第二章地球起源和基本特性

1、第二章地球起源和基本特性第二章第二章地球的起源和基本特征地球的起源和基本特征第一節(jié)第一節(jié) 地球的起源（自學(xué)）地球的起源（自學(xué)）第二節(jié)第二節(jié) 地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 地球的非對稱性地球的非對稱性第四節(jié)第四節(jié) 地球構(gòu)造活動的韻律性地球構(gòu)造活動的韻律性第二節(jié)第二節(jié) 地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu) 赤道半徑：赤道半徑： 平均半徑：平均半徑： 表面積表面積: 5.1007108km2 體積體積: 10832108km3 1 1、地球內(nèi)部主要波速不連續(xù)界面、地球內(nèi)部主要波速不連續(xù)界面 大量研究發(fā)現(xiàn)，地震波速隨深度而遞大量研究發(fā)現(xiàn)，地震波速隨深度而遞增，并在地球內(nèi)部出現(xiàn)了增，并在地球內(nèi)部出現(xiàn)

2、了2 2個明顯的一級個明顯的一級波速不連續(xù)界面：波速不連續(xù)界面： （1 1）莫霍洛維奇不連續(xù)面（莫霍面）莫霍洛維奇不連續(xù)面（莫霍面） 19091909年由南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇發(fā)年由南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇發(fā)現(xiàn)，在大陸之下平均現(xiàn)，在大陸之下平均33km33km處，在大洋之下處，在大洋之下平均平均7km7km處，存在一個不連續(xù)界面。處，存在一個不連續(xù)界面。 特點：在該界面附近特點：在該界面附近縱波速度：由縱波速度：由7km7kms s突然增加到突然增加到s s橫波速度：從橫波速度：從s s突然增至突然增至s s （2 2）古登堡不連續(xù)面（古登堡面）古登堡不連續(xù)面（古登堡面） 是是19141914年

3、由美國的古登堡首次發(fā)現(xiàn)，這個年由美國的古登堡首次發(fā)現(xiàn)，這個面位于地下面位于地下2885km2885km的深處。的深處。 特點：在該面上下，縱波速度由特點：在該面上下，縱波速度由s s突然突然降低為降低為s s，而橫波由，而橫波由s向下突然向下突然消失。到了消失。到了5155km5155km處又處又重新出現(xiàn)。重新出現(xiàn)。 2 2、地球內(nèi)部圈層、地球內(nèi)部圈層 （1 1）地殼：莫霍面之上的部分稱為地殼。）地殼：莫霍面之上的部分稱為地殼。 （2 2）地幔：古登堡面以上至莫霍面之間的）地幔：古登堡面以上至莫霍面之間的部分稱為地幔。部分稱為地幔。 （3 3）地核：古登堡面以下至地心的部分稱）地核：古登堡面以

4、下至地心的部分稱為地核。為地核。 巖石圈：巖石圈是地球上部相對于軟流圈而言巖石圈：巖石圈是地球上部相對于軟流圈而言的堅硬的巖石圈層，厚的堅硬的巖石圈層，厚6060一一120120公里，為地震波高速公里，為地震波高速帶。它包括地殼的全部和上地幔的上部，由花崗質(zhì)帶。它包括地殼的全部和上地幔的上部，由花崗質(zhì)巖、玄武質(zhì)巖和超基性巖組成。其下為地震波低速巖、玄武質(zhì)巖和超基性巖組成。其下為地震波低速帶、部分熔融層和厚帶、部分熔融層和厚100100公里的軟流圈。公里的軟流圈。 低速帶：或稱低速層，低速帶出現(xiàn)的深低速帶：或稱低速層，低速帶出現(xiàn)的深度一般介于度一般介于6060250km 250km 之間，接近地

5、幔的頂之間，接近地幔的頂部。在低速帶內(nèi)，地震波速度不僅未隨深度部。在低速帶內(nèi)，地震波速度不僅未隨深度增加，反而比上層減小增加，反而比上層減小5 51010左右。低速左右。低速帶的上、下沒有明顯的界面，波速的變化是帶的上、下沒有明顯的界面，波速的變化是漸變的；同時，低速帶的埋深在橫向上是起漸變的；同時，低速帶的埋深在橫向上是起伏不平的，厚度在不同地區(qū)也有較大變化。伏不平的，厚度在不同地區(qū)也有較大變化。橫波的低速帶是全球性普遍發(fā)育的，縱波的橫波的低速帶是全球性普遍發(fā)育的，縱波的低速帶在某些地區(qū)可以缺失或處于較深部位。低速帶在某些地區(qū)可以缺失或處于較深部位。低速帶在地球中所構(gòu)成的圈層被稱為軟流圈。低

