圈层结构大学版.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 地球的基本特征,教学目的：,了解地球的大小、形状，掌握地球的内部结构，了解地质作用和地质年代。,教学重点,：,地球的圈层结构,教学难点,：,地球的物理性质和圈层结构,教学方法,：,课堂讲授（,5,课时）,教学步骤,：,由中学地理基础知识引入本章内容,作业布置,：,（见各节后）,1,总论,2,1.1,地球概况,第一级近似,圆球形,第二级近似,旋转椭球体,第三级近似,大地水准体,(,Geoid,),大地水准面,海面上的重力位各处都是相等的，即海面在重力作用下是一个等位面，把这个等位面延伸通过大陆，就形成一个封闭曲面。,1.1.1,地球的形状和大小,1.1.1.1,地球的形状,3,大地水准体,大地水准体,大地水准面（平均海面）所封闭的球体形状,。,不是一个稳定的旋转椭球面，,有地方隆起,，,有地方凹陷,，,相差可达,100m,以上,；,赤道横截面,不是正圆形，是,近似椭圆形,，长轴指向西经,20,和东经,160,方向，,长短轴之差为,430m,；,赤道面不是地球的对称面,，,与标准椭球体相比,，,南极大陆比基准面凹进,24m,；,北冰洋却高出基准面,14m,。,赤道,南纬,60,之间高出基准面，而从赤道到北纬,45,之间低于基准面。,4,有关地球的常数,地球赤道半经（,）：,6378137m,*,地球极半经（,）：,6356752m,*,赤道标准重力加速度（,e,）：（,9780321,）,10,-5,m/s,2,地球的其它数据,地球平均半经：,6371km,子午线周长：,40008.08km,赤道周长：,40075.24km,地球的面积：,51000,万,km,2*,海洋面积：,36100,万,km,2,，,占地球总面积的,70.8,陆地面积：,14900,万,km,2,，,占地球总面积的,29.2,地球的体积：,10830,亿,km,3*,地球的质量：,5.97610,27,g,*,地球的平均密度：,5.517g/cm,3,物体脱离的临界速度：,11.2km/s,赤道上点的线速度：,465m/s,地球沿轨道运动的平均速度：,29.78km/s,大陆最高山峰（珠穆朗玛峰）：,8846.27m,大陆平均高度：,825m,海洋最深海沟：,-11034m,海洋平均深度：,-3800m,大陆和海洋的平均高度：,-2448m,（,即全球表面无起伏，将被,2448m,厚的海水所覆盖）,5,1.1.2,：地球的物理性质,地球的平均密度是,5.517g/cm,3,。,地壳上部岩石,平均密度是,2.65g/cm,3,。,推测地球内部必有密度更大的物质。,地球密度,随深度而增大,。,在地下若干深度处密度呈,跳跃式变化,，推测,地核,部分密度可达,13g/cm,3,左右,。,地球的平均密度,和水星（,5.4,）相差不多,。,月球（,3.341,）和火星（,3.95,）的密度都比地球小，其它行星的密度更小。,1.1.2.1,地球的密度,6,1.1.2.2,地球的重力,地球的重力,地球对地表和地内物质的引力。,据万有引力定律：,F=GMm/r,2,地球赤道处,重力加速度,g=9.780318(m/s,2,),地球两极处,重力加速度,g=983.2177 (m/s,2,),两极，重力比赤道处大,0.53,，也就是说把在两极重,100kg,的物体搬到赤道地区时，则变成,99.47kg,。,7,1.,地球上重力的变化,重力,随纬度的增加,增加。,重力,随海拔高度的增加,减小。,重力随深度的,增加先增加,，,然后减小,，到,地心趋向于零,。,8,2.,重力异常,重力异常,理论重力值,：,把地球看作一个理想的旋转椭球体，且内部密度无横向变化，所计算出的重力值。