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1、地质泛指地球的性质和特征 主要是指地球的物质组成 结构 构 造 发育历史等 包括地球的圈层分异 物理性质 化学性质 岩 石性质 矿物成分 岩层和岩体的产出状态 接触关系 地球的构 造发育史 生物进化史 气候变迁史 以及矿产资源的赋存状况和 分布规律等 什么是地质 煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域 一般分为井工煤 矿和露天煤矿 当煤层离地表远时 一般选择向地下开掘巷道采掘煤 炭 此为井工煤矿 当煤层距地表的距离很近时 一般选择直接剥离 地表土层挖掘煤炭 此为露天煤矿 我国绝大部分煤矿属于井工煤矿 煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域 什么是煤矿 了解地球的圈层层构造 地质质作用
2、的分类类和地壳的物质组质组 成 掌握煤层层的埋藏特征 地质质构造的类类型及其对对生产产的影响 研究对象 运用地质理论和方法 解决煤矿建设和生产过程中 遇到的地质问题包括煤层 地质构造 水文地质 工程地质 瓦斯地地质等问题 研究任务 从矿井建设开始到开采结束全过程中的所有地质现 象找出规律 提出解决地质问题的技术和措施 研究煤矿地质 规律 开展生产地质工作 开展水文地质研究和水害防治工作 地质灾害预报等 煤矿地质 第一章地球概况与地质作用 第一节 地球概况 1 地球的形状 目前通过人造地球卫星 观测和计算能比较精确的获 得地球的形状和大小 地球 不是一个圆球体 而是一个 实心椭球体 赤道半径长
3、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 一 地球的形状 大小和表面特征 2 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 两极半径c 6356 752KM 平均半径R a2 c 1 3 6371 004KM 长短半径差a c 21 385KM 扁平 a c a 1 298 257 表面积S 4 r2
4、510064472KM2 体积V 4 r2 3 10832亿KM2 3 地球的表面特征 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3亿6千万平方公里占70 8 陆地面积1亿449百万平方公里占29 2 海洋 平均深度 3729m 最深11034m 马里 亚纳海沟 陆地 平均高度 875m 最高 8844 43m 珠穆朗玛 两者相差近20km 海底地形 1 大陆边缘 大陆架 陆棚 大陆坡 大陆基 大陆裙 海沟 岛屿 2 大洋盆地 3 洋脊 洋底山脉 1 2 地球的形状 大小 表面形态 陆地地形 大的陆块叫大陆 小的叫岛屿 1 山地 500m以上切割度大于200m 2 高
5、原 500m以上广阔而 平坦的地区 3 丘陵 低于500m 相对高差小于200m 1 2 地球的形状 大小 表面形态 4 盆地 四周被山地或高地包围中间低平 外形似盆的地形 5 平原 海拔 200m的广阔而平坦的地区 1 3 地球的物理性质 质量 密度 二 地球的物理性质 1 地球的质量与密度 根据牛顿万有引力定律及多次实验 求出地球的质量为 由此求得地球的平均密度 g cm 3 但是按实际测得的地表岩石密度平均都为2 6 2 8 g cm3仅为地球平均密度的一半 根据地震波在地球内部传 播速度与密度的关系 说明地球内部的密度随着深度的增加 而逐渐增加 二 地球的重力和压力 一 地球的重力 地
6、球的引 力 F 与地球自转产生的离 心惯性力 P 的合力 G 1 3 地球的物理性质 重力 地球重力随纬度变化而变化 根据理论计算出各地的 正常重力值称为理论计算值 重力异常 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 称为重 力异常 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 并且对研究地球的形 状 地壳的物质组成 地壳的构造 地壳运动 和地震等都是有很高的 价值 1 3 地球的物理性质 压力
7、2 地球的压力 地球的压力 指地球内部物质受上覆物质的重力而产 生的压力即静压力 深度越大压力越大 并且随着地球内部物质密度加大 压力增加越大 深度 Km 101004001000290050006370 压力 Mpa 1 1 02 3 1 1 03 1 4 104 3 5 1 04 1 4 1 05 3 1 1 05 3 6 1 05 1 3 地球的物理性质 磁性 3 地球的磁性 指南针为什么能够指示方向 就 是因为地球是有磁性的 在它的周围 形成了一个磁力作用的空间 地磁 场 位于南半球的叫磁南极 S 和 位于北半球的称为磁北极 N 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
