第2章地球的基本特征

地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)主講教師：陳修文教授研究員茂名學(xué)院地理系第2章地球的基本特征第1節(jié)地球概況第2節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)第3節(jié)地質(zhì)作用及其能量來源

第1節(jié)地球概況

一、地球的形狀和大小

(第13頁)（一）、對(duì)地球的形狀、大小的認(rèn)識(shí)（二)、地球的形狀和大小的最新數(shù)據(jù)(第14頁)極半經(jīng)為6356.752km赤道半經(jīng)為6378.137km扁率為1/298（三）、地球的其他數(shù)據(jù)平均半經(jīng)為6371km赤道一帶稍微凸出，南北半球也不對(duì)稱，加上表面凹凸不平，地球是一個(gè)不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)橢球體基本上仍是一個(gè)圓球。其它參數(shù)見書15頁。在太空中所見的地球地球在宇宙中的位置地球的年齡現(xiàn)今測(cè)得的地球上最古老的巖石年齡為42億年。測(cè)得的隕石年齡為45.5億年。推斷原始地球形成的年齡為46億年。二、地球的主要物理性質(zhì)(第16頁)（一）地球的密度和重力（二）地球的壓力（三）地球的重力（四）地球的磁場(chǎng)（五）地?zé)幔┑厍虻臏囟龋ㄆ撸┑厍虻膹椝苄裕ㄒ唬?、地球的密?第16頁)地球的平均密度：5.516g/cm3地表巖石平均密:2.7g/cm3地心的密度:13g/cm3（二）、地球的壓力地球內(nèi)部壓力是隨深度加大而逐漸增高的。深度每增加１km，壓力增加27.5MPa（1MPa＝1兆帕斯卡＝１０６N/m２）。深部隨著巖石密度的加大，靜巖壓力增加得更快些。靜巖壓力在莫霍面附近約1200MPa，古登堡面附近約135,200MPa，地心處可達(dá)361,700Mpa，相當(dāng)于360萬個(gè)大氣壓力。

地表地心(三)、地球的重力(第16頁)rdFPR地球的重力地球自轉(zhuǎn)引起的離心力和地球引力的合力。P=F+dF=GMmd=rωR2(G為萬有引力常數(shù)，ω為角速度)

因?yàn)殡x心力相對(duì)很小，即使在赤道也只有萬有引力的1/289，所以重力基本上就等于萬有引力，方向也基本上指向地心。為了便于比較，通常用單位質(zhì)量所受的引力來表示重力（重力加速度g）

g=GM/R2(單位用伽Gal)1Gal=1cm/s2(三)、地球的重力(第16頁)重力在地表的變化重力隨緯度的增加而增加，隨海拔高度的增加而減小。若將地球視為均質(zhì)體，以海平面為基準(zhǔn)可計(jì)算出不同緯度的標(biāo)準(zhǔn)重力值。g=987.032(1+5.3*10-3*sin2ф-5.9*10-6*sin22ф)g為重力（伽），ф為緯度重力在地球內(nèi)部的變化影響重力大小的不是整個(gè)地球的總質(zhì)量，而主要是所在深度以下的質(zhì)量。由于地殼與地幔的密度都比較小，從地表到地下2900km的核幔界面，重力大體上是隨深度增加而略有增加，但有波動(dòng)。在核幔界面上，重力值達(dá)到極大(約1069伽)，再往深處去,各個(gè)方向上的引力趨向平衡,重力值逐漸減少，直至變小為零。重力的變化(三)、地球的重力(第17頁)

實(shí)際測(cè)得的重力值與理論重力值之間的差值，稱重力異常。當(dāng)實(shí)測(cè)重力值>理論重力值,稱正異常當(dāng)實(shí)測(cè)重力值<理論重力值,稱負(fù)異常在埋藏有密度較小物質(zhì)（如石油、煤、鹽等非金屬礦產(chǎn)）的地區(qū)，常顯示負(fù)異常；而埋藏有密度大物質(zhì)（如鐵、銅、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)）的地區(qū)，就顯示正異常。所以人們就可以通過重力測(cè)量，來圈定重力異常的區(qū)域，尋找那些引起重力異常的非金屬和金屬礦產(chǎn)。這就是地質(zhì)勘查中常用的重力探勘方法重力異常(四)、地球的磁場(chǎng)(第18頁)