,重力正异常,实测重力值,理论重力值,0,重力正异常,实测重力值,理论重力值,0,重力异常的地质意义：,重力正异常,此处地下往往,有密度较大的物质,，可能是铁、铜、铅、锌等矿区。,重力正异常,此处地下往往,有密度较小的物质,，可能有石油、煤、盐类以及大量地下水等 存在。,看教材，想一想,：,重力的自由空气校正？自由空气异常？重力的布格校正？布格重力异常？看图,1-3,了解我国大陆部分地区布格重力异常。,9,1.1.2.3,地磁,地磁磁场同置于地球中心的一个大条形磁铁（条形磁铁与地轴呈,11.5,相交）所产生的偶极磁场相类似。,地磁三要素,磁场强度,：地表任意一点地磁的大小。单位奥斯特,Oe,，,指,向北磁极。,磁偏角,：地磁子午线与地理子午线之间的夹角。,其中，以指北针为准，东偏为“,”；西偏为“,”。,磁倾角,：磁针与各处水平面的夹角。,依指北针，下倾为“,”；上仰为“,”。两磁极为,90,；赤道为,0,。,10,地磁的特点,地磁的特点,（,1,）,地磁南北极,和,地理南北极,的位置,不一致,，并且磁极的位置逐年都有变化,（如表,1-1,）,，磁极有,向西缓慢移动,的趋势。,（,2,）地面上每一点都可从理论上计算出它的磁偏角和磁倾角。如磁偏角和磁倾角与理论值不符时，叫做,地磁异常,。,（,3,）地球磁场的磁力线受,太阳风的影响,，被压缩在一个固定区域内，这个区域叫,磁层,。,11,1.1.2.4,地热,地热,地球内部储存的热能。,有关地热的基本概念,常温层,：地表向下一定的深度地壳表层的温度不再随外界温度而变化，这一 深 度 叫常温层。其因地而异，我国北方约为,30m,。,地热增温级（率）,：在常温层以下，温度每升高,1,时所增加的深度，单位是,m/,。,其平均值为：,33 m/,。,地热梯度,：深度每增加,100m,，,地温增加值。平均：,3/100m,。,地热增温的规律只适用于地壳部分或岩石圈。,12,地热（续,1,）,地热来源与释放,来源：铀（,U,238,，,U,235,）、,钍（,Th,232,）、,钾（,K,40,）,等,放射性元素衰变产生的热能,。,释放：,火山喷发、热水活动、构造运动、大地热流,。,大地热流,大地热流,-,地球内部热能,向地表传输,的现象。,全球平均为：,6.1510,-6,J/cm,2,s,。,则全球每年为：,6.1510,-6,J/cm,2,s,一年,地球表面积,9.6310,20,-1.0910,21,J,，,这个数字相当于燃烧,300,多亿吨煤放出的热量。,13,地热（续,2,）,地热流量（值）,4.186810-,6,J/cm,2,s,1,个地热流量单位,。用（,HFU,）,表示。,全球平均地热流值：,1.47 HFU,。,全球地热流值特征：,全球平均地热流值为,1.470.74HFU,，,大陆和海洋平均值几乎相等。,地热流值的分布有明显的时空差异。,海洋：,洋中脊最高,1.901.48HFU,；,海盆,1.270.53HFU,；,距离洋中脊最远的,海沟平均值最低,1.160.70HFU,。,从古到新，地热流值表现为由低到高的趋向。,前寒纪地块,0.910.02HFU,，,新生代褶皱带,1.750.06HFU,。,热流值与岩石圈厚度有关。,岩石圈越薄,越大,；,反之,越小,。,14,地热资源,地热能,一定地质条件下，地热富集起来形成地热能。,地热流值,2HFU,，,一般被认为是良好地热资源的地区。,中生代褶皱带,（相当于环太平洋带）、,新生代喜马拉雅褶皱带,（相当于地中海,-,喜马拉雅带）是著名的地热带（,地震带和火山活动带,）。,我国,东部沿海,（包括台湾在内）和,西藏、云南,等地，处于世界的两条地热带范畴内，,地热资源丰富。,15,思考题,1.,地球的形状分为几级近似？