01 第1章 地球.pptx

第1页：第一章 地球概述

第一章地球概述

第2页：第二节 地球的物理性质

第二节地球的圈层结构第三节地壳的物质组成第一节地球的起源

第3页：第一节 地球的起源

第一节 地球的起源

• 一、宇宙的起源
• 二、太阳系的起源
• 三、地球的起源

第4页：一、宇宙的起源宇宙

一、宇宙的起源宇宙

• 一、宇宙的起源宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。《淮南子·原道训》注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。
• 1.稳态理论托马斯·戈尔德(ThomasGold)，赫尔曼·邦迪(HermanBondi)及弗雷德·霍伊尔(FredHoyle)于40年代后期提出，物质正以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡，从而使宇宙中的物质密度维持不变。这种状态从无限久远的过去一直存在至今，并将永远地继续下去。
• 2.大爆炸理论宇宙起源于一个单独的无维度的点，即一个在空间和时间上都无尺度但却包含了宇宙全部物质的奇点。至少是在120~150亿年以前，宇宙及空间本身由这个点爆炸形成。

第5页：二、太阳系的起源

1.灾变说太阳系

在一次突然的巨大的剧变中产生的，太阳先于行星和卫星形成。

2.星云说整个太阳系包括太阳都是由同一块星云物质凝聚而成的。

第6页：三、地球的起源吸积理论

1944年，前苏联地球物理学家斯米特（OttoShmidt）提出吸积理论：行星是一步一步地逐渐增大其体积的。根据斯米特的见解，宇宙尘团聚在一起成为颗粒，颗粒变成砾石，砾石变成小球，然后变成大球，再变成微行星（即星子），最后，尘埃终于变成了月球那样的大小。随着星体越来越大，它们的数目就减少。

结果，星体（即陨石）之间碰撞的机会就减少，能够用于吸积的东西越来越少，意味着为了集结成大行星要进行很长的时间。

第7页：第二节地球的物理性质

第二节地球的物理性质

• 一、地球形状和大小
• 二、地球表面的形态特征
• 三、地球的密度
• 四、地球的压力
• 五、地球的重力
• 六、地球的磁性
• 七、地球的温度--地热

第8页：1、地球的形状一、地球的形状和大小

随着人类对地球认识的加深，人们对地球的形状和大小的认识也愈来愈准确。我国古代（公元9）以前，“天圆如张盖，地方如棋局”——天圆地方说东汉张衡浑天说，“天如蛋壳，地如蛋黄”——球形1672年，法国天文学家里舍认为：地球是扁的椭球体。牛顿：地球是旋转椭球体。

据卫星轨道分析测算，地球形状为：扁率不大的三轴椭球体。

第9页：大地水准面

----设想的平均海平面作自然延伸穿过大陆地区，构造出的一个光滑连续的封闭曲面。大陆大洋平均海平面大地水准面图1大地水准面示意图大洋平均海平面通常所说的地球的形状是指大地水准面所圈定的形状。地球的实际形状是夸大的梨形(如右图)：南北两半球不对称，北极凸出约10m，南极凹进约30m。

地球的外形是其内部特征的反映：第一，地球接近于旋转椭球体，说明地球具有一定的塑性，是地球自转离心力作用的结果。第二，地球的实际外形与旋转椭球体并不完全重合，说明地球内部物质是不均匀的。北极赤道南极100-30m-30010m100-30m-30010

第10页：地球的大小参数

地球的大小参数：下表列出相关数据。

第11页：地球表面高低不平

地球表面高低不平

• 以平均海平面为界，分为海洋和大陆两大地理单元（其中65%的陆地分布在北半球——称陆半球；35%分布于南半球——称水半球）。
• 二、地球表面的形态特征海洋：总面积
• 3.61×108km2，占地表面积的
• 70.8％，平均深度-3729m，最深处是西太平洋的马里亚纳海沟（-11034m）。大陆：总面积
• 1.495×108km2，占地表面积
• 29.2％；平均海拔高度为875m，最高的是珠穆朗玛峰（喜玛拉雅山脉的主峰，海拔
• 8844.43）。

