地质作用与地质年代课件.ppt
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1、第一章 地质作用和地质年代,学习目标:1.了解地球的圈层构造2.了解地壳运动的形式与特征3.理解地震的概念,4.了解风化作用类型5.掌握岩石风化程度划分、治理措施6.了解河流地质作用、海洋地质作用等,1,第一章 地质作用和地质年代学习目标:1.了解地球的圈,图2-1 地球内部构造示意图,地球内部构造分圈主要根据物理资料(特别是地震波资料)得出。地球内部有两个明显的波速不连续界面。即莫霍面与古登堡面。,根据这两个界面,地球内圈划分成地壳、地幔、地核三个圈层。,第一节 地球的构造,2,图2-1 地球内部构造示意图 地球内部构造分圈主要根,大量的土木工程都是构筑在地球表层或地下,故地球表面形态变化和
2、物质变化都会影响到土木工程的正常运营。,地球是绕太阳公转的一个行星,是一个不标准的旋转椭球体,赤道半径:6378.14km,两极半径:6356.779km。,地球的总体特性,原始地球是从太阳星云中分化出来的一个较为均质的物体,主要由C、O、Mg、Si、Fe、Ni等元素组成。,3,大量的土木工程都是构筑在地球表层或地下,故地球表面形,外圈,内圈,生物圈,水圈,大气圈,地核,地幔,地壳,地表,地球构造,4,外圈内圈生物圈水圈大气圈地核地幔地壳地表地球构造4,1. 地壳 (crust):指地表到莫霍面之间厚度极不一致的一部分,其厚度是地球半径径1/400,占地球总体积的1.55%,总质量的0.8%,
3、是一层相对很薄的固体硬壳。,2. 地幔(mantle):是地球以下至2885km深处的圈层,其体积占地球的82.3%,质量占67.8%,是地球的主体部分,主要由固态物质组成。根据地震波速变化,以650km为界,分为上地幔和下地幔。上地幔是熔融状态物质, 可能是岩浆的发源地,上地幔,平均密度3.5g/cm3,组成成分与陨石相当。60250km存在一个“软流层”。,下地幔,密度5.1g/cm3,成分与上地幔相似,可能比上地幔含有更多的铁。,地壳运动主要起因于地幔物质的对流。,5,1. 地壳 (crust):指地表到莫霍面之间厚度极不一致,3. 地核(core):外核是液态的,内核是固态。,是指古登
4、堡面至地心部分。根据地震波波速可分为三层。,外核,28854170km,推测可能是液态,主要由熔融的铁和镍的混合物组成。及少量的Si及S等轻元素。,过渡带,41705155km。,内核,5155km至地心,密度9.9812.51cm3/,组成物质为铁镍的金属氧化物和硫化物,故又称铁镍核心。,6,3. 地核(core):外核是液态的,内核是固态。,大气圈(atmosphere):是地球以外的空间,它提供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极大的影响。水圈(hydrosphere):由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石相互作用,作为最活跃的地质营力促进各种地质现
5、象的发育。生物圈(biosphere):渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中,对于改变地球的形态起着重要的作用。,7,大气圈(atmosphere):是地球以外的空间,它提供生物,地质作用定义:在地质历史发展的过程中,促使地壳的组成物质,构造和地表形态不断变化的作用。实质上是组成地球的物质以及由其传递的能量发生运动的过程。 能量来源: 地球内部放射性元素蜕变产生内热; 太阳辐射热; 地球旋转力; 重力; 潮汐作用; 生物活动;等等,8,地质作用8,分类: 1.物理地质作用 (1)内力地质作用:构造运动; 岩浆作用 ;变质作用; 地震作用 (2)外力地质作用:风化作用(物理风化作用 ,化学
