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地质学基础1地质学基础2地质学基础3地质学基础4地质学基础5第一节地球的表面特征一、地球的大小和形状二、地球表面的形态特征地质学基础6一、地球的大小和形状1975年16届国际大地测量和地球物理协会公布了修订的地球参数如下：赤道半径(a)6378.140km两极半径(c)6356.755km平均半径(R)6371.004km表面积(4πR2)510070100km2体积(4/3πR3)1083157900000km33434地质学基础7地质学基础8地球的外形是内部特征的反映：第一、地球接近旋转椭球体，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。地质学基础9二、地球表面的形态特征地质学基础10地质学基础地质学基础11(一)大陆地表的形态1.山地海拔高度在500m以上，地形起伏高差在200m以上的地区叫山地。呈线状延伸的山地叫山脉，在成因上相联系的若干相邻的山脉总称山系。名称海拔高度(m)切割深度(m)举例极高山50001000喜马拉雅山脉主体高山5000~35001000~500昆仑山脉主体中山3500~1000500~200秦岭、大巴山脉主体低山1000~500200±中、高山的较低部分地质学基础12地质学基础132.丘陵大陆地表海拔高程在500m以下，切割深度不超过200m的起伏地形。如川中丘陵、东南沿海丘陵。3.平原面积广阔、地势平坦或略有起伏、海拔高程在600m以下的地区。如华北平原、松辽平原、长江中下游平原。地质学基础144.高原海拔在600m以上，相对面积较大，地势较为平坦或有一定起伏的地区。高原边缘常是崖壁或地形的突降。如青藏高原、云贵高原。5.盆地四周是山地或高原、中央相对凹下且较平坦的地形。如四川盆地、塔里木盆地。6.洼地大陆内部高程在海平面以下的地区称为洼地。新疆吐鲁番盆地的克鲁沁地区低于海平面155m。地质学基础157.裂谷是大陆上的一些规模宏伟的线状低洼谷地，延伸可达数千公里，宽仅数十公里，两壁为断崖。如东非大裂谷,为一系列峡谷和湖泊组成，全长6500多公里。地质学基础16(二)海底地表的形态地质学基础17地形单元面积(106km2)占海洋面积%占地球面积%大陆边缘55.415.310.9大陆基19.25.33.8岛弧－海沟6.11.71.2大洋盆地157.243.530.8洋脊124.034.224.2地质学基础181.洋脊贯穿洋盆，线状延伸几千公里的海底山脉，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。2.大洋盆地海沟与海底山脉之间宽阔而又平坦的大洋底，占海洋面积的43.5%，水深一般为4000～5000m，平均水深3700m。洋盆中表面极为平坦的部分称为深海平原。连绵起伏的小山丘叫深海丘陵，多为馒头状或覆盆状，相对高度仅数十至数百米。地质学基础193.海山是洋底上孤立的隆起地形，高度大于1000m，多呈圆锥状，边坡较陡。顶部平坦，隐没于水下的叫平顶海山。海山顶端露出水面，则成为岛屿。4.岛弧与海沟岛弧是呈弧形延伸很长的火山列岛，常发育于大陆架的边缘。岛弧靠大洋一侧常发育长条形的巨型深海凹槽，叫海沟，海沟很窄，宽度一般小于100km，但延伸可达数千公里。一边坡度陡，一边坡度缓。岛弧与海沟平行伴生构成一个统一体，合称岛弧-海沟系。地质学基础205、大陆基是大陆坡外缘与大洋盆地之间的缓倾斜地区，坡度仅5´～35´，由浊流和滑塌作用所带来的物质堆积而成。地球物理资料表明有的大陆基下面过去曾经是海沟。而现代海沟发育的太平洋型大陆边缘缺乏这一地形单元。6.大陆边缘是大陆和大洋盆地之间被海水淹没的连接地带，包括：大陆架和大陆坡。地质学基础21(1)大陆架是紧靠大陆分布的浅水台地，是大陆在水下的自然延伸部分。表面平坦，坡度一般小于0.1°，平均水深133m，最深可达500m，平均宽度75km，一般是指水深在200m以内的水域。