地質(zhì)地貌學(xué) 第一章 地球的基本知識(shí)

地質(zhì)地貌學(xué)第一章地球的基本知識(shí)環(huán)境原生環(huán)境問題次生環(huán)境問題地球的宇宙背景太陽系

以太陽為中心所構(gòu)成的天體系統(tǒng)稱為太陽系。目前所知，它是由太陽和8個(gè)大行星及其衛(wèi)星、成千上萬個(gè)小行星、少數(shù)彗星以及流星體和星際物質(zhì)組成的。若將彗星軌道計(jì)算在內(nèi)，則太陽系的直徑可達(dá)6-8萬個(gè)天文單位，即9-12萬億公里。

八大行星是太陽系的主要成員，由近到遠(yuǎn)依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星；按大小從大到小是木星、土星、天王星、海王星、地球、金星、火星和水星。按行星的物理化學(xué)特征明顯分為兩類：水星、金星、地球和火星具有距離太陽近、表面溫度高、質(zhì)量小、體積小、密度大、自傳速度慢、衛(wèi)星少，統(tǒng)稱為類地行星；木星、土星、天王星、海王星具有距離太陽遠(yuǎn)、表面溫度低、質(zhì)量大、體積大、密度小自傳速度快、衛(wèi)星多等特點(diǎn)，統(tǒng)稱為類木行星。河外星系600多個(gè)如銀河系的星系合稱河外星系。總星系河外星系構(gòu)成總星系。。。。

地球是廣袤宇宙中正在運(yùn)動(dòng)和演變的一顆星體，在太陽系中以一個(gè)確定的軌道繞太陽旋轉(zhuǎn)，而太陽系又在銀河系一個(gè)旋臂的內(nèi)側(cè)繞銀心運(yùn)動(dòng)?？梢哉f，宇宙是一個(gè)永不停息的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，而地球的運(yùn)動(dòng)與演化是這個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，它與太陽系和銀河系乃至整個(gè)宇宙的運(yùn)動(dòng)與演化有著極為密切的聯(lián)系。因此，要正確認(rèn)識(shí)地球，就必須對(duì)宇宙和天體有一定了解。地球的基本知識(shí)地球的形狀利用人造地球衛(wèi)星的精確觀測(cè)、計(jì)算，發(fā)現(xiàn)地球形狀實(shí)際上是一個(gè)扁率（即地球長短半徑之差與長半徑之比）不大的近似三軸橢球體。其南半球比理想橢球體表面略低，南極向內(nèi)凹約30m；北半球略向外凸，北極約外凸10m；赤道面呈橢圓形，長軸指向東經(jīng)160°、西經(jīng)20°，長、短軸差430m。梨形的不規(guī)則體地球的大小赤道半徑（a）6378.140km

兩極半徑（c）6356.779km

平均半徑（a2c）1/3

6371.012km

扁率（d=(a-c)/c）赤道周長40074.24km

子午線周長40008.08km

表面積5.1007×108km2

體積1.0832×1012km3

質(zhì)量（M）5.9742×1024kg平均密度：3

萬有引力常數(shù)（G）6.672×10-4m3kg-1s-2第十六屆國際大地測(cè)量和地球物理協(xié)會(huì)建議采用的數(shù)值。最高點(diǎn)：珠穆朗瑪峰最低點(diǎn)：-11033m

馬里亞納海溝海陸分布：海71%，陸29%世界最高的珠穆朗瑪峰

陸地上最低的比海平面低395米的盧特湖區(qū)域，是世界上地勢(shì)“最低的地方”巴勒斯坦和約旦的領(lǐng)土交界地區(qū)海底最低是馬里亞那海溝位于太平洋的西部。北緯11°20.9′，東經(jīng)142°11.5′，位于亞洲大陸和澳大利亞間，全長2550千米，平均寬70千米，大部分水深在8000米以上。最大水深在斐查茲海淵,為11034米，是地球的最深點(diǎn)。地球的物理特征地球的物理特征地球固體外殼以內(nèi)的重力、地磁、地?zé)岬扔脙x器測(cè)得的地球物理數(shù)據(jù)。由于技術(shù)發(fā)展水平所限，目前還不具備直接觀察地球內(nèi)部的手段。對(duì)地球深處的認(rèn)識(shí)，主要靠地球物理的工作成果。通過對(duì)固體地球的重力、密度、壓力、彈性、地?zé)?、地磁、放射性等物理性質(zhì)變化規(guī)律的研究，以推測(cè)地球內(nèi)部的物質(zhì)成分、溫度、壓力狀態(tài)等及其變化規(guī)律，并以此作為了解和劃分地球內(nèi)部圈層構(gòu)造的依據(jù)。