它有兩個(gè)磁極，其磁北極位于地理北極附近，磁南極位于地理南極附近，但不重合，地磁軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角現(xiàn)在約為11.5度，1980年實(shí)測(cè)的磁北極位于北緯78.2度、西經(jīng)102.9度（加拿大北部），磁南極位于南緯65.5度，東經(jīng)139.4度（南極洲）。地磁場(chǎng)：地球周圍存在的磁場(chǎng)地磁軸地理軸(四)、地球的磁場(chǎng)(第19頁)地磁三要素：磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁偏角、磁傾角磁場(chǎng)強(qiáng)度：為某地點(diǎn)單位面積上磁力大小的絕對(duì)值。它是一個(gè)具有方向（磁力線方向）和大小的矢量，一般在磁兩極附近磁感應(yīng)強(qiáng)度大（約為60T（微特拉斯））；在磁赤道附近最?。s為30T）。磁偏角：磁力線在水平面上的投影與地理正北方向之間形成的夾角。即，磁子午線與地理子午線之間的夾角。磁偏角的大小各處都不相同。在北半球，如果磁力線方向偏向正北方向以東稱為東偏，偏向正北方向以西稱為西偏。我國東部地區(qū)磁偏較為西偏，甘肅酒泉以西地區(qū)為東偏。磁傾角：指磁針北端與水平面的交角。通常以磁針北端向下為正值，向上為負(fù)值。地球表面磁傾角為零度的各點(diǎn)的連線稱為地磁赤道；(四)、地球的磁場(chǎng)(第17頁)地磁軸地理軸由地磁赤道到地磁北極，磁傾角由0°逐漸變?yōu)?90°；由地磁赤道到地磁南極，磁傾角由0°變成-90°。磁傾角的變化（五）、地?zé)?/p>

(第20頁)地?zé)?

地球內(nèi)部儲(chǔ)存著巨大的熱量.地?zé)嵩鰷氐囊?guī)律只適合于地殼部分和巖石圈.地?zé)醽碓?放射性元素地?zé)後尫判问?火山、熱水、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等。地?zé)岬难芯恳?guī)律：22頁地?zé)岬姆植迹簝蓷l：中生代褶皺帶--環(huán)太平洋和新生代褶皺帶—地中海-喜瑪拉雅。（六）、地球的溫度地溫

人們可以火山和溫泉意識(shí)到地下深處是熱的，地球的溫度總體上是從地表向地內(nèi)逐漸增高的。在地表附近，由于太陽幅射熱的影響，溫度有晝夜變化、季節(jié)變化和多年周期的變化．這一表層可叫外熱層（或變溫層）。外熱層的深度一般在十幾米．在其下界面附近，地溫常年保持不變，等于或略高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，該處稱為常溫層。常溫層以下，受到地球內(nèi)部熱量的影響，溫度逐漸升高。一般把在常溫層以下，每向下加深100ｍ所升高的溫度稱為地?zé)嵩鰷芈驶虻販靥荻?。這是由于地球內(nèi)部熱量通過向上熱傳導(dǎo)而造成的。世界上不同地區(qū)，地溫梯度都不相同，地球表層的平均地溫梯度為３℃。海底的地溫梯度一般為４－８℃，大陸為０.９－５℃．大陸的地溫梯度一般來說是顯著低于海底的．（七）地球的彈塑性彈塑性地球具有彈性，表現(xiàn)在地球內(nèi)部能傳播地震波，因?yàn)榈卣鸩ㄊ菑椥圆ā５乇淼墓腆w巖石在日、月引力的作用下也有交替的漲落現(xiàn)象，其幅度為7—8cm,這種現(xiàn)象稱為固體潮。也說明固體地球具有彈性。地球也具有塑性，地球的自轉(zhuǎn)能引起地球赤道半徑加大而成為橢球。在應(yīng)力的作用下引起巖石發(fā)生彎曲而不破裂等，這些都說明地球具有塑性。

