地球的表面形態(tài)和物理性質(zhì)解析

會(huì)計(jì)學(xué)1地球的表面形態(tài)和物理性質(zhì)解析第1頁/共50頁上節(jié)內(nèi)容地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容地質(zhì)學(xué)的基本原理第2頁/共50頁上節(jié)內(nèi)容地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容地球的結(jié)構(gòu)和組成、運(yùn)動(dòng)和演化；地質(zhì)作用及其產(chǎn)物：外動(dòng)力地質(zhì)作用&內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用地質(zhì)學(xué)的基本原理第3頁/共50頁上節(jié)內(nèi)容地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容地球的結(jié)構(gòu)和組成、運(yùn)動(dòng)和演化；地質(zhì)作用及其產(chǎn)物：外動(dòng)力地質(zhì)作用&內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用地質(zhì)學(xué)的基本原理將今論古的現(xiàn)實(shí)主義原理第4頁/共50頁二、

地球的表面形態(tài)和物理性質(zhì)第5頁/共50頁2-1地球的表面形態(tài)1.地球在宇宙中的位置2.地球的形狀和大小3.地球的表面形態(tài)第6頁/共50頁1.地球在宇宙中的位置第7頁/共50頁地球在宇宙中的位置宇宙—銀河系—太陽系—地球第8頁/共50頁第9頁/共50頁最近的太陽系星體分類

（2006.8.24國際天文學(xué)會(huì)通過）行星（planet)指的是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、并且能夠清除其軌道附近其他物體的天體。包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。矮行星（dwarfplanet)與行星同樣具有足夠質(zhì)量、呈圓球形，但不能清除其軌道附近其他物體、且不是一顆衛(wèi)星的天體。例如：冥王星，齊娜以及谷神星也歸入“矮行星”行列。太陽系小天體（smaller

solar

system

bodies）：包括絕大多數(shù)太陽系小行星(asteroid)、絕大多數(shù)海王星軌道外天體、彗星和其他小天體在內(nèi)的所有圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的天體。

第10頁/共50頁類地行星：水、金、地、火。硅酸鹽巖石為主要組分類木行星：密度低、具行星環(huán)和較多衛(wèi)星第11頁/共50頁2.地球的形狀與大小第12頁/共50頁地球的形狀與大小天圓地方公元前350年，亞里士多德根據(jù)月食第一次科學(xué)提出地球是球體1519年葡萄牙航海家麥哲倫的環(huán)球旅行第一次直接證明了地球是球體第13頁/共50頁地球的形狀與大小用大地水準(zhǔn)面（geoid）間接表示，假想的、平均海平面及其在陸地延伸所構(gòu)成的封閉曲面，是重力等位面。地球的大地水準(zhǔn)面剔除地球扁率并放大1000倍的三維透視圖(據(jù)美國宇航局網(wǎng)站)。梨形？第14頁/共50頁大地水準(zhǔn)面&旋轉(zhuǎn)橢球體旋轉(zhuǎn)橢球體常用參數(shù)：赤道半徑：6,378.137km極半徑：6,356.752km第15頁/共50頁3.地球的表面形態(tài)大陸地形：山地，丘陵，平原，高原和盆地海底地形：大陸邊緣，大洋中脊，大洋盆地第16頁/共50頁大陸地形山地mountain：海拔500米以上的隆起地形

低山1000m/中山(1000~3500m)/高山(3500~5000m)高原plateau：海拔600米以上，面積較廣，起伏較小丘陵hill：海拔500米以下，具有一定起伏平原plain：海拔200米以下，面積寬廣，地勢(shì)平坦盆地basin：中間低、四周高的地形第17頁/共50頁海底地形海：圍繞大陸邊緣與洋有一定間隔的水域（11%）洋：海洋的主體，遠(yuǎn)離大陸、深度較大（>3000m）、面積寬廣（89%）、不受大陸影響第18頁/共50頁海底地形大陸邊緣大洋中脊大洋盆地第19頁/共50頁大陸邊緣Continenalmargin

