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1、普通地质学n主讲人：陶晓风n成都理工大学n地质教研室第二章 地 球n第一节 地球在太阳系中的位置n第二节 地球的物理性质n第三节 地球的外圈层特征n第四节 地球的内部圈层n第五节 地球表面形态特征第一节 地球在太阳系中的位置n地球是太阳系中的1颗行星。太阳系由1个恒星、8个行星、33个卫星以及小行星、慧星、星际物质等组成（国际天文学联合会于2006年8月24日宣布，冥王星被排除在行星行列之外，太阳系行星的数量由九颗减为八颗）。n八大行星分为类地行星与类木行星两类。 类地行星：指性质类似于地球的行星，包括水星，金星，地球和火星。它们一般具有体积小、密度大、卫星少、有固体表层，重元素多，距太阳近的
2、特点。 类木行星：指性质类似于木星的行星，包括木星，土星，天王星，海王星。它们一般有体积大、密度小、卫星多，没有固体表层、轻元素多，距太阳远的特点。地球在宇宙中的位置第二节 地球的物理性质一、地球的的形态大小 公元前三世纪时希腊天文学家厄拉多塞内斯,首次测出了地球的半径。 他发现夏至这一天，当太阳直射到赛伊城（今埃及阿斯旺城）时，在亚历山大城的天顶与太阳的夹角为7.2。他从而这两地间的的距离约为800km。那么他测得地球的半径约为6366km。 其原理为： 弧长圆心角（弧度）半径。第二节 地球的物理性质一、地球的的形态大小n极半经为 (c) 6 356.8kmn赤道半经为(a) 6 378.2
3、kmn平均半经为6 371kmn扁率为 (a-c)/a 1 / 298n表面积 510070100km2n体积 1083157900000km3n赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称，加上表面凹凸不平，地球是一个不规则的旋转椭球体n基本上仍是一个圆球二、地球内部的重力、密度和压力rdFPR地球的重力 地球自转引起的离心力和地球引力的合力。 P = F + dF=G* M *m d=r*R2(G为万有引力常数， 为角速度) 因为离心力相对很小，即使在赤道也只有万有引力的1/289，所以重力基本上就等于万有引力，方向也基本上指向地心。为了便于比较，通常用单位质量所受的引力来表示重力（重力加速度 g）
4、 g = G*M/R2 (单位用伽Gal) 1 Gal =1cm/s2 重力在地表的变化 重力随纬度的增加而增加，随海拔高度的增加而减小。若将地球视为均质体，以海平面为基准可计算出不同纬度的标准重力值。g=987.032(1+5.3*10-3*sin2-5.9*10-6 *sin22) g 为重力（伽），为纬度 重力在地球内部的变化 影响重力大小的不是整个地球的总质量，而主要是所在深度以下的质量。 由于地壳与地幔的密度都比较小，从地表到地下2900km的核幔界面，重力大体上是随深度增加而略有增加，但有波动。在核幔界面上，重力值达到极大(约1069伽)，再往深处去,各个方向上的引力趋向平衡,重力
5、值逐渐减少，直至变小为零。重力的变化 实际测得的重力值与理论重力值之间的差值，称重力异常。 当实测重力值 理论重力值,称正异常 当实测重力值 理论重力值,称负异常 在埋藏有密度较小物质（如石油、煤、盐等非金属矿产）的地区，常显示负异常；而埋藏有密度大物质（如铁、铜、铅、锌等金属矿产）的地区，就显示正异常。所以人们就可以通过重力测量，来圈定重力异常的区域，寻找那些引起重力异常的非金属和金属矿产。这就是地质勘查中常用的重力探勘方法重力异常二、地球内部的重力、密度和压力n地球的平均密度：5.517g/cm3n地表岩石平均密度: 2.6g/cm3n地心的密度: 13g/cm3地球的密度地球的密度二、地
6、球内部的重力、密度和压力n地球内部压力是随深度加大而逐渐增高的。深度每增加km，压力增加27.5 MPa（1 MPa1兆帕斯卡N / m）。深部随着岩石密度的加大，静岩压力增加得更快些。静岩压力在莫霍面附近约1200 MPa，古登堡面附近约135,200 MPa，地心处可达361,700 Mpa，相当于360万个大气压力。地表地心地球的压力地球的压力三、地球内部地震波速变化 n地震产生的振动可以在地球内部传播，即地震波n地震波有纵波(P波)和横波(S波) ，二者合称体波 。地震波在地球内部传播时的速度是变化的反映地球内部物质的密度和弹性性质是变化的 。n在固体中纵波和横波都可传播，而在液体中横
