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1、第一章地球第1页，本讲稿共29页第一章 地 球n地球的基本参数n地球的主要物理性质n地球的圈层构造n地球表面的地形第2页，本讲稿共29页第一节地球的基本参数n n极半经为 6 356.86 356.8kmkmn n赤道半经为6 378.2kmn n平均半经为6 371kmn n扁率为 1/298n n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 n基本上仍是一个圆球第3页，本讲稿共29页在在太太空空中中所所见见的的地地球球第4页，本讲稿共29页地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置第5页，本讲稿共29页第二节地球的主要物理性质一、地球的密度二、地球的压力三
2、、地球的重力四、地球的磁场五、地球的温度六、地球的弹塑性第6页，本讲稿共29页一、地球的密度n地球的平均密度：5.516g/cm3n地表岩石平均密:2.7g/cm3n地心的密度:13g/cm3第7页，本讲稿共29页二、地球的压力n n地球内部压力是随深度加地球内部压力是随深度加大而逐渐增高的。深度每大而逐渐增高的。深度每增加增加kmkm，压力增加压力增加27.5 27.5 MPaMPa（1 MPa1 MPa1 1兆帕斯卡兆帕斯卡N/mN/m）。）。深部随着深部随着岩石密度的加大，静岩压力岩石密度的加大，静岩压力增加得更快些。静岩压力在增加得更快些。静岩压力在莫霍面附近约莫霍面附近约1200 1
3、200 MPaMPa，古古登堡面附近约登堡面附近约135,200 135,200 MPaMPa，地心处可达地心处可达361,700 361,700 MpaMpa，相当于相当于360360万个大气压力。万个大气压力。地表地心第8页，本讲稿共29页三、地球的重力rdFPR地球的重力地球的重力 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=rR2(G(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，通常用单位质量单位质量所受的引力来表示重力重力（重力加速度 g g）g g=G
4、 GM M/R2 (单位用伽伽Gal)1 Gal=1cm/s2第9页，本讲稿共29页三、地球的重力 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*10g=987.032(1+5.3*10-3-3*sin*sin2 2-5.9*10-5.9*10-6-6*sin*sin2 22)g 2)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29002900kmkm的核幔界面，重力大体
5、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10691069伽伽)，再往深处去,各个方向上的引力趋向平衡,重力值逐渐减少，直至变小为零。重力的变化第10页，本讲稿共29页三、地球的重力 实际测得的重力值与理论重力值之间的差值，称重力异常重力异常。当实测重力值 理论重力值,称正异常正异常 当实测重力值 理论重力值,称负异常负异常 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；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。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
6、。这就是地质勘查中常用的重力探勘重力探勘方法重力异常第11页，本讲稿共29页四、地球的磁场 它有两个磁极，其磁北磁北极极位于地理北极附近，磁南磁南极极位于地理南极附近，但不重合，地磁轴地磁轴与地球自转轴的夹角现在约为11.511.5度度，1980年实测的磁北极磁北极位于北纬78.278.2度度、西经102.9102.9度度（加拿大北部），磁南极磁南极位于南纬65.565.5度度，东经139.4139.4度度（南极洲）。地磁场地磁场：地球周围存在的磁场地磁轴地磁轴地理轴地理轴第12页，本讲稿共29页四、地球的磁场地磁三要素地磁三要素：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
7、绝对值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）和大小的矢量矢量，一般在磁两极附近磁感应强度大（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
