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1、第二章 地球概述,第一节 地球概况 一、地球的形状与大小 二、地球的物理性质 第二节 地球的结构 一、内部圈层的研究手段地震波 二、地球内部各圈层特点 第三节 地质作用和地质年代 一、 地质作用 二、 地质年代, 地球表面崎岖不平，通常所说的地球形状是指大地水准面所圈闭的形状； 大地水准面是指由平均海平面所构成并延伸通过陆地的封闭曲面。,一、地球的形状与大小,第一节 地球概况,圆球椭球大地水准体梨状,二、 地球的物理性质,（一）地球的重力,1. 地球重力场的一般特征 地球的重力主要指地球对地表附近和地内物质的吸引力。 由于地球不是正球体，并有自转，所以地表的的重力除主要受地球质量的影响外，还受
2、自转产生的离心力和各点与地心距离的影响，因此，实测的重力实际是地心吸引力与离心力的合力。,2.重力异常,重力理论值-把地球作为理想的旋转椭球体，并且内部密度无横向变化，所计算出的海平面高度的理论重力值，也叫重力标准值。,重力异常-在具体地区实际测量时，由于地形高度、周围地形以及地下局部岩石密度差异，都使实测重力值偏离正常理论值(标准值)，形成区域或局部的重力异常。,实测重力值的校正-自由空气校正和布格校正（剔除测点高度和周围地形的影响） 重力异常的应用：推断地质构造，如重力探矿和地震预报,（二） 地球的磁性,1.地磁场特点,地磁南北极和地理南北极的位置不一致，并且磁极的位置逐年都有变化,磁极有
3、向西缓慢移动的趋势。 地磁异常和古地磁,地球磁场示意图,2. 磁偏角、磁倾角和地磁异常,磁偏角（） -地磁子午线与地理子午线之间的交角,磁倾角（） -磁针与水平面之间的夹角叫磁倾角,地磁子午线-地磁场也有无数磁力线在地球表面上通过两地磁极，每一条这样的磁力线叫地磁子午线,利用多个磁测站、航空磁测和卫星磁测所得的数据进行地面磁测校订和计算获得的全球基本地磁场的数值，叫正常值。实测地磁要素数值与正常值的偏差，叫地磁异常。,剩磁和古地磁的概念 地壳的岩石是在地磁场中形成的，所以一开始都具有磁性，但其受到高温会消磁，在冷却过程中受到地磁场影响又具磁性，完全冷却后这种磁性就保留下来，以后地磁场变化了，这
4、个磁性仍然保留，叫剩磁。包括热剩磁和沉积剩磁。 剩磁可以指示当时的地磁场方向，所以叫古地磁,古老的岩石记录了古地磁特征，根据古地磁的方向和大小可以判断古地磁磁极的位置。当把同一地区不同地层的古地磁资料加以对比时，会发现磁极的地理位置随时间的推移是逐渐移动的，可以勾画出磁极迁移曲线。 根据磁极迁移曲线就可以研究板块的运动轨迹，进而可重建板块运动历史（假设条件：古磁极只在方向上倒转，而地理位置不发生显著变化）,3. 地磁场的变化,(三) 地 热地球内部储存着巨大热能,1. 地球内部温度变化,（1）外热层是地球表层，吸收太阳辐射热，其中绝大部分又辐射回空中，只有极少一部分透入地下以增高岩石温度。外热
5、层的温度是向下减低的。 （2）常温层是外热层最下界，温度常年保持不变，等于当地年平均温度。 （3）内热层 常温层下，温度随深度而逐渐增加。 计量这种增温的大小通常有两种表示方法。 地热梯度即深度每增加100米时所升高的温度。 地热深度即温度每升高1所增加的深度。,2. 地热流和地热异常,地热流-地热释放最经常最持续的形式是地球内部热能从地球深部向地表的传输，这种现象被称为地热流 。,地热流分布规律： 大陆与海底的地热流平均值基本相等。 以海洋而论，在洋中脊最高，而距离洋中脊最远的海沟其平均值最低。 3. 从岩石的新老或大地构造活动阶段来看,从古到新,地热流值表现为由低到高的趋向。 4. 地热流
6、值与岩石圈厚度有关岩石圈越薄，则地热流值越大；反之，则越小。,地热异常区和地热资源 热流值较大的地区(如热泉，火山等地区)叫地热异常区这些地区经过地热勘探，用钻孔把地下热水开发出来，用于发电(地热电站)、工业、农业、医疗卫生、生活饮用和提取稀有元素等。地热是主要天然动力资源之一。,(四) 地球的弹性和塑性,地球具有弹性 用精密仪器可观测到地球固体表层在日月引力下有潮汐现象，可以引起地壳升降7.15厘米，说明固体地球具有弹性。 固体地球在一定条件下还表现为塑性体 很多岩体发生剧烈而复杂的弯曲却没有断裂开，是岩体的塑性表现。 地球弹性和塑性，在不同条件下可以转化。,(五) 地球的放射性,1、放射性
7、物质在地球内部的分布 地表岩石、水、大气、生物中都有放射性元素存在，地球内部深处也有，它们存在于各种岩石中，但主要集中在地壳，特别集中在酸性岩浆岩中。 最具有地质意义的是寿命长的放射性元素铀、钍、钾，它们的半衰期长，可与地球年龄相比，能够用它们来测定地质年龄，也在蜕变过程中释放热量，是地球内部主要热源之一。,2、放射性的表现和放射性异常 放射性异常区-放射性强度局部增高的地段。 放射性勘探-使用一些专门仪器来探测和进一步研究、查明放射性矿床。,第二节 地球的结构,地球的圈层结构 外部圈层大气圈、水圈、生物圈。 内部圈层地壳、地幔、地核。,一、内部圈层的研究手段地震波,（一） 地震波种类：体波、