第2節(jié)地球的圈層構(gòu)造

一、地球的外部圈層二、地球的內(nèi)部圈層

一、地球的外部圈層

(第24頁)在固體地球之外還存在另外三個(gè)圈層，它們是大氣圈、水圈和生物圈。它們是地球的重要組成部分，它們與固體地球休戚相關(guān)，共同演化，塑造著多姿多彩的地球（一）、大氣圈(第24頁)大氣圈：是指因地球的引力而聚集在地表周圍的氣體圈層。大氣圈中的氣體主要集中于地表以上18km的范圍內(nèi)，往上氣體變得極為稀薄。主要成分為氮，78.09％；氧，20.94％；氬，0.93%；其他，0.04％。（按體積計(jì)算）。由地表往上可分為五個(gè)次級(jí)圈層：對(duì)流層、平流層、中間層、暖層、擴(kuò)散層（散逸層）。對(duì)流層：平均厚度12km，含大量水蒸氣和塵埃。表現(xiàn)為強(qiáng)烈的對(duì)流。風(fēng)、霜、雨、雪、雹、霧等氣象現(xiàn)象均發(fā)生于此層。平流層：從對(duì)流層頂?shù)降乇硪陨?5km的范圍。大氣呈水平運(yùn)動(dòng)。幾乎不含水蒸氣、塵埃，無天氣現(xiàn)象。中間層：從平流層頂?shù)降乇硪陨?5km的范圍。大氣呈對(duì)流運(yùn)動(dòng)。存在電離層，可反射無線電波。暖層：從中間層頂?shù)降乇硪陨?00km的范圍。內(nèi)部存在多層的電離層，也稱電離層，強(qiáng)烈反射無線電波。擴(kuò)散層：從暖層頂?shù)酵鈱涌臻g。物質(zhì)多以原子、離子狀態(tài)存在。是地球物質(zhì)向宇宙空間擴(kuò)散的部位。地球的起源及地殼的形成地球圈層的形成最初大氣圈的成分主要是水蒸汽，還有一些二氧化碳、甲烷、硫化氫和氯化氫等。直到距今38億年前，地球上的大氣仍是缺氧和呈酸性的隨著時(shí)間的流逝，地球上的溫度逐漸降低（低于100°C），大氣中的水蒸汽陸續(xù)凝結(jié)出來，形成廣闊的海洋（水圈）。地球外部圈層的形成：地球的起源及地殼的形成地球圈層的形成最初大氣圈的成分主要是水蒸汽，還有一些二氧化碳、甲烷、硫化氫和氯化氫等。直到距今38億年前，地球上的大氣仍是缺氧和呈酸性的隨著時(shí)間的流逝，地球上的溫度逐漸降低（低于100°C），大氣中的水蒸汽陸續(xù)凝結(jié)出來，形成廣闊的海洋（水圈）。地球外部圈層的形成：（二）、水圈(第25頁)水圈：是指地球表層由水體構(gòu)成的連續(xù)圈層。其物態(tài)有固、液、氣三種狀態(tài)。水體的形式有河、湖、海、冰川（蓋）水蒸氣、地下水等，并形成一個(gè)包裹著地球的完整圈層。地表上直接被液態(tài)水體覆蓋的區(qū)域占地表面積的3/4。在太陽能、重力的作用下，使得水圈中的水體周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)，形成水循環(huán)。水循環(huán)的方式有：海洋與大陸間的循環(huán)；地表與地下間的循環(huán)；生物體與周圍空間的循環(huán)；水圈與大氣圈間的循環(huán)。一、地球的外部圈層

海水97.41%淡水2.59%（三）、生物圈(第26頁)生物圈：是指地球表層由生物及其活動(dòng)地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層。生物從高等到低等，從動(dòng)物到植物，乃至細(xì)菌和微生物等生活于地球表面一定范圍的陸地、水體、土壤及空氣中，構(gòu)成了一個(gè)基本連續(xù)的圈層。目前已知的生物有近兩百萬個(gè)種。生物的演化發(fā)展受控于自然環(huán)境的演化，通過地質(zhì)歷史時(shí)期生物化石的研究就可以知道地質(zhì)演化的歷史。地球的起源及地殼的形成地球圈層的形成

