地球的基本物理性质
地球的内部结构与特征
地球的内部结构与特征地球是我们生活的家园，但是对于许多人来说，地球的内部结构和特征是一个神秘而又迷人的领域。
在本文中，我们将探讨地球的内部结构和特征，以便更好地了解我们所生活的星球。
第一部分：地球的结构地球的结构可以分为三层：地壳、地幔和地核。
这三层不仅在物理性质上有很大的不同，而且在地球演化和地球上的各种现象方面也起着不同的作用。
地壳是地球最外层的部分，它包含了我们生活的大多数区域。
地壳最厚的区域是大陆地壳，大约有30至50公里的厚度。
较薄的区域则是海洋地壳，它只有5至10公里的厚度。
在地壳下面是地幔，地幔是地球的中层，大约在32至2900公里的深度之间。
地幔中的岩石比地壳中的岩石更密集，更重，也更坚硬。
在地幔下面是地核，地核是地球最内层的部分。
它是由铁和镍组成的，并被认为是非常热的熔岩球。
第二部分：地球内部的运动除了不同的结构之外，地球的内部还有许多不同的运动。
这些运动不仅有助于地球的演化和地球上的现象，而且对我们的生活有重要的影响。
首先是地球内部的热对流。
由于地球内部的热量不均匀分布，地球内部会发生热对流，这种运动会使得地核中的热量向外流动，同时使得地幔中的热量向上流动。
这种运动是地球内部温度的主要来源，也是大陆漂移和板块构造的主要驱动力。
其次是地震和火山喷发。
这些现象与地球内部的板块运动有关。
当板块在地球上运动时，它们会产生巨大的应力和变形，这种应力和变形会导致地震和火山喷发。
这些现象虽然给人们带来了很多灾难，但也有助于人们更好的了解地球内部的结构和特征。
第三部分：地球内部的成分地球内部的成分是通过地球内部的物质运动和地球上的化学反应来确定的。
根据地球的陨石记录，地球是由石基物质和铁基物质组成的，其中石基物质包括硅、氧、铝、镁等元素，而铁基物质包括铁、镍等元素。
在过去几十年里，科学家已经通过地震测量和地球表面岩石的研究发现了更多关于地球内部成分的信息。
例如，他们发现地幔中的岩石含有超过90％的硅和镁，这意味着地幔相对地壳来说更加密集和重，也更坚硬。
地球物理学原理及应用
地球物理学原理及应用地球物理学是研究地球内部结构、地震活动、地壳运动以及地磁场等自然现象的学科。
它涉及的原理和应用非常广泛，以下是一些相关内容的概述。
一、原理：1. 地震学原理：地震波的产生、传播和记录是地震学的基础。
地震波可以分为P波、S波和表面波，利用地震波的速度和传播路径可以推断地球内部的物理性质和结构。
2. 重力学原理：地球的引力场是由地球质量分布所产生的，通过测量重力场的变化可以了解地壳的厚度和密度分布。
3. 磁力学原理：地球的磁场是由地球核心中的电流所产生的，通过测量地磁场的变化可以了解地壳运动、板块活动和磁异常的分布。
4. 电磁学原理：地球内部的电导率和电阻率分布也会影响地球的电磁场变化。
通过测量地球的电磁场变化可以了解地壳的物质组成和地下水运动等信息。
二、应用：1. 地球内部结构研究：地震学可以通过观测地震波传播路径和速度来推断地球内部的物理结构，如地幔、地核等，这对于了解地球演化和板块构造非常重要。
2. 地壳运动研究：地震学和地磁学可以观测地壳的运动与改变，通过监测地震活动和地磁异常，可以预测地震和火山喷发等自然灾害。
3. 矿产资源勘探：重力学、磁力学和电磁学等物理方法可以用于探测地下的矿产资源，通过测量重力场、磁场和电磁场的变化可以找到潜在的矿床。
4. 地下水资源调查：通过电磁法和地壳运动观测等方法可以了解地下水的分布和运动状况，对于地下水资源的合理开发和利用具有重要意义。
5. 环境调查和地质灾害预测：地球物理学方法可以用于监测环境污染、地下水污染和地质灾害的发生和演变，有助于制定相应的防治措施。
总结起来，地球物理学原理和应用为我们揭示了地球内部的奥秘，通过相关方法和技术，可以实现对地球内部结构、地震活动、地壳运动和地质灾害等自然现象的研究和预测，对于保护和利用地球资源，以及维护人类的生存环境具有重要意义。
地球科学概论(第三章)—中国矿业大学(北京)
第三章地球的内部圈层和地壳的物质组成●重点掌握地球内部圈层划分的依据，内部圈层的划分，各圈层的主要物理状态，地壳的类型，大陆地壳与大洋地壳的异同，矿物的概念，矿物的晶体结构，矿物的形态；岩石的成因分类，三大类岩石的主要特点。