第12页：

第13页：大陆地表形态

山岳分类：下表列出相关数据。

第14页：2、丘陵：海拔

500米以下，相对高差小于200米的低矮山丘群。例如：山东丘陵、东南丘陵。特点：顶部浑圆、坡度平缓、坡角不明显。

3、平原：是面积较大的地势平坦或略具起伏的地区，一般海拔不超过200米。内部相对高差一般不超过数十米。

第15页：4、高原：海拔

500米以上，表面较为平坦或有一定起伏的广阔地区。5、盆地：周围是山地或高原，中央下凹且较平坦。6、裂谷：陆上宏伟的线状低洼谷地，长几千公里，宽仅几十公里，两侧或一侧为断崖。

第16页：海底面积约占地表面积的71％

。大量海底考察表明：海底地形或洋底地形与陆地地形类似，有比大陆更广阔平坦的平原，也有更险峻、宏伟的山脉和陡深的峡谷，但形态相对简单。洋——远离大陆、面积宽广、深度较大的水域，是海洋的主体。

海——在大陆的边缘，与陆地毗邻，并与洋有一定程度隔离的水域。(二)海底表面形态

第17页：1、大陆边缘

大陆边缘

大陆与大洋的过渡地带，可进一步分为三个地貌单元—大陆架、大陆坡和大陆基。

大陆海洋平均宽度74km海平面深度1400～3200m平均深度3700m平均坡度平均宽0.1°28km平均深度坡度4.3°133m最大20°大陆架大陆坡大陆基深度一般小于200m大陆边缘示意图深海盆地

第18页：⑴大陆架：或陆棚

指大陆周围较平坦的浅水海域，是大陆在水下的自然延伸部分，从海岸线向外海延伸至海底坡度显著增大处为止。特征：地势平坦，坡度<0.3°，平均0.1°；水深平均130米，一般<200米，从30米（北美东海岸）—550米（北冰洋巴伦支海）；平均宽度75公里，北冰洋巴伦支海1300公里，日本列岛大陆架，仅4-8公里，有的地区完全消失（拉丁美洲西海岸）；有丰富的水产、矿产及油气资源。我国海域：渤海黄海东海南海平均水深：184476大陆架宽：全大陆架全大陆架56055278

第19页：（2）大陆坡

指大陆架外缘坡度变陡的部分（由魏格纳1900年提出）。坡度：较大，平均4.25°，最陡35°－45°；水深：200-3000米，一般不超过2000米；宽度：平均28公里，从20-100公里不等；特征：有许多两岸陡峭（最陡达40°）、高差大（数百—数千米）的海底峡谷。有的可切割整个大陆架，与现代或近代大河河口相接。

资源：大陆坡下部存在巨厚的沉积，含丰富的有机质，可能形成丰富的石油和天然气等。（3)大陆基：指大陆坡与大洋盆地之间的缓倾斜坡地。特征：坡度小，5'-35'；水深：2000-5000米；宽度：可达1000公里；分布：主要分布于大西洋和印度洋，太平洋不发育；资源：有厚层沉积物，富含有机质，具备油气生成的条件，其中含砂层是储集油气的理想场所。

第20页：2、大洋盆地

大洋盆地

地球表面的最大洼地，约占海底面积的一半，一般水深为4000～5000m（平均3700m）。

洋盆中平坦的部分称深海平原，坡度一般只有万分之几，最大不超过千分之一。

洋盆中连绵起伏的小山丘叫深海丘陵，多为馒头状，相对高度仅数十至数百米。

海山是洋底孤立的隆起地形，高度大于1000m，多呈圆锥状，边坡较陡。

如果大的海山顶端露出水面，则成为岛屿，绝大多数海山都是由海底火山形成的。

顶部平坦的海山叫平顶海山，一般认为它是高度在海平面附近的海山，其顶部被风化剥蚀和海水冲蚀夷平后，由于区域性下沉淹没于水中而形成的。

3、海山

第21页：4、洋脊和海岭

一般海底的山脉叫海岭。贯穿洋盆，呈线状延伸几千公里的海岭，其顶部有中央裂谷的称洋脊或洋中脊；顶部无明显中央裂谷的称为洋隆。洋脊一般都是正在活动的海岭，经常发生地震。

