自然地理學研究生課件

1、巖石圈,第四章 巖石圈 與地球表層結(jié)構(gòu)與輪廓,第一節(jié) 巖石圈的組成第二節(jié) 巖石圈的結(jié)構(gòu)第三節(jié) 巖石圈的運動第四節(jié) 固體地球表面的結(jié)構(gòu)與輪廓第五節(jié) 構(gòu)造地貌第六節(jié) 巖石圈與人類,巖石圈的組成,礦物組成：組成巖石主要成份的礦物，稱造巖礦物，最常見的造巖礦物有下列幾種：長石、石英、云母、角閃石、輝石、橄欖石 。它們也是組成巖石圈的主要礦物。,化學元素組成： 地殼中含有化學元素周期表中所列的絕大

2、 部分元素，而其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8 種主要元素占98％以上，其他元素共占1%~2％。,第四章,固體地球及地殼的元素重量百分比,固體地球 地 殼,固體地球中主要的元素和地殼中含有的絕大多數(shù)相似，但固體地球中鐵的含量占有很大的比例。,第四章,,巖石圈的原子組成,地殼中含有周期表中的絕大部分元素，其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8

3、種主要元素占98％以上，其他元素共占1%-2％?；瘜W元素在地殼中平均含量稱克拉克值。地殼中化學元素的平均含量相差極為懸殊。氧幾乎占有一半，硅約占1/4，鋁約占1/13。 對于整個巖石圈的原子組成來說，氧占60.4%，硅占20.5%，鋁占6.2%，氫占2.9%，鈉占2.49%，鐵、鈣、鎂和鉀分別占1.9%、1.88%、1.77%和1.37%，其他元素含量都小于1%。,第四章,,巖石圈的組成,巖石組成:,火成巖：火成巖以巖漿巖為主。

4、巖漿巖是由巖漿凝結(jié)形成的巖石，約占地殼總體積的65%。分類：酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖。,沉積巖：暴露在地殼表部的巖石，經(jīng)過風化、剝蝕在原地或經(jīng)搬運堆積下來，經(jīng)過成巖作用而形成的巖石。類型：碎屑巖類， 粘土巖類， 生物化學巖類。,變質(zhì)巖：由地球內(nèi)力作用引起的巖石性質(zhì)的變化過程總稱為變質(zhì)作用。由變質(zhì)作用形成的巖石，就是變質(zhì)巖。變質(zhì)作用的因素：溫度、壓力和化學因素。,第四章,地殼與地面的巖石組成（Skinner等）,如果根據(jù)變質(zhì)母巖的

5、性質(zhì)，把變質(zhì)巖歸屬于沉積巖和火成巖，那么在整個地殼的巖石組成中，火成巖占95%，而沉積巖只占到5%；但沉積巖卻覆蓋了整個地球表面的75%，火成巖卻只覆蓋了地球表面的25%。,第四章,,侵入巖體與噴出巖體產(chǎn)狀示意圖,由巖漿冷凝固結(jié)而成的巖體的大小、形狀及其與周圍巖石相接觸的關(guān)系，稱為巖漿巖的產(chǎn)狀。根據(jù)巖體在地殼中形成的深度和方式，可分為噴出巖體和侵入巖體，后者又可再分為深成巖體和淺成巖體。按巖體的形狀及其與上覆巖層的關(guān)系，可分為巖盆(②)

6、、巖蓋(④)、巖床(③)、巖鞍(⑤)、巖株(⑥)、巖瘤(⑧)、巖脈(⑨)等。見下圖，其中①是巖基，⑦是巖漿底辟,第四章,,沉積巖的幾種常見層理,沉積巖是在外力作用下形成的一種次生巖石。沉積巖的物質(zhì)組成中含次生礦物和有機物質(zhì)以及存在化石。沉積巖最突出的特點是呈層狀。巖層在垂直和水平方向上的變化，能很好地反映出沉積物形成時的沉積環(huán)境以及沉積巖形成時的性質(zhì)。沉積巖具有多種構(gòu)造，其中最突出的是層理構(gòu)造和層面構(gòu)造。層理指巖石的成分、結(jié)構(gòu)、粒度、顏

