地球的一般特征.ppt

第一章 地球与地壳概述,1.地球的表面特征及基本参数2.地球的物理性质3.地球的结构4.洋壳、陆壳及地壳均衡现象,3.地球的结构,地球的外部圈层及特征大气圈水圈生物圈?圈的连续性?划分出“三圈”的依据？,3.地球的结构,地球内部圈层及特征地壳上/下地壳，岩石圈，软流圈地幔地核？圈层划分析依据？,大气圈,大气圈因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层。气体主要集中于地表以上18km的范围内，往上气体变得极为稀薄。,大气圈,大气圈的分层：对流层（0-10km)平流层(10-50km)中间层(50-80km)暖层(80-800km)散逸层(800km),大气圈,分层的主要依据物质组成大气温度变化电荷大气运动特征,Layers of the Atmosphere,The atmosphere of the Earth may be divided into several distinct layers,对流顶层,同温层,中间层,电离层,Weather in the Troposphere,对流层从地面到温度最低处，平均10.5km；赤道17km，两极9km-为什么？气温来自地面辐射热-举例？海拔越高温度越低-离太阳更近为什么温度更低？主要气象事件发生层,Movement of the Tropopause（对流顶层）赤道对流层厚极地对流层薄,平流层对流层顶到50公里高空气流水平运动空气稀薄，水汽和尘埃的含量非常少，很少有天气现象温度随高度增加臭氧吸收太阳紫外线，成为生物的天然保护层,平流层,中间层50-80km无线电波,中间层,暖层,极光、流星短波无线电通信热层的大气受太阳辐射，温度高，气体分子或原子大量电离，复合机率又少，形成电离层，能导电，反射无线电短波。,Thermosphere（暖层）,逸散层,逸散层,温度很高，可达数千度；大气已极其稀薄，其密度为海平面处的一亿亿分之一。,In temperature,大气圈的物质组成,大气圈的分层：均匀层(低层大气)，100km。,大气圈的物质组成,氮：78.09；氧：20.94；氩：0.93；其他：0.04,大气由18种气体混合组成,主要成分为（按体积计算）,20.94%,地表附近的大气组成成分气体,数据获得方式和方法？,O2促使岩石氧化分解,生物活动的基础N2植物造蛋白质的主要原料CO2地面温度保护层，温室效应岩石碳酸盐化促使岩石分解的主要因素、H2O均衡大气温度，水汽吸收地面辐射热，保护大气温度，包裹大气微粒成云、雾、雨、雪。,高层大气分为O2、N2、H2三层不均匀。,水 圈,地球表层由水体构成的连续圈层。固、液、气态水体的形式河、湖、海、冰川（盖）水蒸气、地下水等,大部分汇集在海洋里(97%)，另一部陆地、河、湖、岩石土壤中。高山和两极的冰。,盐度水中所溶解的固体物质的含量(）淡水0.3半咸水24.7咸水 35。大陆水平均盐度1,水 循 环,地表上直接被液态水体覆盖的区域占地表面积的3/4太阳能、重力作用下，水圈中的水体周而复始的运动，形成水循环。,水的循环,水循环的方式有,海洋与大陆间的循环-举例；地表水与地下水间的循环；生物体与周围空间的循环；水圈与大气圈间的循环。,各种水体的替换时间（如何获得该数据？）,研究水圈的地质意义。,生物圈,地球表层由生物及其活动地带所构成的连续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地质历史时期生物化石示踪地质演化史,生物圈,生物圈的界线不截然生物集中在地表和水圈生物生长三要素：水分、空气、阳光。微生物是地质作用的重要因素,地球的内部圈层构造,地壳地幔:上地幔、下地幔地核:外核、过渡层、内核,地球圈层划分,地球的内部圈层构造,目前最深的钻井13km（俄.科拉半岛.超深钻）8km（中国江苏东海的超深钻）最深矿井3km地球平均半径6371km我们了解只是地球岩石圈的表层,地球的内部圈层构造,地震纵波（p波）传播介质质点振动方向与波传播方向相同，可在液体中传播地震横波（s波）传播介质质点振动方向与波传播方向垂直，速度慢，只能在固体中传播。,划分依据-Seismic Waves,Two general categories of seismic waves.P-waves,which are pressure waves and can propagate(传播)in both solids and liquids.S-waves,which are transverse waves that can propagate in solids but not in liquids,地球的内部圈层构造,地震波传播速度不同密度和刚性程度的介质中传播的速度不一致压力高，物质密度大，波速快通过不同物理性状介质的界面，发生折射与反射；人工地震地震勘探法。,地球的内部圈层构造,地震波数据显示地球内部存在着地震波传输突变面显示了地球内部具有圈层构造。地球内部有两个最明显的地震波速度变化界面（不连续面）莫霍面古登堡面据此划分地壳、地慢、地核,地球的内部圈层构造,莫霍面（M.1909）(Moho-dscontinuity)：大陆平均 33km，max 70km 大洋平均 11-12km，min 5km 莫霍面上下，地震波速明显变化纵波速度从7.0km/s增加到8.1km/s横波速度从4.2km/s增加到4.4km/s莫霍面之上的岩石圈称为地壳，莫霍面向下到古登堡面之间的部分称为地幔,地球的内部圈层构造,古登堡面（G.1914）(Gutenberg-discontinuity)：2900km 该面上下，地震波速变化显著纵波速度由13.6km/s突然降低为7.98km/s横波速度从7.23km/s到突然消失。此界面位于地下2885km深度，此界面之下到地心，称为地核,地壳层,分类大陆型地壳大洋型地壳分层：康拉德面为界 硅铝层硅镁层,地壳明显地存在上下两层：上 硅铝层，也称为花岗质层，只存在于大陆；下 硅镁层，也称为玄武质层，分布于全球。