第三章 地球的物理性质解剖
【精品】2地球的表面形态和物理性质详解完整版

中 国 地 形
2-2 地球的物理性质
地球的密度和压力
• 地球的密度 地球的质量:5.976×1024kg 地球的体积:1.08 ×1012km3 地球的平均密度:5.516 g/cm3
地表岩石的平均密度:2.7-2.8 g/cm3 海水的平均密度:1.028 g/cm3
地表岩石&海水的平均密度 < 地球平均密度 ——地球内部存在密度更大的物质
上节内容
• 地质学的研究内容 • 地质学的基本原理
上节内容
• 地质学的研究内容
地球的结构和组成、运动和演化; 地质作用及其产物:外动力地质作用&内动力地质作用
• 地质学的基本原理
上节内容
• 地质学的研究内容
地球的结构和组成、运动和演化; 地质作用及其产物:外动力地质作用&内动力地质作用
• 地质学的基本原理
重力异常的应用
利用这一原理,可以通过发现各地的局部重力异常 来进行找矿和勘查地下地质构造
正异常:校正后的实测重力值大于理论值,表示地 下高密度物质集中(铁、铜等金属矿产) 负异常:表示地下物质密度小(石盐、煤、石油等)
地热
地热的来源:
• 放射性元素衰变:238U,235U,232Th,40K 主要集中于地壳和上地幔上部,100km以内占总生 热量的50%,100-200km 含25%
Continental rise 大陆基
海底地形
• 大洋中脊Mid-oceanic ridge:线状延伸于大洋盆 地中,地震火山活动强烈的海岭。
大西洋洋中脊
海底地形
• 大洋盆地oceanic basin:大陆边缘与大洋中脊之间的 较为平缓的地带
– 深海平原abyssal plain:坡度很小,主要靠近大陆边缘分布 – 深海丘陵abyssal hill:靠近大洋中脊分布,由高出海底几十
地球物理学:地球内部结构与地震学

地球物理学:地球内部结构与地震学地球物理学是研究地球内部结构和地球物理现象的科学领域。
通过观测和研究地震现象,可以揭示地球深处的奥秘,了解地球的内部结构以及地震活动的规律。
本文将从地球内部结构和地震学两个方面进行探讨。
一、地球内部结构地球内部的结构可以分为地壳、地幔和地核。
地壳是地球表面的一层岩石皮壳,厚度约为5-70公里。
地壳分为洲际地壳和洋壳,前者厚度较大,后者厚度较薄。
地壳是地球上陆地和海洋的构成部分,它包括了各种岩石和土壤。
地幔是地壳以下的一层,厚度约为2,900公里。
地幔由固体岩石组成,具有较高的温度和压力。
地幔的上部称为软流圈,属于半固态状态,岩石可以流动。
而地幔的下部则属于固态状态,岩石呈现高压高温的形态。
地核是地球内部最深处的一层,直径约为3,485公里。
地核由铁和镍的合金组成,温度高达数千摄氏度,非常炽热。
地核分为外核和内核,外核是液态的,而内核则是固态的。
二、地震学地震学是地球物理学中研究地震现象的学科。
地震是地壳发生震动的现象,是地球内部能量释放的结果。
地震产生的能量以地震波的形式传播,并记录在地震仪器上。
地震研究可以帮助科学家了解地球深处的结构和活动。
地震波可以分为P波、S波和表面波。
P波是最快传播的一种波动,是纵波,具有压缩性。
S波是次快传播的一种波动,是横波,具有剪切性。
表面波是沿着地球表面传播的波动,速度较慢但振幅较大。
通过地震波的传播,科学家可以确定地震的震源位置和强度。
地震仪器是地震学研究中的重要工具。
地震仪器可以记录地震波的到达时间和振幅,通过地震记录的数据,可以进一步研究地球内部的结构和成分。
此外,还可以通过地震仪器来监测地震活动,及时进行地震预警和灾害应对。
地震的发生主要与地球内部构造和板块运动有关。
地壳中的构造板块相互碰撞、挤压和滑动,产生应力积累,当应力超过岩石的强度极限时,就会发生地震。
地震的分布有明显的地理特征,处于板块边界的地震活动较为频繁。
地震不仅对人类造成直接威胁,还破坏建筑物、引发海啸等灾害。
地球主要物理性质与圈层划分方案

地球的主要物理性质和圈层划分方案
主要内容
地球的主要物理性质:
密度,重力,磁场
地球内部圈层的划分方案 地球内外圈层的耦合。
地球的主要物理性质和圈层划分方案
学习要点
1. 物理性质和圈层结构是互为因果的; 它们对 地球的运动和演化有决定性的制约作用
2. 研究物理性质的历史中产生过许多优美的科学 传奇,从中可以领略到地质学家是如何巧妙地 揭开地球内部奥秘的
1 5 1 0
密度(和物质)的不连续; 由地表到地心,密度依次递增; 由横波不能通过外核,推断出外核
5 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 k m 内 核
外 核 地 幔
是液态的。
地 壳
图 3 — 2 一 种 地 球 内 部 物 质 密 度 变 化 的 推 断 模 型
地球的主要物理性质和圈层划分方案
地下的重力分布: G地下=fmM/r2 G地下: 大小看M,r2 谁占主导
地心的重力计算:
v4r3 /3; M /v G 地 心 4 r/f3 .
