第一章 地球.ppt

1、,煤礦地質學,緒 論 第 一 章 地 球 第 二 章 礦物與巖石 第 三 章 地層 古生物 第 四 章 地質構造 第 五 章 煤與含煤巖系 第 六 章 影響煤礦生產(chǎn)的地質因素 第 七 章 礦井水文地質與防治水 第 八 章 煤礦環(huán)境地質 第 九 章 地質勘探 第 十 章 主要地質圖件 第十一章 礦井儲量管理 第十二章 地質編錄 第十三章 地質報告與地質說明書 第十四章 煤礦地質信息技術,緒 論,地質學：研究地球的科學，重點是地球的外表部分（地殼）。 Geology:ge地,logy學問，國外“地質”和“地質學”均為Geology。我國“地質學”是研究“地質”的科學，“地質”泛指地球或地球某一部分

2、的性質和特征。如：物理性質、化學性質、礦物特征等。 地球科學包括一切與地球有關的科學總稱 “Earth science” 地學地質科學內各學科總體的簡稱。地球科學的同義詞。地質學的同義詞。,地質學的主要分支學科： 1、研究地殼的物質成分及其成因和變化規(guī)律的科學有：礦物學、巖石學、礦床學、地球化學、有機地球化學等。 2、研究地殼結構和地表形態(tài)的變化特征和發(fā)展規(guī)律的學科有：構造地質學、大地構造學、地質力學、地貌學等。 3、研究地殼的形成歷史和演化規(guī)律的學科有：古生物學、微體古生物學、地史學、地層學。 4、研究礦產(chǎn)分布、調查、勘探理論的學科有：地質礦產(chǎn)調查勘探、煤田地質學、煤田地質勘探、地球物理勘探

3、、探礦工程、水文地質、工程地質、石油地質、非金屬地質。 5、研究地球對人類影響及防范、改造其危害的科學有：環(huán)境地質學、地震地質學、深部地質學。 6、研究地球的形成原因和促使其變化與發(fā)展的作用原理的學科有；動力地質學。,緒論,煤礦地質學是一門為礦井生產(chǎn)服務的綜合性學科，它包括：動力地質學、礦物學、巖石學、古生物學、地史學、構造地質學、地質力學、煤田地質學、礦井地質學、水文地質學、工程地質學、煤田勘探。 一、煤礦地質學的性質：1綜合性；2實用性；3方法性。 本學科與其它學科之間的關系 1、所須基礎學科：采煤 概論；幾何制圖；礦山測量 2、后續(xù)課程的基礎：采煤方法；井巷工程；通風安全 煤礦地質學是采

4、煤、礦建專業(yè)很重要的一門專業(yè)課基礎課程，通過本課成程的學習，一方面為專業(yè)課的學習打好基礎，另一方面為同學們將來工作掌握必要的地質基礎方面的技能為畢業(yè)設計提供必要的基礎知識。,第一章 地 球,第一節(jié) 地球概述 第二節(jié) 地球的圈層構造 第三節(jié) 地球的物理性質 第四節(jié) 地質作用,一、地球和宇宙 （一）太陽系的組成 太陽系是由太陽、圍繞太陽運轉的九大行星及九大行星的34顆衛(wèi)星以及為數(shù)眾多的彗星、流星群等天體組成。 1、太陽：是一顆自己能發(fā)光發(fā)熱的恒星，其體積比地球大130萬倍。太陽本身是一團熾熱的氣體，時刻進行著熱核反應，表面溫度約6000度。太陽散發(fā)著巨大的能量，其中只有很小一部分（約20億分之一）

5、照射到地球上，它是萬物生長的能源。 2、月球：是地球惟一的衛(wèi)星。 3、彗星：太陽系中的特種星體。彗星由彗核、彗發(fā)和彗尾三部分組成。彗核-氣體凍結的冰塊組成，彗發(fā)-靠近太陽時，彗核蒸發(fā)而成，彗尾-與彗發(fā)同時形成。 4、隕星：既流星,第一節(jié) 地球概述,（二）銀河系 是一個巨大的旋渦狀星系，由較明亮的星體、較暗淡的星云、星團等物質組成。總質量是太陽系的1400億噸。直徑10萬光年，銀河系中有1400億顆恒星，銀河系也不是恒定的，它也在不斷運動。 近年來，天文工作者已在銀河系之外拍攝到許多個旋渦狀星系，其中有許多星系的質量和體積比銀河系還大。隨著科學的進展，現(xiàn)已證明宇宙在時間和空間上是無限的。 （三）