洋脊或洋隆宽可达1000-2000m，高出海底2000-4000m。每个大洋底都有一个。其中，太平洋底为洋隆，其余三大洋底都为洋脊；各大洋的洋脊或洋隆互相连接，主干洋脊从北冰洋经大西洋进入印度洋，然后横跨南太平洋进入北美洲西海岸的加利福尼亚湾，全长近65000Km，占地球表面积的四分之一，是地表上最大的地形和地质单元。

太平洋洋脊

第22页：5、岛弧和海沟岛弧

5、岛弧和海沟岛弧

延伸距离很长呈弧形展布的火山列岛。

常发育于大陆架的边缘。

海沟是岛弧靠大洋一侧的海底巨型凹槽（深度超过6公里，全球已有海沟近30条）。

岛弧海沟

第23页：三、地球的密度平

地球的密度：下表列出相关数据。

注：地球平均密度5.516g/cm³，密度随深度增大反映了地球内部物质成分与状态的变化。

第24页：四、地球的压力地球内部的压力

主要是

静压力，由上覆物质重量引起。

某点的静压力等于该点的深度和该深度以上的物质平均密度与平均重力加速度的乘积。

因此地内压力随深度的增加而逐渐增加。

计算证明：地壳：深度增加1公里，压力增加270Pa地面：9.8KPa11公里：10KPa33公里（莫霍面）：12KPa（岩石在此压力下会变软2885公里（古登堡面）：1325KPa地心：3600KPa如此大的压力会使物质状态和结构都发生变化。

第25页：五、地球的重力地球上某处的重力

五、地球的重力地球上某处的重力

• 五、地球的重力地球上某处的重力是该处所受地心引力和地球自转产生的离心力的合力。但是，由于地球自转产生的惯性离心力相对于地心引力而言相当微弱（小于地心引力的
• 0.34%），因此，重力方向仍大致指向地心。
• 1、重力的分布地心引力随纬度而变化，重力也随之发生变化。地表：两极重力最大(
• 983.2cm/s2)；向赤道方向递减，赤道处最小(
• 978.0cm/s2)。地球内部：重力随深度呈不甚规则的变化；地表为981cm/s2，向深处迅速减小，地心重力为0。

第26页：

第27页：2、重力异

常若把地球视为一个均质体，按照从赤道至两极的平均变化率，则可以从理论上计算出以大地水准面为基准的各地重力值，该值称为理论值。但是，地球并不是一个均质体，从而导致各地实际测量的重力值不同于理论值，这种现象称为重力异常。实测值大于计算值——重力正异常；实测值小于计算值——重力负异常正异常负异常密度小密度大重力勘探原理图示GG重力勘探：通过寻找地壳中局部重力异常区的方法来指导找矿，并可帮助查明地下的地质构造，这一工作方法称为重力勘探。

第28页：地磁场--指地球周围空间存在的磁场

。地磁场南北极与地理南北极位臵相近，但并不重合，且在不断变化（由地内物质运动引起）。地磁子午线：通过地磁两极的磁力线。

六、地球的磁性N磁轴地轴S地球的磁场（引自W.K.汉布林)N地理北极地磁北极磁偏角磁赤道地磁赤道地磁南极赤道地理南极S现代地理极与地磁极的关系示意图磁偏角——地理子午线与地磁子午线的交角。（指北针偏地理北方的东侧，叫东偏角，符号“+”，反之为“-”。）磁倾角——磁力线与水平面的交角。

（纬度越高，倾角越大，在磁极上为直角，赤道处为零。）地磁场强度——地球上某一点的磁场强度。1、地磁三要素

第29页：2、地磁场的变化磁场的变化

可分为短期变化和长期变化。短期变化—主要是由于地球外部原因（如太阳辐射等）引起的；长期变化—可能是由于地球内部物质运动的不一致引起的，大致每年向西迁移19～20km。磁场的长期变化可导致南北磁极的倒转。