8、。地球表面磁倾角为零度的各点的连线称为地磁赤道；第13页，本讲稿共29页四、地球的磁场地磁轴地磁轴地理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。磁倾角的变化磁倾角的变化第14页，本讲稿共29页五、地球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，受到地球内部热量的影响，
9、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15页，本讲稿共29页六、地球的弹塑性弹塑性弹塑性 地球具有弹性弹性，表现在地球内部能传播地震波，因为地震波是弹性波。地表的固体岩石在日、月引力的作用下也有交替的涨落现象，其幅度为78cm,这种现象称为固体潮。也说明固体地球具有弹性。地球也具有塑性塑性，地球的自转能引起地球赤道半径加大而成为椭球。在应力的作用下引起岩石发生弯曲而不破裂等
10、，这些都说明地球具有塑性。第16页，本讲稿共29页第三节地球的圈层构造一、地球的内部圈层二、地球的外部圈层第17页，本讲稿共29页一、地球的内部圈层 地震波在地球内部传播时，地震波在地球内部传播时，有两个明显的波速突界面，有两个明显的波速突界面，这两个地球内部界面分别称这两个地球内部界面分别称为：为：莫霍面莫霍面莫霍面莫霍面和和古登堡面古登堡面古登堡面古登堡面 根据莫霍面和古登堡面，根据莫霍面和古登堡面，可将地球内部分为三个可将地球内部分为三个 级圈层：级圈层：地壳、地幔、地核地壳、地幔、地核地壳、地幔、地核地壳、地幔、地核 根据次级界面，还可将进根据次级界面，还可将进一步分为六个一步分为六个
11、 级圈层。级圈层。大洋地壳大陆地壳第18页，本讲稿共29页一、地球的内部圈层一、地球的内部圈层n n地壳地壳地壳地壳 是莫霍面以上的地球表层。其厚度变化在是莫霍面以上的地球表层。其厚度变化在5-70 5-70 5-70 5-70 kmkmkmkm之间。之间。其中大陆地区厚度较大，平均约为其中大陆地区厚度较大，平均约为33333333kmkmkmkm；大洋地区厚度较小，大洋地区厚度较小，平均约平均约7 7 7 7 kmkmkmkm；总体的平均厚度约总体的平均厚度约1616kmkm。地壳物质的密度。地壳物质的密度一般为一般为2.6-2.92.6-2.92.6-2.92.6-2.9g/cmg/cmg
12、/cmg/cm3 3 3 3。大陆地壳（上地壳）大陆地壳（上地壳）大陆地壳（上地壳）大陆地壳（上地壳）主要为富硅铝的主要为富硅铝的硅酸盐矿物所组成，常称为硅铝层；硅酸盐矿物所组成，常称为硅铝层；大洋地壳（下地壳）大洋地壳（下地壳）大洋地壳（下地壳）大洋地壳（下地壳）主要为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。要分布洋底地壳或大陆地壳的下部。n n地幔地幔地幔地幔 莫霍面与古登堡面之间的一个巨厚圈层。其厚度约莫霍面与古登堡面之间的一个巨厚圈层。其厚度约2850285028502850k
13、mkmkmkm。平均密度为平均密度为4.54.54.54.5g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3。根据次级界面可分为上地幔和下地幔。根据次级界面可分为上地幔和下地幔。上上上上地幔：地幔：地幔：地幔：从莫霍面至地下从莫霍面至地下1000100010001000kmkmkmkm，平均密度为平均密度为3.53.53.53.5g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3，成分成分主要为含铁镁质较多的超基性岩。在上地幔的上部主要为含铁镁质较多的超基性岩。在上地幔的上部100-350100-350kmkmkmkm存在一个由柔性物质组成的圈层称为存在一个由柔性物质组成的圈层称为软流圈软流圈软流圈
14、软流圈（地（地震波的低速带）。此震波的低速带）。此软流圈软流圈软流圈软流圈之上的固态岩石圈层称为之上的固态岩石圈层称为岩石圈。岩石圈。岩石圈。岩石圈。下地幔：下地幔：下地幔：下地幔：地下地下10001000kmkm至古登堡面之间，平均密度增大为至古登堡面之间，平均密度增大为5.15.15.15.1g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3，成分仍为含铁镁质的超基性岩，但铁质的成分仍为含铁镁质的超基性岩，但铁质的含量增加。含量增加。n n地核地核地核地核 古登堡面以下地心的一个球体。半径为古登堡面以下地心的一个球体。半径为3480348034803480kmkmkmkm。地核的。地核的密度达