6、天體的運動和年齡 據(jù)天文學提供的數(shù)據(jù)，任何天體都有新生、演化和衰亡。太陽從出現(xiàn) 50億年 到現(xiàn)在，屬于壯年期，在過50億年 “紅巨星”屬中年期，再經(jīng)過10億年，它將變成“白矮星”，屬于末期，再過10億年“黑矮星”、死亡。,二、地球的形狀和大小 赤道半徑比極半徑約大21km，地球的赤道半徑是一個 橢圓形，其最長半徑比最短半徑大213m；北極凸約10m, 南極凹約30m的梨形。 有關地球形狀和大小的主要數(shù)據(jù)如下： 赤道半徑：6378.140km 極半徑：6356.779km 地球表面積：5.1億km2 地球體積：1.08*1012km3 扁率：1/298.25 （長短半徑之差與長半徑之比）,陸地面

7、積1.495億平方公里，占地球表面積的29.2%；海洋面積 為3.61億平方公里，占地球表面積的70.8%。海陸面積之比為2.5:1。它們在地表的分布是極不均勻的，陸地多集中在北半球，占全球陸地總面積的67.5%，而南半球僅為32.5%。地球上最高處-珠穆朗瑪峰（8848.13m），最低處-馬利亞納海溝11033m），最大高差為20km。,三、地表面特征,（一）陸地地形 1、山地：是指海拔高程在500m以上的低山、1000m以上的中山和3500m以上的高山的總稱。 2、丘陵：地表起伏數(shù)十米（最大不超過200米）的低緩地形。 3、平原：地勢寬廣平坦或略具有起伏的地帶。 4、高原：海拔高程大于60

8、0米的寬廣地區(qū)，如青藏高原。 5、盆地：四周是高原或山地，中央低平的地區(qū)，如柴達木盆地。 6、洼地：陸地上某些高程低于海平面的低洼地區(qū)。,（二）海底地形 1、大陸邊緣：大陸與大洋連接的邊緣地帶。它包括： 1）大陸架：圍繞大陸的淺水平原。坡角小于0.1，海水深度一般小于200m。 2）大陸坡：大陸架外緣傾斜部分，坡角4.3。 3）大陸基：大陸坡與大洋盆地之間的平坦地區(qū)。 2、大洋盆地：大洋盆地是海洋的主體，約占海洋總面積的45%。 3、洋中脊：大洋中的線狀海底隆起。其規(guī)模超過陸地上最大的山 系。洋中脊均由火山巖組成，有地震和火山活動，其發(fā)生地震時引起海嘯。,四、地球的起源,地球是怎樣形成的？這個

9、問題很早就引起了人們的注意，并發(fā) 生了激烈的爭論。歷史上盛行的是18世紀后期的康德拉普拉斯 云假說：太陽、行星在未形成以前是一團分散的氣體，通過引力 作用逐漸凝聚形成的。這一假說統(tǒng)治了一百多年。 1944年前蘇聯(lián)地球物理學家施密特提出了“俘獲說”：六、七十 億年前，太陽在銀河系旋轉運動中穿過濃厚的星際物質，由于太 陽本身的引力作用，吸引了一大批星際物質，這些星際物質經(jīng)過 一系列的變化，形成了行星。 關于地球的起源，至今仍是科學上的“老大難”，由于科學發(fā) 展水平的限制，人類雖已作了多次嘗試，但至今仍是假說階段。 根據(jù)最近若干年內地球化學和地球物理獲得的科研成果，現(xiàn) 在人們傾向于一種新的星云假說：

10、地球的起源與太陽系的形成是 一個統(tǒng)一的過程，太陽系的各個行星是由星云中溫度并不高的氣 體、塵埃及類似各種隕石的固體物質逐漸聚集而成的。,第二節(jié) 地球的圈層構造,一、地球的外圈層 根據(jù)組成外圈層物質的性質狀態(tài)不同，可分為三個圈層：大氣圈、水圈、生物圈。 （一）大氣圈：包圍地球的大氣所組成的一個圈層叫大氣圈。 它是地球最外面的一個圈層，其上界可達1800km或更高的高空。地球表面大氣稠密，向外逐漸稀薄，過渡為宇宙氣體。 （二）水圈：地球的水圈是在原始大氣圈的成分中有了大量的水蒸汽之后才逐漸形成的。 水圈是地球表層的水體，大部分匯集在海洋，另一部分分布在陸地上的河流、湖泊、孔隙和土壤中。大氣下層和生

