地球科學概論3

1、地球的內(nèi)部圈層,第三章,地殼,地幔,主要內(nèi)容,一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì)二、地球內(nèi)部圈層劃分（本章重點）三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài)四、地殼（本章重點）,一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì),地球內(nèi)部主要的物理性質(zhì)包括密度、壓力、重力、溫度、磁性及彈塑性等。1. 密度 地球內(nèi)部的密度由表層的2.7~2.8g/cm3向下逐漸增加到地心處的12.51g/cm3，并且在一些不連續(xù)面處有明顯的跳躍。2. 壓力 地球

2、內(nèi)部壓力總是隨著深度而增加，地下深處的壓力稱靜壓力或圍壓，可表示為?=h?hgh，即靜壓力?等于某深度h和該深度以上地球物質(zhì)平均密度?h與平均重力加速度gh的乘積。,,一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì),3. 重力 地球吸引力與離心力的合力就是重力，主要取決于地球的引力。 重力場的強度用重力加速度來衡量，重力加速度也簡稱重力。 重力隨緯度升高而增加。4. 溫度 外熱層：由于受太陽輻射熱的影響，溫度可變的地球表層

3、，平均深度約15m。 常溫層：外熱層的下界處溫度常年保持不變，這一深度帶稱常溫層。 地熱增溫率或地溫梯度：常溫層以下每向下100m所升高和溫度。,,一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì),5. 磁場 地球周圍的磁場也稱地磁場。,,地磁場由基本磁場、變化磁場和磁異常三個部分組成。,地磁場成因的自激發(fā)電機模式,磁偏角、磁傾角和磁場強度是地球上某點的地磁要素。,一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì),5. 彈塑性 地球具有彈性的證

4、據(jù)：（1）地球內(nèi)部能傳播地震波； （2）固體地球表面在日、月引力作用下可發(fā)生固體潮。 地球具有塑性的證據(jù)： （1）地球自轉(zhuǎn)的慣性離心力使地球赤道半徑加大；（2）巖石的塑性變形 影響地球彈性與塑性的重要因素：時間和溫-壓條件。 在快速受力的情況下易于顯示彈性，在緩慢受力的情況下易于顯示塑性； 在較高的溫度和壓力條件下易于顯示塑性。,,二、地球內(nèi)部圈層的劃分,1. 劃分的依據(jù)——地震波在地球內(nèi)部的傳播

5、特點,,兩個重要的波速不連續(xù)界面：莫洛霍維奇不連續(xù)面（簡稱莫霍面）和古登堡不連續(xù)面（簡稱古登堡面）一個低速帶,古登堡面,,莫霍面,,2. 地球內(nèi)部圈層劃分示意圖,2. 地球內(nèi)部圈層劃分示意圖,,軟流圈和巖石圈的相對位置,地球的內(nèi)部圈層劃分,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài),1. 地核：古登堡面（2885km）至地心部分。 (1) 主要由鐵、鎳和少量硅、硫等元素組成； (2) 密度高； (3) 進一步分

6、為外核、過渡層和內(nèi)核，外核呈液態(tài)，內(nèi)核呈固態(tài)，過渡層呈液體-固體過渡狀態(tài)。,,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài),2. 地幔：莫霍面至古登堡面之間的部分 ① 質(zhì)量大，是地球的主體部分； ② 70km至250km之間存在軟流圈，物質(zhì)部分熔融(1%~10%),具較強塑性或流動性，是巖漿的重要發(fā)源地； ③ 地幔巖由相當于超基性巖的物質(zhì)組成，主要礦物成分可能是橄欖石和一部分輝石與石榴子石。,,三、地球內(nèi)部各圈層的物

7、質(zhì)組成及物理狀態(tài),3. 地殼：莫霍面以上至地表部分。 （1） 地殼中元素的組成與分布克拉克值：某種元素在地殼中的平均質(zhì)量百分比。 地殼中最豐富的10種元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H，占地殼總質(zhì)量的99.96%. 其中O、 Si、Al、Fe四種元素即占88.13%。 豐度值：某一地區(qū)某種化學元素的質(zhì)量百分比。,,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼,（2） 礦物：地殼中天然形成