现代地磁场随时间而变化：1922年—1972年间，北磁极移动2个纬度，南磁极移动4度25分。正常值：把地磁场看成均匀的磁化球体产生的磁场。地磁异常：实际观测的地磁场与正常值不一致，称为磁异常。

（是由于地壳中具磁性的矿物和岩石所引起的局部磁场叠加在正常磁场上的表现）磁法勘探：利用地磁异常寻找具磁性的矿床和了解地下地质构造情况的方法。3、地磁异常

第30页：七、地球的温度－地热一、来自地球

七、地球的温度－地热一、来自地球

• 以外的太阳辐射能；
• 二、地球内部放射性物质蜕变产生的热能、重力能和地球自身旋转能等。其中，主要来自地球内部放射性物质蜕变产生的热能；次为重力能和地球自身旋转能、太阳辐射能。
• 1、地热来源外热层（变温层）－其地温受太阳辐射热的影响，向下温度降低。其温度及深度随纬度高低、海陆分布、季节、昼夜、植被等发生变化。常温层（恒温层）－其地温等于或略高于当地年平均温度。内热层（增温层）－常温层以下的温度层，其地温源自地球内部，其地温随深度而增加。
• 2、地热分层

第31页：3、地温梯度和热流地温梯度：深度每增加

100米所升高的温度，单位℃/100m。世界上不同地区，地温梯度各不相同。▲地球表层（浅层）的平均地温梯度为３℃；▲大陆的地温梯度一般来说是显著低于海底的地温梯度：海底的地温梯度一般为４～８℃/100m；大陆的地温梯度一般为0.9～５℃/100m。

热流：单位时间内通过单位面积的热量。大洋区高于大陆区，太平洋高于大西洋和印度洋。大洋中海岭高，海沟低。

地热异常：热流值较大的地区或地温梯度明显大于平均地温梯度的地区。

第32页：第三节地球的圈层结构

第三节地球的圈层结构

• 一、地球的外部圈层
• 二、地球的内部圈层

第33页：一、地球的外部圈层外部圈层(外圈)--

指包围着固体地球表层的地球组成部分。外圈是人类生活的基本要素，也是外力地质作用的动力。整个固体地球的表层均在外圈的影响范围内，因而，外圈在固体地球表层的历史演化进程中扮演着极为重要的角色。

地球外圈大气圈水圈生物圈根据物理性质和状态

第34页：1、大气圈

1、大气圈

• 大气圈由包围在地球外部的气体组成，厚度大于几万千米，由于地心引力的作用，大气圈中的大气密度以地表附近最大，随高度增加而迅速减小，最后，逐渐过渡为星际气体，因而，大气圈没有明显的上界。
• ⑴大气的组成主要由氮、氧、氩、二氧化碳、水、以及微量惰性气体组成。体积分数，10-6气体
• 78090000209400009300315185.21.00.50.50.080.020.01-
• 0.04氮氧氩二氧化碳氖氦氪一氧化氮氢氙二氧化氮臭氧

第35页：⑵大气圈的结构

对流层

平均厚11-13公里，占总质量的70-75%，包含几乎全部的水气、尘埃，具对流运动，产生风、雪、云、雨等复杂的天气现象，人类影响最显著。

平流层：对流层顶至35-55公里，占总质量的20%，水平运动为主，含多层臭氧层。

不含水蒸气和尘埃。

中间层：平流层顶至85公里，无臭氧，气温随高度增大而下降，至顶界-83~-113ºC。

暖层（电离层）：中间层顶至800公里，空气稀薄，质量占0.5%，温度再次升高。

散逸层：800公里以上，空气极为稀薄，温度升高，大气圈与星际空间的过渡带。

第36页：2、水圈水圈—

2、水圈水圈—

• 由地球表层水体构成的一个连续而不规则的封闭圈层。水体大部分汇聚于海洋，其余分布于大陆的河流、湖泊、地壳表层岩石及土壤的孔隙中，以及以固体形式大片分布于两极和高山地区。而在大陆水体（
• 2.7％）中，极地和高山的冰川约占其总体积的
• 78.6％，其余才是地下水，江、河、湖泊及其它形式的水。地球上水的分布比例(%)分布类型
• 97.31海洋
• 0.0001河流陆地表面水
• 0.0092淡水湖
• 0.0077咸水湖
• 2.15冰川
• 0.0049土壤地下水
• 0.31浅层地下水
• 0.305深层地下水
• 0.001大气水(云和水汽)100总计

