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1、12011 年普通地质学教学大纲年普通地质学教学大纲 （第一章（第一章第四章）第四章）第一章第一章 绪论绪论1. 地质学的基本任务和主要特点地质学的基本任务和主要特点 1.1. 学习地质学的基本任务学习地质学的基本任务 了解地球：普通地质学是地球科学基础分支, 它研究地球结构、物质、演化及其动力 利用资源：寻找利用矿产、能源、土地等 保护环境：保持人、地关系的平衡 减轻灾害：减轻地震、火山、洪水、泥石流、地面沉降、沙漠化等灾害 1.2. 地质学的主要特点地质学的主要特点1.2.1. “将今论古将今论古”的现实主义原理的现实主义原理：现在的地质作用过程，一般可以与地史时期类比，但 也有不同，不能
2、套用。将今论古 The Present is the Key to the Past 1.2.2. 地质时空观地质时空观: 地质时间和空间要以几十亿年的地球历史和整个地球尺度为背景, 十 万、百万年是许多时间的基本单位; 空间从显微到全球，变化尺度大; 但为求得基本 计算单位, 许多测试精度要达到 1012级 2. 地质学的研究内容地质学的研究内容; 地球系统和地质作用地球系统和地质作用 地质学的三个研究内容: 组成和结构, 运动和演化, 地质作用及其产物 2.1. 地球的组成和结构地球的组成和结构 结构: 地球表层系统：大气圈、水圈、岩石圈；地球内部：地壳、地幔、地核 组成: 固体地球由矿物
3、和岩石组成 2.2. 地球的运动和演化地球的运动和演化: 板块构造, 生命演化史 2.3 地质作用及其产物地质作用及其产物 地球的动力: 内发动机-地球内热; 外发动机-太阳能外动力地质作用: 水圈、大气圈、岩石圈物质循环内动力地质作用：内动力能量和物质循环 2.4. 地球系统地球系统: 地球各圈层相互作用形成的系统 3. 普通地质学的课程体系和教学安排普通地质学的课程体系和教学安排 3.1. 分篇分篇: 地球基本知识 1-4 章; 地球物质 5-章; 地质作用 9-15 章; 资源-环境- 灾害 16-18 章 3.2. 参考教材参考教材：Physical Geology，Wang Jias
4、heng, YanXiaosong, 2003, 校内出版; 普通地质 学，黄定华，高教出版社, 2004; 普通地质学简明教程,杨伦、刘少峰、王家生编著， 1998, 中国地质大学出版社; 普通地质学，徐成彦, 赵不亿，1988, 地质出版社; 地球科 学导论，刘本培等，2000,高教出版社 3.3. 教学要求教学要求: 认真听讲、勤快记录、及时复习、参阅教材第二章第二章 地球的物理性质与圈层结构地球的物理性质与圈层结构1 固体地球的物理性质固体地球的物理性质 1.1. 固体地球的概况 1.1.1 形状形状：总体球形，略似苹果 1.1.2 大小大小：半径 63566378km，赤道半径较两极
5、半径长 21km21.1.3 体积体积：1.0831012 km3(= 一万亿立方公里) 1.1.4. 质量质量: 5.951024t; 1.1.5. 密度密度: 由地表向地心增加, 平均密度 5.516g/cm3 1.1.6. 弹、塑性弹、塑性: 固体潮是弹性地球在日月引力作用下发生的弹性变形; 由密度、弹、塑 性变形及自转造成的地球形状总体为球形，略似苹果,半径 6356-6378 km，赤道半径较 两极半径长 21km。坚硬岩石长期受摺皱力作用, 能造成塑性变形 1.2 地球的重力地球的重力, 压力压力 1.2.1. 重力重力：地球表面物体受地心引力和由于地球的自转而产生的惯性离心力的合