G地心=0
地球的主要物理性质和圈层划分方案
重力均衡模式
重力均衡原理: 单位截面上的任一垂直柱体中的岩石总质量为常数.且
该柱体以一个特殊的补偿面为基底,补偿面以下的物质处 于均质状态.
如天何求文得学地:球弧半A径B呢对—应—的几圆何心学角常识正+是天A文B学两测点量对应的天顶角
A
B
地球的主要物理性质和圈层划分方案
求地球的引力常数
——附加引力法
物质分布的不均匀和导致垂吊的小球向附加引力场方向偏移。通 过偏移角计算减去均匀球体的背景值,就可推导出引力常数
地球的主要物理性质和圈层划分方案
地球科学概论3地球的物理性质和圈层结构

二、重力均衡 普拉特认为山脉是由于地下物质从某个补偿深
度起,向上膨胀而形成的。山愈高,密度愈小,但 补偿深度以上的每一个截面积相等的岩石柱体的总 质量都相等。
同年(1855年),英国天文学家艾利(A.Airy)又提 出另一个假设——艾利均衡模式(深度补偿模式): 艾利认为山脉是较轻的岩石巨块浮在较重的介质上。 山越高,它的下部伸入介质的深度也越深,即所谓 山有“根”。
v 4r 3 / 3; M / v G地心 4rf / 3
G地心=0 (因地心处的r=0) 在地心处,计算重力的公式与其它部位的计算 有所不同。
22
一、地球上的重力 重力异常:将地球视作一个圆滑的均匀球体,
计算得出的重力值称作理论重力值。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 上还存在着显著差异(即往往与地质构造和矿体的 存在相联系)。这些都使得实测的重力值与理论值 之间有明显的偏离,在地学上称之为重力异常。
弹塑性、粘性、重力、压力、温度、磁性 能量等。
地球的圈层结构 地壳,地幔,地核
3
地球的物理性质和圈层结构是互为因 果的;
地球的物理性质和圈层结构对地球的 运动和演化有决定性的制约作用;
研究物理性质的历史中产生过许多优 美的科学传奇,从中可以领略地学家是如 何巧妙地揭开地球内部奥秘的。
4
一、地球的质量和密度
27
二、重力均衡
28
三、地球的压力 地球某处的压力是由上覆地球物质的重量产生
的静压力。 在地球表层、地壳和接近地心附近时压力增长
较平稳,在下地幔和外核部分增长得较快。 利用密度分布的规律来估算地球内部的压力状
况,以截面为1cm2的岩石柱作为压力 的计算表示法,可得到经验公式:
02-02-第3章-地球圈层结构-1小时

(二)地磁 异常及应用
地磁异常:实测地磁要素 的数据与正常值(地球基 本磁场)的差别。 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
地磁场倒转
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
大洋岩石圈 的二层结构
大陆岩石圈
地幔硅镁层 B1
大陆大部分岩石圈均超过100km,平均为120km; 大洋岩石圈厚度一般为60km左右,最厚不超过100km。 整个岩石圈平均厚度为100km。
地球的圈 层结构
岩 石 圈
地壳(大陆地壳) (大洋地壳) 地幔硅镁层(上地幔顶部) 地 幔 软流圈 地幔圈 地核
(一) 地磁场和地磁要素
地磁场:地球周围存在的磁场.即
地
磁力线的分布空间。 地球外磁场类似于偶极子磁场,即 无限小基本磁铁的特征。 地磁极: 偶极子磁轴与地面的交点。
磁场要素(3个:磁场强度;磁偏角;磁倾角)
磁场强度
总磁场强度(T):
地球上某一点磁力
的大小 水平磁场强度(H): 总磁场强度的 水平分量, 指向磁北方向 垂直磁场强度(Z):总磁场强度的垂 直分量, 向下为+, 向上为-
60km
地幔
软流圈 地幔圈(中间圈)
------2900km 古登堡面 地核:外核 ------ 5000km莱曼面 内核
地幔圈
地核
复习题
第3章 地球的物理性质和圈层结构 一、名词解释 重力异常;地磁异常;地磁场倒转;莫霍面; 古登堡面;地壳; 岩石圈;软流圈。 二、简答题 1) 地球的内部(固体地球)层圈的划分及其划 分依据? 2)简述大陆地壳和大洋地壳的区别? 3) 简述软流圈的作用?