地球的重力

地球的溫度

地球的磁性

地球的彈性和塑性

地球的密度和壓力?地球的重力

地球某處所受地心引力和該處的地球自轉(zhuǎn)引起的離心力的合力。

重力方向

根據(jù)F＝Gm/R2，C＝mω2r可知：地心引力以赤道最小，兩極最大，而離心力以赤道最大，兩極為零，離心力相對(duì)地心引力是很小的，即便在離心力最大的赤道上，離心力也只不過是該處地心引力的1/289?？梢婋x心力只在很小程度上使重力小于地心引力，而重力方向仍大致指向地球的質(zhì)量中心。

重力分布特點(diǎn)重力值隨緯度增加而增大，隨地表高度的增加而減小。同一物體的重量，在赤道上要比在兩極輕1/290。

重力的強(qiáng)度一般用重力加速度表示。

重力性質(zhì)的應(yīng)用

正常重力值假定地球?yàn)橐还饣木|(zhì)體，地球上的重力將隨緯度增加而加大。根據(jù)重力與緯度的關(guān)系，從理論上計(jì)算出地球表面各地的重力值，稱為正常重力值。重力異常實(shí)測(cè)重力值與正常重力值不相符合而產(chǎn)生偏差，這種偏差稱為重力異常。利用重力異?？膳袛嗟叵挛镔|(zhì)密度的變化，以此來指導(dǎo)尋找礦物。正異常G實(shí)測(cè)>G理論密度大

鐵、銅、鉛等金屬礦床負(fù)異常G實(shí)測(cè)<G理論密度小

煤、石油、鹽類等礦床

地球的重力

地球的溫度

地球的磁性

地球的彈性和塑性

地球的密度和壓力?地球的溫度熱量來源：太陽的輻射熱、地球內(nèi)部放射性元素蛻變所產(chǎn)生的熱能。溫度變化：地球溫度是不均勻的，但總體上是從地表向地心逐漸增高。外熱層（變溫層）地球外層，熱量來源于太陽。

溫度隨時(shí)間、緯度高低和海陸分布情況而有所差異。晝夜變化、四季變化和多年周期變化等，日變化速度較快而幅度較小，年變化速度較慢而幅度較大。日變化影響深度為1-1.5m，年變化影響深度為10-20m。常溫層變溫層下界，地表以下15-30m，溫度終年不變，溫度為年平均溫度。內(nèi)熱層（增溫層）熱量來源于地球內(nèi)部放射性元素蛻變所產(chǎn)生的熱量，增溫是有規(guī)律的，溫度隨深度增加而有規(guī)律的升高。

地溫增溫規(guī)律描述的參數(shù)地?zé)崽荻龋ǖ責(zé)嵩鰷芈剩┟肯蛳录由?00m溫度增高的數(shù)值。單位為℃/100m；地?zé)嵩鰷丶?jí)地溫每增加1℃增加的深度單位為m/℃。注意：地?zé)嵩鰷氐囊?guī)律只適用地殼部分或巖石圈。熱量來源：放射性元素的衰變而產(chǎn)生，此外構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能、化學(xué)能、重力能和地球旋轉(zhuǎn)能等轉(zhuǎn)化而來的。釋放途徑：火山互動(dòng)、熱水運(yùn)動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等，主要表現(xiàn)在從地球深部向表面的的熱傳導(dǎo)，稱為熱流或大地?zé)崃鳌?/p>

地球溫度的應(yīng)用

地?zé)岙惓^(qū)某地地?zé)嵩鰷芈蚀笥谠摰貐^(qū)的平均值，則這一地區(qū)叫地?zé)岙惓^(qū)。

火山地區(qū)、溫泉、地震區(qū)，與一定的地殼運(yùn)動(dòng)和地質(zhì)活動(dòng)有關(guān)地?zé)豳Y源與健康低溫區(qū)溫泉，礦物質(zhì)溶解量低，但某個(gè)或某些有益元素可能很高，可作為礦泉水開發(fā)；高溫區(qū)泉水，礦物質(zhì)溶解度高，某個(gè)或某些元素可達(dá)到礦產(chǎn)開發(fā)。

熱污染溶解的物質(zhì)可能產(chǎn)生污染，如氡

地球的重力

地球的溫度

地球的磁性

地球的彈性和塑性

地球的密度和壓力

?地球的磁性地球是一個(gè)磁性物體，地球周圍存在著磁場(chǎng)，稱地磁場(chǎng)。

磁偏角地磁子午線與地理子午線的夾角。

磁傾角磁針與水平面的夾角。由于磁針的空間位置與磁力線完全重合，而磁力線只有在地磁赤道上才與水平面平行。由此向南向北都與水平面在垂直方向上有一夾角，即磁傾角。磁場(chǎng)強(qiáng)度單位磁極在地球上某一點(diǎn)所受的磁力大小。地磁三要素磁偏角磁傾角磁場(chǎng)強(qiáng)度