11、物體內也有水分。這些水分包圍著地球形成連續(xù)的封閉圈。 水圈的總質量為166.4億噸，海洋水體占水圈總水量96.5%。 海洋水體中已測出近60種元素，其主要元素成分是：O、H、Cl、 Na、Mg、S六中元素。海洋水的平均鹽度為35。,（三）生物圈：即地球上一切生物生存和活動的范圍，在大氣圈 10km的高空，地殼3km深處和深海底部，都發(fā)現(xiàn)有生物存在。大 量生物則集中在地表和水圈上層，包圍地球形成一個封閉圈。 二、地球內圈層 （一）地殼： 地殼厚度的一般規(guī)律是：大陸所在的地方較厚，海洋所在的地方較薄，地殼平均厚度33km。 1、上層為花崗巖層 (硅鋁層) 2、下層為玄武巖層(硅鎂層) （二）地幔：

12、 1、上地幔：33km984km，平均厚951km。成分以超基性橄欖巖類為主。因此這一層又叫橄欖巖層。 2、下地幔：984km2898km，平均厚1914km。成分：金屬氧化物和硫化物。因此，這一層又叫金屬礦層圈。,（三）地核： 是指古登堡分界面到地心。主要成分是高磁性的鐵、鎳物質， 故又稱鐵鎳核。關于地核成分目前還有爭議。 外核(液體)過度層內核(固體) 地核溫度達3000，壓力300萬個大氣壓，物質密度較大。 大氣圈 外圈層 水 圈 生物圈 地球 地 殼 內圈層 地 幔 地 核,第三節(jié) 地球的物理性質,一、密度： 地球單位體積的質量。平均5.52g/cm3 二、壓力： 主要指靜壓力，既由上

13、覆巖石的重量所產(chǎn)生的壓力。 三、重力： 地心對地面物質引力和地球自轉離心力的合力。 正常重力值 - 把地球看作均質體，從理論上計算出地表各處的重力值。 重力異常-實測重力值與正常重力值（理論上的）不符的現(xiàn)象。 正異常-實測值大于理論值，表明地下存在密度較大的物質。 負異常-實測值小于理論值，表明地下存在密度較小的物質。 四、溫度 1）地殼淺部溫度變化 （1）變溫層：自地表向下，受太陽輻射熱的影響,平均深約15m。 （2）恒溫層：自變溫層的下界一定范圍內,溫度常年不變。 （3）增溫帶：在恒溫層以下，溫度隨深度而逐漸增加，表示增溫規(guī)律的方法兩種： 地溫梯度（地熱增溫率）：深度每增加100米，所升高

14、的溫度。 地溫級（地熱增溫級）：溫度升高1，所增加的深度，以米表示。 2）地熱利用 地熱增溫率較大的地區(qū)地熱異常區(qū)。,三、海底地形 1、大陸邊緣：大陸與大洋連接的邊緣地帶。它包括： 1）大陸架：圍繞大陸的淺水平原。坡角小于0.1，海水深度一般小于200m。 大陸架是海洋生物繁殖最多的地方，有豐富的石油資源，總儲 量1000億噸以上。 2）大陸坡：大陸架外緣傾斜部分，坡角4.3。 3）大陸基：大陸坡與大洋盆地之間的平坦地區(qū)。 2、大洋盆地：大洋盆地是海洋的主體，約占海洋總面積的45%。 3、洋中脊：大洋中的線狀海底隆起。其規(guī)模超過陸地上最大的山 系。洋中脊均由火山巖組成，有地震和火山活動，其發(fā)生

15、地震時引起海嘯。,地溫梯度（地熱增溫率）：深度每增加100米，所升高的溫度。 地溫級（地熱增溫級）：溫度升高1，所增加的深度，以米表示。 2）地熱利用 地熱增溫率較大的地區(qū)地熱異常區(qū)。 五、磁性 地球是一個球形磁鐵，在其周圍形成一個地磁場。地磁子午線（磁針所指南 北方向的延長線）與地理子午線有一個夾角，這個夾角磁偏角（），磁針 偏東為正，偏西為負，因此，使用羅盤時必須加以校正。磁傾角磁針的空間 位置與水平面之間的夾角。赤道為0，兩極為90，指北針向下傾為正（北 半球），向上傾為負（南半球）。磁場強度地磁場中，使磁針偏轉和傾斜的 磁力大小的絕對值。磁偏角、磁傾角和磁場強度合稱地磁三要素，它們共同