《地球概论》第三节 地球内部的物理性质

地内密度的分布随深度的增加而增加。且地核密度远高于
地幔密度。
(2)原因
z 重力分异作用:物质在重力作用下发生垂直分异,重物质下
沉,轻物质上升,地内物质按密度分成圈层,深度越大,密
度越大。
z 压力作用:物质在不同压力作用下会有不同的密度,在地球
内部巨大的压力下使地内密度随深度的增加而增加。
三.地球的重力和压力
垂直分量Z
2.地磁倾角I:
定义;磁力线同水平面之间的夹角。即F相对于水平面的夹角。
分布:自磁赤道向磁两极增加(00~900)
由于磁倾角的存在,在罗盘的“指南针”上有一圈铜丝。
3.地磁偏角D:
定义:磁场强度的水平分量与当地子午线的夹角。
(即水平分量H与北向分量X之间的夹角。)
由于地磁极与地极不重合,磁力线和经线分别指向地
地球的形成是在引力收缩的情况下进行的,由于地内密度的 升高,质点之间相互碰撞生热。
3.重力分异增热 4.自转减速增热
个口袋形的范围内。
地球磁层即指上述范围内的磁场。这是继大气层、电离层之外的
又一道保护层,可抵挡来自太阳的高能粒子辐射。
二.地球的质量和密度
(一)质量(测定原理)
地球质量的测定是根据万有引力定律进行的,即F=
如图:设地球质量为E,半径为R,
二物体质量分别为M、m,
其距离为,
地球对m的引力为F,
M对m的引力为f,
第三节 地球内部的物理性质
地球内部的物理性质包括地球的磁性、质量和密度、重力和压力、
地内温度等。
一.地球的磁性
地球是一个巨大的磁化球体,在地球周围及其内部存在有一个微
弱的磁场,称为地球磁场。
(一)地球磁场
地球的物理性质与圈层结构

大 陆 壳 缝 合 带
大 陆 壳
a. 陆 - 陆 碰 撞
大 洋 壳
海 沟
大 陆 壳
拉 张 俯 冲 带 挤 压
b. 陆 - 洋 碰 撞 图 3— 15 构 造 地 震 的 两 种 模 式 ( 星 形 为 地 震 可 能 出 现 的 部 位 )
圈层耦合是当今地球科学中一个 热点话题;
对圈层耦合的方式有多种不同的 观点;
图 3—12 地磁场及其基本要素 L—地磁力线;F—总地磁场强度;H—地磁场水平分量;Z—地磁场垂直分量;D—磁偏角;I—磁倾角
地磁场的双轴发电机模型
当两个圆盘在弱的外 部磁场中旋转时,与 轴和外缘相交的两根 导线的回路中产生方 向相反的两种电流。 这两种电流形成磁场 而极性相反。圆盘旋 转频率的差异造成具 有一种极性的场占优 势;当频率比值改变 时,便出现磁场反转
§1.地球的密度与弹性
密度=质量÷体积
若一头大象的质量以平均3t计,
则 地球的质量 M=5.9472×1024t=1.984×1024 即约等于2万亿兆头大象
怎样判断地球是球体
1.地球非严格的旋转椭球体 2.地球内部物质分布是不均匀的
地球的质量及其计算
密度=质量÷体积 质量=体积×密度
牛顿定律:F=mg; G=fmM/r2
0
布 容 正 向 期
四 百
1
万
年 贾 拉 米 洛 事 件
年
2
松 山 反 向 期
来 的
代 奥 尔 杜 瓦 事 件
磁
百
性
万3 曼 莫 斯 事 件 高 斯 正 向 期
倒 转
年
吉 尔 伯 特 反 向 期 事
4
件
图3— 14 距 今400万 年 以 来 的 磁 场 变 化
地球的内部结构知识点总结

地球的内部结构知识点总结我们生活的地球,就像一个巨大的神秘球体,而其内部结构更是充满了无尽的奥秘等待着我们去探索。
了解地球的内部结构,对于我们理解地球的形成、演化以及各种地质现象都具有至关重要的意义。
地球的内部结构大致可以分为三个主要部分:地壳、地幔和地核。
先来说说地壳。
地壳是地球表面的一层薄壳,也是我们人类直接接触和能够直接观察到的部分。
它的厚度在大陆地区和海洋地区有所不同。
大陆地壳相对较厚,平均厚度约为 33 千米;而海洋地壳就薄得多了,平均厚度只有 6 千米左右。
