地球基本特征及地质年代

地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/31•基本内容掌握地球的基本概况、圈层结构掌握地质作用及地质年代学的基本知识。地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代第一节地球概况一、地球的形状和大小天圆地方不是一个稳定的旋转椭球面，有地方隆起，有地方凹陷，相差可达100m以上；赤道横截面不是正圆形，是近似椭圆形，长轴指向西经20°和东经160°方向，长短轴之差为430m；赤道面不是地球的对称面，与标准椭球体相比，南极大陆比基准面凹进24m；北冰洋却高出基准面14m。赤道——南纬60°之间高出基准面，而从赤道到北纬45°之间低于基准面。大地水准体”（Geoid）—平均海平面所封闭的球体形状第一节地球概况一、地球的形状和大小圆球形旋转椭球体形第一节地球概况一、地球的形状和大小第一节地球概况一、地球的形状和大小地球赤道半经（α）：6378137m地球极半经（с）：6356752m第一节地球概况二、地球的物理性质地球的平均密度：5.517g/cm3（一）地球的密度和重力在地下若干深度处密度呈跳跃式变化，推测地核部分密度可达13g/cm3左右。地球的平均密度和水星（5.4）相差不多。月球（3.341）和火星（3.95）的密度都比地球小，其它行星的密度更小。第一节地球概况二、地球的物理性质（一）地球的密度和重力F=m1m2/r2据万有引力定律：F=G·M·m/r2地球赤道处重力加速度g=9.780318(m/s2)地球两极处重力加速度g=983.2177(m/s2)两极，重力比赤道处大0.53％，也就是说把在两极重100kg的物体搬到赤道地区时，则变成99.47kg。第一节地球概况二、地球的物理性质（一）地球的密度和重力地球的重力重力值随纬度的增加而增加重力值随高度的增加而减少重力随深度的增加先增加，然后减小，到地心趋向于零。第一节地球概况二、地球的物理性质（一）地球的密度和重力理论重力值重力异常重力勘探重力正异常——此处地下往往有密度较大的物质，可能是铁、铜、铅、锌等矿区。重力正异常——此处地下往往有密度较小的物质，可能有石油、煤、盐类以及大量地下水等存在。第一节地球概况二、地球的物理性质自由空气校正自由空气异常（经过自由空气校正后的重力值和理论值差异）（一）地球的密度和重力第一节地球概况二、地球的物理性质布格校正:岩石和地形对测点所产生的异常布格重力异常地壳均衡说（一）地球的密度和重力了解我国大陆部分地区布格重力异常第一节地球概况二、地球的物理性质（二）地磁第一节地球概况二、地球的物理性质（二）地磁地磁三要素磁场强度：地表任意一点地磁的大小。指向北磁极。磁偏角：地磁子午线与地理子午线之间的夹角。—θ其中，以指北针为准，东偏为“＋”；西偏为“－”。磁倾角：磁针与各处水平面的夹角。—α依指北针，下倾为“＋”；上仰为“－”。两磁极为90°；赤道为0°。第一节地球概况二、地球的物理性质（二）地磁地磁极地磁子午线地磁场的变化地磁异常磁法勘探古地磁学地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/316地磁的特点（1）地磁南北极和地理南北极的位置不一致，并且磁极的位置逐年都有变化，磁极有向西缓慢移动的趋势。（2）地面上每一点都可从理论上计算出它的磁偏角和磁倾角。如磁偏角和磁倾角与理论值不符时，叫做地磁异常。（3）地球磁场的磁力线受太阳风的影响，被压缩在一个固定区域内，这个区域叫磁层。第一节地球概况二、地球的物理性质（二）地磁磁层第一节地球概况二、地球的物理性质（二）地磁塔里木盆地显生宙磁极游移曲线第一节地球概况二、地球的物理性质（二）地磁地磁场的成因第一节地球概况二、地球的物理性质（三）地热地热：地球内部的巨大热能地热增温级地热梯度第一节地球概况二、地球的物理性质（三）地热地热来源与释放来源：铀（U238，U235）、钍（Th232）、钾（K40）等放射性元素衰变产生的热能。释放：火山喷发、热水活动、构造运动、大地热流。大地热流大地热流----地球内部热能向地表传输的现象。