15、密度达9.989.9812.512.5g/cmg/cm3 3。其成分以铁镍物质为主根据其状其成分以铁镍物质为主根据其状态可分为外核和内核。态可分为外核和内核。外核：外核：外核：外核：物态为液态，其成分除铁镍外，物态为液态，其成分除铁镍外，可能还有碳、硅和硫；可能还有碳、硅和硫；内核：内核：内核：内核：物态为固态，其成分为铁镍物态为固态，其成分为铁镍物质。物质。莫霍面古登堡面第19页，本讲稿共29页二、地球的外部圈层 在固体地球之外还存在另外三个圈层，它们是大气圈大气圈、水圈水圈和生物圈生物圈。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第20页，本讲稿共29
16、页二、地球的外部圈层大气圈大气圈大气圈大气圈：是指因地球的引力而聚集在地表周是指因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层围的气体圈层。大气圈中的气体主要集大气圈中的气体主要集中于地表以上中于地表以上1818kmkm的范围内，往上气体变的范围内，往上气体变得极为稀薄。得极为稀薄。主要成分为主要成分为氮，氮，氮，氮，78.0978.0978.0978.09；氧，；氧，；氧，；氧，20.9420.9420.9420.94；氩，；氩，；氩，；氩，0.93%0.93%0.93%0.93%；其他，；其他，；其他，；其他，0.040.040.040.04。（按体积计算按体积计算）。由）。由地表往上可分为地表往
17、上可分为五个五个五个五个次次级级圈层圈层：对流层对流层对流层对流层、平流层平流层平流层平流层、中间层中间层中间层中间层、暖层暖层暖层暖层、扩散层（散逸层）。扩散层（散逸层）。扩散层（散逸层）。扩散层（散逸层）。对流层对流层：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：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：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：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
18、电离层，强烈反射无线电波。扩散层：扩散层：从暖层顶到外层空间。物质多以原子、离子状态存在。是地球物质向宇宙空间扩散的部位。第21页，本讲稿共29页二、地球的外部圈层水圈水圈：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。水循环的方水循环的方式有：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。第22页，本讲稿共29页二、地球的外部圈层海
19、水海水97.41%淡水淡水2.59%第23页，本讲稿共29页二、地球的外部圈层生物圈生物圈：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24页，本讲稿共29页第四节地球表面的地形一、陆地地形二、海底地形第25页，本讲稿共29页一、陆地地形 按照高程和起伏特征，陆地地形可分为按照高程和起伏特征，陆地地形可分为山地、丘陵、平原、高原、山地、丘陵、平
20、原、高原、山地、丘陵、平原、高原、山地、丘陵、平原、高原、盆地盆地盆地盆地和和洼地洼地洼地洼地等类型。等类型。山地山地山地山地 海拔高程在海拔高程在500500米以上地形起伏较大，相对高程大于米以上地形起伏较大，相对高程大于200200米的地区。海拔米的地区。海拔500500米米-1000-1000米称为低山；米称为低山；1000 1000米米-3500-3500米称为中山；大于米称为中山；大于35003500米称为高山。米称为高山。线状分布的叫山脉。线状分布的叫山脉。丘陵丘陵丘陵丘陵 高低不平，相对高程在高低不平，相对高程在200200米以下的小山丘。米以下的小山丘。平原平原平原平原 宽广平
21、坦或略有起伏的地区。宽广平坦或略有起伏的地区。高原高原高原高原 海拔高程在海拔高程在600600米以上表面平坦或略有起伏的地区。米以上表面平坦或略有起伏的地区。盆地盆地盆地盆地 四周是高原或山地中央低平（平原或丘陵）的地区。四周是高原或山地中央低平（平原或丘陵）的地区。洼地洼地洼地洼地 陆地上高程在海平面以下的地区（如新疆鲁克沁洼地为陆地上高程在海平面以下的地区（如新疆鲁克沁洼地为-155-155m m）第26页，本讲稿共29页二、海底地形通过此张图片可以清楚地看到海底地形和大陆地形一样复杂多样，而且规模庞大、奇特壮观。根据其基本特征，可为大陆架、大大陆架、大陆坡陆坡、海沟、海沟、洋脊、海山洋脊、海山大西洋的海底地形大西洋的海底地形第27页，本讲稿共29页二、海底地形大陆架：大陆架：与陆地连接的浅海平台。大陆坡：大陆坡：大陆架外缘的斜坡。海山：海山：大洋底孤立的隆起高地。洋脊：洋脊：贯穿大洋中部的巨大喝底山脉。大西洋的海底地形大西洋的海底地形第28页，本讲稿共29页二、海底地形海沟：海沟：大洋边缘紧邻大陆的长条形洼地。海沟多为板块的结合部位，是由于大洋板块向大陆板块下俯冲造成的。大洋中最深的海沟为马里亚纳海沟，其深度为11km。第29页，本讲稿共29页