6、速帶在地球中所構(gòu)成的圈層被稱為軟流圈。軟流圈之上的地球部分被稱為巖石圈。軟流圈之上的地球部分被稱為巖石圈。莫霍面莫霍面古登堡面古登堡面一、地殼一、地殼 1 1、地殼的特征：、地殼的特征： （1 1）厚度：）厚度：5 570km70km之間。其中大陸之間。其中大陸地區(qū)厚度較大，平均為地區(qū)厚度較大，平均為33km33km；大洋地區(qū)厚；大洋地區(qū)厚度較小，平均約度較小，平均約7km7km?？傮w平均厚度約?？傮w平均厚度約16km16km。 （2 2）體積：占地球總體積的，而質(zhì)）體積：占地球總體積的，而質(zhì)量僅占地球的。量僅占地球的。 （3 3）密度：一般為）密度：一般為3 3。 （4 4）成分及狀態(tài)：由固

7、態(tài)巖石所組成，）成分及狀態(tài)：由固態(tài)巖石所組成，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大巖類。包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大巖類。 2 2、地殼的類型、地殼的類型 地殼是不均勻的，根據(jù)組成地殼的物質(zhì)地殼是不均勻的，根據(jù)組成地殼的物質(zhì)成份的差異、地殼的厚度和結(jié)構(gòu)的不同，可成份的差異、地殼的厚度和結(jié)構(gòu)的不同，可將地殼劃分成：大陸地殼和大洋地殼。將地殼劃分成：大陸地殼和大洋地殼。 地殼結(jié)構(gòu)示意圖地殼結(jié)構(gòu)示意圖 ( (一一) ) 大陸地殼（陸殼）：包括大陸及大大陸地殼（陸殼）：包括大陸及大陸架部分的的地殼，其特征有陸架部分的的地殼，其特征有: : 1 1、結(jié)構(gòu)與成分：具有雙層結(jié)構(gòu)，即上部、結(jié)構(gòu)與成分：具有雙層結(jié)構(gòu)

8、，即上部硅鋁層和下部硅鎂層，硅鋁層與花崗巖成分相硅鋁層和下部硅鎂層，硅鋁層與花崗巖成分相近近, , 也稱為花崗質(zhì)層；而硅鎂層則與玄武巖成也稱為花崗質(zhì)層；而硅鎂層則與玄武巖成分相近，也稱為玄武巖層，硅鋁層與硅鎂層之分相近，也稱為玄武巖層，硅鋁層與硅鎂層之間的界面稱為康拉德面。間的界面稱為康拉德面。 2 2、地層變形特征：由于經(jīng)歷多次地殼運、地層變形特征：由于經(jīng)歷多次地殼運動，大部分巖石發(fā)生變形（如褶皺、斷裂）。動，大部分巖石發(fā)生變形（如褶皺、斷裂）。 3 3、年齡：形成年代老，一般形成于、年齡：形成年代老，一般形成于4646億億年前。年前。 ( (二二) ) 大洋地殼（洋殼）：大洋地殼（洋殼）：

9、 1 1、結(jié)構(gòu)：單層結(jié)構(gòu)，由硅鎂層組成，缺、結(jié)構(gòu)：單層結(jié)構(gòu)，由硅鎂層組成，缺失硅鋁層。失硅鋁層。 2 2、組成：除上覆極薄沉積物之外，幾乎、組成：除上覆極薄沉積物之外，幾乎由富含由富含F(xiàn)eFe、Mg Mg 的火山巖、橄欖巖（即硅鎂層）的火山巖、橄欖巖（即硅鎂層）組成。組成。 3 3、厚度特征：厚度有一定的變化，如西、厚度特征：厚度有一定的變化，如西太平洋較厚，平均為，東太平洋為，洋中脊處太平洋較厚，平均為，東太平洋為，洋中脊處可達可達10km10km以上，全球洋殼平均厚度以上，全球洋殼平均厚度6 68km8km。 4 4、年齡：洋殼巖石一般很年輕，最老的、年齡：洋殼巖石一般很年輕，最老的洋殼形