,地壳的分层：硅铝层硅镁层,地壳层,地壳层,平均厚度大陆33公里(最厚70km青藏高原，平原20km)大洋底平均6公里平均为16公里，为地球半径的1/400密度固态物质，密度2.7。,地壳层,地壳的不均匀性厚度和物质组成在水平和垂直空间上存在差异这种不均交导致物质的重新分配调整是引起地壳运动的重要因素之一。,地 幔,特点厚度约2860公里(古登堡面约2900公里)占地球体积的82%上部为固态，超基性岩。,地 幔,分层：以1000公里为界上地幔密度 3.5g/mm3固态岩石层软流圈上地幔60400公里范围，上、下界线渐变、起伏地震波低速带，推测属熔融状态，液态可以蠕动变形而缓慢流动。下地幔密度为 5.1g/mm3,软流圈发现的意义 岩浆的发源地 中源地震的发源地（地下70-300km）支持了板块构造运动理论。软流圈的运动波及全球构造,陆壳及上地幔,岩石圈,软流圈以上，上地幔的固态部分和地壳一起合称岩石圈。,地 核,密度：1013g/mm3组成FeNi分层外核：液态；过渡层；内核：固态。通过内、外核界面时，波速增加,地球内部圈层物质组成,地壳：Si、Al 层 花岗岩质 Si、Mg层 玄武岩质 上地幔顶部：超基性岩（Fe、Mg含量多）软流圈：石陨石 1300oC 近岩石熔点 下地幔：铁石陨石 外核液体圈：Fe、Ni(少量Si、S)；铁陨石内核固体圈：Fe、Ni，铁陨石,岩石圈,地幔圈,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,地壳均衡现象地表有高山和深渊、大陆和海洋并存山地的引力不如预计的大说明地壳结构、密度存在差异,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,地壳均衡现象的原因普拉特模式艾利模式 综合模式,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,普拉特模式：地壳下面存在一均衡面，均衡面以下的物质密度均一均衡面以上的物质密度不均一为了保持均衡面上物质的质量均衡，密度小的地方地势高，密度大的地方地势低，形成地表的起伏,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,艾利模式：无岩石能够承受高山重量高山之下的岩石必被压碎而侧向迁移高山同时应往下沉地壳均衡面以上物质密度相同，但均衡面深度不等，即均衡面不是水平的而是起伏的，从而达到均衡。山是有“根”的，上面越高，下面越深,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,综合模式普拉特和艾利两种学说相结合地壳下面均衡面不是水平面，是起伏不平；地壳组成物质的密度也是不均一的：,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,综合模式高原和山岳上部质量的剩余（质量重）被深部质量的不足（硅铝层厚，地幔下凹）所抵销，也就是山地体积大，质量重，通过其下部硅铝层厚（比重小），达到均衡。大洋盆地（地势低，质量轻）中直接出露硅镁层和地幔（比重大）略向上凸，使其下部质量剩余，补偿了上部(水体部分)的质量不足从而保持了各个地区地壳在重力上的均衡，使地表保持高低起伏的地势。,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,综合模式地壳均衡现象是一种动态平衡。暂时的、相对的、有条件的。,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,地壳均衡动态过程山-海互变，海底扩张地震，火山；壳-幔物质换位高山受剥蚀，负荷减轻，就上升。低洼区接受沉积，负荷增加，将要下沉，以达到新的均衡。地壳均衡是漫长的过程,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,地质作用地壳均衡过程的控制作用自然动力促进地壳（岩石圈）的物质组成、结构、构造和地表形态变化和发展的作用。自然动力分类：内动力（内生动力、内营力）外动力（外生动力、外营力）,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,内动力地质作用：由地球内部能源（自转能，重力能，放射性元素蜕变产生的热能等）产生的动力作用于整个地壳（包括地表和深处）的作用。,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,内动力地质作用类型 岩浆作用变质作用地震作用构造运动（地壳运动）。,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,外动力地质作用太阳辐射能、日月引力能及地球重力能的影响下产生的动力作用于地壳表层的作用。,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,外动力地质作用类型风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用成岩作用。,4.洋壳、陆壳及地壳均衡,地质作用（内、外）包含着破坏性和建设性破坏性改变原有的物质成分（矿、岩），地质构造和地表形态example建设性形成新的地质体、地质构造和地表形态example地质作用的破坏建设再破坏再建设不断反复，促使地壳不断变化和发展,小结,地球的结构界面层洋壳、陆壳及地壳均衡现象假说,家庭作业,分别以表和图的方式，描述和表达地球的内部结构。要求：有分层界面及名称标识厚度的标识,思考题1、地球自转产生的偏转力科里奥里力在赤道处最大，两极处最小（）2、大气圈中与地质作用关系最密切的次级圈层是（）。a.平流层；b.对流层；c.中间层；d.热成层。3、划分地球内部圈层构造时所用的主要地球物理方法是（）a.古地磁法；b.地电法；c.地震波法；d.重力法。,思考题4、地壳与地幔合在一起又被称为岩石圈。5、软流圈的物质全部处于熔融状态。6、划分地球内部圈层，推断地球内部各圈层物质组成与状态的主要依据有哪些？,