6、力 重力加速度 G=fM/r2 M 地球质量; r 地球半径 重力单位： 1 伽=1cm/秒2地球重力加速度的变化: 纬度上由赤道向两极增加，高度上由地面向上递减, 不同圈层 有变化；由重力仪测定 重力异常：一个地区理论重力值与重力仪实测值之差（由地区的密度变异造成） 重力负异常：地区低密度物质集中（如盐类、石油） 重力正异常：地区高密度物质集中（如高密金属矿或地壳减薄） 1.2.2. 重力均衡（地壳均衡）重力均衡（地壳均衡）：岩石圈块体与塑性软流圈之间的平衡。根据板块学说，岩 石圈块体（较轻） “漂浮”于上地幔的塑性软流圈（较重）之上，均衡结果，各块体浮 沉不一，且其浮沉按其物质密度变化而随
7、时调整。地壳均衡有密度补偿和深部补偿两 种模式。 1.2.3. 压力压力: 地球压力向地心的的增加值为 270 大气压/km; 由地表的 1 大气压(约 =1106Pa(帕斯卡) 增至地心的 364109Pa。 1.3. 地球的磁场地球的磁场：地球是一个大磁场，外围达到距地面 6000km 处 1.3.1. 地球磁场的基本特征和磁要素地球磁场的基本特征和磁要素 磁力线：在两极垂直地面，在赤道平行地面 地磁三要素 磁场强度（地磁场对单位磁极的作用力, 由磁力仅测定） 磁倾角（总磁场强度方向与水平面的交角） 磁偏角（磁子午线与地理子午线的夹角） 1.3.2. 地磁异常地磁异常: 正常磁场:可近似看
8、作均匀磁化球体的磁场, 地磁异常是:实际测量到的地 磁场与正常磁场的差异。 正异常：测定磁场强度大于理论值（有磁性矿体、岩浆岩体） 负异常：测定强度低于理论值（有油藏或其它低磁性体） 1.3.3.古地磁古地磁: 古地磁磁性倒转古地磁磁性倒转: 磁场在时间上阶段性变化。正磁性（与现在一致，黑色） ，逐渐减弱、 消失，然后产生反磁性（与现在相反，白色） 。在地史上，地球南北磁极反转达数千、 百次，构成正（黑）反（白）相间的磁性地层柱。 1.4. 地热地热 1.4.1. 地热场地热场 地球的温度：变温层、常温层、增温层 地球内部的温度：100km 处 1300 C ，1000km 处 2000C，2
9、900km 处 2700C，地核 处 5500C 地热梯度：温度向地心上升；单位距离内上升度叫地热梯度。地壳内为 2535/公里 (大陆区 3C/100m, 洋区 1C/15m)，地幔内为 1/km，地心温度可达 7600 1.4.2. 地热流和地热异常地热流和地热异常：地热流是地内热在地表的逐渐散失, 热流量平均为 1.510-36J/cm2s; 地热异常: 热流值高于平均热流值1.5. 地震地震 震波与波速 震源、震中（震源的地表对应点） 体波：从震源向地内各方面传播 P 波：较快的纵波，岩石物质沿波传播方向震动；可在流体上传播 S 波：较慢的横波；岩石物质垂直波传播方向而震动；在流体中不
10、能传播 面波 (沿地面传播来的衍射波)：从震中沿地表各方向传播，速度最慢。因其慢，且沿 地面运动幅度大，故造成损失较大 地震仪 2. 地球内部圈层地球内部圈层固体地球固体地球 2.1. 判断地内圈层结构的依据判断地内圈层结构的依据 2.1.1. 用地震波速及反（折）射判断地内圈层结构用地震波速及反（折）射判断地内圈层结构 P 波波速反映各圈层的物质密度： 地壳 67km/sec（以下单位同） 莫霍面 8 上地幔顶层 上地幔低速带（软流圈，100200350km）8.378.2 上地幔中、下部（350670km）8.410.2 下地幔 1113.6 G 面 13.68.1；S 波消失面=固体流体
11、界面 外核（流体）810 内外核界面 10.3-10.9; S 波重现面=流体固体界面 内核 11 2.1.2. 通过陨石、深部岩石和高温高压实验推断各地内圈层物质状态通过陨石、深部岩石和高温高压实验推断各地内圈层物质状态 地壳密度：陆壳 2.7（沉积岩 2.6, 花岗岩质 2.85）; 洋壳（玄武岩质, 辉长岩质）3.0 地幔密度：3.5（莫霍面）5（幔核界面）, 超基性岩 地核密度：平均 10.7, 铁镍核心 2.2. 地球内部的圈层结构地球内部的圈层结构: 地壳、地幔、地核地壳、地幔、地核 2.2.1. 地壳：地壳：地球固体表层 陆壳：厚平均 33km，可达 70km；平均为安山岩质 上