7、色等性質(zhì)沿垂直于層面方向變化而形成的層狀構(gòu)造。它表明巖層是按一定的順序和形式，一層疊一層構(gòu)成的。,第四章,沉積巖石與層理,第四章,火成巖,變質(zhì)巖,沉積巖,,,,,,熔 化,,,,,,,,,,埋藏巖化作用,搬運沉積,崩解分解溶蝕,變 質(zhì) 作 用,熔 化,凝固,巖漿侵入,變 質(zhì) 作 用,埋藏巖化作用,搬運沉積,崩解分解溶蝕,凝固,巖漿侵入,三大類巖石的相互關(guān)系,第四章,,巖石轉(zhuǎn)化循環(huán)示意圖,崩解分解溶蝕,沉積物的搬運

8、和沉積,噴出的火成巖,埋藏和巖化,沉積巖,變質(zhì)作用,變質(zhì)巖,變質(zhì)作用,熔化,侵入巖漿的上升,侵入的火成巖,巖漿的上升,由地殼上升和剝蝕而露出,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,放射熱,太陽能,第四章,巖石圈的結(jié)構(gòu),垂直分層：巖石圈包括地殼與上地幔上部軟流圈之上的部分。地殼也可以分為上下兩層。上層為花崗巖層；下層為玄武巖層。,,水平變異：不同區(qū)域巖石圈的厚度、組成與結(jié)構(gòu)是不同的。比如，地殼可以分為

9、大陸型地殼（簡稱陸殼）和大洋型地殼（簡稱洋殼），洋殼薄，陸殼厚，洋殼為玄武質(zhì)，陸殼為花崗巖質(zhì)。,第四章,地球呈現(xiàn)出圈層結(jié)構(gòu)，可以劃分出內(nèi)部圈層與外部圈層。內(nèi)部圈層包括地殼、地幔、地核。巖石圈包括地殼與軟流圈之上的上地幔部分。,地球內(nèi)部結(jié)構(gòu),第四章,地球內(nèi)部的分層（引自《地球科學概論》繆啟龍主編）,據(jù)地震波在地下不同深度傳播速度的分布的研究，地球內(nèi)部存在著兩個主要的分界面，在分界面上地震波傳播速度發(fā)生急劇變化。第一個間斷面位于地表以下平均

10、33 km處，稱莫霍洛維奇間斷面，簡稱莫霍面；第二個間斷面位于地表以下2900 km處，稱古登堡間斷面。這兩個間斷面把地球內(nèi)部分成三大層，即地殼、地幔和地核。這三大部門還可再分為7層。,第四章,地殼類型和平均厚度（據(jù)羅諾夫，1967）,地殼是莫霍面以上的固體地球的表層薄殼，其厚度大致為地球半徑的1／400。根據(jù)地球物理資料，地殼的厚度差異很大，一般在5-70 km之間。大陸型地殼平均厚度37 km多，大洋型地殼平均厚度只有7 km左右。

11、一般說來，高山、高原部分地殼最厚，如我國青藏高原地殼最厚可達70 km。,第四章,,巖石圈的運動,巖石圈運動的形式：水平運動（造山運動）； 垂直運動（造陸運動）,巖石圈運動的表現(xiàn),褶皺： 巖層的彎曲現(xiàn)象稱為褶皺；背斜和向斜；褶曲類型；地形倒置 斷裂：巖石在受力情況下容易產(chǎn)生斷裂和錯動，總稱為斷裂。通常根據(jù)斷

12、 裂巖塊相對位移的程度，把斷裂構(gòu)造分為節(jié)理和斷層兩大類。 火山： 巖漿噴出地表叫火山噴發(fā)，火山噴發(fā)形成火山。主要的火山帶： 環(huán)太平洋火山帶；阿爾卑斯－喜馬拉雅火山帶；大西洋海嶺火山帶 地震：大地發(fā)生突然的震動，稱為地震。地震帶（環(huán)太平洋地震帶；地中 海－喜馬拉雅地震帶；大洋中脊

13、地震帶；大陸裂谷地震帶）。,第四章,巖石圈的運動,板塊構(gòu)造學說 板塊的劃分：巖石圈可以劃分成太平洋板塊、歐亞板塊、印度-澳大利亞板塊、非洲板塊、南美洲板塊、北美洲板塊和南極洲板塊七個大板塊。 巖石圈運動的機制 板塊的邊界：拉張型邊界（離散型邊界）；擠壓型邊界（匯聚型邊界或者比尼奧夫帶）；轉(zhuǎn)換斷層型邊界（剪切型邊界或者平錯型邊界）。 板塊運動與大洋演化、大陸漂