,2.,何为地球重力异常？对地质研究有何意义？,3.,地磁三要素是什么？,4.,何为地热增温级,?,其与地温梯度有何关系,?,5.,全球地热流值分布有哪些规律,?,6.,我国的地热资源分布如何,?,16,1.2,：地球的结构,大气圈,地表,16000km,高空都存在气体或基本粒子。总质量达,510,15,t,，,占地球总质量的,0.00009,。,水圈,包括,海洋、江河、湖泊、冰川、地下水,等，形成一个,连续而不规则的圈层,。,生物圈,指地球表面有生物存在的圈层。,生物圈,：,大气圈的下层,，,岩石圈的上层,和,整个水圈,，最大厚度可达数万米。,核心部分为地表以上,100m,，,水下,100m,。,这三个圈层为地球外部圈层，将在其它课程中进一步学习。,1.2.1,地球的外部圈层,17,1.2.2,地球内部圈层,(,地壳、地幔和地核,),地震波,地震时从震源释放出来的部分能量以弹性波的形式向四周传播。,地震波分为：,体波,和,面波,；体波又分为,纵波,和,横波,。,地震波的特点,纵波（,P,）：,周期短,、,振幅小,，,可以通过固体和流体，速度较快,。,横波（,S,）：,周期较长,、,振幅较大只能通过固体,，,速度较慢,。,地震波的传播速度随着所通过,介质的刚性和密度的变化而改变,。,分析地震波的传播，犹如“透视”地球，可知内部情况。,1.2.2.1,地震波一般知识,18,地震波在地下的传播,19,1.2.2.2,地震波在地球内部传播的不连续面,地震波地球内部传播的不连续面,地震波传播时，在,某些深度处速度发生急剧变化,，称为不连续面。其中有两个变化最显著的不连续面,一级不连续面,。,莫霍面,地下平均,33km,处（指大陆部分）。,此不连续面以上，,P,波速为,7.6km/s,，,以下急增为,8.0km/s,；,S,波由,4.2km/s,增到,4.4km/s,。,此一级不连续面称,莫霍面。,古登堡面,地下,2900km,处的地震波传播不连续面。,纵波,速由,13.32km/s,突然降为,8.1km/s,，,横波至此完全消失,。,莫霍面和古登堡面，将地球内部分为,3,个圈层：,地壳、地幔和地核。,20,地球内部圈层示意图,21,1.2.2.3,地壳,1.,地壳的化学组成,地壳中主要元素的克拉克值,22,地壳的化学组成,地壳,地球莫霍面以上的固体硬壳（,A,层）。,地壳的化学组成,地壳中含有元素周期表中所列的绝大部分元素，而其中,O,、,Si,、,Al,、,Fe,、,Ca,、,Na,、,K,、,Mg,等,8,种主要元素占,98,以上，其他元素共占,12,。化学元素在地壳中平均含量,克拉克值,。,大多数大多数情况是相关元素化合形成各种矿物，其中以,O,、,Si,、,Al,、,Fe,、,Ca,、,Na,、,K,、,Mg,等组成的,硅酸盐矿物,为最多，其次为各种,氧化物、硫化物、碳酸盐等,。,各种不同矿物特别是,硅酸盐类又组成各种岩石,。,一些元素在一定条件下可以迁移和富集，含量超过该元素的克拉克值，并在质和量上达到开采要求,形成矿床,。,23,2.,地壳的厚度,地壳,地球表面的一层薄壳，其厚度大致为地球半径的,1/400,，但,各处厚度不一,。,大陆部分平均,37km,多,；,海洋部分平均,约,7km,。,高山、高原部分最厚,。,如青藏高原地壳最厚可达,70km,（,图,1-11,）。,24,3.,地壳的结构,康拉德面,地壳中地震波传播的次一级不连续面，海洋不明显或不存在。,地壳（,A,层）：被康氏面分为上下两层（,A,和,A,）。,上层地壳（即,A,层）,：以,O,、,Si,、,Al,及,K,、,Na,等为主，与花岗岩的成分相似，所以叫,花岗岩层,；此层又称为,硅铝层（,Sial,）,。