16、 表示一點的地磁狀況。若某地區(qū)實測值與理論值不同時，稱為地磁異常，利用 該異?？刹槊鞯叵碌刭|情況，如：高磁性巖石、地質構造，這種方法叫磁法勘 探。,地質作用：使地殼物質發(fā)生運動和變化的各種自然作用。 地質作用一方面不停息地破壞著地殼中已有的 礦物、巖石、地質構造和地表形態(tài)，另一方面又不 斷地形成新的礦物、巖石、地質構造和地表形態(tài)。 各種地質作用既有破壞性，又有建設性，在破壞中 進行新的建設，在建設中又同時遭到破壞。 根據(jù)地質作用所進行的場所及能量來源的不同， 地質作用可分為內力地質作用和外力地質作用。,第四節(jié) 地質作用,一、 內力地質作用,內力地質作用發(fā)生在地球內部，能量來自于地球本身。 內力

17、地質作用按其活動方式,可劃分為地殼運動、地震作用、巖漿作用和變質作用。 （一）地殼運動（構造運動：古、新、現(xiàn)代） 1、運動的證據(jù) （1）我國舟山群島、臺灣島和海南島在第四紀早期（距今約300萬年） 與大陸是連在一起的，后來由于臺灣海峽地區(qū)下沉才分開的。 （2）意大利那不勒斯灣海邊的古羅馬廟宇前的三根大理 石柱，每根柱子高12m，它們保留有同樣的地質遺跡：,2、地殼運動的基本形式 （1）水平運動：是指平行于地表的運動。如郯廬斷裂。 （2）垂直運動：是指垂直于地表的運動。如大理石柱。 3、構造變動： 由地殼運動所造成的巖層產(chǎn)狀和構造形態(tài)的改變，叫做構造變動。 構造變動可分為：褶皺變動變形；斷裂變動

18、變位。 4、確定地殼運動的方法（在地質歷史時期） 在地質歷史時期的地殼運動無法直接觀察，只能根據(jù)地殼運動 所留下的各種遺跡進行研究，常用的方法有以下幾種： （1）巖相分析法： A.巖相：是指巖石的沉積特征及古生物特征的總和。 a.橫向相變： 橫向上的相變反映了同一時期不同地區(qū)的自然地理條件的差異： 陸相濱海相淺海相 礫巖砂巖濱海砂巖石灰?guī)r,b.縱向相變 縱向即垂直巖層剖面方向上，縱向上的相 變反映了同一地區(qū)不同時間的自然地理環(huán) 砂巖 境的改變，其改變（環(huán)境）是地殼運動的 結果。如太行山東麓煤田的某剖面。 煤 陸相 B、海侵層位和海退層位： 鋁土巖 a.海侵：地殼下降，海水侵漫大地。 灰?guī)r 海相

19、 由海侵時期形成的巖層海侵層位 b.海退：地殼上升，海水退出陸地海退。 由海退時期形成的巖層海退層位。 地殼的上升與下降往往是交替出現(xiàn)的一套海侵層位和一套海退層 位說明本區(qū)曾經(jīng)歷了一次下降和一次上升的完整的地殼運動。巖性 在剖面上有規(guī)律的交替現(xiàn)象旋回結構。 (2)厚度分析法 巖相分析可以得出地殼升降的定律結論，而厚度分析可以得出升 降運動的定量結論。,(3)地層接觸關系分析法： a.整合接觸關系：新老兩套地層彼此平行接觸,它們之間是連續(xù)沉積，沒有沉積間斷。（產(chǎn)狀一直、無沉積間斷、無剝蝕面） b.假整合（平行不整合）：新老兩套地層彼此平行，但它們之間 并不是連續(xù)沉積，曾有過或長或短的沉積間斷，因

20、此地層有缺失。 c.不整合（角度不整合或斜交不整合）：新老兩套地層有一定交 角，其間有地層缺失，有明顯的侵蝕面。 不整合和假整合反映了當時所發(fā)生的地殼運動，它們是劃分地層的重要依據(jù)。,平行不整合接觸 角度不整合 a-平行不整合立體圖 a-角度不整合立體圖 b-平行不整合剖面圖 b-角度不整合剖面圖,(二)地震作用： 地震作用是地震在地殼局部的快速顫動過程中的孕震、發(fā)震和余震的全部作用過程，稱為地震作用。當?shù)貎葯C械能在長期積累、達到一定的限度而突然釋放時，地殼就會受到猛烈沖擊，發(fā)生顫動，就是地震。地震強烈時對地面產(chǎn)生嚴重的破壞作用。按地震產(chǎn)生的原因可分為構造地震、火山地震、人工地震、陷落地震等。