(2)大陆坡是在大陆架外缘转向深海海底、坡度较大的地带。平均坡度为4.3°，最大可达20°，平均宽度只有28km，坡脚深度为1400～3200m。地质学基础22第二节地球的主要物理性质一、地球的密度和压力二、重力三、地磁四、地电五、放射性六、地热七、弹塑性地质学基础23一、地球的密度和压力（一）密度及其变化地球的质量是5.976×1027g，地球的平均密度为5.52g/cm3。地表岩石的平均密度为2.7～2.8g/cm3，由此推测，地球内部的物质应具有更大的密度。地球的密度随深度的增加而增大，但增长不均匀，在大约400、650、900、2885、4640km深度处变化较明显，其中以2885km处变化最大。到地心可达13g/cm3。地质学基础24（二）压力及其变化地球内部的压力主要是指静压力。它是随深度的增加而增大，在地表以下11km处的压力约为1000MPa，33km处为1200MPa，在2885km处为132500MPa，地心处估计高达360000MPa。地质学基础25二、重力地球表面某点的重力是该点所受地心引力和地球自转产生的惯性离心力的合力。重力在此点就是加速度，单位是厘米每秒平方（cm/s2）。其表现就是物体有了重量。重量等于物体质量与物体所在位置的加速度的乘积。地质学基础26地表的重力随纬度的增高而增大。而且，重力随处而异。原因有三：第一、赤道半径大于两极半径；第二、不同纬度自转角速度不同，赤道离心加速度最大，是引力加速度的1/289，在两极离心加速度为零；第三、组成地壳的物质密度分布不均。若不考虑最后一种因素，地球表面任何一点的重力值可根据上述理论求出，此值称正常重力值。任何一点的观测值与正常重力值的差叫重力异常。地质学基础27引起重力异常的原因主要是组成地壳的物质密度不均。物探中的重力勘探就是利用这个原理，通过寻找地壳中局部重力异常区的方法来找矿，并可帮助查明地下的地质构造及矿藏。在地下由密度较大的物质，如铁、铜、铅、锌等金属矿床，常显示正异常。由密度较小的物质，如石油、煤、盐等非金属矿床，常显示负异常。地质学基础28三、地磁地球是一个磁化的球体，具有两个地磁极，在它的周围空间都存在着磁场，叫做地磁场。地磁场的南北两极和地理两极并不一致，两者相差1280km，地磁轴和地球自转轴有11.5°交角。有无数条磁子午线通过南北地磁极，地磁子午线与地理子午线的夹角叫磁偏角；指北针偏在地理子午线东边者叫东偏角，用“+”表示；指北针偏在地理子午线西边者叫西偏角，用“-”表示。地质学基础29地质学基础30地磁磁力线在赤道地区是水平的，在两极地区则是直立的；其它任何地区，地磁力线与水平面之间都有一定的夹角，这个夹角就是磁倾角。以指北针为准，下倾者为正(北半球)，上仰者为负(南半球)。在地磁场内，某一地点磁力的大小，叫地磁强度。磁偏角、磁倾角和地磁强度是三个重要的地磁要素。地质学基础31把地磁场看成是一个均匀的磁化球体产生的磁场，这种磁场叫基本磁场。地磁场还包含着两种：变化磁场和磁异常。实际观测到的地磁场与正常磁场不一致，称为磁异常。实际磁场大于正常磁场者叫正磁异常，实际磁场小于正常磁场者叫负磁异常。利用磁异常来探测地下矿产和地质构造的方法叫做磁法勘探。在有磁铁矿、镍矿、超基性岩体的地区，显示较强的正磁异常；在金、铜、盐、石油、石灰岩等地区一般显示负磁异常。地质学基础32地球磁性不稳定，有三种变化：1、磁场强度变化：每天约有数十伽玛变动，以及突发性的磁暴；2、地磁极的移动：南北地磁极在缓慢地移动，以磁北极为例：1600年位于78°42´N，59°00´W；1700年75°51´N，68°48´W；1980年78°12´N，102°54´W；3、地磁极极性的变化：磁北极在地质历史中曾经多次变为磁南极。地质学基础33四、地电地球具有电性，可以导电。高层大气电离对地面产生感应电流，地球内部岩体可产生温差电流，地磁场的感应电流。地球内部的电性主要与地内物质的磁导率和电导率有关。磁导率一般变化不大；但电导率变化较大，与温度、岩石的类型、矿物成分、岩石中的孔隙度、孔隙水的含量及其矿化度等因素有关。