14、移：威爾遜將板塊運動劃分為六個階段：胚胎期；幼年期；成年期；衰退期；殘余期；消亡期。 板塊運動的動力：板塊構(gòu)造學說認為，板塊運動的驅(qū)動力來自地幔對流。 地震與火山分布規(guī)律的解釋：地震和火山，都集中分布在板塊的邊緣，板塊的邊緣是構(gòu)造活動最強烈的地方。,巖石圈運動的特征： 反對稱性；非平穩(wěn)性；巖石圈漂移的定向性。,第四章,褶曲的類型,直立褶皺,傾斜褶皺,倒轉(zhuǎn)褶皺,平臥褶皺,翻卷褶皺,第

15、四章,,斷層的幾種形式,巖塊沿著斷裂面有明顯位移的斷裂構(gòu)造，稱為斷層。 斷層的要素有：斷層面、斷層線、斷盤和斷距（位移）。根據(jù)斷層兩盤相對位移的關(guān)系，斷層可分為：正斷層、逆斷層、平推斷層、和斜滑斷層。,第四章,,斷層地貌,科羅拉多大峽谷,華山斷層,第四章,地塹和地壘,在自然界，常見許多斷層以一定組合形式出現(xiàn)。從平面上看，斷層排列有平行狀、雁行狀、環(huán)狀、放射狀等。從剖面上看，有階狀、疊瓦狀、地塹和地壘等。,第四章,,火 山,火

16、山湖,富士山,巖漿噴出地表叫做火山噴發(fā)，火山噴發(fā)則形成火山。火山噴發(fā)是地球內(nèi)部物質(zhì)和能量驟然強烈釋放的一種形式。火山噴出物很復雜，既有氣體、液體，也有固體。,火山噴發(fā),海底火山,火山噴發(fā)組圖,震源和震中、震中距、震源深度,視頻欣賞,地下發(fā)生地震的地方叫震源，震源在地面上的垂直投影叫震中；從震中到震源的距離叫震源深度。根據(jù)震源深度可將地震劃分為淺源地震（震源深度小于70km)、中源地震（震源深度70-300km)和深源地震（震源深度大于3

17、00km).大多數(shù)地震屬于淺源地震，約占地震總數(shù)的72.5%，所釋放的能量占總能量的85%。深源地震僅占地震總數(shù)的4%，釋放能量只占總能量的3%左右。中深源地震有的盡管震級很大，但危害很小。從觀測點（如地震臺）到震中的距離，叫震中距。通常把震中距小于100 km的地震，叫地方震；100~1000 km的叫近震；超過1000 km的叫遠震。,第四章,,世界地震分布與板塊構(gòu)造的關(guān)系,圖中的紅點為1962～1967年全球淺源與深源地震的震中位

18、置，其他時期的震中位置與此相似,第四章,地球表面的板塊構(gòu)造,巖石圈可以劃分成太平洋板塊、歐亞板塊、印度-澳大利亞板塊、非洲板塊、南美洲板塊、北美洲板塊和南極洲板塊七個大板塊和阿拉伯、菲律賓等小板塊。全球板塊劃分見下圖。,第四章,,六 大 板 塊（有的學者將南、北美板塊合在一起，稱為美洲板塊）,第四章,轉(zhuǎn) 換 斷 層,,在轉(zhuǎn)換斷層型邊界上，即沒有板塊的新生，也沒有板塊的消亡，只是表現(xiàn)為板塊的平移和錯斷。,第四章,,威爾遜旋回的六

19、個階段（Strahler,1997),第四章,地幔對流與板塊運動（Strahler),板塊構(gòu)造學說認為，板塊運動的驅(qū)動力來自于地幔，是由地幔對流驅(qū)動的。由于地幔受熱不均勻，在受熱強烈、溫度比較高的地方，地幔物質(zhì)上涌，上涌的物質(zhì)受到巖石圈的阻擋，在巖石圈底下向兩側(cè)運移，到溫度較低的地方下沉，形成一個完整的地幔對流旋回。在對流上升的地方，導致板塊分離和新的洋殼的形成，而在對流下沉的地方，導致板塊的俯沖和板塊的消亡。,第四章,,固體地球表層結(jié)

