地质学基础-地球概况

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1、第一章地球概况本章共分四个部分:1、地球的形状和大小2、地球的外部圈层结构3、固体地球的主要物理性质4、地球内部的圈层结构第一节地球的形状和大小一．地球极近似旋转椭球体（自转所致，表明地球具有弹性） 二．地球不是严格的旋转椭球体（内部物质分布不均匀） 三．地球形状的主要参数赤道半径a6378.140km两极半径c6356.755km平均半径R6371.004km扁率（a-c）/a1/298.253表面积510064472km2体积10832×108km3气圈生物圈水圈岩石圈第二节地球的外部圈层结构大气圈、水圈

2、、生物圈一．大气圈大气圈是由包围着固体地球的大气层构成，总质量约5.136×1015t，3/4集中到地面以上10km范围内。主要物质成分以氮（75.5%）和氧（23.1%）为主，其次有氩（1.28%），二氧化碳（0.05%）。根据大气温度、密度等物理特征，一般把大气圈自下而上分为对流层、平流层、中间层、电离层和扩散层。二．水圈地球表面四分之三以上的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽、河流中的水体覆盖。地面以下的土壤和岩石缝隙中也充填有大量的地下水，它们共同构成一个连续而不规则的圈层，称为水圈。水圈中的水，主要在太阳热能和重力

3、的作用下不停地运动着三．生物圈生物圈是生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。地球上生命物质出现在3500Ma。在南非距今3200Ma的层状岩石中发现了原核生物化石。自1000Ma以来植物和动物蓬勃发展。生物的作用：产生氧气，促进化学循环。第三节固体地球的主要物理性质地球的质量和密度地球的重力地球的压力地球的磁性地球内部的温度地球的弹性和塑性一．地球的质量和密度根据牛顿万有引力定律计算出地球的质量为5.9472×1024kg，地球的平均密度为5.516g/cm3。砂、页、灰岩平均密度为2.6g/cm3,花岗岩密度为2.

4、67g/cm3,玄武岩密度为2.85g/cm3，因而推论，地球内部大部分物质密度应大于平均密度。地球的密度随深度增加而增大，且是不均匀的。二．地球的重力地球上某处的重力是该处所受地心引力与地球自转离心力（垂直地面分力）的合力。地球表面的重力随纬度值的增大而增大（赤道978.0318cm/s2，两极983.2177cm/s2，g随海拔高度的增高而减小）。由于地面起伏和地球物质密度不均匀以及结构差异等原因使实测重力值与理论值不符，这种现象称为重力异常（正、负异常）。三．地球的压力地球内部某处的压力是指由上覆地球物质的重量所

5、产生的静压力。静压力的大小与所处的深度、上覆物质的平均密度及重力加速度成正相关。四．地球的磁性固体地球类似于磁化的球体，磁力线特征类似于偶极场的特征。地磁轴与地球自转轴并不重合，二者约成11.5°的交角；地磁极的位置是不固定的，它逐年变化的。磁场特征要素：磁场强度（F）、磁偏角（D）、磁倾角（I）。地磁异常是叠加在地球基本磁场之上，由地壳内的岩石矿物及地质体的磁性差异引起的磁场，或实际测量值与理论值不符。磁铁矿为正异常：金、铜、石油为负异常。五．地球内部的温度自地面向地下深处，地热增温现象是不均匀的：1．变温层（外热层

6、）0-20m地温主要受太阳光辐射热的影响，温度随季节、昼夜的变化而变化，故称变温层。2．常温层20-40m地温与当地年平均温度大致相当，且常年保持不变，其深度大致为20-40m。3．增温层>40m常温层之下，地温随深度增大而逐渐增加。深度每增加100m所升高的温度，称地温梯度。大陆每30米温度升高1度海洋每15米温度升高1度热能的来源：1、放射性元素的衰变2、重力3、地球自转4、化学反应六．地球的弹性和塑性弹性现象：地震波的传播；固体潮塑性现象：岩层的褶皱变形等。一．地球内部圈层划分的依据（1）宇宙地质依据宇宙物质具有

7、内在的统一性，宇宙天体物质成分可作为推断地球内部物质成分的参考依据（例如陨石）；（2）地质学依据研究喷出岩物质成分和形成的温压条件可帮助人类认识地下的物质状态及环境。超基性岩常来自地球深部（例如含金刚石的金伯利岩，金刚石生成温度为1100-2200℃、压力为5万个大气压，相当150km深度）。（3）地球物理依据主要是地震波速的变化。第四节地球的内部圈层结构地球物理依据主要是地震波速的变化地震波是弹性波，分为体波、面波和自由振动等类型。体波有纵波（P）和横波（S）之分；纵波（Vp）可在固态、液态和气态的介质中传播；横波（

8、Vs）只能在固态介质中传播；Vp2=(k+4/3μ)/ρVs2=μ/ρK为体变模量（围压）；μ为切变模量（定向压力）地震波速的大小与介质的密度和弹性有关。Vp2=(k+4/3μ)/ρ；Vs2=μ/ρK为体变模量（围压）；μ为切变模量（定向压力）二．地球内部圈层的特征（一）地壳莫霍面（大陆33km、洋底5-8km）莫霍面是地震波速显