●一般了解地幔、地核的物质组成，元素在地球和地壳中的分布，克拉克值，地壳的重力均衡和重力异常。
2001年8月4日，中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县开钻。
钻井所在地毛北镇位于世界上规模最大的超高压变质带－大别苏鲁造山带上。
2005年3月8日完钻，钻进深度5158米。
中国大陆科学钻探是我国"入地"计划的重大突破，也是当前实施的国际大陆科学钻探计划20多个项目中最深的科学钻井。
第一节地球的内部圈层利用地震波可探测地球内部的圈层结构；固体地球内部分为地壳、地幔、地核三个圈层；地壳主要由低密度的富铝硅酸盐岩石组成；地幔主要由密度中等的固态富镁硅酸盐岩石组成；地核主要由高密度的铁镍合金组成，外核呈液态，内核呈固态。
一、内部圈层的划分（一）划分依据——地震波候风地动仪地震波●面波——对固体地球表面破坏最强●体波——纵波（P波）和横波（S波）地震波探测的原理：波传播速度与介质的密度和弹性性质有关，波速变化意味着介质密度和弹性变化；P 波速度高于S波，且S波不能通过液体和气体。
一、内部圈层的划分（二）密度和物性分层●两个一级波速不连续界面莫霍面与古登堡面——分隔地壳、地幔、地核●一个明显的低速带软流圈——分隔岩石圈和中间圈二、主要物理性质●密度地壳平均密度2.7-2.8g/cm3,<地球平均密度5.516g/cm3；●压力与上覆物质重量成正比，按静压力平衡公式计算；●重力地球吸引力和离心力的合力，大致指向地心，影响重力的是下伏物质质量；●温度地温场、常温层（外热层）、地热增温率或地温梯度、地热流密度；二、主要物理性质●磁场地球的偶极磁场，磁轴与地球自转轴夹角15度并绕地理极缓慢迁移（1）地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度（磁感应强度）（2）地磁场的组成：基本磁场（偶极磁场）、变化磁场（非偶极）、磁异常（3）地磁场的成因：自激发电机假说G为地球旋转轴，M为磁极，F为磁力线；地球内部液态外核的差异运动与漩涡可产生感应电流，从而在一定时期内形成较稳定的地磁场。
地球科学概论第三章 地球的内部圈层
变化磁场：是起源于地球外部并叠加在基本磁 场上的各种短期变化磁场。它只占地磁场的很 小部分(＜1％)。这种磁场主要是由太阳辐射、 太阳带电粒子流、 太阳的黑子活动等因素所引 起的。 磁异常：是地球浅部具有磁性的 矿物和岩石所引起的局部磁场， 它也叠加在基本磁场之上。 正磁异常－－－负磁异常 磁异常的研究意义：找矿和揭 示地球物理数据
（四）温度
温度在地球内部的分布状况称为地温场。 通常把地表常温层以下每向下加深100 m所升 高的温度称为地热增温率或地温梯度(温度每 增加1℃所增加的深度则称为地热增温级)。
地球表层平 均地温梯度为3 ℃／100m. 莫霍面处地 温400-1000℃ ，在岩石圈底 部约为1100℃ ，在上、下地 幔界面约为 1900℃，在古 登堡面约为 3700℃，地心 处的温度约为 4300-4500℃。
通常把单位时间内通过地表单位面积的 热量称为地热流密度。目前全球实测的平 均地热流值为1.47×41.686mW/m2，大陆地 表热流的平均值(1.46 HFU)与海底的平均 值(1.47)基本相等。 地表热流值或地温梯度明显高于平均 值或背景值的地区称为地热异常区。 地热及地热异常的研究意义。
（五）磁场
古登堡不连续面(简称古登堡面，G面)位于地下2885 km的深处,从上往下，纵波速度由13.64km/s突然降低为 7.98km/s，横波速度由7.23 km/s向下突然消失, 且地 震波出现极明显的反射、折射现象。
低速带(或低速层)出现的深度一般介于60～250 km之间， 接近地幔的顶部,在低速带内，地震波速度不仅未随深度而 增加，反而比上层减小5％～10％左右；并且，局部地段横 波消失。该圈层称为软流圈。软流圈以上为岩石圈。