8、的地磁要素数据 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 如磁铁矿等 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 了解地质历史上磁场的变化 例如通过对比 不同时期的古地磁极的位置 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 1 3 地球的物理性质 温度 4 地球的温度 地热 日变化一般为1 1 5m 1 外热层 变温层 年变化影响深度达20 30m 2 常温层 与当地年平均温度大致相当 常年不 变
9、其深度一般为20 40m 受太阳辐射影响 3 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约为1300 1000km约为2000 2900km约为2700 地心温度约为4000 6000 影视 地球温度 1 3 地球的物理性质 弹性 地球内部如此大量的热能 从何而来的呢 目前有不同的说法 地球余热说 重力差异说 放射热说 五 地球的弹性 地震是地下某一点发生 振动 并通过地震波向四 周传播 造成各种破坏 因此说明地球具有一定的
10、弹性 地震波在不同介质 中传播速度也不一样 地震测量法 通过测定人工地震产生的地震波在地 下传播速度的变化情况 探测地下的矿产资源 地球的外层圈构造 三 地球的层圈构造 1 地球的外部圈层构造 一 大气圈 是地球的最外圈 由空气 水气和尘埃组成 对地表气候分 带和生命活动起着很大的作用 其 底界为海 陆表面 没有明显的上 界 为自然过渡到星际空间 1 对流层 大气圈的下部 底界为海 陆表面 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 空气稀薄 在宇宙射线和太阳辐射的作用下气 体分子
11、被电离 故统称为电离层 是无线电波 的传播层 2 平流层 3 中间层 4 热成层 5 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 1 4 地球的层圈构造 水圈 生物圈 2 水圈 通常人们把地球表面上的海洋 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 水在这样不停的运动中 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 形成削高补低结果 三 生物圈 是生命活动的地带所构成的连续圈层 二 地球的内部圈层构造 一 地球内部地震波速度突变的主要界面 地震波研究发 现 地球内部存在 着地震波速度突变 的若干界
12、面 显示 了地球内部物质的 差异 具有层圈状 构造 1 4 地球的层圈构造 内部界面 1 莫霍面 位于地表以下数公里 40km 纵波到达这一 界面后 其速度由平均6 7km s 突升为8 1km s 大洋浅 平均8km 大陆深 平均33km 是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 莫霍面 之上为地壳 之下为地幔 2 古登堡面 位于地下2900km 深度 横波到这一界面就消失了 纵波却能够通过 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 古登堡面之上为地幔 之下为地核 3 康拉德面 位于地壳内部
13、 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 二 地球内部各层圈的特征 1 4 地 球 的 层 圈 构 造 地 壳 地 幔 地 核 层圈名称特征 地壳 岩石圈 1 是由岩石组成的地球外壳 上部花岗质层 硅铝层 平均密度为 2 7g cm3 下部玄武质层 硅镁层 平均密度为3 3g cm3 2 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 3km 主要为玄武岩类及现代沉积物 只 有硅镁层没有硅铝层
14、 3 是所有地质作用的场所 也是目前地质学研究的主要对象 莫霍面 地幔 上地幔 为坚硬岩石 与地壳共同构成地球外表 60km 共同特征 为超铁镁质 岩石 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 并缓慢流动 是岩浆的发源地 也是构造运动的动力源 250km 地震波速迅速增加 物质密度增大由3 64g cm3增至4 64g cm3 650km 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 2900km 古登堡面 地核 外核 平均密度10 5g cm3 地震纵波速度急
15、剧降低横波消失 推测为液态 温度约 3000 压力大于3 1011Pa4642km 过渡层纵波速度加快 推测其物质从液态过渡到固态5157km 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 cm 与陨石相似推测内核物质主要成分为铁 镍 故称为铁镍核 本章学习要求与习题 了解地球的演化及其在宇宙中的位置 地球的 形状 大小及表面形态特征和外部圈层构造 基本 掌握内部圈层构造特征及地球的主要物理性质 学习重点 重点是地球内部圈层构造特征及主要物理性质 作业及思考题 1 地球表面的主要形态有哪些 2 地球的主要物理性质有哪些 本章学习要求 3 地球外部有哪些圈层 内部又有哪些圈层 内部圈层主要是依据什么来划分的 4 陆壳与洋壳有何差别
