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普通地质学总复习一绪论1.地质学（geology)：是研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层的各种地质作用和现象及其成因的科学。普通地质学(physicalgeology)是介绍“普通的”地质过程、事件、产物及其产生的原因——动力作用的科学。2.地质学三大用途：获取资源，保护环境，减低灾害。3.地球科学(Earthsciences)：研究地球系统的科学。空间上：地球系统中各个子系统（或圈层）的组成，结构以及相互作用。时间上：过去、现在、将来。4.地球系统(Earth’sSystem)：自地心至地球外层空间十分广阔的范围，是由固体地球圈(geosphere)，大气圈(atmosphere)，水圈(hydrosphere)，生物圈(biosphere)组成的一个开放的复杂巨系统。5.地球的地质作用及其产物地质作用：自然界能够引起固体地球的物质组成、结构构造及地表形态等发生变化的作用。地质营力：引起这种变化的自然力：包括外动力和内动力。外动力地质作用：太阳能（根本动力）、风、河流、湖泊、海洋、冰川内动力地质作用：内生能源、岩浆活动、地幔对流等6.地质学的思维方式和时空观：思维方式：将今论古（历史比较法）；莱伊尔（C.Lyell）系统的论证了古今地质作用的一致性（将理性带入地质学），盖基（A.Geikie）总结“Thepresentisthekeytothepast”将今论古的基本思想：发生在地质历史时期的地质作用及其结果，与现代正在进行的地质作用及其产物有相似之处。从研究现代地质作用的过程和产物中总结出的规律，可以用来分析保留在地层和岩石中的各种地质现象，从而推断古代地质作用的过程和古地理环境。举例分析。时空观：时间从漫长到迅速；空间从宏大到微小；地质学中的快和慢；地质过程非常复杂。工作方法——归纳法地质学新老技术：老技术（地质锤、放大镜和罗盘）；新技术（笔记本电脑，数码相机和GPS).7.地质学简史（了解）：丹麦学者斯坦诺1669年提出了著名的地质学三定律：叠覆律，原始连续律，原始水平律。水火之争，“均变论和灾变论”。二、地球的物理特征、圈层结构及特征1.地表形态及其主要特征：地球的形状通常指大地水准面所圈闭的形状。大地水准面(geoid)是由全球性静止海面即平均海平面及其在陆地底下延伸所构成的封闭曲面。在该面上各处重力位相等。从最大的空间尺度上看地貌，有大陆和海洋。在次一级尺度上，大陆内部有山地、高原、平原、盆地；海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海沟。海底主要地形单元：主要分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三个单元。大陆边缘分为主动型大陆边缘(activecontinentalmargin)和被动型大陆边缘(passivecontinentalmargin)。被动型大陆边缘包括陆架、陆坡和陆隆(也称陆基)，缺乏海沟俯冲带，无强烈的地震、火山和造山运动，又称大西洋型大陆边缘;主动型大陆边缘包括陆架、陆坡、海沟、岛弧，发生板块俯冲作用，地震火山活动活跃。又称太平洋型大陆边缘。2.地球的主要物理性质：密度、压力、温度、重力、磁性、弹塑性。a)地球的重力：地球对物体产生的引力和该物体随着地球自转而引起的离心力的合力。重力的方向大致指向地心。重力场:地球内部及其附近存在重力作用的空间;重力场强度:单位质量的物体在重力场中所受的重力。它在数值上(包括方向)等于重力加速度。地球的地面起伏甚大，内部的物质密度分布也极不均匀，在结构上存在着显著差异。这使得实测的重力值与理论值之间有明显的偏离。将实测的重力值（g）减去该点的重力正常值（g0）,其差值即为重力异常(gravityanomaly)把实测的重力值校正到相当于海平面高度时的重力值，这一过程称为重力校正。