全球平均为：6.15×10-6J/cm2·s。则全球每年为：6.15×10-6J/cm2·s×一年×地球表面积≈9.63×1020-1.09×1021J，这个数字相当于燃烧300多亿吨煤放出的热量。第一节地球概况二、地球的物理性质（三）地热外热层(变温带)常温层(常温带)内热层（增温带、地热梯度)q＝一K.r地球的内热不断从深部传输到地表散发。单位时间内通过地球表面单位面积散失的热量，称作地热流值。4.1868×10-6J/cm2·s——1个地热流量单位。用（HFU）表示。全球平均地热流值：1.47HFU。地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/323全球地热流值特征：全球平均地热流值为1.47±0.74HFU，大陆和海洋平均值几乎相等。地热流值的分布有明显的时空差异。海洋：洋中脊最高——1.90±1.48HFU；海盆——1.27±0.53HFU；距离洋中脊最远的海沟平均值最低—1.16±0.70HFU从古到新，地热流值表现为由低到高的趋向。前寒纪地块——0.91±0.02HFU，新生代褶皱带——1.75±0.06HFU。热流值与岩石圈厚度有关。岩石圈越薄——越大；反之——越小。地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/324地热能:一定地质条件下，地热富集起来形成地热能地热流值＞2HFU，一般认为是良好地热资源的地区。中生代褶皱带（相当于环太平洋带）、新生代喜马拉雅褶皱带（相当于地中海-喜马拉雅带）是著名的地热带（地震带和火山活动带）。我国东部沿海（包括台湾在内）和西藏、云南等地，处于世界的两条地热带范畴内，地热资源丰富。第二节地球的结构一、外部圈层即外三圈:大气圈、水圈和生物圈第二节地球的结构二、地球的内部圈层地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/327地球内部圈层示意图第二节地球的结构二、地球的内部圈层划分依据地震波分为纵波（P）和横波（S）第二节地球的结构二、地球的内部圈层划分依据地震波分为纵波（P）和横波（S）第二节地球的结构二、地球的内部圈层划分依据地震波分为纵波（P）和横波（S）第二节地球的结构二、地球的内部圈层（一）地壳1.地壳的化学组成8种主要元素占98％以上克拉克值2.地壳的厚度和结构平均厚度A´AMohoDisc.M.A´：以O、Si、Al及K、Na为主，花岗岩层，或硅铝层（Si、Al）A″：Mg、Fe、Ca增加，玄武岩层，或硅镁层（Sima）第二节地球的结构二、地球的内部圈层（一）地壳康拉德面2.地壳的厚度和结构第二节地球的结构二、地球的内部圈层（一）地壳陆壳：约占地壳面积的1/3多一点，陆壳具有明显的双层结构，即存在上、下地壳。洋壳：位于海洋之下，约占地壳面积2/3少一点，其上为约4km厚的海水，洋壳缺失上地壳2.地壳的厚度和结构第二节地球的结构二、地球的内部圈层（一）地壳大陆地壳大洋地壳厚度大薄双层单层O,Si,Al,KO,Si,Mg,Fe年代老新第二节地球的结构二、地球的内部圈层（二）地幔A´AMohoDisc.M.2900km400km920km主要成分为超基性岩。橄榄岩层，又称榴辉岩层60kmB´B岩石圈低速层软流圈C´CD´D拜尔勒面雷波蒂面第二节地球的结构二、地球的内部圈层（二）地幔A´AMohoDisc.M.33km2900km400km920km60kmB´B岩石圈低速层软流圈C´CD´D4640km5120kmEFG不确定性古登堡面2900km地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/337圈层名称亚圈层名称深度（km）性质地壳（A）硅铝层（花岗岩层A’）0~70固态(2.7~2.8g/cm3)硅镁层（玄武岩层A’’）0~65固态(3.0g/cm3)莫霍面5~70地幔最上地幔（橄榄岩层B’）35(70)~120固态-刚性软流圈（B’’）120~250固态-塑性(3.3g/cm3)上地幔下部（C）250~670固态~刚性下地幔（D）670~2900固态-弹性古登堡面2900地核外核（E）2900~4640液态过渡带（F）4640~5155固态内核（G）5155~6371固态地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/338第三节地质作用和地质年代一、导致地球不断变化的作用——地质作用（一）基本概念地质作:用作用于地球的自然力使地球的物质组成、内部构造和地表形态发生变化的作用，总称为地质作用。