12、陆壳：P 波速 6km/sec 左右；花岗质至玄武质+沉积岩 下陆壳：P 波速 7km/sec；变质的辉长岩质 洋壳：2 百米海洋沉积物+2 公里枕状玄武岩+6 公里辉长岩 2.2.2. 地幔地幔（占地球体积 80%） ，由莫霍面（33km）2900km，由橄榄石、辉石组成 上地幔：莫霍面400km；主成分：高压形成的橄榄岩质 岩石圈：地壳+上地幔顶层（莫霍面100km） ，为固体岩石，组成板块， “漂浮” 于软流圈上 软流圈（低速带）：100350km，P 波速因部分流体化而减速 地幔过渡层：400670km，主成分尖晶石、柘榴子石、金属氧化物 下地幔：6702900km（G 面） ；P 波
13、逐渐加速至 13.6km/sec，表示高压下岩石密度及 刚性加大 古登堡面（G 面）：在高温下，开始熔融，呈流态，P 波减至 1013，密度达 1013 克cc42.2.3. 地核：地核：占地球半径近 3500km；温度达 7600，压力达数百万大气压；主成分：高 密度铁、镍核心 外核：流态，厚 2270km 内核：固态，半径长 1216km 3. 地球外部圈层地球外部圈层-地球表层系统地球表层系统 3.1. 地形地形-地球表层的外形地球表层的外形 3.1.1 陆地陆地（22%）：山脉、高原、山谷、平原、河湖等 3.1.2 海洋海洋（78%）：大陆边缘 + 洋盆 3.1.2.1 大陆边缘大陆边
14、缘 被动大陆边缘： 陆棚（陆架）：大陆边缘被海水覆盖的平台；通常坡度仅 0.1 陆坡：大陆边缘由水深 1200 米至洋底的斜坡，通常坡度 4 5 陆隆：由陆坡脚伸入洋盆的楔形沉积体，通常 0.5 主动大陆边缘：陆棚、陆坡、海沟（陆坡脚深数千米的海沟） 水下峡谷：流经陆棚与陆坡的 V 型水下谷 深海扇：水下峡谷末端的扇形沉积由浊流冲蚀而成，浊流是富含沉积物，受重力顺 坡下流的水体 3.1.2.2 洋盆洋盆 深海平原 洋中脊：由玄武岩组成，长 8 万 km，宽 15002500km，高 23km；上有裂谷；中脊 被断裂带分割 海山，平顶海山（上升，侵蚀所致） ，无震海岭 3.2. 水圈水圈 3.1
15、.1 大洋温盐环流大洋温盐环流: 由密度梯度驱动的洋流; 北大西洋高纬度,低温和高盐高密度海水下沉， 形成大洋的深层水并向南流动、经印度洋入太平洋, 与上层较低纬度高温低盐海水的反 向流动构成闭合的环流系统。对全球气候的长期变化具有重要的作用。 3.2.2. 淡水是稀缺资源淡水是稀缺资源:地球上水的总量为 14 亿立方千米，淡水储量仅占全球总水量的 2.53% 3.2.3.水圈循环水圈循环: 在太阳能作用下, 水圈通过:降水降雪地面流水地下水海洋蒸发 水汽云等不断循环,不断对地表进行改造。蒸发蒸发, 蒸腾蒸腾, 降水降水, 径流径流, 渗漏渗漏 3.3.大气圈大气圈 3.3.1 组成组成：N+
16、O（99%） ，其它（1%） ，水气（04%，随时间与地点而异） 3.3.2 分层分层： 对流层：由地面往上 08 或 18km，向上降温 平流层：由对流层往上50km，向上升温 臭氧层：平流层近 50km 处的分层，由臭氧（O3）组成，吸收紫外线，保护生物 中层：5080km，向上降温 热层：80km 以外，向上因吸收紫外线而升温 电离层：热层的一部分，其气体分子离子化，可反射长距离无线电信号 3.3.3 风带 因赤道两极与地表高空溫差造成七个风带 A. 北半球 1 赤道无风带：0 2 信风带：030，因 30处下降气流向南吹送 + 柯里奥利力而形成53 西风带：3060，因 30处下降流向北吹送 + 柯里奥利力形成 柯里奥利力：自转造成的反作用力，低纬之力高纬之力。 4 极地东风带：60 90，因 90处下降气流 + 柯里奥利力而