地壳主要由岩石组成,包括沉积岩、变质岩和火成岩等。
这些岩石记录了地球漫长的历史和地质变迁。
地幔位于地壳之下,是地球体积最大的部分。
地幔的厚度约为 2865 千米,它的物质成分主要是橄榄岩等岩石。
根据物质的物理性质和化学成分的差异,地幔又可以分为上地幔和下地幔。
上地幔顶部存在一个软流层,一般认为这里是岩浆的发源地。
地震波在地幔中的传播速度相对较慢,这表明地幔物质的密度和硬度相对地壳来说有所增加。
接下来是地核。
地核分为外核和内核。
外核主要由液态的铁和镍组成,由于是液态,地震波在这里的传播速度明显降低。
而内核则是固态的铁和镍,其温度和压力极高。
地核的温度可能高达 5000 摄氏度以上,压力也极其巨大。
地核的存在对于地球的磁场产生起着关键作用。
地球磁场能够保护我们免受太阳风等宇宙射线的伤害,对于地球上生命的存在和发展具有重要意义。
为了探究地球的内部结构,科学家们运用了多种方法。
其中最重要的就是地震波的研究。
地震发生时会产生地震波,这些地震波在地球内部传播时,由于不同深度的物质性质不同,其传播速度和路径也会发生变化。
通过在世界各地设置的地震监测站收集到的地震波数据,科学家们能够推算出地球内部的结构和物质组成。
此外,对火山喷发物质的研究以及对来自地球深部的岩石样本的分析,也为我们了解地球内部结构提供了重要线索。
火山喷发时,会将地球深部的物质带到地表,通过对这些物质的分析,我们可以了解到地球内部的化学成分和物理性质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
章
地
地球的平均密度:5.516g/cm3
球
的 物
理 性 质
实际测量却表明,在地表出露的岩石中,砂
岩、页岩、石灰岩等沉积岩的平均密度为 2.6g/cm3,花岗岩的密度为2.85g/cm3,都远小于 地球的平均密度。
地震波速度的大小与传播时介质的密度和弹性有关。
随着深度增加,地球的密度也随之 逐步增大。但密度的增大随深度的不 同并非是均匀变化的,除了图中未能 表示的地壳与地幔的分界(约36km 左右)外,可看到三个明显的突变处, 即670km处从3.99g/cm3跃升至 4.39g/cm3,成为上、下地幔的分界; 2891km处从5.57g/cm3跃升至 9.90g/cm3,地幔和地核的分界面; 5150km处则由12.17g/cm3变为 12.75g/cm3,由此确定了内、外地 核的分界位置。
章
4.2×1024J,超过地球上全部煤储量
地
完全燃烧后所能够获得的热能的300
球
倍。但在地球吸收的太阳能中,有1/
的 物
理 性
3左右的能量被大气圈和地球表面反射 掉,并直接分散到宇宙空间中去。剩 下的2/3被地球表层系统吸收,再以
质
各种方式转化为地球演化所需的能源。
第
三
地球是一个巨大的热库。但从地面向
第 四 章
•地球呈现出圈 层结构,可以 划分出内部圈 层与外部圈层 •内部圈层包括 地壳、地幔、 地核 •岩石圈包括地 壳与软流圈之 上的上地幔部 分。
第 四 章
分层
地壳
莫霍洛维奇间断面(M界面)
上地幔
地幔
过渡层
下地幔
古登堡面
外地核
地核
过渡层
内地核
厚度/km 0~33
33~410 410~1 000 1 000~2 900
2 900~4 980 4 980~5 120 5 120~6 371
据地震波在地下不同深度传播速度的分布的研究,地球内 部存在着两个主要的分界面,在分界面上地震波传播速度 发生急剧变化。
第 四 章
分层
地壳
莫霍洛维奇间断面(M界面)
上地幔
地幔
过渡层
下地幔
古登堡面
外地核
地核
过渡层
内地核
厚度/km 0~33
地球上某处的重力是该处所 受到的地心引力与地球自转 离心力的合力 。