大約到27億年前，游離氧在海洋中出現(xiàn)。綠色植物的大量繁殖，更加快了大氣和海洋環(huán)境的變化，使其有利于高等喜氧生物的發(fā)展。到27億年前生命加速發(fā)展，海洋中的生物迅速繁榮起來（化石證據(jù)較多）。地球外部圈層的形成：地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類自出現(xiàn)以來，就開始了向自然的索取，不僅造成了地表生態(tài)的極大的不平衡和某些不可再生資源的極大短缺，而且造成了對(duì)原來地形的極大改變，以致我們不得不把人類的各種活動(dòng)當(dāng)作一種改變自然營力來看待。這里包括人類的剝蝕作用，搬運(yùn)作用和堆積作用。地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類的剝蝕作用

人類的剝觸作用主要表現(xiàn)為對(duì)地殼巖石和土壤的機(jī)械破壞作用，其主要作用方式，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的挖掘和耕犁，礦山開采中的采掘。

地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類的剝蝕作用

人類的剝觸作用主要表現(xiàn)為對(duì)地殼巖石和土壤的機(jī)械破壞作用，其主要作用方式，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的挖掘和耕犁，礦山開采中的采掘。

地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響人類的搬運(yùn)作用

人類在工程和生產(chǎn)活動(dòng)中，對(duì)地殼物質(zhì)的大規(guī)模搬動(dòng)是大規(guī)模。對(duì)有機(jī)物質(zhì)和礦物資源的搬運(yùn)至于比自然動(dòng)力更多更遠(yuǎn)。地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類的搬運(yùn)作用

人類在工程和生產(chǎn)活動(dòng)中，對(duì)地殼物質(zhì)的大規(guī)模搬動(dòng)是大規(guī)模。對(duì)有機(jī)物質(zhì)和礦物資源的搬運(yùn)至于比自然動(dòng)力更多更遠(yuǎn)。地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類的堆積作用人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)，就是把現(xiàn)存的各種物質(zhì)轉(zhuǎn)變成可供人類享用的各種有用物品。它們大都有個(gè)用盡變廢的過程，而這些廢棄物質(zhì)（垃圾）主要是通過掩埋或直接堆放于露天處理，這就是人類的堆積作用。地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類的堆積作用人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)，就是把現(xiàn)存的各種物質(zhì)轉(zhuǎn)變成可供人類享用的各種有用物品。它們大都有個(gè)用盡變廢的過程，而這些廢棄物質(zhì)（垃圾）主要是通過掩埋或直接堆放于露天處理，這就是人類的堆積作用。地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類的堆積作用人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)，就是把現(xiàn)存的各種物質(zhì)轉(zhuǎn)變成可供人類享用的各種有用物品。它們大都有個(gè)用盡變廢的過程，而這些廢棄物質(zhì)（垃圾）主要是通過掩埋或直接堆放于露天處理，這就是人類的堆積作用。地殼及外部圈層的演化人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

人類的堆積作用人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)，就是把現(xiàn)存的各種物質(zhì)轉(zhuǎn)變成可供人類享用的各種有用物品。它們大都有個(gè)用盡變廢的過程，而這些廢棄物質(zhì)（垃圾）主要是通過掩埋或直接堆放于露天處理，這就是人類的堆積作用。人工地貌人工挖掘地貌——運(yùn)河、水渠人工地貌人工挖掘地貌——礦坑人工地貌人工建筑地貌——水壩、水庫人工地貌人工建筑地貌——水壩、水庫人工地貌人工建筑地貌——金字塔人工地貌人工建筑地貌——長城人工地貌人工建筑地貌——公路人工地貌梯田人工地貌圍海造田人工地貌海邊魚塘二、地球的內(nèi)部圈層（27頁）

1、莫霍面和古登堡面：地震波在地球內(nèi)部傳播時(shí)，有兩個(gè)明顯的波速突界面，這兩個(gè)地球內(nèi)部界面分別稱為：莫霍面和古登堡面

2、圈層分為：根據(jù)莫霍面和古登堡面，可將地球內(nèi)部分為三個(gè)Ⅰ級(jí)圈層：地殼、地幔、地核根據(jù)次級(jí)界面，還可將進(jìn)一步分為六個(gè)Ⅱ級(jí)圈層。大洋地殼大陸地殼地球的起源及地殼的形成地球圈層的形成塵埃向中心聚集的過程中，由于引力的作用，體積收縮，壓力加大，會(huì)釋放出大量的熱量。放射性元素的蛻變和隕石的撞擊，也都要放出熱能。地球物質(zhì)處于熱的熔融狀態(tài)。地球內(nèi)部圈層的形成：二、地球的內(nèi)部圈層(第28-34頁)