因此，地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面 划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。根据次一级 界面，还可以把地幔进一步划分为上地幔和下地幔， 把地核进一步划分为外地核、过渡层及内地核。在上 地幔上部存在着一个软流圈，软流圈以上的上地幔部 分与地壳一起构成岩石圈。
石油地质勘探概论 第1章 地球
通常所说的地球的形状是指大地水准面所圈定的形状。
大地水准面----设想的平 均海平面作自然延伸穿 过大陆地区，构造出的 一个光滑连续的封闭曲 面。
大 洋
平均海平面
大 陆
大 洋
平均海平面
大地水准面
图1 大地水准面示意图
北极
10 0 -30 m
地球的实际形状是夸大的梨形(如 右图)：南北两半球不对称，北极凸 出约10m，南极凹进约30m。地球 的外形是其内部特征的反映： 第一，地球接近于旋转椭球体， 说明地球具有一定的塑性，是地球 自转离心力作用的结果。 第二，地球的实际外形与旋转椭 球体并不完全重合，说明地球内部 物质是不均匀的。
二、地球表面的形态特征
地球表面高低不平，以平均海平面为界，分为海洋和大陆两 大地理单元（其中65%的陆地分布在北半球——称陆半球；35% 分布于南半球——称水半球） 。 海洋：总面积3.61×108km2，占地表面积的70.8％，平均深度3729m，最深处是西太平洋的马里亚纳海沟（-11034m）。 大陆：总面积1.495×108km2，占地表面积29.2％；平均海拔 高度为875m，最高的是珠穆朗玛峰（喜玛拉雅山脉的主峰，海 拔 8844.43）。
2.大爆炸理论 宇宙起源于一个单独的无维度的点，即一个在空间和时间上都无尺度但却 包含了宇宙全部物质的奇点。至少是在120~150亿年以前，宇宙及空间本身由 这个点爆炸形成。
二、太阳系的起源
1.灾变说 太阳系是在一次突然的巨大的剧变中产生的，太阳先于行星和卫星形成 。 2.星云说 整个太阳系包括太阳都是由同一块星云物质凝聚而成的。
2 、大洋盆地
大洋盆地是地球表面的最大洼地，约占海底面积的一半，一般水深 为4000～5000m（平均3700m）。洋盆中平坦的部分称深海平原，坡度 一般只有万分之几，最大不超过千分之一。洋盆中连绵起伏的小山丘叫 深海丘陵，多为馒头状，相对高度仅数十至数百米。
台风是怎么形成的
台风是怎么形成的台风是一个在海洋上活动的热带气旋。
它的形成过程大致分为三个阶段：台风是一种环流性质的天气系统。
它的环流性质包括热带海洋环流、热带海洋（洋面）上大气环流、地球物理性质（地壳运动）和地球物理性质（地球磁场）等方面。
而它在大陆上产生的台风则属于地壳运动。
在陆地上台风产生后通常受到地球磁场的影响而缓慢地移动，方向以俯冲状态为主，台风环流将在特定地方稳定存在，但当环境条件发生改变时，可能会发生突变。
一、热带海洋环流热带海洋环流是一种大范围的大气运动，它受海平面高度和风的影响很大。
它会把大陆分为东西两个部分。
两个部分互相影响和相互作用而形成不同程度的台风现象。
两个区域的风速和风向也会对台风的生成产生影响，并影响到台风附近的陆地与海洋植被生长、农作物收成、渔业生产和生态环境等。
从海洋的角度来看，热带海洋环流能影响到海水温度、气压和水气交换等现象。
它对台风环流和海洋气候的影响尤为显著。
1、海水温度海洋环流对海水温度的作用，主要表现在垂直风的作用和水平风的作用。
在垂直风作用下，海水会形成上升气流，在上升气流的作用下，海水表层上移动，在下沉过程中会使得海水温度下降，形成“气压低”。
而当水平风作用下，海水表层上升气流增多，海水温度下降，形成“水位表”。
据统计，从海洋环流发生时到形成热带海洋环流结束时这段时间内平均温度在14℃~16℃之间，这种稳定的水温范围是海面温度范围。
这种稳定温差在海洋上空和海上都有分布，但是这种稳定温差在热带海洋环流中是不均匀的。
它会随着热带海洋环流发生周期变化。
当热带海洋环流强度达到强盛时会产生这种现象；当其强度减弱时它又会出现这种现象。
2、气压大气中的流动受大气压力的控制，因此可以用气压来表示。
气压是指海平面上海面气压梯度变化量。
它比海水温度高出0.1℃/(mol· L)。
海平面气压梯度每增加1 mol· L,海水温度降低0.5℃1℃。
气压对气流和气压梯度之间的关系有如下影响：气压低，气流下沉上升；气压高，气流下沉上升。