重力异常的类型:校正后的实测重力值大于理论值称为重力正异常，表示地下物质密度过大；相反为重力负异常，表示地下物质密度小。利用重力异常可以进行矿产资源的勘探，称为重力勘探，例如富含金属矿产的地区存在正异常，而含有石油、煤等的地区则存在负异常。b)地球磁场：地磁场(geomagneticfield):地磁力线的分布空间。地球外部磁场的特点类似于条形磁铁的特征。地磁极:偶极子磁轴与地面的交点。地磁三要素：磁场强度【总磁场强度(T):地球上某一点磁力的大小和方向；水平磁场强度(H):总磁场强度的水平分量；垂直磁场强度(Z):总磁场强度的垂直分量】；磁偏角(D):磁子午面与地理子午面间的夹角；磁倾角(I):总磁场强度与水平面的交角。地磁异常（magneticanomaly）：实测地磁要素的数据与正常值(地球基本磁场可近似看作均匀磁化球体的磁场)有显著的差别，大于正常磁场者为正异常，反之为负异常。磁法勘探：若地壳中存在磁性岩体和矿体，如磁铁矿、镍矿、超基性岩等，出现正异常。若地壳中存在金矿、盐矿、石油、花岗岩等低磁或反磁性的矿物和岩体，则出现负异常。磁场的存在会导致岩石发生磁化，而磁场的变化会在磁化的岩石中留下记录。由于具有不同的剩磁特征，岩石成为研究古磁场的特殊“化石”。从对岩石的磁性、特别是对它们剩磁方向的研究，可以弄清楚岩石磁化时在地球上的位置。古地磁研究在板块构造理论的兴起和确定过程中起了十分关键的佐证作用。地磁极出现“反转”,即南、北极互相颠倒的现象。地磁场正向期—与现代地磁场方向一致的时期；地磁场反向期—与现代地磁场方向相反的时期。c)地热：来源（1）放射性元素衰变，如238U、235U、232Th、40K三元素衰变释放出巨大的热量。集中于地壳及上地幔顶部，大陆地壳上部的酸性岩浆岩最为富集。（2）地球的重力热，地球演化过程中原始物质聚集，体积收缩释放出的重力能和物质碰撞所转化出的热能。（3）其他热源，包括潮汐摩擦热和化学反应释放热。地温场(geothermalfield)(或地热场):是指地球内部各层中温度的分布状态，是地球内部空间各点在某一瞬间的温度值的总和。地温场可以用等温面表示，把相同温度的各点相连接而成为等温面。地温梯度(geothermalgradient)：沿等温面的法线朝向地球中心方向上单位距离内温度所增加的数值,又称地热增温率,其倒数称地热增温级。地热增温率约为2-30℃/100m。地壳浅层的温度分布从地表向下大致可分为三层：变温层（0-30m，随太阳辐射的变化而变化）；恒温层（薄，太阳辐射热和地球内部热处于平衡）；增温层（地温受控于地热）。地球的地热流（geothermalflow）：指地球内部热能向地表散失的状况，系单位时间内通过地表单位面积所散失的热流量。全球实测的地热流值为1.47热流单位。大陆和大洋的平均热流值接近于全球热流值。不同的地区热流值有差别。造山带、裂谷、深大断裂、大洋中脊热流值高。热流值高于平均热流值称为地热异常（geothermalanomaly）。热流值高的地区称为地热异常区，地热为天然能源。d)地球的弹塑性：弹性——外力消失后变形恢复的性质，变形与受力成正比（海洋潮汐和固体潮）；塑性——外力消失后部分变形不能恢复（岩石褶皱）；粘性——外力消失后变形还可能继续（北欧斯堪底那维亚冰后期的抬升）。同一物体在不同的受力—变形条件下，可以分别表现出不同的物性。3.地球内部的圈层结构：（1）地球内部圈层及划分依据：宇宙地质的依据(即陨石学的类比)；地质学依据（通过研究深源岩石及其形成时的温压条件来了解地球内部圈层的信息）；地球物理依据（据地震波波速在地内的变化将地球内部划分成若干圈层）。不连续面（discontinuity）：地震波的速度在某些深度发生明显的改变，这个深度可以作为上下物质的分界面，称为不连续面。（2）地震波：地震产生的能量，以机械震动的方式向四周传播，形成了地震波(seismicwave)；体波（bodywave）：在地球内部传播的地震波，可分为纵波（P）与横波（S）；Primarybodywave纵波：使得物质在波传播方向上被压缩，质点振动方向与地震波的传播方向一致。