第37页：生物圈：是地球表

层生命物质（包括动物、植物和微生物）组成的一个封闭圈层。3、生物圈生物圈的分布范围：▲上可达大气圈内的10km的高空中；▲深可到地表以下3km深处和深海底部。因此，生物圈和其它两个外圈的界线并不是截然分开的。

生物在地球上分布虽然很广，但大量的生物主要集中在地表和水圈中，特别是阳光、空气充足和温暖潮湿的地区。

第38页：对于地球的内部圈层

对于地球的内部圈层

• 目前所掌握的直接观测资料是较少的，原因在于：
• ⑴地球上最深的钻井才
• 12.5km；
• ⑵因风化剥蚀而出露在地表的岩石，其原来的形成深度最多也不超过25km；即使是火山喷溢出来的岩浆，最深也只能带出地下几十到200km左右的物质。这些与地球的半径6367km相比，是微不足道的。
• 二、地球的内部圈层因此，对地球内部圈层结构，特别是对地球深部结构的认识主要来自于一些间接资料，特别是物探方面的资料，根据地震波在地球内部的传播形式和传播速度的变化情况，可推测出内部物质成分、物质状态、分布的深度范围、各圈层物质的密度、重力和承受的压力等各项参数。

第39页：1、地球内部圈层划分

的依据--主要依据地震波的研究成果地震波在地球内部传播时，产生纵波（P波）和横波（S波）。纵波传播快，可在固体或液体中传播。横波传播慢，且只能在固体中传播。

纵波或横波在传播途中遇到不同物质的分界面时，会产生折射和反射。

第40页：由美籍德裔学者古登堡于1914年发现

由美籍德裔学者古登堡于1914年发现

• 该面上下，纵波速度由
• 13.6km/s突然降低为
• 7.98km/s；横波速度从
• 7.23km/s到突然消失。莫霍洛维奇面（简称莫霍面）最先由南斯拉夫学者莫霍洛维奇于1909年发现，该面上下，纵波速度从
• 7.0km/s迅速增加到
• 8.1km/s左右；横波速度则从
• 4.2km/s增加到
• 4.4km/s左右。古登堡面地震波速度变化明显的深度，反映该深度上下的地球物质在成分上或物态上有所变化，或两者都有变化，这个深度可作为上下两种物质的分界面，称为不连续面。

第41页：地球内部结构

与地震波速的变化莫霍面

全球平均33km,在大洋之下平均仅为7km。

该面之上为地壳，该面之下到古登堡面之间称为地幔。

古登堡面：位于地下2885km，该界面之下到地心，为地核。

第42页：1、地壳地壳—莫霍面

1、地壳地壳—莫霍面

• 以上的地球表层。占地球半径的1/400，体积占
• 0.8%，质量占
• 0.4%，平均厚约16km。上地壳：密度
• 2.65g/cm3,VP
• 5.6～
• 6.0km/s,其岩石成分、密度及VP近于花岗岩，故又称花岗岩层(硅铝层)。下地壳：密度
• 2.96g/cm3；VP
• 6.8km/s，其密度、VP与玄武岩相当，故又称玄武岩层(硅镁层)。地壳硅镁层(
• 2.9)硅铝层(
• 2.7)地幔(硅镁层)(密度
• 3.3)高原山系平原大陆架大陆坡洋底海平面莫霍面图2-2地壳结构示意图(据李四光,1970)硅铝层(花岗岩层)硅镁层(玄武岩层)

第43页：莫霍面与古登堡面之间

莫霍面与古登堡面之间

• 厚2860km，占地球体积的
• 82.3%，质量占
• 67.8%，平均密度
• 4.53g/cm3。地震波速在650km处突然增加，将地幔分成上下两层—上地幔和下地幔。
• 2、地幔上地幔—平均密度
• 3.5g/cm3，成分高铁镁的超基性岩。下地幔—平均密度
• 5.1g/cm3，成分仍是高铁镁的超基性岩，但因压力增大，形成晶体结构更紧密的高密度矿物。