7、波不能通过。n大陆地区35km深度范围内以及大洋地区10km深度范围内。地震波速度突然发生大的变化。2900km是地球内部波速变化的最剧烈处。横波降到零。四、地球的磁性和电性 它有两个磁极，其磁北极位于地理北极附近，磁南极位于地理南极附近，但不重合，地磁轴与地球自转轴的夹角现在约为11.5度，1980年实测的磁北极位于北纬78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东经139.4度（南极洲）。地磁场：地球周围存在的磁场地磁轴地理轴地磁三要素：磁场强度、磁偏角、磁倾角磁场强度：为某地点单位面积上磁力大小的绝对值。它是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量，一般在磁两极附
8、近磁感应强度大（约为60T（微特拉斯）；在磁赤道附近最小（约为30 T ）。磁偏角：磁力线在水平面上的投影与地理正北方向之间形成的夹角。即，磁子午线与地理子午线之间的夹角。磁偏角的大小各处都不相同。在北半球，如果磁力线方向偏向正北方向以东称为东偏，偏向正北方向以西称为西偏。我国东部地区磁偏较为西偏，甘肃酒泉以西地区为东偏。磁倾角：指磁针北端与水平面的交角。通常以磁针北端向下为正值，向上为负值。地球表面磁倾角为零度的各点的连线称为地磁赤道；地磁轴地理轴由地磁赤道到地磁北极，磁倾角由0逐渐变为+90；由地磁赤道到地磁南极，磁倾角由0变成-90。磁倾角的变化四、地球的磁性和电性地球的电性n地球内部物
9、质电学性质一般用电导率或电阻率表达。n地球浅部物质通过供电，测量电压和电流值，可得出地下浅部物质的电性分布。电法找矿是物探方法之一。n更深物质电性的测量，需要利用天然大地电磁场。通过测量便可计算地下物质的电阻率变化。现已得到地球内部有一些高导层，如60250km的高导层。五、地球内部的温度地温人们可以火山和温泉意识到地下深处是热的，地球的温度总体上是从地表向地内逐渐增高的。在地表附近，由于太阳幅射热的影响，温度有昼夜变化、季节变化和多年周期的变化这一表层可叫外热层（或变温层）。外热层的深度一般在十几米在其下界面附近，地温常年保持不变，等于或略高于当地年平均气温，该处称为常温层。常温层以下，受到
10、地球内部热量的影响，温度逐渐升高。一般把在常温层以下，每向下加深100所升高的温度称为地热增温率或地温梯度。这是由于地球内部热量通过向上热传导而造成的。世界上不同地区，地温梯度都不相同，地球表层的平均地温梯度为。海底的地温梯度一般为，大陆为.大陆的地温梯度一般来说是显著低于海底的第三节 地球的外部圈层特征 在固体地球之外还存在另外三个圈层，它们是大气圈、水圈和生物圈。它们是地球的重要组成部分，它们与固体地球休戚相关，共同演化，塑造着多姿多彩的地球大气圈：是指因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层。大气圈中的气体主要集中于地表以上18km的范围内，往上气体变得极为稀薄。主要成分为氮，78.09；
11、氧，20.94；氩，0.93%；其他，0.04。（按体积计算）。由地表往上可分为五个次级圈层：对流层、平流层、中间层、暖层、扩散层（散逸层）。对流层：平均厚度12km，含大量水蒸气和尘埃。表现为强烈的对流。风、霜、雨、雪、雹、雾等气象现象均发生于此层。平流层：从对流层顶到地表以上55km的范围。大气呈水平运动。几乎不含水蒸气、尘埃，无天气现象。中间层：从平流层顶到地表以上85km的范围。大气呈对流运动。存在电离层，可反射无线电波。暖层：从中间层顶到地表以上800km的范围。内部存在多层的电离层，也称电离层，强烈反射无线电波。扩散层：从暖层顶到外层空间。物质多以原子、离子状态存在。是地球物质向宇