如硫化物矿体可产生自发电流，矿体下部为正电极，上部为负电极，地面电流流向矿体，在矿体附近电位下降，形成负电中心；石墨也产生负电位，无烟煤则产生正电位。这样利用不同地下物质的地电特征可探明一些矿体及其位置，这种方法叫做电法勘探。地质学基础34五、放射性是放射性元素在不稳定原子核衰变为稳定的原子核的过程中发出射线、释放能量的现象。岩石铀钍钾钾/铀沉积岩3.005.00200006667花岗岩4.7518.50379008000玄武岩0.602.70840014000球粒陨石0.0120.0484570000表：岩石放射性元素的含量（单位：百万分之一）可以用专门仪器来寻找地壳中局部放射性强度较高的地区，即放射性异常区，进而寻找含放射性元素及与放射性元素有关的矿床，这种找矿方法就是放射性勘探。地质学基础35六、地热根据地内温度的分布状况和地热来源，可分为外热层、常温层和内热层：1.外热层：是固体地球最外表的一个温度层，一般陆地深度为10－20m，内陆和沙漠地区可达30－40m。该层的热量来自太阳的辐射，因组成地表的岩石和土层导热率小，温度向下逐渐降低的。2.常温层：外热层下界一带，是一个厚度不大的层带，温度大致保持在当地的年平均温度。常温层一般在中纬度地区的深度大于赤道和两极地区，内陆地区的深度大于海滨地区。地质学基础363.内热层：在常温层以下，热量由地球内部提供。该层温度随深度的加深而逐渐有规律地增高，即每下降一定深度便增高一定温度，地温增量有两种表示方法：(1)地温梯度：深度每增加100m所增加的温度数值，用℃表示。(2)地温深度：即温度每升高1℃所增加的深度，用m表示。上述两种表示数值互为倒数，如地温梯度为5℃，则地温深度为20m。常用地温梯度来表示。地质学基础37七、弹塑性固体地球在一定条件下表现为塑性。褶皱地质学基础38地球还具有弹性，表现在以下两个方面：固体地球和海水一样，在日月引力作用下会产生潮汐现象，这种潮汐叫固体潮；地球能传播地震波。这些现象都说明地球具有弹性。可以通过测定人工地震产生的地震波在地下的传播速度的变化情况，探测地下不同物质的分界面，可了解地下深处的地质构造和矿产，还可用来研究地球的内部结构，这就是物探工作中最常用的地震勘探法。地质学基础39第三节地球的结构一、地球外圈及其主要特征二、地球内圈及其主要特征地质学基础40地质学基础41一、地球外圈及其主要特征在地球石质表面以上，充满了大气、水和生物，自然地分别形成了大气圈、水圈和生物圈。(一)大气圈（atmosphere）物质成分：氮、氧、氩、其它气体、固体尘埃、水分大气圈的分层：对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层地质学基础42地质学基础43（二）水圈（hydrosphere）地质学基础44水圈是地球表层的水体，是一个连续而又不规则的圈层，具有以下特点：构成：海水、大陆水体（河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水）、大气和生物中的水。水体循环：水体互相转换，总量不变。HydrologicCycle地质学基础45水体和水水体替换时间极地冰川近10000年世界大洋2500年高山冰川1600年地下水1400年湖泊17年沼泽5年土壤水1年河水16日大气水8日生命有机体中的水几小时各种水体的替换时间表地质学基础46水体循环作用产生了三个重要结果：1、源源不断地制造淡水供给陆地；2、净化了空气和大自然；3、地面流水冲蚀地表，通过河流将陆地表面的松散泥沙及溶解物质送入海洋。地质学基础47(三)生物圈(biosphere)在大气圈、水圈和岩石圈的界面上下，分布着千万余种生物，它们相互依存和制约，构成一个形态特殊的圈层——生物圈。总质量：约为114800亿t；分布范围：可达10km的高空，深可到地表以下3km深处和深海底部；构成：原核生物、原生生物、真菌类、植物、动物。地质学基础48二、地球内圈及其主要特征(一)如何确定地球内部结构地球具有弹性，地震波可