地球科学概论

《地球科学概论》复习资料一、绪论地球科学是研究地球的科学重点研究地球表层的物质、结构与构造.1. 研究对象: 地球地球的时、空、源① 地球的结构：层圈状〔slide〕②地球的构造：指地球各个部分之间关系及其它们的分布规律及演化。

如大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核壳幔作用山脉-盆地，大陆-海洋；③ 地球物质：各种元素-矿物-岩石-矿床-地层它们的分布及其迁移富集规律④ 地质事件：地壳运动在地表反映.如地震、火山、海啸、褶皱、断裂等；⑤ 预测和预防将来发生的地质事件地质学的基本原理：19 世纪初期英国地质学家莱伊尔将今论古通过观测现在正在进行的地质事件，来研究过去曾经发生的地质过程. 第一章行星地质概述●地球在宇宙中的大小只是太平洋中一滴水。

第一节宇宙演化宇宙、宇宙的起源〔宇宙大爆炸理论〕第二节太阳系及其起源一.太阳系1.构成:太阳〔恒星〕八大行星〔水金地火木土天海；木星最大，土星次之。

2.太阳系行星的 3 特征① 轨道共面性:全部行星轨道近圆形，且几乎在同一轨道面上运动〔偏心率不大的椭圆即近圆的轨道。

② 转动同向性:除金星外大多数行星逆时针绕太阳公转自转也都逆时针大多数卫星亦逆时针绕行星转动。

③ 物质一致性:其它星球上发现的元素地球上均存在。

3.类地行星水、金、地、火特点: 体积小、密度大、质量小、旋转慢、卫星少。

但类木行星〔木、土、天、海〕，则反之。

二．撞击作用 Impacting1.定义:天外物质对地球的超高速猛烈冲击作用。

●天外星体的残骸称陨石。

即流星超高速冲入地球大气层后，到达地表未被烧尽的部分。

是宇宙地质学的主要研究对象。

●陨石一般沿双曲线轨道运动，进入大气层后速度为14.2km/sec。

●可分石陨石、铁陨石、石-铁陨石等。

1.1 石陨石●占所有陨石的 94。

● 密度 3-3.5g/cm3。

●多为硅酸盐矿物：橄榄石、辉石、斜长石；金属 Fe Ni 含量只占20。

●球粒陨石：由 1-2mm 直径的玻璃质小球粒所组成。

地球岩石中无此结构。

1.2 铁陨石● 占所有陨石的 4.5。

● 密度 8-8.5g/cm3。

成分：● 金属铁 80-95镍 5-20。

1.3石-铁陨石:成分介于两者之间密度 5.5-6g/cm3。

2.确定冲击坑 Impact crater的依据1. 击变矿物：柯石英。

2．击变玻璃: 矿物从有序→无序转变。

3．击变角砾岩: 猛烈撞击的喷射物；边缘遭受强烈熔化。

4．击变构造: 放射状石英裂纹、冲击碎裂锥。

shatter cone5．地球物理:具明显的重力负异常。

6．撞击坑:大小不一，有简单也有复杂的形态。

7．有陨石分布:陨石外表有气孔，其内部具特殊的结构构造。

三太阳系起源〔了解〕1.Kant德哲学家微粒假说:行星和太阳同时形成，都是由星际物质所组成。

place法星云假说:行星是从原始太阳分化出来的。

一靠自身，二靠外力。

3.J.H.Jeans英天文家气体潮生说外力说〕4.戴文赛教授星云收缩说第二章地球的形貌怎样判断地球是球体？科学家认为：第一、地球极近似于旋转椭球体，这是地球自转导致的，说明地球有弹塑性；第二、地球不是严格的旋转椭球体，说明地球内部物质分布不均匀。