6、风化作用 ,生物风化作用 ) ;剥蚀作用 ;搬运作用 ;沉积作用 ;成岩作用 (胶结作用 ,重结晶作用 ) 2.工程地质作用,9,分类:9,流水切割,冲积扇,水体侵蚀地貌,外力作用,10,流水切割冲积扇水体侵蚀地貌外力作用10,喀斯特地貌成因,11,喀斯特地貌成因11,东非大裂谷,内力作用,12,东非大裂谷内力作用12,第二节 内动力地质作用,内动力地质作用,能量(旋转能、重力能、辐射热能)来自地球内部,作用于地壳内部。有建设(形成新的岩体)也有有改造(使已经存在的岩体改变形态、组构)。,endogenic geological process,13,第二节 内动力地质作用内动力地质作用能量(
7、旋转能、重力能、辐,一、地壳运动(水平和升降运动)(岩石圈的活动在地壳中造成挤压拉伸或水平错动。这种使地壳内岩体发生位移变形的作用,称为地壳运动。 )1.水平运动(平行于地表,沿地球切线方向运动)水平运动是地壳演化过程中,表现得较为强烈的一种运动形式。主要表现为地壳受水平挤压或年年拉伸,形成岩层的褶皱、断裂。 水平运动是形成地壳表层各种构造形态的主要原因。,14,一、地壳运动(水平和升降运动)14,圣安德烈亚斯断层(San Andreas Fault)是一段长约1050千米、横跨加利福尼亚州西部和南部以及墨西哥下加利福尼亚州北部和东部的断层,位于太平洋板块和北美洲板块的交界处。断层以西的太平洋
8、板及以东的北美洲板块正分别向西北和西南方向移动,平均每年滑动距离为33至37毫米。北美洲板块向西移构成的挤压力形成海岸山岭,太平洋板块北移则形成横断山岭和圣克鲁斯山脉。断层附近常发生地震,其中包括1906年强度达7.8级的旧金山大地震。,15,圣安德烈亚斯断层(San Andreas Fault)是一段,圣安德列斯断裂,16,圣安德列斯断裂16,被圣安德烈斯断裂错开的溪流,17,被圣安德烈斯断裂错开的溪流17,被圣安德列斯断裂错开的果林,18,被圣安德列斯断裂错开的果林18,地壳水平运动的现象和证据,倾斜和弯曲的地层在野外很常见地层沉积时都是水平延展的挤压作用使之倾斜和弯曲,19,地壳水平运动
9、的现象和证据倾斜和弯曲的地层19,水平的岩层,20,水平的岩层20,水平的岩层,21,水平的岩层21,倾斜的岩层,22,倾斜的岩层22,弯曲的岩层,23,弯曲的岩层23,弯曲的岩层,24,弯曲的岩层24,西藏大褶皱,25,西藏大褶皱25,2.垂直运动(垂直地表,沿地球半径方向上升、下降),垂直运动使地面隆起或凹陷,形成海进和海退; 垂直运动还控制了沉积岩的物质成分的来源和性质,同时也影响沉积岩的厚度和空间分布。,26,2.垂直运动(垂直地表,沿地球半径方向上升、下降)垂直运动,意大利那不勒斯海湾,塞拉比斯古建筑废墟。建于公元105年的古罗马帝国时代,如今只存留3根12米高的大理石柱。石柱上遗留
10、的特征表明,2000年来这些石柱曾因地壳下沉而末入海水中至少6米多。18世纪中期,这处古遗址刚挖出来时,全柱都在海面以上。19世纪地壳又下沉,柱脚被淹没。近百年来观测:柱脚淹没深度在增加:1826年0.3米,1878年1.53米,1913年2.05米,1964年2.50米(但至1970年又回升1米)。,27,意大利那不勒斯海湾,塞拉比斯古建筑废墟。建于公元105年的古,下部3.6米,因曾被火山灰掩埋,柱面光滑。近代火山灰被清理掉(17世纪中发掘)。其上2.7米,有多许小孔,海生生物侵蚀造成。说明地壳下沉曾淹没在海水中,海生瓣腮类动物(石蜊(li)和石蛏(cheng)。再上5.7米,因暴露于大气
11、中,受到风雨侵蚀而不甚光滑。一直在海水面之上,未被海水淹没。,28,下部3.6米,因曾被火山灰掩埋,柱面光滑。近代火山灰被清理掉,二、地震作用地壳的快速颤动,地壳运动的特殊形式。地震烈度:地震后受震地区地面影响和破坏的强烈程度。地震区抗震设计原则:1) 选择场地和地基2)选择适宜的持力层和基础方案3)建筑物合理布置和结构选型,29,二、地震作用29,三、岩浆作用 熔融状态的岩浆向地壳中(沿其中的薄弱带,如断裂带)压力比较小的部位运移,甚至会冲破地壳而喷出地表。,岩浆作用的结果:岩浆体冷凝为岩石-岩浆岩岩浆体的高温及从中释放出来的具有化学活动性的气液流体,还会作用于围岩。,30,三、岩浆作用 岩