《普通地质学》课件
岩石是由矿物或有机物质组成的天然固态集合体，是构成地壳的主要物质。根据 成因，岩石可以分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类，不同类型的岩石具有不同 的结构和构造特征，对于研究地壳的形成和演变具有重要意义。
地质年代与地质作用
地质年代
地质年代是根据地壳上不同岩层形成的先后顺序和相互关系，将地壳历史划分为不同的时间单位，如 宙、代、纪、世、期等。了解不同地质年代的特征和演化规律，有助于研究地壳的形成和演变。
地质作用
地质作用是指地壳内物质在各种自然动力作用下所发生的一系列物理和化学变化的过程。根据作用方 式，地质作用可以分为内力地质作用和外力地质作用两类，它们共同作用形成了现今的地貌和地质环 境。了解不同地质作用的特征和规律，有助于预测未来的地质变化和灾害风险。
03 地质构造与地貌
地质构造
构造运动
介绍构造运动的概念、 类型和特征，以及其对
对于课程中的基本概念，需要深 入理解其含义和应用，避免死记 硬背。
实践应用
02
03
持续学习
学习过程中应结合实际案例，将 理论知识运用到实践中，提高分 析和解决问题的能力。
地质学是一门不断发展的学科， 需要保持持续学习的态度，关注 学科前沿动态。
参考文献
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地下水类型与运动
01
02
03
地下水类型
根据来源和形成方式，地 下水可分为包气带水、潜 水和承压水。
地下水运动
地下水在重力作用下从高 处向低处流动，同时受到 其他因素如地温、压力等 影响。
水循环
地下水通过蒸发、下渗、 径流等方式参与水循环， 与地表水相互转化。
地质灾害及其防治
1地质学基础-绪论
煤厚变化对矿井生产的影响 构造变动 岩浆岩对煤层的影响 矿井瓦斯和地热 岩溶陷落柱
第八章 矿井水文地质与工程地质
地下水的分类
矿井水的来源
地下水的动态观测
矿井涌水量的预测 矿井水的防治
地表水防治 井下防治水
矿井水的防止方法
井下防止煤柱的留设
抽排法 堵截法 疏降法
岩体内部的受力状态，主要指：地应力、巷道围岩压力和矿压
探明的 可采储量（111） 基础储量（111b） 预可采储量（121） 基础储量（121b） 基础储量（2M11） 基础储量（2M21） 资源量（2S11） 资源量（2S21） 资源量（331）
地质可靠程度 查明矿产资源
控制的
推断的
潜在矿产资源
预可采储量（122） 基础储量（122b）
基础储量（2M22）
煤的物理性质：光泽、颜色、硬度、脆度、比重、断口、裂隙等。 宏观煤岩成分：镜煤、丝炭、亮煤、暗煤；
宏观煤岩类型：光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤、暗淡型煤； 煤质指标：水分、灰分、挥发分、固定碳和发热量；
煤层厚度变化
泥炭沼泽基底不平影响煤层形态和厚度的变化 影响煤层形态和厚度变化的沉积因素 同沉积构造对煤层形态和煤厚变化的影响 煤层的冲蚀 后期构造变动引起煤厚变化 岩浆侵入 岩溶陷落柱的影响
第3位数表示地质可靠程度 既：1=探明的，2=控制的，3=推断的，4=预测的；
b=未扣除设计、采矿损失的可采储量。
增加新内容
——新/旧规范煤炭储量分类
探明的煤炭资源/储量的地质可靠程度
必须符合下列条件：
1、煤层的厚度、结构已经查明，煤层对比可靠，可采煤层的 连续性已经确定，煤类、煤质特征及煤的工艺性能已经查明， 岩浆岩对煤层、煤质的影响已经查明；
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地球基本的物理性
地球内部的主要物理性质包括密度、压力、重力、
温度、磁性及弹塑性等。
①密度:
目前，对地球内部各圈层物质密度大小与分布的
计算，主要是依靠地球的平均密度、地震波传播
速度、地球的转动惯量及万有引力等方面的数据
与公式综合求解而得出的。计算结果表明，地球
内部的密度由表层的2.7～2.8g/cm3向下逐渐增
加到地心处的12.51g/cm3，并且在一些不连续面
处有明显的跳跃，其中以古登堡面（核-幔界面）