根据牛顿定律G=fM/r2,重 力加速度与地球的质量成正比, 与半径的平方成反比。因此地 表的重力随着纬度值的增大而 增加。测量表明,赤道海平面 上的重力加速度为 978.0318cm/s2,两极地区为 983.2177cm/s2。后者比前者增 加了0.53%。同理,地表的重 力加速度还随着海拔高度的增 大而减小,两者之间呈反比关 系。海拔高程每升高1km,重 力加速度就减少31cm/s2。
■绪论 ■地球的起源与演化 ■地球的物理性质 ■地球的圈层 ■板块运动与地质作用 ■大气圈 ■水圈 ■地表形态 ■生物圈 ■地球环境及其变迁 ■自然资源及其利用 ■自然灾害与减灾
主讲:龙晓君
● 地球的密度和弹性 ● 地球的重力场 ● 地球的磁场 ● 地球的能量与地震
第 三
地球质量:5.9472×1024t
章
地磁场的扰动是由撞击地球的太阳风引起
地 球
的。磁暴对输电系统可产生破坏作用。近 年来最引人注目的磁暴损坏输电系统的事
的
件发生在1989年3月一个强磁暴使加拿
物
大魁北克的一个巨大电力系统损坏,6百
理 性 质
万居民停电达9小时,光是电力损失就达2 千万千瓦,直接经济损失约5亿美元。
地磁异常:磁法勘探
磁偏角:由磁针指 示的磁子午线方向 与地理子午线之间 的夹角。
第
三 章
地球磁场的成因至今还没有定 论。在地球科学上,产生过各种猜
地 球 的
测和假说,其中较重要的有三种: 铁磁体假说、热电假说和双圆盘发
物
电机假说。
理 性
P76
质
第 三
磁暴是全球范围内地磁场的剧烈扰动, 扰动持续时间在十几小时到几十小时之间。
太阳磁暴是太阳因能 量增加向空间释放出的 大量带电粒子流形成的 高速粒子流,以每秒 400-800公里的速度闯 入太空,会对地球的空 间环境产生巨大的冲击。 太阳磁暴发生时,包括 电力系统、卫星和无线 电通讯系统在内的诸多 设施将受到严重影响, 甚至破坏臭氧层。
第
三
地球从太阳吸收的能量每年大约为
固体潮:弹性地球在日月 引潮力的作用下发生的弹 性变形。
地球塑性变形
地球在其自转的过程中, 逐渐演化成为一个旋转椭球 体并保持下来,这表明看似 刚体的地球实际上存在着永 久性的塑性变形。
第
三
海洋潮汐和固体潮汐的存在,不仅使
章
地球的整体形态发生变化,而且不断影响
地
着地球的自转过程和运动规律。一方面,
地球某处的压力是由上覆地球物 质的重量产生的静压力。静压力的 大小与所处的深度、上覆物质的平 均密度及重力加速度呈正相关关系。
从地表到地下24km,压力从 1×105 Pa增加到0.6×109Pa;670km 处,压力增大到24×109Pa;到 2891km时,压力增大到约 136×109Pa;最后,在6371km即地 心处,压力会上升到最大值 364×109Pa。
第 四 章
k
• 地壳是莫霍面以上的固体地球的表层薄壳,其厚 度大致为地球半径的1/400。根据地球物理资料, 地壳的厚度差异很大,一般在5~70 km之间。 •大陆型地壳平均厚度37 km多,大洋型地壳平均厚 度只有7 km左右。一般说来,高山、高原部分地壳 最厚,如我国青藏高原地壳最厚可达70 km。
33~410 410~1 000 1 000~2 900
2 900~4 980 4 980~5 120 5 120~6 371
•第一个间断面位于地表以下平均33 km处,称莫霍洛维奇间断 面,简称莫霍面; •第二个间断面位于地表以下2 900 km处,称古登堡间断面。 •这两个间断面把地球内部分成三大层,即地壳、地幔和地核。 这三大部门还可再分为7层。
球
月球的吸积作用使地球自转轴的方向发生
的 物
理
偏移,另一方面,日、月潮汐引起的摩擦 力使地球的自转速率越来越慢。在遥远的
性
将来,地球和月球的转速还会进一步减慢,
质
直到逼近以48天为周期的极限自转状态。
由于具有弹性, 地球作为一个 整体在受激后 能够产生无穷 多种振型的自 由振荡。(P63)
地磁场:地磁力线 分布的空间。
章
地下深处,地热增温的现象随着深度的