引起地质作用的自然力称为地质营力。地质营力分为内营力和外营力。第三节地质作用和地质年代一、导致地球不断变化的作用——地质作用（二）地质作用的能源引起地质作用的能量来源有两大方面：1、内能，来自地球本身的能量主要有：地球自转产生的旋转能，重力作用形成的重力能，放射性衰变产生的热能以及地球内部物质结晶或互相作用放出的结晶能和化学能等。2、外能，来自地球以外的能量主要有：太阳辐射能，天体引力能及其它行星、恒星对地球的辐射等。第三节地质作用和地质年代（三）地质作用的分类风化作用剥蚀作用外力搬运作用作用沉积作用成岩作用物理风化作用化学风化作用生物风化作用机械剥蚀作用化学剥蚀作用机械搬运作用化学搬运作用大陆沉积作用海洋沉积作用机械沉积作用化学沉积作用生物沉积作用地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/342构造运动内力作岩浆活动用变质作用地震水平运动升降运动喷出作用（火山作用）侵入作用第三节地质作用和地质年代二、地质年代研究有关地球历史演化和测定地质事件的年龄与时间序列，称为地质年代学。地质年代包括两种:相对地质年代绝对地质年龄（同位素地质年龄)地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/344绝对地质年龄利用放射性同位素衰裂变测年技术测定的矿物或岩石的年龄，称为同位素地质年龄，也叫绝对地质年龄。相对地质年代根据地球发展历史过程中生物演化和岩层形成的顺序，将地球历史划分的若干自然阶段。化石：保存在地层中地质历史时期生物遗体和遗迹。生物层序律：在最古老的地层中无化石；地层愈古老其中保存的生物化石愈低级，地层愈年轻其中保存的生物化石愈高级。地层层序律：在层状岩层的正常序列中，先形成的岩层位于下面，后形成的岩层位于上面。基本概念第三节地质作用和地质年代二、地质年代相对地质年代：根据地球发展历史过程中生物演化和岩层形成的顺序，将地球历史划分力若千自然阶段，称为相对地质年代。地层层序律、化石顺序律和切割律。第三节地质作用和地质年代二、地质年代相对地质年代地层层序律:依照沉积的先后，早形成的地层在下，晚形成的地层在上。第三节地质作用和地质年代二、地质年代相对地质年代化石顺序律或生物层序律：不同时期的地层中含有不同类型的化石组合，而在相同时间和地理环境下所形成的地层中含有相同类型的化石组合，地层年代越老所含生物化石就越简单，越原始。第三节地质作用和地质年代二、地质年代相对地质年代切割律或穿插关系:被穿插的岩石老，穿插者新第三节地质作用和地质年代二、地质年代相对地质年代年代地层单位地质时代单位岩石地层单位宇（Eonthem）………宙（Eon）……大群界（Erathem）………代（Era）…………群系（System）………纪（Period）………组统（Series）……………世（Epoch）………段阶（Stage）………期（Stage）………层二、地质年代地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/352地质学基础第二章地球的基本特征及地质年代2020/1/353岩石地层单位是以地层的岩石特征和岩石类别作为划分依据的地层单位。群为最大的岩石地层单位。它是由明显一致的相同岩石特征的两个或两个以上的组构成。组是岩石地层划分的基本单位。它在岩性上具有一定的规律性和均一性，以某类岩石为主或几类岩石的联合。段是比组低一级的岩石地层单位。层为最小的岩石地层单位。第三节地质作用和地质年代二、地质年代同位素地质年龄同位素年龄测定的基本原理和方法当岩浆冷凝矿物结晶时，放射性元素以某种形式进入矿物或岩石中，在封闭体系中放射性元素