地磁性質(zhì)的應(yīng)用

地磁異常根據(jù)地磁三要素在地球上的分布規(guī)律，計(jì)算出某地地磁三要素的正常值，實(shí)測(cè)數(shù)值與正常值不一致的現(xiàn)象叫地磁異常。某地地磁異?？梢酝ㄟ^實(shí)測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度減去基本磁場(chǎng)的正常值來求得，如所得值為正值稱正異常，為負(fù)值稱負(fù)異常。

利用地磁異?？睖y(cè)磁性礦床和地質(zhì)構(gòu)造情況。

地殼內(nèi)含鐵較多的巖石和富含鐵族（Fe，Ti、Cr）等的礦體常可引起正異常；而膏巖礦床、石油、天然氣儲(chǔ)層，富水地層或富水的巖石破碎帶常引起負(fù)異常。地磁與健康磁場(chǎng)強(qiáng)度

地球的重力

地球的溫度

地球的磁性

地球的彈性和塑性

地球的密度和壓力?地球的彈性和塑性

彈性的表現(xiàn)傳播地震波固體潮，地表的固體巖石在日月引力作用下有交替的漲落現(xiàn)象，幅度約7-8cm。

塑性的表現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)引起赤道半徑加大而成為橢球巖層的褶皺，蠕變等

地球的重力

地球的溫度

地球的磁性

地球的彈性和塑性

地球的密度和壓力?地球密度地心密度：13地球內(nèi)部密度隨深度遞增，在984km、2898km和5125km處做跳躍式增加，表明地球內(nèi)部物質(zhì)是不均勻的。?地球壓力

地球內(nèi)部壓力隨深度增加而逐漸增高，每增加1km，壓力增加27.5MPa。自地表到33km（莫霍面）隨深度增加勻均增加；從33km到984km很快從9000×105Pa增加到38.2×109Pa；然后隨深度增加又緩慢增加，在2898km（古登堡面）處增加到136×109Pa；最后向著地心緩慢低增加，地心壓力可達(dá)360×109Pa地球的圈層結(jié)構(gòu)

地球的結(jié)構(gòu)是指地球的組成物質(zhì)在空間分布和彼此間的關(guān)系。

按地球物質(zhì)組成及性質(zhì)的不同，從地球外部到內(nèi)部，分為大氣圈、水圈、生物圈、地殼、地幔、地核。地球的外部圈層大氣圈物質(zhì)組成總質(zhì)量：5×1018kg密度：1.23×10-3g/cm3主要成分：按質(zhì)量按體積氮78.09%75.51%氧20.9%23.15%氬0.93%1.28%其它0.04%0.06%大氣圈分層的依據(jù)

物質(zhì)組成溫度變化電荷大氣運(yùn)動(dòng)

對(duì)流層、平流層、電離層、散逸層

對(duì)流層

厚度：平均厚度10-12km，赤道16-18km，兩極地區(qū)7-9km。質(zhì)量：約占大氣圈質(zhì)量的75%氣溫：溫度隨高度的升高而降低，大氣降溫率是6℃/km，對(duì)流層頂溫度約為-83℃。大氣運(yùn)動(dòng)：因地面受熱不均，具有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)氣象現(xiàn)象：風(fēng)、霜、雨、雪、雹、霧等

平流層

高度：從對(duì)流層頂?shù)?0km的高空質(zhì)量：幾乎占大氣圈質(zhì)量的25%氣溫：從下向上升溫，到平流層的頂部氣溫升高到0℃。大氣運(yùn)動(dòng)：水平運(yùn)動(dòng)為主成分：幾乎不含水汽、塵埃，存有數(shù)層臭氧層氣象現(xiàn)象：無氣象現(xiàn)象電離層

高度：從平流層至800km高空質(zhì)量：占大氣層總質(zhì)量的0.5%

中間層從平流層至85km，隨高度增加而降溫，空氣運(yùn)動(dòng)以垂直為主，不強(qiáng)烈，80km處白天出現(xiàn)一個(gè)電離層

暖層中間層至800km處，空氣密度小至聲音都難于傳播，溫度隨高度升高而升高，空氣處于高度電離狀態(tài)，能反射無線電波，出現(xiàn)極光現(xiàn)象。

散逸層（外層）

高度：800km高度以上的大氣層，特點(diǎn)：離地面遠(yuǎn)，受地球引力場(chǎng)約束微弱，一些高速運(yùn)動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)就能散逸到星際空間