8、的的單質(zhì)或化合物。,,最硬的礦物 金剛石,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物,① 礦物的形態(tài)： 柱狀或針狀：石英、輝銻礦、角閃石等； 片狀或板狀：云母、長石等； 粒狀或等軸狀：黃鐵礦、石榴子石、磁鐵礦等,,棱柱狀石英,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物,② 礦物的物理性質(zhì) 指礦物的光學性質(zhì)（顏色、條痕色、透明度和光澤等）、力學性質(zhì)

9、（硬度、解理與斷口等）和相對密度、磁性、壓電性等。,,菱面體方解石沿著解理面破裂的特性,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物,③ 礦物的分類： 根據(jù)礦物的化學成分分為五大類： 自然元素礦物：如自然金、銀、硫等； 硫化物礦物：如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦等 鹵化物礦物：如石鹽、鉀鹽、光鹵石、螢石等。 氧化物和氫氧化物礦物：如石英、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵

10、礦、鋁土礦、剛玉、軟錳礦等。 含氧酸鹽礦物：可進一步分為硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽等，最主要的是硅酸鹽和碳酸鹽礦物，如長石、普通輝石、方解石等。,,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石,（3） 巖石 天然形成的、由固體礦物或巖屑組成的集合體。 ① 巖石的礦物成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同的巖石具有不同的礦物成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 巖石的結(jié)構(gòu)：組成巖石的礦物（或巖屑）的結(jié)晶程度、顆粒大小、

11、形狀及其相互關(guān)系。 如 等粒結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)等,,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石,② 巖石的構(gòu)造：巖石中的礦物顆粒（或巖屑）在空間上的分布和排列方式特點。,,層理,片麻狀構(gòu)造,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石,③ 地殼中的巖石類型 根據(jù)成因，地殼中巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。,,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石,巖漿巖

12、：巖漿冷凝后形成的巖石稱為巖漿巖，又稱火成巖。,,美國夏威夷Kilauea火山中的熔巖,根據(jù)形成環(huán)境又可分為兩種類型：噴出巖和侵入巖,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石,巖漿巖根據(jù)巖漿巖中SiO2化學組分的百分含量，巖漿巖可以劃分四大類：,,超基性巖：SiO266%，如花崗巖、流紋巖。,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石,沉積巖：在地表或近地表條件下，母巖風化、剝蝕的產(chǎn)物經(jīng)搬

13、運、沉積和固結(jié)成巖而形成的巖石。,,鑒別沉積巖的兩個重要特征：層理、具有一定磨圓的礫屑（或晶屑）常見沉積巖：砂巖、灰?guī)r、泥巖,陜西省涇陽縣口鎮(zhèn)上二疊統(tǒng)砂巖,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石,變質(zhì)巖：地殼中已形成的巖石在高溫、高壓及化學活動性流體的作用下，巖石原來的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生改變而形 成的新巖石。,,鑒別變質(zhì)巖的兩個重要特征：片(麻)理和變質(zhì)礦物,新疆阿克陶縣奧依塔克元古界片巖,三、地球內(nèi)

14、部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼,④ 地殼的類型 根據(jù)地殼的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及形成演化的特片，可把地殼分為大洋地殼和大陸地殼。,,特點：厚度較薄且較穩(wěn)定，物質(zhì)成分相當于基性巖，變形較弱，時代較新,大洋地殼（洋殼）,沉積層：未固結(jié)或弱固結(jié)的大洋沉積物玄武巖層：常具枕狀熔巖大洋層：變質(zhì)玄武巖、輝長巖及蛇紋巖,,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼,地殼的類型,,特點：厚度變化大，結(jié)構(gòu)較復雜，物質(zhì)成

15、分相當于中、酸性巖石，物質(zhì)的平均密度比洋殼小，變形強烈，形成年代較老，演化時間長,大陸地殼（陸殼）,上地殼：一般厚10~15km,主要由沉積巖和變質(zhì)巖組成中地殼：一般厚5~10km，塑性較強，低速層下地殼：一般厚10~20km，主要由麻粒巖和片麻巖組成,,2. 地球內(nèi)部圈層劃分示意圖 3. 地殼,,大陸殼和大洋殼的相對位置,三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 4. 巖石圈物質(zhì)循環(huán),,,巖石圈物質(zhì)循環(huán)模式,不同種類的巖石