10、成于洋殼形成于2 2億年前，大部分則形成于億年前，大部分則形成于1 1億年以億年以來。來。 3 3、地殼的重力均衡、地殼的重力均衡 在地球深處深度相同的平面上，單位面積在地球深處深度相同的平面上，單位面積之上的質(zhì)量趨向于處處相等的狀態(tài)稱為地殼均之上的質(zhì)量趨向于處處相等的狀態(tài)稱為地殼均衡狀態(tài)。趨向于均衡狀態(tài)的過程稱為地殼均衡衡狀態(tài)。趨向于均衡狀態(tài)的過程稱為地殼均衡作用。作用。 通常來講，在大陸地區(qū)內(nèi)部，山脈的重力通常來講，在大陸地區(qū)內(nèi)部，山脈的重力異常值低，反映山脈地區(qū)地殼厚，莫霍面下凹異常值低，反映山脈地區(qū)地殼厚，莫霍面下凹深，仿佛存在著深，仿佛存在著“山根山根”；而盆地或平原地區(qū)；而盆地或平

11、原地區(qū)重力異常高，反映其地殼變薄，莫霍面變淺，重力異常高，反映其地殼變薄，莫霍面變淺，形成形成“反山根反山根”，因此，地形高程與莫霍面起，因此，地形高程與莫霍面起伏形成一種類似鏡像相對稱的關(guān)系。伏形成一種類似鏡像相對稱的關(guān)系。 地殼均衡現(xiàn)象總是在不斷發(fā)生著，最近地殼均衡現(xiàn)象總是在不斷發(fā)生著，最近1 1萬萬年來：年來： 斯堪地納維亞半島因冰雪消融上升了斯堪地納維亞半島因冰雪消融上升了250m250m； 格陵蘭因冰雪覆蓋而持續(xù)下沉著；格陵蘭因冰雪覆蓋而持續(xù)下沉著； 此外，美國科羅拉多河上的湖弗水庫積累此外，美國科羅拉多河上的湖弗水庫積累了了240240億噸水和沉積物，自億噸水和沉積物，自19351

12、935以來，使得水以來，使得水庫周圍形成了一個大致圓形的地殼沉陷區(qū)，最庫周圍形成了一個大致圓形的地殼沉陷區(qū)，最大沉降量為大沉降量為。二、地幔二、地幔 （1 1）厚度：約）厚度：約265026502850km2850km，占地球體，占地球體積；積； （2 2）密度：）密度：cmcm3 3; ; （3 3）物質(zhì)組成：主要由固態(tài)物質(zhì)組成，成）物質(zhì)組成：主要由固態(tài)物質(zhì)組成，成分主要為鐵鎂硅分主要為鐵鎂硅酸鹽礦物，頂部酸鹽礦物，頂部6060250km250km為軟為軟流圈；流圈； （4 4）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)：以以650km650km深度為深度為界分為上地幔界分為上地幔和下地幔次級圈層。和下地幔次級圈層。 三

13、、地核三、地核 （1 1）體積：占地球的，而質(zhì)量占；）體積：占地球的，而質(zhì)量占； （2 2）密度：為）密度：為cmcm3 3 ； （3 3）結(jié)構(gòu)：可分為三層，外核（）結(jié)構(gòu)：可分為三層，外核（288528854170km4170km），液態(tài)，橫波不能通過，縱波），液態(tài)，橫波不能通過，縱波大幅衰減，平均密度大幅衰減，平均密度cmcm3 3；過渡層（；過渡層（417041705155km5155km），為固），為固- -液態(tài)過渡帶；內(nèi)核液態(tài)過渡帶；內(nèi)核（5155km5155km地心），為固態(tài)，平均密度地心），為固態(tài)，平均密度cmcm3 3； （4 4）物質(zhì)成分：以鐵鎳為主（鐵和鎳）物質(zhì)成分：以鐵鎳為