21、 震中、震源深度 震級、烈度是表示地震強度的兩種方法。,（三）巖漿作用 巖漿：地下深處富含揮發(fā)份的，粘稠狀的硅酸鹽熔融體. 巖漿在上升過程中與圍巖相互作用，不斷改變自身的化學成分和物理狀態(tài)，這種從巖漿形成、活動直至冷凝成巖石的作用，統(tǒng)稱為巖漿作用。 1、巖漿的噴發(fā)作用 巖漿噴出地表火山噴發(fā)。由巖漿噴出地表而形成的巖石噴出 巖（火山巖）。 1）火山噴發(fā)的類型 （1）熔透式噴發(fā) （2）裂隙式噴發(fā) （3）中心式噴發(fā) 2）火山噴發(fā)物 （1）氣態(tài)物質 （2）液態(tài)物質 （3）固態(tài)物質 2、巖漿的侵入作用 侵入作用：巖漿上升運移到地殼中直至冷凝的活動過程。 侵入體：由侵入作用形成的巖體。 根據(jù)巖漿侵入的環(huán)境

22、，可分為兩種類型：,1）深成侵入作用 是指距地表3km以下的巖漿活動。 （1）巖基：一種規(guī)模巨大的深成侵入體，出露面積大于100km2， 多由酸性巖組成，常見者為花崗巖體，形狀為不規(guī)則的橢圓形，長 軸方向與山脈走向一致。 （2）巖株：一種規(guī)模較小的深成侵入體，平面形狀近似圓形，出 露面積小于100km2，向下呈柱狀延深。 2）淺成侵入作用 是指距地表03km范圍內的巖漿侵入活動。 （1）巖盤和巖盆 巖漿沿斷裂上升侵入到巖層中，冷凝成一個上凸下平的透鏡狀 侵入體巖盤（巖蓋），其規(guī)模不大。若中央凹下，四周高起巖 盆，規(guī)模較大。 （2）巖床：巖漿順巖層層面侵入而形成的板狀侵入體。,（3）巖脈： 巖漿

23、沿垂直于層面的裂隙侵入，與層理斜交。 直立或近于直立的巖脈巖墻。巖脈的規(guī)模大小不一。 巖漿巖體產(chǎn)狀示意圖 1-巖基；2-巖株；3-巖盤；4-巖床；5-巖墻和巖脈；6-火山錐；7-熔巖流,巖盤立體圖 巖床立體圖,（四）變質作用 變質作用：地下深處的固體巖石在高溫、高壓和化學活動 性流體作用下，引起巖石的結構、構造或化學成分發(fā)生變 化形成新巖石的一種地質作用。 1、變質作用的因素 1）溫度： （1）再結晶作用： 非晶質礦物結晶質礦物 晶體細小的礦物顆粒大的礦物（大理巖） （2）礦物成分之間重新組合形成新礦物： 例如：含SiO2的石灰?guī)r，在高溫（550）下，可生成新礦物硅灰 石（CaSO3）： Ca

24、CO3+SiO2 CaSiO3+CO2,2）壓力： （1）靜壓力：由上覆巖層重力引起的，它可使礦物成分重新組合，在溫度不變的情況下，它將產(chǎn)生體積??；比重大的新礦物。 （2）定向壓力：是具有方向性的壓力，它伴隨構造運動和巖漿活動而產(chǎn)生，它可使巖石中的柱狀及片狀礦物重新排列形 成垂直于壓應力方向的片理構造。 3）化學活動性流體：主要成分H2O，其次是CO2、F、Cl等。在適當?shù)臏囟群蛪毫l件下，便和圍巖發(fā)生交代作用，使圍巖成分、結構、構造發(fā)生一系列變化。例如：H2O和CO2作用于超基性巖形成蛇紋巖。,2、變質作用的類型 根據(jù)變質因素、變質方式的不同，變質作用可分為三種類型： 1、區(qū)域變質作用： 2、接觸變質作用： 3、氣成熱液變質作用 4、動力變質作用 5、混合巖化作用,二、 外動力地質作用,外動力地質作用發(fā)生在地表層，能量來自于地球以外，主要是太陽的輻射能、日月吸引