12、浆作用的结果:30,侵入作用-岩浆侵入地壳内部;喷出作用(火山作用)-岩浆冲出地表,侵入和喷出的岩浆体最终在围岩中或在地表冷凝,形成岩石-岩浆岩。,31,侵入作用-岩浆侵入地壳内部;侵入和喷出的岩浆体最终在围岩中,侵入在围岩中的的岩墙,32,侵入在围岩中的的岩墙32,喷出地表、已经冷凝的岩浆,33,喷出地表、已经冷凝的岩浆33,四、变质作用 地下深处固态岩石在高温高压和化学活动性流体作用下,引起岩石的结构、构造和化学成分发生变化,形成新的岩石的一种地质作用。,34,四、变质作用 34,几个例子:a)石灰岩大理岩石灰岩由极细微的CaCO3(隐晶质,0.1mm)组成 。在热力烘烤作用下,原来的颗粒
13、重结晶变成较粗大的晶粒(15mm),成为大理岩。,b) 泥质岩石的变质由粘土矿物高岭石组成的岩石,在热力作用下,变质形成红柱石和石英。Al4(SiO10)(OH)82Al(SiO4)O+2SiO2+4H2 (高岭石) (红柱石) (石英),35,几个例子:b) 泥质岩石的变质35,c)花岗岩的变质大定向高压力作用下,原来均匀随机排列的颗粒变成定向排列。,总结:各种内力地质作用是相互关连的。,地壳运动形成断裂,引起地震,并为岩浆活动创造通道。地壳运动和岩浆活动引起变质作用。地壳运动在内力地质作用中起主导地位。,36,c)花岗岩的变质总结:各种内力地质作用是相互关连的。地壳运动,第三节 外动力地质
14、作用,能量(河流的侵蚀、地下水的潜蚀、风的吹蚀、冰川的刨蚀、湖泊海洋的冲蚀)来自地球外部,主要作用于地表。主要是破坏(使原来完整的岩体破碎、成分改变),改变后重新组合,将来形成在一段时间内相对稳定的地质体。,外动力地质作用,exogenic geological process,37,第三节 外动力地质作用能量(河流的侵蚀、地下水的潜蚀、风的吹,一般按风化剥蚀搬运沉积硬结成岩的程序进行,风化: 在地表环境下,由于大气、水、生物等作用,岩石在原地分解和破坏。,剥蚀: 各种地质能量,在运动过程中对地表岩石产生破坏,并把破碎分解了的产物剥离原地。,38,一般按风化剥蚀搬运沉积硬结成岩的程序进行风化:
15、剥蚀:,风化作用,剥蚀作用,搬运作用,沉积作用,拖曳搬运,悬浮搬运,溶解搬运,成岩作用,压固作用,胶结作用,重结晶作用,外力地质作用,岩石风化,剥蚀作用,剥蚀作用,搬运沉积,39,风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用拖曳搬运悬浮搬运溶解搬运成岩,一、风化作用(weathering) 在地表条件下,自然界的岩石受大气、水、生物等因素影响,在原地发生机械崩解或化学分解,形成松散堆积物的过程。,1.风化类型:物理风化、化学风化、生物风化,1)物理风化(physical weathering),冰劈作用,盐类结晶胀裂作用,40,一、风化作用(weathering)1.风化类型:物理风化、,冰劈作用,盐类结
16、晶和潮解作用,物理风化的结果 破坏了岩石的完整性和强度,单纯机械破坏,物理风化的特征 无新矿物产生,仅发生机械破碎,41,冰劈作用盐类结晶和潮解作用 物理风化的结果 单物理风,球状风化图解,42,球状风化42,花岗岩球状风化,三峡工程工区,43,花岗岩球状风化三峡工程工区43,温差作用图解,温差作用,44,温差作用图解 温差作用44,1.什么是传统机械按键设计?,传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。,传统机械按键设计要点:1.合理的选择按键的类型,尽量选择平头类的按键,以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.050.1mm,以防按
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