§1 地表形态的基本特征地表形态又称地形或地貌，是我们最直接感受到的地球特征，也是与人类生活和生产的关系最为密切的自然特征之一。

地貌可以根据规模分为四级，每一级都有形态各异的地貌组合。

规模不同、形态各异的地貌是在不同的地球内、外营力下形成的，这些营力也可称为地貌营力。

地貌基本要素：地貌营力、地表物质、地貌发育时间；§2 内营力与构造地貌内营力在地表形成大陆与海洋、构造山系与拗陷盆地等基本地貌格架，总的趋势是增加起伏。

内营力改变地表形态的根本原因是板块运动内营力地貌主要有：断裂地貌、褶皱地貌、火山地貌等§3 外营力地貌外营力对地表不停地进行着风化，剥蚀，搬运和堆积〔沉积〕作用，使高山夷平，低谷填满，地表向准平原化发展。

总的趋势是削高填低。

外营力改变地表形态的主要作用是水圈循环外营力地貌主要有：河流地貌、洪水地貌、喀斯特〔岩溶〕地貌、风沙地貌、冰川地貌、海岸地貌等§4 地貌的空间尺度：四级划分方案从最大的空间尺度上看地貌，有大陆和海洋。

在次一级尺度上，大陆内部有山地、高原、平原、盆地；海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海沟。

更次一级尺度上，以山地为例，可分为分水岭、坡地、谷地。

最小尺度上，谷地可分为河床、河漫滩、阶地。

高原与平原，盆地与丘陵§5 地貌演化在各种地貌营力的作用下，地貌在不断形成、发展和演变中经历的各种阶段和过程称为地貌演化。

河流地貌的演化在所有地貌类型中是极具代表性的一种。

根据其发育特征，可以将它的演化过程划分为四个不同的“年龄”段〔幼年期阶段—青年期阶段—壮年期阶段—老年期阶段〕。

其它成因的地貌演化过程均可与之类比内－外过程相互交叉、循环往复，呈现出一定的地貌轮回。

地貌的变化发展受地球内营力作用、外营力作用和时间三个因素的影响。

第三章地球的物理性质及圈层结构§1地球的主要物理性质1.密度〔平均为 5.517g/cm3〕：地球内部的物质密度大于地表；并且地球物质的密度分布在整体上是不均匀的 2.重力：地球的重力在不同地区，不同深度的部位都不相同；在地球内部，不同深度部位上的重力会受到不同因素的综合影响；在地心处，计算重力的公式与其它部位的计算有所不同〔G 地心＝０〕重力异常——由于地球各部分的物质组成和地壳构造不同，因而实际测量的重力值往往与理论值不符，称为重力异常。

地球重力随纬度变化而变化，根据理论计算出各地的正常重力值称为理论计算值。

正异常——实测重力值大于理论值，一般为金属矿区，由于物质密度大，对地面物质的引力较大。

负异常——实测重力值小于理论值，一般为石油，炔，石膏等非金属矿区，物质密度小，引力小。

利用重力异常找矿的方法称为重力探矿法。

并且对研究地球的形状，地壳的物质组成，地壳的构造，地壳运动和地震等都是有很高的价值。

3.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。

地球内部压力是随深度加大而逐渐增高的。

深度每增加１km，压力增加 27.5 MPa〔1 MPa＝1兆帕斯卡＝１０６N /m２〕。

4.地磁场：位于南半球的叫磁南极〔S〕和位于北半球的称为磁北极〔N〕地磁轴与地球自转轴的夹角现在约为 11.5 度地磁三要素：磁场强度、磁偏角、磁倾角地磁异常: 和地球有重力异常类似，地球也有磁场异常正常磁场:可近似看作均匀磁化球体的磁场各地经过校正和清除变化等影响的地磁要素数据。

地磁异常:实际测量到的地磁场与正常磁场的差异。

大于正常磁场者为正异常，反映地下有磁性物质如铁矿等；反之为负异常，反映地下有反磁性物质，如石油等。

古地磁法——地球磁场是在不断变化的，有日变化，年变化，也有长期的周期变化〔磁极倒转〕。

通过对岩石中剩余磁性的研究，了解地质历史上磁场的变化，例如通过比照不同时期的古地磁极的位置或同一地点不同时期所处的磁纬度可以帮助了解地壳不同部分的相对位移情况，据古地磁场反转周期则可确定岩石的形成年代。