,厚：,010km,；,山区、高原,40km,；,平原,10km,，,海洋变薄甚至缺失,。,下层地壳（即,A,）,：以,O,、,Si,、,Al,为主，但,Mg,、,Fe,、,Ca,等显著增加,与玄武岩的成分相似,叫,玄武岩层,，又称,硅镁层（,Sima,）,。,海洋：厚,58km,；,大陆部分延伸至花岗岩层之下，可达,30km,，,是一个连续圈层,。,平均密度,2.93.0g/cm,3,。,25,4.,地壳的类型,地壳的类型,大陆型地壳,陆壳,；大洋型地壳,洋壳,。,陆壳的特征,：,厚度较大,（,3070km,），,双层结构,玄武岩层,之上有,花岗岩层,（表层的大部分地区有沉积岩层）。硅铝层浮在硅镁层之上，,地表起伏越大,（高山、高原），莫霍面越深，,地壳越厚。,洋壳的特征,：,厚度较小,，,最薄处,5km,，,单层结构,玄武岩层,，其表层为海洋沉积层所覆盖。,次大陆型地壳,陆壳、洋壳间的过渡型。,地壳总特征,地壳厚度的差异性,和,垂直结构及物质成分的不均匀性,。,26,陆壳与洋壳对比,27,1.2.2.4,地幔,地幔,莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。,为从地壳底界,2900km,深度处,。,占地球总体积的,82,。物质密度,3.32g/cm,3,5.7g/cm,3,，,在地幔下部接近地球的平均密度。压力随深度而增加,。,温度也随深度缓慢增加，,下部约为,3000,左右,。,1.,地幔概况,28,地震波在地幔中的传播,地震波在地幔中的传播,地震波传播速度缓慢而均匀变化，,缺少一级不连续面,，说明地幔物质较地壳具有很大的,均匀性。,在约,400km,和约,1000km,深处各有一个,次一级不连续面,，即,拜尔勒面,和,雷波蒂面,，据此划分为,B,、,C,、,D,层。,一般以,1000km,为界，把地幔分为,上地幔,和,下地幔,。,29,2.,上地幔,上地幔,震波数值与在橄榄岩中实验所得数值相似,橄榄岩层，,又称,榴辉岩层,。与地壳相比，,SiO2,减少,，,镁铁增加,。,岩石圈,莫霍面以下,上地幔顶部,，相当于固态的,橄榄岩层,。通常把这一层,加上地壳,（,即,A+B,）,合称为,岩石圈,。,古登堡低速层,软流圈,60400km,范围内，波速下降,古登堡低速层,（相当,B,层）。,一般认为该层有部分熔融，有较大的塑性或潜柔性,软流圈,。,软流圈的深度、厚度和范围常随地而异。,约,7001600,，,岩浆的主要发源地,，,地壳运动,、,岩浆活动,、,火山活动,及,热对流,等皆可能,与此层有关,。,上地幔下部（,C,层）,也有次一级不连续面，具体情况有待于继续探索。,中、深源地震（最深可达,720km,）,的震源皆发生在上地幔中,。,30,3.,下地幔,下地幔（,D,层）,物质密度较大，,5g/cm,3,，,底界接近地球的平均密度；压力可达,1.510,11,Pa,。,化学成分：目前认为相当于镁铁的硅酸盐矿物，与上地幔无甚差别。但因压力大，硅酸盐矿物可能形成晶体结构紧密的,高密度矿物,。,由于纵波和横波都能在地幔通过，因此一般认为,地幔呈固态存在,。,31,1.2.2.5,地核,地核,：,2900km,的,古登堡面以下,地心,。,因震波速度发生突然变化,纵波速从,13.32km/s,下降到,8.1km/s,，,横波则消失,。表明组成物质的,化学成分,和,物理性质,等有了很大的变化。,据地震纵波的变化，地核可分为：,外核、过渡层和内核,。,据推测，地核物质致密，,9.713g/cm,3,；,压力达,3.03.610,11,Pa,；,温度为,3000,，最高可能达,5000,或稍高,。,外核,由于只有,P,波才能通过,，,呈液态,。,过渡层和内核有,S,波出现,，,呈固态,。