12、宙空间扩散的部位。水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈层。其物态有固、液、气三种状态。水体的形式有河、湖、海、冰川（盖）水蒸气、地下水等，并形成一个包裹着地球的完整圈层。地表上直接被液态水体覆盖的区域占地表面积的3/4。在太阳能、重力的作用下，使得水圈中的水体周而复始的运动，形成水循环。水循环的方式有：海洋与大陆间的循环；地表与地下间的循环；生物体与周围空间的循环；水圈与大气圈间的循环。海水97.41%淡水2.59%水圈的循环生物圈：是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。生物从高等到低等，从动物到植物，乃至细菌和微生物等生活于地球表面一定范围的陆地、水体、土壤及空气中，构成了一个基本
13、连续的圈层。目前已知的生物有近两百万个种。生物的演化发展受控于自然环境的演化，通过地质历史时期生物化石的研究就可以知道地质演化的历史。第四节地球的内部圈层 地震波在地球内部传播时，有两个明显的波速突界面，这两个地球内部界面分别称为：莫霍面和古登堡面 根据莫霍面和古登堡面，可将地球内部分为三个级圈层：地壳、地幔、地核 根据次级界面，还可将进一步分为六个级圈层。大洋地壳大陆地壳地球的内部圈层特征n地壳 是莫霍面以上的地球表层。其厚度变化在5-70 km之间。其中大陆地区厚度较大，平均约为33km；大洋地区厚度较小，平均约7km；总体的平均厚度约16km。地壳物质的密度一般为2.6-2.9g/cm3
14、。大陆地壳主要为富硅铝的硅酸盐矿物所组成，常称为硅铝层；大洋地壳主要为富硅镁的硅酸盐矿物所组成，常称为硅镁层，因其比重较大，主要分布洋底地壳或大陆地壳的下部。n地幔 莫霍面与古登堡面之间的一个巨厚圈层。其厚度约2850km。平均密度为4.5g/cm3。根据次级界面可分为上地幔和下地幔。上地幔：从莫霍面至地下1000km，平均密度为3.5g/cm3，成分主要为含铁镁质较多的超基性岩。在上地幔的上部100-350km存在一个由柔性物质组成的圈层称为软流圈（地震波的低速带）。此软流圈之上的固态岩石圈层称为岩石圈。下地幔：地下1000km至古登堡面之间，平均密度增大为5.1g/cm3，成分仍为含铁镁质
15、的超基性岩，但铁质的含量增加。n地核 古登堡面以下地心的一个球体。半径为3480km。地核的密度达9.9812.5g/cm3。其成分以铁镍物质为主根据其状态可分为外核和内核。外核：物态为液态，其成分除铁镍外，可能还有碳、硅和硫；内核：物态为固态，其成分为铁镍物质。莫霍面古登堡面第五节地球表面的形态特征一、陆地地形二、海底地形一、陆地地形 按照高程和起伏特征，陆地地形可分为山地、丘陵、平原、高原、盆地和洼地等类型。山地 海拔高程在500米以上地形起伏较大，相对高程大于200米的地区。海拔500米-1000米称为低山； 1000米-3500米称为中山；大于3500米称为高山。线状分布的叫山脉。丘陵
16、 高低不平，相对高程在200米以下的小山丘。平原 宽广平坦或略有起伏的地区。高原 海拔高程在600米以上表面平坦或略有起伏的地区。盆地 四周是高原或山地中央低平（平原或丘陵）的地区。洼地 陆地上高程在海平面以下的地区（如新疆吐鲁番洼地为-154m，湖底最深点还有以下测量值-321m，低于海平面的面积5000km2 ）山地一、陆地地形 按照高程和起伏特征，陆地地形可分为山地、丘陵、平原、高原、盆地和洼地等类型。山地 海拔高程在500米以上地形起伏较大，相对高程大于200米的地区。海拔500米-1000米称为低山； 1000米-3500米称为中山；大于3500米称为高山。线状分布的叫山脉。丘陵 高低不平，相对高程在200米以下的小山丘。平原 宽广平坦或略有起伏的地区。高原 海拔高程在600米以上表面平坦或略有起伏的地区。盆地 四周是高原或山地中央低平（平原或丘陵）的地区。洼地 陆地上高程在海平面以下的地区（如新疆吐鲁番洼地为-154m，湖底最深点还有以下测量值-321m，低于海平面的面积5000km2 ）丘陵一、陆地地形 按照高程和起伏特征，陆地地形可分为山地、丘陵、平原、高原、盆地和洼地