处的跳跃幅度最大，从5.56g/cm3剧增到
9.98g/cm3；在莫霍面（壳-幔界面）处密度从
2.9g/cm3左右突然增至3.32g/cm3。各圈层物质
密度的大小及变化见表3.1。
②压力：
地球内部的压力是指不同深度上单位面积上的
压力，实质上是压强。在地内深处某点，来自其
周围各个方向的压力大致相等，其值与该点上方
覆盖的物质的重量成正比。地内的这种压力又称
为静压力或围压。因此，地内压力总是随深度连
续而逐渐地增加的。如果知道了地球内部物质的
密度大小与分布，便可求出不同深度的压力值。
③重力：
地球上的任何物体都受着地球的吸引力和因地
球自转而产生的离心力的作用。地球吸引力和离
心力的合力就是重力。地球的离心力相对吸引力
来说是非常微弱的，方向大致指向地心。地球周
围受重力影响的空间称重力场。重力场的强度用
重力加速度来衡量，并简称为重力。地球表面各
点的重力值因引力与离心力的不同呈现一定的
规律性变化。地球两极的重力值最大，并向赤道
减小。离心力以赤道最大，向两极离心力逐渐减
小为零，所以，在引力与离心力的共同引响下，
重力值具有随纬度增高而增加的规律。 在地球
内部，重力因深度而不同。
④温度：
温度在地球内部的分布状况称为地温场。在地壳
表层，由于太阳辐射热的影响，其温度常有昼夜
变化、季节变化和多年周期变化，这一层称为外
热层。外热层受地表温差变化的影响由表部向下
逐渐减弱，外热层的平均深度约15m，最多不过
几十米。在外热层的下界处，温度常年保持不变，
等于或略高于年平均气温，这一深度带称为常温
层。在常温层以下，由于受地球内部热源的影响，
温度开始随深度逐渐增高。而地温梯度是随深度
增加逐渐降低的。对于地球深部的温度分布，目
前主要是根据地震波的传播速度与介质熔点温
度的关系式推导得出的。由于热具有从高温向低
温传播的性质，所以地球内部的高温热能总是以
对流、传导和辐射等方式向地表传播并散失到外
部空间，通常把单位时间内通过地表单位面积的
热量称为地热流密度。地表的不同地区地热流值
并不相同，一般在一些构造活动的地区（如年青
山脉、大洋中脊、火山、岛弧等）热流值偏高，
而在一些构造稳定的地区热流值偏低。地表热流
值或地温梯度明显高于平均值或背景值的地区
称为地热异常区。
⑤磁场：
地球周围存在着磁场，称地磁场。长期观测证实，
地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。地磁
场的磁场强度是一个具有方向（即磁力线的方
向）和大小的矢量，为了确定地球上某点的磁场
强度，通常采用磁偏角、磁倾角和磁场强度三个
地磁要素。基本磁场占地磁场的99％以上，是构
成地磁场主体的稳定磁场。它决定了地磁场相似
于偶极场的特征，其强度在近地表时较强，远离
地表时则逐渐减弱。这些特征说明了基本磁场是
起源于地球内部。磁异常是地球浅部具有磁性的
矿物和岩石所引起的局部磁场它也叠加在基本
磁场之上。一个地区或地点的磁异常可以通过将
实测地磁场进行变化磁场的校正之后，再减去基
本磁场的正常值而求得。自然界有些矿物或岩石
具有较强的磁性，如磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿、
镍矿、超基性岩等，它们常常能引起正异常。因
此，利用磁异常可以进行找矿勘探和了解地下的
地质情况。
⑥弹塑性：
地球具有弹性，表现在地球内部能传播地震波，
因为地震波是弹性波。日、月的吸引力能使海水
发生涨落即潮汐现象，用精密仪器对地表的观测
发现，地表的固体表面在日、月引力下也有交替
的涨落现象，其幅度为7～15cm，这种现象称为
固体潮，这也说明固体地球具有弹性。同时，地
球也表现出塑性。地球自转的惯性离心力能使地
球赤道半径加大而成为椭球体，表明地球具有塑
性；在野外常观察到一些岩石可发生强烈的弯曲
却未破碎或断裂，这也表明固体地球具有塑性。
地球的弹、塑性这两种性质并不矛盾，它们是在
不同的条件下所表现出来的。如在作用速度快、
持续时间短的力（如地震作用力）的条件下，地
球常表现为弹性体；在作用力缓慢且持续时间长
（如地球旋转离心力、构造运动作用力）或在地
下深部较高的温、压条件下，则可表现出较强的
塑性。