煤矿地质学地球概述.ppt

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1、,第二节 地球表面的特征,地球的表面特征,大陆与海洋的分布 地球的表面积5.1亿KM2，其中海洋占70.8%，陆地占29.2%,大陆形态按高程和起伏变化可分为：山地、丘陵、高原、平原、盆地、洼地。海底地形按其特征可划分为：大陆边缘(大陆架、大陆坡、大陆基)、大洋盆地、海岭或大洋中脊。,陆地地形主要类型 山地：一般是指海拔高度在500m以上的地区；丘陵：海拔高度在500m以下，为地表相对高差不大、山峦起伏的低缓地形；高原：海拔高度在600m以上，表面比较平坦且宽广，或偶具一定起伏的山岭与沟谷；,平原：海拔高度在200m以下，表面常为平坦或略有起伏，其相对高差小于50m的广大宽平地区；盆地：是中间

2、比较低平、四周是高原或者山地的地区，因外形似盆而得名。洼地：是陆地上某些低洼的地区，其高程在海平面以下。如我国新疆吐鲁番盆地中的艾丁湖，湖水面在海平面以下150m，称克鲁沁洼地。,世界屋脊青藏高原 世界最高峰珠穆朗玛峰,海底地形主要类型 大陆架：海水深度不超过200m的浅海地带。地势平坦，坡度缓，一般小于0.1，它是大陆边缘的延伸部分；大陆坡：由大陆架再向外海延伸，海底坡度突然加大，水深由200m至2500m，这一带的海称为半深海；大陆基:是大陆坡与大洋盆地间较平坦地区,坡度仅1/700-1/100。,大洋盆地：海水深度自2500m至6000m，这部分海称为深海或大洋,海洋深部的宽阔洋底称为大

3、洋盆地。在大洋盆地的中部常分布着海下山脊，称为海岭；海岭：或称大洋中脊。在大西洋、太平洋及印度洋中都发现有海岭，它是一种线状分布的海底隆起地区。海沟：海沟是海底最深的地方，最大水深可达到10000多米。海沟是位于海洋中的两壁较陡、狭长的、水深大于5000米的沟槽。,大洋剖面示意图,地表及海底地形,第三节 地球的物理性质,主要内容,密度,地压,地热,磁性,重力,放射性,电性,弹性,地球的物理性质反映了地球内部的物质组成和结构特征，利用这些性质可以为勘查和开发地下矿产资源服务。与煤矿生产工作关系较大的物理性质有密度、地压、地热、磁性、重力、放射性、电性、弹性等。,地球平均密度为5.517g/cm3

4、。地表岩石平均密度为2.72.8g/cm3，而复盖着地表面积达3/4的水的平均密度为1g/cm3，都比地球的平均密度小得多，故推测地球内部物质应当具有更大的密度。地球的密度随深度增加而呈不均匀的阶梯状加大，例如在深度2900km、5100km作跳跃式的增加；,地球的密度,静压力：这是由上覆地球物质的重量所产生的压力；地球的静压力是随深度增加而增加的。地应力：来自地壳运动的应力，以水平力为主；地压对煤矿巷道的破坏、煤与瓦斯突出有着重要的影响作用！随着开采深度的增加，地压对煤矿安全高效生产的影响将越来越大。,地球内部的压力（地压）,地球的温度地热,能源：太阳的辐射热、放射性元素蜕变、重力能，化学反

5、应能，结晶能和地球自转热能等。地内温度分为三层：外热层（变温带）常温层（恒温带）内热层（增温带）地温梯度（/100m）:常温层下,深度每增加100m温度升高的度数,全球平均地温梯度约3/100m。,地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度；磁异常：实测地磁要素值大于正常值为正异常（磁铁矿、镍铁矿）；小于正常值为负异常（石油、盐矿、金矿、铜矿等）磁法勘探,地球的磁性,重力系指在地表某处所受地心引力和该处的地球自转所产生的离心力的合力；地表某点的重力强度相当于该点的重力加速度,赤道最小,两极最大;重力异常:实测值大于理论正常值为正异常(铁,铜,锌等),小于理论正常值为负异常(石油,煤,盐等)重力勘探,

6、地球的重力,地球所含放射性元素种类很多，如铀、镭、氡、锕、钍、钾、铷、铼等元素都具有放射性；利用放射性异常、放射性测井查找放射性矿物-放射性物探,地球的放射性,地球具有电性，例如发电厂以大地作回路，避雷针也是如此。还有岩体的温差电流等。实测电场值与正常值出现偏差为地电异常电法勘探,地球的电性,地球具有弹性，表现在能传播地震波，因为地震波是弹性波；利用岩石的弹性,借助人工激发弹性波,勘查矿产及地质构造地震勘探,地球的弹性,与煤矿生产关系较大的物理性质有哪几种？简单叙述之。与煤矿生产工作关系较大的物理性质有密度、地压、磁性、重力、放射性、电性、弹性等。1 地球的密度 地球内部的密度随深度的增加而逐