20、構(gòu)和輪廓,海陸分布：海洋面積大于陸地面積； 海陸分布不均勻； 七大洲和四大洋； 大陸輪廓呈倒三角形； 大型島群大多分布于大陸東岸； 大陸東岸不僅島嶼多，而且有系列島弧分布； 一些大陸輪廓具有明顯的相似性或吻合性。,地面起伏：大陸面積愈

21、大，其平均海拔愈高； 大洋面積越大，平均深度越大。,第四章,地球表面的海陸分布,東半球、西半球,南半球、北半球,水半球、陸半球,地球表面明顯地分為海洋與陸地兩大部分。連續(xù)的廣闊水體稱為世界大洋，它是海洋的主體。被海洋所環(huán)繞，但突出于海洋面上的部分則稱為陸地。大陸是陸地的主體，島嶼是陸地的組成部分。,第四章,,兩半球海陸面積比較,陸半球,,,,,,,,東半球,西半球,北半球,南半球,水半球,,,,38.0,62.0

22、,39.3,60.7,20.0,陸地（％）,海洋（％）,80.0,80.9,19.1,89.0,11.0,53.0,47.0,地球表面包括陸地和海洋，由于海洋和陸地面積相差懸殊，因此不論在哪個半球，海洋面積都比陸地面積大，海洋分布是不均勻，由表可見，在東半球的陸地面積（38％）較西半球（20％）大；北半球39.3％）較南半球陸地的面積（19.1％）大。陸半球陸地面積可達到47%，而水半球海洋面積卻達到89%。,第四章,,地球上各大

23、陸高出海平面的平均高度和各大洋底部低于海平面的平均深度存在著很懸殊的差別。南極洲平均海拔2263 m，歷來被視為世界上最高的大陸。實際上它是由于地表覆有巨厚的冰蓋所致。以裸露地表而論，亞洲大陸最高（950 m），以下依次為北美（700 m），非洲（650 m）、南美（600 m）、歐洲（300 m）等。顯然，大陸面積愈大，其平均海拔愈高。同樣，大洋面積越大，平均深度越大。,,大陸面積與平均高度之間的 關(guān)系,第四章,主要陸地面集中分 布

24、 于 -1000m ~ +2000m 之間，平均陸地面高程為875m。主要海底面集中分布于- 3000m~ -6000m 之間，平均海底面高程為 -3795m。,不同高程固體地球表面面積所占的百分比,（據(jù)Myllie,1976年）,第四章,構(gòu)造地貌,,由大地構(gòu)造運動形成并受大地構(gòu)造控制的地貌，叫做大地構(gòu)造地貌。例如，大陸與大洋、海溝與大洋中脊、島弧與邊緣海、大陸架與大陸坡、大陸裂谷與地縫合線，都是大地構(gòu)造運動形成的跨越地區(qū)的大型地

25、貌，故可以稱之為大地構(gòu)造地貌。,,在大地構(gòu)造的背景上，由于區(qū)域構(gòu)造差異而形成的具有區(qū)域特征的構(gòu)造地貌。高原、平原、盆地、山地、海底火山等，都是區(qū)域構(gòu)造地貌的代表。,,在大地構(gòu)造格局與區(qū)域構(gòu)造背景下，主要由于局地構(gòu)造作用、影響而形成的地貌，叫做局地構(gòu)造地貌。根據(jù)局地構(gòu)造的類型，可以將之其劃分為褶曲地貌、斷層地貌、火山地貌、巖性構(gòu)造地貌等。,第四章,大地構(gòu)造地貌,區(qū)域構(gòu)造地貌,局地構(gòu)造地貌,,,,單 斜 地 貌,發(fā)育在褶曲一翼單向傾斜巖層上

26、的地貌，叫做單斜地貌。單斜地貌包括單面山（單斜山）和豬背脊（豬背山）。當巖層傾角比較小時，順巖層發(fā)育的山坡比較和緩，而另一坡比較陡峭，兩坡不對稱，這樣的山地叫做單斜山；,當組成單斜山的巖層傾角比較大時，山坡兩側(cè)都比較陡，山地兩坡比較對稱，看起來像豬背，故稱為豬背脊,豬背脊,單斜山,第四章,,巖石圈與人類,,,第四章,人類,巖 石,礦 物,地殼元素組成,火山,地震,,,,,,,固體支撐、生活資料來源、生產(chǎn)資