地球大氣層向宇宙空間的過渡區(qū)域。水圈存在形態(tài)：固體、液體和氣體存在場(chǎng)所：大氣、地面、和地殼內(nèi)地球上各種水體的總儲(chǔ)量1.37×109km3

水的循環(huán)：蒸發(fā)-降水-徑流循環(huán)的水能進(jìn)行各種地質(zhì)作用，是地表最重要的地質(zhì)動(dòng)力，是地貌最好的雕塑師。生物圈地球上生物所生存和活動(dòng)的范圍，在大氣圈10km至地殼表層下約3km范圍內(nèi)。生物的出現(xiàn)在水圈、大氣圈出現(xiàn)后，大量動(dòng)物出現(xiàn)在7-8億年。

外動(dòng)力因素中比較活躍的因素，一方面自身作為動(dòng)力參與，另一方面間接改變環(huán)境中CO2、O2含量影響外動(dòng)力作用。

物質(zhì)的循環(huán)、富集，地表巖石的破壞等智慧圈（人類圈，技術(shù)圈，文化圈）人類及由人類所創(chuàng)造的人工物質(zhì)環(huán)境。通過自己的生物功能影響自然通過自己的智慧有意識(shí)、有目的地去影響自然。影響范圍寬廣各圈層的相互作用（2）大氣圈對(duì)水圈和生物圈的作用水圈運(yùn)動(dòng)和循環(huán)的媒介和重要?jiǎng)恿ι锷婧桶l(fā)展的必要條件地球內(nèi)部圈層地震波（彈性波）體波在物體內(nèi)部傳播縱波的速度快、領(lǐng)先，又稱P波橫波滯后，速度慢又稱為S波面波在介質(zhì)的表面?zhèn)鞑?duì)固體地球表面破壞最強(qiáng)。各種彈性波的傳播速度不同。地球內(nèi)部圈層35km6km2900km35km地殼厚度（深度）在大洋地區(qū)和大陸地區(qū)不同。

大陸區(qū)陸殼厚20-70km，平均35km大洋區(qū)洋殼厚5-10km，平均7km物質(zhì)組成3下層硅鎂巖（玄武巖），硅（49%），鎂（18%），鋁（16%）,密度2.9g/cm3

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用等地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)學(xué)研究的主要對(duì)象。地殼的物質(zhì)組成

化學(xué)元素有108種，在地殼中發(fā)現(xiàn)的有92種?；瘜W(xué)元素在各個(gè)宇宙體和地球的化學(xué)系統(tǒng)（如地球、大氣圈、水圈、巖石圈）中的平均含量稱為豐度。19世紀(jì)末，美國化學(xué)家克拉克根據(jù)采集的5159個(gè)巖石、礦物、土壤、天然水樣品的分析數(shù)據(jù)，于1889年首次發(fā)表了地殼50種元素的平均含量，開創(chuàng)了地球化學(xué)研究的先河?？死酥笛芯勘砻?，地殼中元素分布有如下規(guī)律：不同元素的克拉克值相差懸殊。O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K等8種元素（稱為八大元素）占地殼總重量的99.2%以上，其余的88多種元素不足1%地殼元素的克拉克值大致隨其原子序數(shù)的增加而遞減地殼中偶數(shù)元素的分布量高于奇數(shù)元素，且序數(shù)相鄰的元素之間偶數(shù)元素的分布量一般高于奇數(shù)元素地殼元素在時(shí)間和空間上的分配存在不均勻性。某些元素在某個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期的某些地帶相對(duì)富集

克拉克最早測(cè)定地殼種各元素的平均含量。氧（47%）、硅（29%）、鐵（4.65%）鋁（8.05%）、鈣（2.95%）、鈉（2.50%）、鉀（2.50%）、鎂（1.37%）地幔地殼往下至2900km深度之間。地核從2900km以下至地心。地殼的表面形態(tài)

地殼表面顯著的特點(diǎn)是海洋和陸地的區(qū)別.2,占地球表面積的70.9%2,占地球表面積的29.1%陸地主要地貌類型?山地（mountain）

海拔較高，地形起伏較大的地區(qū)。高度一般高出當(dāng)?shù)仄皆?00米以上，比高（即相對(duì)高度）大于300米的地區(qū)。>5000

?高原

海拔較高，海拔大于500-600m，相對(duì)高度較小的，面積較大、表面平坦或有較小起伏的廣闊地區(qū)。世界上最大的高原是非洲高原，世界上最高的高原是我國的青藏高原。此外我國還有規(guī)模很大的內(nèi)蒙古高原、云貴高原和黃土高原。

?平原

海拔小于200m，表面寬廣平坦、切割微弱、略有起伏并與高地毗連或?yàn)楦叩貒薜钠降?。落差小?0m。三大平