5.温度：外热层〔变温层〕日变化一般为 1—1.5m，年变化影响深度达 20—30m；常温层——与当地年平均温度大致相当，常年不变，其深度一般为 20—40m；增温层——地温随深度增加而逐渐增加，受地球内部热能影响，深度每增加 100米升高的温度称为地温梯度。

一般大陆为1—5℃/100m，海底为 4—8℃/100m。

外热层〔变温层〕和常温层受太阳辐射影响。

地球内部热能的来源问题尚无定论。

一般认为，由岩石中放射性元素衰变释放的热是地热的主要来源。

这种热能据估算可以到达每年2.14×1021 焦耳。

其次，因地球本身的重力作用过程也可以转化出大量热能，其总热量可能十分接近于放射性热能。

此外，地球自转的动能和地球物质不断进行的化学作用等都可以产生大量热能。

§2.地球的圈层结构一. 地球外部圈层结构：大气圈、水圈和生物圈；圈层交错。

〔一〕大气圈是地球的最外圈，由空气、水气和尘埃组成，对地表气候分带和生命活动起着很大的作用。

其底界为海、陆外表，没有明显的上界，为自然过渡到星际空间。

五层结构：1.对流层——大气圈的下部，底界为海、陆外表～18KM高空。

由于温度、湿度分布不均匀，大气产生对流。

是地球上风云，雨雪、冰川等气候现象以及各种外力地质作用的发源地，对改变地表形态起着非常重要的作用。

2.平流层、3.中间层和4.热成层，称为电离层，是无线电波的传播层。

5.扩散层——大气圈的最外层，地球引力极小，一部分大气分子可逃逸到星际空间去。

作用：过滤太阳的有害射线；焚毁闯入地球的宇宙层埃；净化大气和水源，保护地球和生物。

〔二〕水圈hydrosphere 包括存在地球岩石中、地球外表和空中固态、液态和气态的水的总称。

水体的存在形式多样：江、河、湖、冰、海、水蒸气等。

水圈的总量是不变的，约1386×106km3，在不同条件下以固、液、气态不断地相互转化着，同时也以蒸发、运移、降水等方式经久不息地循环着，从而到达平衡。

水在这样不停的运动中，以各种方式对地面〔或地下〕岩石进行破坏、改造，并且把破坏的物质带到另一些地方堆积下来，形成削高补低结果。

水圈的循环作用产生重要结果：不断地制造淡水供应陆地；净化了空气和大自然；将陆地外表的松散泥沙及溶解物质送入海洋。

〔三〕生物圈是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。

生物从高等到低等，从动物到植物，乃至细菌和微生物等生活于地球外表一定范围的陆地、水体、土壤及空气中，构成了一个基本连续的圈层。

目前已知的生物有近两百万个种。

生物的演化发展受控于自然环境的演化。

生物参加到一切地质作用过程之中，是形成矿产、改造地形、改变环境的一重要动力；各地质时期保存的生物化石，可作为当时自然历史条件的见证，成为地质学中确定地质年代，分析推断古环境的有力物证。

二、地球内部圈层结构：圈层同心内部加热，重力分异与分层是地球内部圈层形成的根本原因主要根据地球物理方面，〔地震波不连续面〕再结合宇宙方面依据〔陨石〕、地质方面依据〔高温、高压试验，深部岩石资料〕。

划分成地壳、地幔和地核三大圈层。

莫霍面：地壳与地幔的分界。

古登堡面：地幔与地核的分界，证实外核为液态。

〔三〕地球内部各圈层的特点岩石圈:由上地幔盖层和地壳组成的圈层 50-100km平均厚度 60km由固态岩石组成。

大陆区较厚大洋区较薄厚。

脆性的坚硬岩石层地形、地貌和构造现象都发生于此层，矿产资源、动力活动也发生于此。

软流圈又称软流层或低速层:一个柔性层或塑性层。

平均深度60-220km特点是地震波速明显降低说明物质处于融熔状态。