（一）、地殼

是莫霍面以上的地球表層。其厚度變化在5-70km之間。其中大陸地區(qū)厚度較大，平均約為33km；大洋地區(qū)厚度較小，平均約7km；總體的平均厚度約16km。地殼物質(zhì)的密度一般為2.6-2.9g/cm3。大陸地殼（上地殼）主要為富硅鋁的硅酸鹽礦物所組成，常稱為硅鋁層；大洋地殼（下地殼）主要為富硅鎂的硅酸鹽礦物所組成，常稱為硅鎂層，因其比重較大，主要分布洋底地殼或大陸地殼的下部。（二）、地幔莫霍面與古登堡面之間的一個(gè)巨厚圈層。其厚度約2850km。平均密度為4.5g/cm3。根據(jù)次級(jí)界面可分為上地幔和下地幔。上地幔：從莫霍面至地下1000km，平均密度為3.5g/cm3，成分主要為含鐵鎂質(zhì)較多的超基性巖。在上地幔的上部100-350km存在一個(gè)由柔性物質(zhì)組成的圈層稱為軟流圈（地震波的低速帶）。此軟流圈之上的固態(tài)巖石圈層稱為巖石圈。下地幔：地下1000km至古登堡面之間，平均密度增大為5.1g/cm3，成分仍為含鐵鎂質(zhì)的超基性巖，但鐵質(zhì)的含量增加。（三）、地核古登堡面以下地心的一個(gè)球體。半徑為3480km。地核的密度達(dá)9.98～12.5g/cm3。其成分以鐵鎳物質(zhì)為主．根據(jù)其狀態(tài)可分為外核和內(nèi)核。外核：物態(tài)為液態(tài)，其成分除鐵鎳外，可能還有碳、硅和硫；內(nèi)核：物態(tài)為固態(tài)，其成分為鐵鎳物質(zhì)。莫霍面古登堡面地球的起源及地殼的形成

地球圈層的形成重力的作用與高溫的影響，地球里面的物質(zhì)發(fā)生部分熔融，使重者下沉，輕者上浮，出現(xiàn)了大規(guī)模的物質(zhì)分異和遷移，形成了從里向外，物質(zhì)密度從大到小的圈層結(jié)構(gòu)。鐵和鎳比較重，向中心聚集－地核。較輕的硅酸鹽物質(zhì)形成地幔和地幔之上的地殼。地球內(nèi)部圈層的形成：內(nèi)部圈層的形成第3節(jié)地質(zhì)作用及其能量來源

在漫長的地質(zhì)歷史中，地球每時(shí)每刻都處在不停的運(yùn)動(dòng)和變化之中，例如，地下深處高溫高壓的巖漿在向上運(yùn)移，將深處的物質(zhì)帶到地球表層，使地球表層的物質(zhì)成分發(fā)生變化。地表物質(zhì)在流水、重力的作用下，由高處帶到低處堆積。

由自然動(dòng)力引起的使地殼或巖石圈甚至整個(gè)地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化和發(fā)展的作用稱為地質(zhì)作用。產(chǎn)生地質(zhì)作用的能量來自兩個(gè)方面。一是來源于地球本身，主要有旋轉(zhuǎn)能、重力能、熱能、化學(xué)能，上述能源系統(tǒng)稱為內(nèi)能；二是來源于地球以外的能源，主要有太陽輻射能和日月引力能等，這些來自地球以外的能源統(tǒng)稱為外能。

內(nèi)能引起的地質(zhì)作用稱為內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用；有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震、巖漿作用和變質(zhì)作用。外能引起的地質(zhì)作用稱為外動(dòng)力地質(zhì)作用。它包括風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)作用和沉積作用。第3節(jié)地質(zhì)作用及其能量來源一、基本概念