8、面波和自由振荡,体波-又分为纵波和横波两种。它们的质点振动都是直线运动。都在介质体中传播，所以叫体波。 纵波-质点振动方向与地震波传播方向平行的叫纵波(Primary wave) 横波-质点振动方向与地震波传播方向垂直的叫横波(Secondary wave),面波-当体波传播到介质表面或两介质间的界面时就会反射或折射，同时有一部分转化为沿界面或表面传播，便是面波，质点振动比较复杂，传播速度慢，只有横波速度的34。 自由振荡-是由极大地震所激发的整个地球的弹性振动,（二）地震波对地球的透视作用,P波速度较S波快 波速随所通过介质的刚性和密度而变化。 纵波在固态、液态和气态介质中都可传播，横波只能
9、通过固态介质。,地震波传播速度曲线,莫霍面,古登堡面,拜尔勒面和雷波蒂面,（三）地球内部的不连续面 1、从地表向下，大洋地区（512）km、大陆平原地区（3040）km、大陆高山地区（5075）km的深度上，地震波波速有了明显变化，P波由7.0km/s突然升高到8.0km/s，S波从3.8km/s升高到4.6km/s。这个一级地震界面称为莫霍面。 2、大约400km和1000km处分别存在次一级的不连续面拜尔勒面和雷波蒂面。 3、到2900km的深度上，波速发生间断性的变化，S波不能通过，这是一个一级地震界面，称为古登堡面。 4、在5100km处P波又有一个突然变化，在界面处又有S波出现，表明
10、物质的弹性特征又有了变化，显示出固态的特点。,地球内部圈层划分,指地球莫霍面以上的固体硬壳（A层），属于岩石圈的上部。地壳主要由硅酸盐类岩石组成，它的质量为51019吨，约占地球质量的0.8体积占整个地球体积的0.5%。 1.地壳的化学组成 地壳中含有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l2。 克拉克值Clark number元素在地壳中的平均含量，又称为元素丰度。按照计算单位不同，可分为重量丰度、原子丰度和相对丰度。,二、地球内部各圈层特点 （一）地壳,2.地壳的厚度和结构,地壳特征地壳厚度的差异性和垂直结构及
11、物质成分的不均匀性,有关概念 花岗岩类岩层和玄武岩类岩层 康拉德面 陆壳和洋壳,（二）地幔 位于地壳之下，莫霍面与古登堡面之间。上地幔在莫霍面以下至1000km深度之间，平均密度3.5g/cm3。 下地幔位于1000km至2900km之间，平均密度5.1g/cm3。,软流圈（古登堡低速层） 软流圈是上地幔中的一个层圈，其深度大约为60400公里左右，地震波在穿过莫霍面后波速突然增高，但到60400公里深度区间又有下降，然后逐渐上升至正常。这一低速带即软流圈。由于低速带塑性较大，给其上固体岩石的活动创造了条件，因此，构造地质学家把该低速带叫软流圈。,地幔和地幔物质的对流循环,软流层的热量来自地核
12、和地幔本身。地幔中热的物质在软流层中上升，直至顶部，扩散并挤开比较冷的物质，而较冷的物质由于密度大而下沉，回到软流层底部，于是形成地幔的对流循环。,（三）地核,古登堡面以下直到地心部分。密度9.7-13g/cm3，占地球质量的31.5%。温度30005000多度。 外核（E层） ，液态 过渡层（F层），固态 内核（G层），固态,地球圈层,第三节 地质作用和地质年代,一、 地质作用 有关概念 作用于地球的自然力使地球的物质组成、内部构造和地表形态发生变化的作用，总称为地质作用。引起地质作用的自然力称为地质营力。 内营力：来自地球自身，包括地热、重力和地球旋转力 外营力：来自太阳能和日月引力,地质
13、作用分类,岩石循环,地质作用与岩石循环,二、 地质年代,（一）相对地质年代 根据地球发展历史过程中生物演化和岩层形成的顺序，将地球历史划分力若千自然阶段，称为相对地质年代。 地层层序律: 依照沉积的先后，早形成的地层在下，晚形成的地层在上。 生物层序律：不同时期的地层中含有不同类型的化石组合，而在相同时间和地理环境下所形成的地层中含有相同类型的化石组合，地层年代越老所含生物化石就越简单，越原始。 （化石在地球发展过程中，在地表一定地区沉积了许多地层在地层中常保存下来当时生存过的生物遗体和遗迹，称为化石）,（二）同位素地质年龄（绝对地质年龄）,同位素年龄测定的基本原理和方法 当岩浆冷凝矿物结晶时，放射性元素以某种形式进入矿物或岩石中，在封闭体系中放射性元素（母体）将按一定速度蜕变出同位素（子体），并继续衰变相积累。如果岩石中母体元素的衰变常数已经被准确测定出来，衰变最终子体产物是稳定的，只要准确地测定矿物和岩石中放射性母体和子体的含量，即可根据放射性衰变定律计算出矿物或岩石的年龄 由于不同放射性元素的半衰期有长有短故采用不同放射性元家所适用测定的年龄长短亦不相同。,地质时代和地层的对应,（三）地质年代的划分,思考题,基本概念 地震波探索地球的内部结构的原理？ 地球内部圈层的结构？ 地质作用有那些种类？,
