 因此不论在哪个半球 海洋面积都比陆地面积大 海洋分布是不均匀 由表可见 在东半球的陆地面积 38 较西半球 20 大 北半球39 3 较南半球陆地的面积 19 1 大 陆半球陆地面积可达到47 而水半球海洋面积却达到89 第四章 主要陆地面集中分布于 1000m 2000m之间 平均

15、陆地面高程为875m 主要海底面集中分布于 3000m 6000m之间 平均海底面高程为 3795m 不同高程固体地球表面面积所占的百分比 据Myllie 1976年 第四章 构造地貌 由大地构造运动形成并受大地构造控制的地貌 叫做大地构造地貌 例如 大陆与大洋 海沟与大洋中脊 岛弧与边缘海 大陆架与大陆坡 大陆裂谷与地缝合线 都是大地构造运动形成的跨越地区的大型地貌 故可以称之为大地构造地貌 在大地构造的背景上 由于区域构造差异而形成的具有区域特征的构造地貌 高原 平原 盆地 山地 海底火山等 都是区域构造地貌的代表 在大地构造格局与区域构造背景下 主要由于局地构造作用 影响而形成的地貌 叫做局地构造地貌 根据局地构造的类型 可以将之其划分为褶曲地貌 断层地貌 火山地貌 岩性构造地貌等 第四章 大地构造地貌 区域构造地貌 局地构造地貌 单斜地貌 发育在褶曲一翼单向倾斜岩层上的地貌 叫做单斜地貌 单斜地貌包括单面山 单斜山 和猪背脊 猪背山 当岩层倾角比较小时 顺岩层发育的山坡比较和缓 而另一坡比较陡峭 两坡不对称 这样的山地叫做单斜山 当组成单斜山的岩层倾角比较大时 山坡两侧都比较陡 山地两坡比较对称 看起来像猪背 故称为猪背脊 猪背脊 单斜山 第四章 岩石圈与人类 第四章 人类 岩石 矿物 地壳元素组成 火山 地震 固体支撑 生活资料来源 生产资料来源 生命元素 自然灾害