,32,地核（续）,地核的成分,。,很早认为地核是铁镍成分，相当于铁陨石的成分,铁镍地核说,。,后来有人认为组成地核的物质也是,硅酸盐,，但在,高温高压下,，原子结构受到破坏，成为具有,金属特性,和,液体特性,的物质,超固态。,近来又提出了更新的看法：,实验结果,表明,P,波速度,相当于铁族金属,，重新肯定了,铁镍地核说,。可能还存在一些,硅、硫等较轻的元素,。,33,思考题,1,地球的内部结构由哪几个圈层组成？,2,地球内部各个圈层的物质组成和物理状态有哪些特点？,3,什么叫硅铝层？什么叫硅镁层？什么叫软流圈,?,什么叫岩石图,?,4,组成地壳的主要化学元素是哪些？说明它们在地壳中的克拉克值。大陆地壳和大洋地壳的化学组成有何不同,?,5,地壳由哪些岩石组成？大陆地壳和大洋地壳的组成有什么差异,?,6,简述地壳的结构持点。大陆地壳和大洋地壳的结构有何不同,?,34,1.3,地质作用和地质,年代,地质作用,在,自然力,的作用下，使地球的,物质组成,、,内部构造,和,地表形态,发生,变化的作用,，总称,地质作用,。,地质营力 内营力 外营力,地质作用 内力地质作用 外力地质作用,1.3.1,地质作用,自然力（地质营力）,内营力,内力地质作用：地热 重力能 旋转能,化学能 结晶能,外营力,外力地质作用：太阳能 潮汐能,生物能,35,1.3.2,地质作用的结果,内力作用：,一般在,地下深处,，使地表,起伏加剧,。,使,岩石圈变形,、,变质,、,形成新岩石,。,使岩石圈分裂、融合、变位、漂移，,改变大地构造格局,。,外力作用：,一般在,地表附近,，,夷高填低,，减小起伏。,使地表,岩石的组成不断发生变化,。,使地表形态不断发生变化（外力地质作用几乎均有重力能参与）。,内外力作用的关系,对立统一，互为条件，相互依存,。,36,1.3.3,地质作用的分类,37,内力作用,38,1.3.4,地质年代,绝对地质年龄,利用放射性同位素衰裂变测年技术,测定的矿物或岩石的年龄，称为,同位素地质年龄,，也曾叫,绝对地质年龄,。,相对地质年代,根据地球发展历史过程中,生物演化,和,岩层形成的顺序,，将地球历史划分的,若干自然阶段,。,化石,保存在,地层中,的地质历史时期的,生物遗体,和,遗迹,。,生物层序律,在,最古老的地层,中无化石；,地层愈古老,其中保存的生物,化石愈低级,，,地层愈年轻,其中保存的生物,化石愈高级,，即为,生物层序律,。,地层层序律,在层状岩层的正常序列中，,先形成的岩层位于下面,，,后形成的岩层位于上面,。,基本概念,39,地质年代与年代地层单位对应,年代地层单位,根据生物地层学等所划分的地层单位。,最大的地层单位叫,宇,。,宇下分为,界,。,界又分为,系,。,每个系又分为,2,3,个,统,。,地质年代,形成一个,宇,的时间叫,宙,。,形成一个,界,的时间叫,代,。,形成一个,代,的时间叫,纪,。,形成一个,统,的时间叫,世,。,宇（,Eonthem,）,宙（,Eon,）,界（,Erathem,）,代（,Era,）,系（,System,）,纪（,Period,）,统（,Series,）,世（,Epoch,）,年代地层单位与地质年代的对应关系,40,1.3.5,地质年代表,41,地质年代表,42,43,思考题,1.,在地球内部结构由哪几个圈层组成？,2.,何为硅镁层？何为硅铝层？何为软流圈？何为岩石圈？,3.,地壳由哪些岩层组成？大洋地壳和大陆地壳的组成有何区别？,4.,地壳的主要组成元素有哪些？克拉克值大于,1,的元素有哪几种？,5.,地球内部有哪几个一级不连续面？,6.,地壳的组成和地表形态为什么会发生变化？,7.,什么叫地质作用？如何正确理解内力地质作用和外力地质作用的辨证关系？,8.,熟记地址年代表,44,45,46,47,