大陸與大洋盆地之間的區(qū)域大陸架continentalshelf：海陸之間的淺水平臺(tái)大陸坡continentalslope：大陸架外緣坡度明顯轉(zhuǎn)折變陡的地帶大陸基continentalrise：大陸坡與大洋盆地之間的緩傾地帶（也稱大陸裙、大陸隆）島弧islandarc：洋殼向陸殼俯沖形成，帶狀分布的弧形火山島鏈，常在近大洋一側(cè)伴隨發(fā)育長條形的海底深淵稱為海溝第20頁/共50頁ContinentalslopeContinentalrise大陸邊緣Continenalmargin大陸架大陸坡大陸基第21頁/共50頁海底地形大洋中脊Mid-oceanicridge：線狀延伸于大洋盆地中，地震火山活動(dòng)強(qiáng)烈的海嶺。第22頁/共50頁大西洋洋中脊第23頁/共50頁海底地形大洋盆地oceanicbasin：大陸邊緣與大洋中脊之間的較為平緩的地帶深海平原abyssalplain：坡度很小，主要靠近大陸邊緣分布深海丘陵abyssalhill：靠近大洋中脊分布，由高出海底幾十到幾百米的山丘組成第24頁/共50頁中國地形第25頁/共50頁第26頁/共50頁2-2地球的物理性質(zhì)第27頁/共50頁地球的密度和壓力地球的密度地球的質(zhì)量：5.976×1024kg地球的體積：1.08×1012km3地球的平均密度：5.516g/cm3

地表巖石的平均密度：2.7-2.8g/cm3海水的平均密度：1.028g/cm3地表巖石&海水的平均密度<地球平均密度——地球內(nèi)部存在密度更大的物質(zhì)第28頁/共50頁地球的密度和壓力地球的壓力地球內(nèi)部某處的壓力是由上覆地球物質(zhì)的重量產(chǎn)生的靜壓力。靜壓力的大小與所處的深度、上覆物質(zhì)的平均密度及重力加速度呈正相關(guān)關(guān)系。在地球表層、地殼和接近地心附近時(shí)壓力增長較平穩(wěn)，在下地幔和外核部分增長得較快。第29頁/共50頁地球內(nèi)部壓力和密度的變化第30頁/共50頁地球的彈塑性和固體潮彈性：外力消失后變形恢復(fù)的性質(zhì)，變形與受力成正比；e.g.固體潮（地球在日月引力作用下的彈性變形，類似于海水潮汐）塑性：外力消失后部分變形不能恢復(fù)；e.g.巖石褶皺同一物體在不同的受力和變形條件下，可以分別表現(xiàn)出彈性或塑性，和施力長短及外界條件有關(guān)。第31頁/共50頁地球的重力和重力異常

重力：地球?qū)Ρ砻嫖矬w的吸引產(chǎn)生的力為重力；是萬有引力分力，另外一個(gè)分力是由于地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力(向心力),由于離心力只有重力的約1/300，故在一般情況下，多以重力近似代替萬有引力，重力方向大致指向地心（豎直向下）

第32頁/共50頁地球重力的分布特點(diǎn)重力加速度g=GM/R2（G：萬有引力常數(shù)；M：地球質(zhì)量；R：地球半徑）地球形狀不規(guī)則，各點(diǎn)密度不均一，在地球不同緯度、不同深度等因不同因素的綜合影響，重力值都不相同（緯度越高越大；海拔越高越?。┑?3頁/共50頁重力異常(gravityanomaly)

假設(shè)：將地球視作一個(gè)光滑的、均勻的旋轉(zhuǎn)橢球體，計(jì)算得出的重力值稱作理論/正常重力值正常重力值的計(jì)算:

g0=9.780327(1+0.005302sin2-0.000005sin22)(-緯度)——某點(diǎn)的重力值只與該點(diǎn)的緯度有關(guān),沿經(jīng)度無變化,其最大值和最小值分別位于兩極和赤道，重力值從赤道向兩極逐漸增大

第34頁/共50頁地球的地面起伏甚大，內(nèi)部的物質(zhì)密度分布也極不均勻，在結(jié)構(gòu)上還存在著顯著差異。這些都使得實(shí)測(cè)的重力值與理論/正常值之間有明顯的偏離，它們之間的差值在地學(xué)上稱之為重力異常

重力異常(gravityanomaly)第35頁/共50頁重力異常的應(yīng)用利用這一原理，可以通過發(fā)現(xiàn)各地的局部重力異常來進(jìn)行找礦和勘查地下地質(zhì)構(gòu)造正異常：校正后的實(shí)測(cè)重力值大于理論值，表示地下高密度物質(zhì)集中（鐵、銅等金屬礦產(chǎn)）負(fù)異常：表示地下物質(zhì)密度小（石鹽、煤、石油等）第36頁/共50頁地?zé)岬膩碓矗悍派湫栽厮プ儯?38U，235U，232Th，40K主要集中于地殼和上地幔上部，100km以內(nèi)占總生熱量的50%，100-200km含25%地球的重力熱：地球演化過程中原始物質(zhì)聚集、體積收縮釋放的重力能和物質(zhì)碰撞所轉(zhuǎn)化的熱能。其他熱源：包括潮汐摩擦熱和化學(xué)反應(yīng)釋放的熱能地?zé)岬?7頁/共50頁地?zé)釄?chǎng)(Geothermalfield)：是指地球內(nèi)部各層的溫度分布狀態(tài)。地?zé)釄?chǎng)可用等溫面或等溫線表示。地?zé)崽荻龋河傻乇硐虻匦膯挝痪嚯x內(nèi)溫度的增加值。由地表向地心地溫逐步升高。地球的溫度和地?zé)崽荻仍诓煌纳疃炔煌?/p>