可在固体和液体中传播。速度6-14km/s；Secondarybodywave横波：使得岩石发生上下左右的剪切，质点在垂直于波传播的方向上即横向运动。只能在固体中传播。速度3.6km/s。面波（surfacewave）：在地球表面传播的地震波。（3）内部圈层结构：莫霍面(Mohodiscontinuity)(莫霍洛维奇1909年发现)：地壳与地幔的分界。深度:大陆地表之下平均33km；大洋地下5-8km；纵波P波速突然增加,地内温度突然升高。古登堡面(Gutenbergdiscontinuity)(Gutenberg1914年提出)：地幔与地核的分界。深度:2900km深度处，纵波P波速急剧降低，横波S波到此中止(固态转为液态)。雷曼面(Lemanndiscontinuity)(Lemann1936年发现):内核与外核的分界。5000km深度处，纵波P波速在此急剧升高，横波重新出现。（4）内部圈层的基本特征：岩石圈lithosphere：软流圈之上的固体地球部分。包括地壳（陆壳、洋壳）、上地幔的盖层或硅镁层，由固态岩石组成。整个岩石圈平均厚度为100km。岩石圈的厚度在不同地区变化很大。大洋岩石圈厚度一般为60km左右，最厚不超过100km；大陆部分大部分岩石圈均超过100km，平均为120km。地壳是岩石圈上部的次级圈层。据地壳的演化历史和结构可分为大陆型地壳(continentalcrust)和大洋型地壳（oceaniccrust)。大陆型地壳指大陆及大陆架部分的地壳,具有上部硅铝层(花岗质层)和下部硅镁层(玄武质)层的双层结构,以康拉德面为分界；大洋型地壳往往缺失硅铝层,仅发育硅镁层,不具双层结构（陆壳和洋壳的区别，见ppt）。在莫霍面之下软流圈之上的固体圈层,由于地壳的厚度变化较大，因此莫霍面是起伏不平的，该层的厚度变化也较大。软流圈asthenosphere概念：又称低速带，是指地下60-250km之间地震波速度减低的地带。特性：全球范围内普遍存在，厚薄不一。平均密度3.5g/cm2，物质成分与石陨石相当，由于温度接近于岩石的熔点，岩石又并未熔化，而其塑性和活动性增强。意义：1）大规模岩浆活动的策源地；2）中源地震(是震源深度在70—300公里之间的地震)的发源地；3）岩石圈漂浮的载体；4）全球岩石圈循环的基础。4.地壳均衡（重力均衡）：指地球岩石圈和软流圈之间的重力平衡。阐明各个板块趋向于静力平衡的原理。在地幔内部（软流圈内），在某一深度上可以找到一个水平面称为补偿基面。在此面的单位面积上各处所承受的上覆岩块的总重量相等。即以此补偿面为准，高山地区的地势虽高，但是下部地幔厚度小，大洋地区的地势虽低但是地幔厚度大，故两处岩块总重量相等。5.地球的外部圈层：大气圈，水圈，生物圈。a)大气圈：包围着固体地球由多种气体混合物组成的圈层。下界为地下数公里，无明显上界，根据极光等物理现象，上界定为约1200公里。大气圈的物质组成为氮78.09%、氧20.95%、氩0.93%、二氧化碳0.03%等。大气圈可分为：对流层(troposphere)，平流层(stratosphere)，中间层(mesosphere)，电离层（暖层）(thermosphere)，逃逸层(exosphere).逃逸层：800公里以上，因为地球引力小，大气向外逃逸。暖（电离）层：85-800公里，气体呈离子状态，反射电磁波，温度向外升高；中间层：50-80公里，大气稀薄，气温随高度变化而降低，顶部温度降低到-83至-113摄氏度。平流层：高约10到50公里，大气呈水平运动而得名。中间夹有一层臭氧层，吸收紫外线。往上温度迅速增高。对流层：高约0-10公里，因气体对流运动而得名。对流层内大气每上升1km大气温度降低6C（大气降温率）。大气环流：只分布在对流层中，由不同纬度地面和不同高度的大气空间因间接接受太阳辐射的差异而形成的一种全球范围的大规模大气对流综合现象。科里奥利力（Corioliseff