7、渐增大，至地心达到最大值。但增加是非均匀的，在2900km、5120km等几个深度有明显的突变。这种变化反映了地球内部物质成分和状态的差异，表明地球内部存在着几个密度有显著不同的物质层。2 地压 地压是指地球内部的压力，主要是静压力。它是由上覆岩石的重量引起的，且随着深度增加而逐渐增大。此外，地压还包括由地壳运动引起的地应力。它通常以水平力为主，随深度增加有加大的趋势。,3 重力由于地壳的物质成分和结构各处不同，使得引力和离心力发生变化，造成实测重力值与正常重力值有所差异，这种现象叫重力异常。在密度较大物质分布区，常表现为重力正异常，在密度较小物质的分布区，常表现为负异常。重力勘探就是依据这一

8、原理，来寻找地下埋藏的矿产资源。4 地热地热是指地球内部的热量。地热主要来自两方面，一是太阳的辐射热，二是地球内部的热能。有地表向深部，地温的特征有所不同，可分为三个层本别为，变温层、恒温层和增温层。5 地磁地球具有磁性，在地球周围形成地磁场，把地磁场看成是一个均匀的磁化球体产生的磁场，这种磁场称为正常磁场。实际磁场大于正常磁场者，称做正磁异常；实际磁场小于正常磁场者，称作负磁异常。磁法勘探就是重要的地球物理勘探方法之一。,6 放射性 放射性元素在地球内部到处都是，可以利用放射性异常测井查找放射性矿物。7 电性 地球具有电性，例如发电厂以大地作为回路。实测电场值与正常值出现偏差为电异常。可以利

9、用电法勘探来进行勘查矿物。8 弹性 地球具有弹性，表现在能传播地震波，因为地震波是弹性波，利用岩石的弹性，借助人工激发弹性波，可以勘查矿产及地质构造。,上节回复,彗星是有（）、（）和（）组成的。彗核是由（）、（）、（）等冰冻物质组成。以（）的轨道绕太阳运行的彗星具有周期性，以（）活（）轨道运行的彗星很难进行预测。大陆形态按高程和起伏变化可分为（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）。海底地形按其形态可划分为（）、（）和（）。（）是大陆向海洋的自然延伸；（）是从大陆架外缘急剧下降到深海地的斜坡；（）是大陆坡与大洋盆地之间地势较为平坦的地区。根据地表以下地热的来源和温度分布状况，将其分为（）

10、、（）和（）。,第四节 地球的圈层构造,地球内部是怎样？为找矿产资源，打钻、开掘各种井巷工程，但一般只能达到几百米至几千米。迄今为止，世界上最深的钻孔，是布置在前苏联的北冰洋滨的科拉半岛上的超深钻，也仅深入地下12000多米。对整个地球说来这只涉及它外壳上极薄的一层。,地球物理方法地球内部的性态，证明地球不是均质体，而是具同心状的圈层构造；以地表为界分为内圈和外圈，它们又各自可以再分为几个圈层；外圈包括：大气圈、水圈、生物圈。内圈包括：地壳、地幔、地核。,1.大气圈 厚达几万千米，受地心引力作用，以地球表面大气最稠密，向外稀薄，并过渡为宇宙气体。可见，大气圈没有明确的上界，向下也可以深入到地壳

11、岩石和水圈中，因此下界也不明显。大气圈自地表向外依次分为：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。,地球的外圈层,（1）对流层 厚约17Km，两极最薄，约8Km，平均10.5Km。主要化学成分为氮（约占78.08）、氧（20.95），其次为氩、二氧化碳等。对流层温度来自地面红外辐射，随高度升高而降低，每升高100m气温降低0.6。大气对流是对流层最大的特征，它导致气象现象（风雨雪雷电等）发生。,（1）对流层 对流层主要特征：1）温度随高度增加而降低；2）空气具有强烈的对流运动；3）气象要素水平分布不均匀；4）对流层受人类活动影响最显著,2）平流层对流层顶之上是非常稳定的平流层。从对流层顶向上约至

12、55km高空的大气圈层。大气多为水平运动，大气透明度高，尘埃少，是现代超高速飞机飞行的理想场所。在高空10-50km，大气中臭氧浓度较大，称为臭氧层，可吸收紫外线，并使气温升高。,（3）中间层 自平流层之顶到5585Km间的一层，气温随高度增加而降低，顶部可达-90，大气的垂直对流运动剧烈，又叫上对流层，无云层出现。（4）热层（电离层）从80Km到800Km叫热层，气温随高度增加而上升，最高可达1200，大气处于电离状态。（5）散逸层 位于热层之上，受地球引力微弱，高速运动的气体质点常散逸到星际空间。,2.水圈由海洋、湖泊、河流等地表水，岩石和土壤中的地下水，以及冰川等组成的一个基本连续的圈层