地殼表層分為三層：

變溫層：0-30m，隨太陽輻射的變化而變化

恒溫層：薄，太陽輻射熱和地球內(nèi)部熱處于平衡

增溫層：溫度受控于地?zé)岬厍虻牡責(zé)釄?chǎng)第38頁/共50頁

地球的地?zé)釄?chǎng)100km1000-1200°C400km1500°C700km1900°C2900km3700°C5100km4300°C6371km(地心)4500°C第39頁/共50頁地?zé)崃鳎褐傅厍騼?nèi)部熱能向地表散失的狀況，系單位時(shí)間內(nèi)通過地表單位面積所散失的熱流量全球?qū)崪y(cè)的地?zé)崃髦禐?.47熱流單位。大陸和大洋的平均熱流值接近于全球熱流值。不同地區(qū)熱流值有差別，造山帶、裂谷、深大斷裂、大洋中脊熱流值高地?zé)岙惓＃簾崃髦蹈哂谄骄鶡崃髦捣Q為地?zé)岙惓?，熱流值高的地區(qū)叫地?zé)岙惓^(qū)。地?zé)岙惓^(qū)是研究、開發(fā)地?zé)崮茉吹闹饕獙?duì)象。地?zé)崃骱偷責(zé)岙惓５?0頁/共50頁地球磁場(chǎng)第41頁/共50頁NS偶極子的南北極地磁極：磁軸與地面的交點(diǎn)第42頁/共50頁地磁三要素磁場(chǎng)強(qiáng)度：地磁場(chǎng)對(duì)單位磁極的作用力，水平分量在磁赤道最大，磁兩極為零磁傾角（總磁場(chǎng)強(qiáng)度方向與水平面的交角）磁偏角（磁子午線與地理子午線的夾角）D-磁偏角，I-磁傾角，L-地磁力線，F(xiàn)-總磁場(chǎng)強(qiáng)度H-地磁場(chǎng)水平分量，Z-地磁場(chǎng)垂直分量第43頁/共50頁地磁倒轉(zhuǎn)與磁性地層學(xué)和現(xiàn)代地磁場(chǎng)方向相同稱為正向期四百萬年來的磁性倒轉(zhuǎn)事件——用于地層劃分和對(duì)比第44頁/共50頁磁極的向西漂移磁極在不斷發(fā)生擺動(dòng)，而且磁偏角在幾十到幾百年的時(shí)間內(nèi)，大致沿緯線方向平穩(wěn)地向西移動(dòng)，這一性質(zhì)被稱作磁極的向西漂移。漂移速率可以達(dá)到約每年0.18°，繞地球一圈大致需要1800年的時(shí)間。除了這種較長期變化外，地磁場(chǎng)還有時(shí)間尺度更短的變化，取決于地球表面相對(duì)于太陽位置的晝夜變化。因此磁極在圖上往往不是用點(diǎn)來表示，而是用一個(gè)圓圈來代表其所在的空間范圍。第45頁/共50頁磁場(chǎng)的存在會(huì)導(dǎo)致巖石發(fā)生磁化，而磁場(chǎng)的變化會(huì)在磁化的巖石中留下記錄。由于具有不同的剩磁特征，巖石成為研究古磁場(chǎng)的特殊“化石”。從對(duì)巖石的磁性、特別是對(duì)它們剩磁方向的研究，可以弄清楚巖石磁化時(shí)在地球上的位置。古地磁學(xué)研究在板塊構(gòu)造理論的興起和確定過程中起了十分關(guān)鍵的佐證作用。古地磁學(xué)與大陸漂移第46頁/共50頁由各時(shí)代磁偏角和磁傾角可確定當(dāng)時(shí)的磁極。澳大利亞、勞倫與華南元古代--寒武紀(jì)的磁極移動(dòng)曲線如果大陸不漂移,則磁極本身不會(huì)有大的移動(dòng)曲線,且三個(gè)磁極移動(dòng)曲線應(yīng)重合實(shí)際結(jié)果是磁極有大的移動(dòng)曲線,且三個(gè)磁極移