第44页：软流圈与岩石圈上地幔中地震波速变化复杂

★在60～400km，地震波速下降，特别是在100～150km降低最明显，横波在此带基本不能通过，说明该带物质可能局部呈熔融状态，整体呈塑性状态。★超过400km界线，波速又逐渐上升，恢复“正常”。构造地质学中称该地震波速降低的低速带为软流圈。

同时，把软流圈之上的由固体岩石组成的上地幔的一部分和地壳合称为岩石圈。因此，岩石圈包括花岗质岩层、玄武质岩层和超基性岩层，它是地球的刚性外壳，“浮”在具塑性状态的软流圈之上。

第45页：古登堡面至地心

古登堡面至地心

• 体积占地球的
• 16.2%，质量占
• 31.3%，密度约
• 10.72g/cm3，半径3473km。根据波速在两个深度界面(4640km、5155km)上的变化，可将地核分为外核、过渡层及内核。
• 3、地核外核-----厚1742km，平均
• 10.5g/cm3，液态，不传递横波。过渡层---厚515km，固态、液态并存，波速变化复杂。内核-----厚1216km，平均密度
• 13.0g/cm3，固态。

第46页：一、地壳的化学组成

一、地壳的化学组成

• 第四节地壳的物质组成
• 二、地壳的矿物组成
• 三、地壳的岩石组成

第47页：地壳中发现的天然元素共有几十(92)种

地壳中发现的天然元素共有几十(92)种

• 其分布极不均衡。其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种元素最多，占地壳的99%，其余84种元素总计不到1%。
• 一、地壳的化学组成地壳中主要元素的重量百分比克拉克值，%元素
• 46.95O
• 27.88Si
• 8.13Al
• 5.17Fe
• 3.65Ca
• 2.78Na
• 2.58K
• 2.06Mg
• 0.62Ti
• 0.14H1924年，美国学者克拉克和华盛顿最早提出比较完整的地壳化学元素平均含量表，即地壳元素的丰度值。为纪念克拉克的开创性功绩，将各种元素在地壳中的平均重量百分比称为克拉克值。

第48页：矿物---地壳中的化学元素

矿物---地壳中的化学元素

• 在各种地质作用下形成的自然产物（单质或化合物）。具有一定的化学组成和内部结构以及确定的物理化学和性质，是岩石的基本组成单位。
• 二、地壳的矿物组成▲单一元素形成的单质(体)--自然金(Au)和金刚石(C)等矿物；▲两种或两种以上元素形成的化合物—石英(SiO2)、方解石(CaCO3)等矿物。目前，已发现矿物3000多种，但主要组成岩石并大量出现的矿物只有
• 二、三十种，最常见的不过十多种。
• 1、矿物的基本概念
• 2、矿物的产出状态★大多数矿物以固态产出，如石英、长石、岩盐等；★呈液态形式存在，如汞；★呈气态形式存在，如火山喷气中的二氧化碳、硫化氢等。

第49页：三、地壳的岩

石组成岩石种类

地壳中的岩石种类很多，根据成因，通常将岩石分为3大类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。

岩石---天然产出的具有一定结构、构造和稳定外形的矿物集合体，是地质作用的产物。

例如，花岗岩主要由石英、长石、黑云母等矿物组成的集合体。

岩浆岩—由熔融状态的岩浆冷凝、固结而成的岩石。

沉积岩—在地表附近（或地壳表层）的条件下，由母岩风化剥蚀的产物、火山物质、有机物质等，经搬运、沉积和成岩作用而形成的一类岩石。

变质岩—由变质作用形成的岩石。

具体讲即为：由地壳中已经存在的岩石，因物理、化学条件的改变，使得原岩的成分、结构、构造等发生改变再造所形成的岩石。

第50页：三类岩石的分布比例

三类岩石的分布比例：下表列出相关数据。

注：地表分布面积比例为沉积岩与其余两类岩石的合计对比，原文未分别给出变质岩与岩浆岩的地表面积比例。