13、。,3.生物圈是地球上有生物（动物、植物、微生物）生存和活动的范围所构成的一个连续圈层。生物分布很广，在大气圈10Km高空，地壳3Km深处，以及深海底部都有生物存在。,地球的内圈层,莫霍面 是划分地壳和地幔的界面。深度不一,大陆最深可达60km，大洋最浅不足5km,是第一个主要的地震波不连续面（1909年,莫霍罗维奇）古登堡面 是划分地幔与地核的界面。深 2898km，是第二个主要的地震波不连续面（1914年,古登堡）,地球的内圈层,地球内部结构 地球的内部圈层本别以莫霍面和古登堡面为界划分为地壳、地幔和地核。其中地幔包括上地幔、过渡层和下地幔，地核分外地核和内地核两部分。,1.地壳 地壳是固

14、体地球最外一圈。地壳在陆地上直接暴露出来，在有水体的地方特别是海洋区则被水圈所覆盖。地壳由固体岩石组成，厚度变化大,大陆地壳较厚，平均35Km，最厚的地方是我国的青藏高原，达73km。而海洋较薄，约6-8km，平均约6km。整个地壳平均厚度约16Km。地壳的下界为莫霍面。分：大陆地壳 大洋地壳,1）大陆地壳 大陆地壳覆盖地球表面的45%，主要表现为大陆、大陆边缘海以及较小的浅海。地壳的化学组成以硅酸质为特点。地壳可以承受强烈的板块构造运动，所以目前能寻找到38亿年前的地壳。2）大洋地壳,地壳又分为上、下两层：上层叫硅铝层，平均厚度10Km，主要成分是硅（73）、铝（13），密度较小为2.7g/

15、cm3，该层不连续，只有大陆才有，大洋底缺失。下层叫硅镁层，主要分成是硅（49）、铁和镁（18）、铝（16），密度较大为3.1g/cm3，该层连续分布。大陆和大洋底都有，局部地区缺失。,2.地幔 地幔位于莫霍面与古登堡面之间，厚度约 2850km，占地球总体积的 82.3%，总质量占地球总质量的 67.8%，是地球的主体部分，密度大致3.05.0g/cm3。分三部分:,1)上地幔 莫霍面以下至1000km深度之间的部分为上地幔。其化学成分仍以硅、铁、镁为主，但较下地壳硅成分减少，而铁、镁显著增加。,2)下地幔 自1000-2900km深处的古登堡面之间为下地幔。下地幔成分较均一。其成分比较均匀

16、，主要由金属硫化物和氧化物组成，铁、镍成分明显增加。,3.地核地核位于古登堡面之下，其厚度为3473Km（半径）。其体积占地球总体积的 16.3，总质量占地球总质量的 31.3%，密度大致 9.9812.5g/cm3。地震波经过古登堡面后，纵波速度骤减，横波消失，表明物质组成、物理状态和密度发生了急剧变化。推测主要由铁镍合金组成。,地核分为：外核（2900-4170km），地震波经过古登堡面后，纵波速度骤减，横波消失，为液态；过渡层（4170-5155km），为液态与固态的过渡状态；内核（5155-地心），横波出现，为固态。,4.软流圈与岩石圈1)软流圈 在上地幔上部，存在一个地震低速层，深度

17、一般在地表以下60km250km。在低速层内，地震波速比上部减少5%10%，表明该处岩石强度较低，可能局部熔融。这个低速层被称为软流圈。,2)岩石圈软流圈以上、岩石强度较大的部分，包括地壳和上地幔顶部，即称为岩石圈。从板块构造角度，岩石圈定义为：地球的刚性外壳层，是由一些能够相互独立运动的离散型板块构成的。概而言之，板块这种组合就成为岩石圈。,问答题 1 太阳系的行星按其特点分为哪几类？2 与煤矿生产关系较大的物理性质有哪几种？简单叙述之。3 地球外圈可分为哪几种？简单叙述之。4 地球内圈可分为哪几种？简单叙述之。,复习思考题,主干知识梳理,地震波,纵波（P）：传播速度，可以通过、传播,横波（S）：传播速度较，只能通过 传播。,主干知识梳理,不连续界面,莫霍界面：，纵波和横波传播速度都明显。,古登堡界面：地下 千米处，纵波传播速度突然，横波。,（1）图中地震波速度变化线中(S)表示 _ 波，(P)表示 _波（2）图中各层名称：A_ B_ C_（3）A、B两种地震波大约在地下 Km处速度明显加快，从而发现了D 面。（4）在2900km深处，S波，P波波速，从而发现了E 不连续面。（5）M层和N层的主要不同点是。,