14、主（鐵和鎳的合金）。的合金）。 四、地層分層現(xiàn)象的主要假說四、地層分層現(xiàn)象的主要假說(1)(1)化學(xué)分異說化學(xué)分異說 地球內(nèi)部由于物質(zhì)分異作用呈一定狀態(tài)的分布，地球內(nèi)部由于物質(zhì)分異作用呈一定狀態(tài)的分布，當(dāng)?shù)厍蛱幱谌廴跔顟B(tài)時，地核是親鐵元素帶；地幔是當(dāng)?shù)厍蛱幱谌廴跔顟B(tài)時，地核是親鐵元素帶；地幔是親銅元素帶、地殼是親石元素帶。親銅元素帶、地殼是親石元素帶。（2 2）原子集合分異假說）原子集合分異假說 地球內(nèi)部物質(zhì)由于原子集合作用呈一定狀態(tài)的分地球內(nèi)部物質(zhì)由于原子集合作用呈一定狀態(tài)的分布，在地球內(nèi)部條件下，地球內(nèi)部物質(zhì)在不同深度上布，在地球內(nèi)部條件下，地球內(nèi)部物質(zhì)在不同深度上產(chǎn)生相變，物質(zhì)電子重新分

15、布形成不同的物質(zhì)構(gòu)成不產(chǎn)生相變，物質(zhì)電子重新分布形成不同的物質(zhì)構(gòu)成不同圈層。同圈層。（3 3）重力分異假說）重力分異假說 地球內(nèi)部物質(zhì)在重力作用下呈一定狀態(tài)的分布、地球內(nèi)部物質(zhì)在重力作用下呈一定狀態(tài)的分布、密度小的上升、密度大的下沉，構(gòu)成多個同心圈層。密度小的上升、密度大的下沉，構(gòu)成多個同心圈層。一、地球南、北非對稱性一、地球南、北非對稱性1、大陸占全球面積十分之三，三分之二在北、大陸占全球面積十分之三，三分之二在北半球，北半球是陸半球，南半球是水半球。半球，北半球是陸半球，南半球是水半球。2、大洋脊四分之三在南半球，南半球膨脹、大洋脊四分之三在南半球，南半球膨脹、北半球壓縮；北半球壓縮；3、

16、全球大地震大部分集中在北半球；、全球大地震大部分集中在北半球；4、全球熱流分布情況，南半球高于北半球；、全球熱流分布情況，南半球高于北半球；5、大氣運動復(fù)雜程度呈現(xiàn)北繁南簡的特征；、大氣運動復(fù)雜程度呈現(xiàn)北繁南簡的特征；第三節(jié)第三節(jié) 地球的非對稱性地球的非對稱性6、海流的形式與環(huán)流帶的位置南北不對稱；、海流的形式與環(huán)流帶的位置南北不對稱；7、全球中、新生代造山帶四分之三集中在北、全球中、新生代造山帶四分之三集中在北半球；半球；8、南、北半球上的構(gòu)造不對稱；、南、北半球上的構(gòu)造不對稱；9、全球三個活構(gòu)造帶環(huán)太平洋構(gòu)造帶、大洋、全球三個活構(gòu)造帶環(huán)太平洋構(gòu)造帶、大洋脊構(gòu)造帶和北大陸構(gòu)造帶地理分布和動力

17、學(xué)環(huán)脊構(gòu)造帶和北大陸構(gòu)造帶地理分布和動力學(xué)環(huán)境不同，表現(xiàn)了南北的非對稱性。境不同，表現(xiàn)了南北的非對稱性。二、地球東、西非對稱性二、地球東、西非對稱性1、東半球以歐元大陸為主、陸多于海；西半、東半球以歐元大陸為主、陸多于海；西半球只有北美大陸；球只有北美大陸；2、180度經(jīng)度為節(jié)，東西半球的地質(zhì)構(gòu)造、成度經(jīng)度為節(jié)，東西半球的地質(zhì)構(gòu)造、成礦帶、地震和火山帶等有較大差別；礦帶、地震和火山帶等有較大差別；3、以西經(jīng)、以西經(jīng)20度為界，東西半球在海底構(gòu)造、度為界，東西半球在海底構(gòu)造、深度、海水溫度、鹽度等存在明顯差異；深度、海水溫度、鹽度等存在明顯差異；4、太平洋半球和大西洋半球差異大，前者擠、太平洋半

18、球和大西洋半球差異大，前者擠壓，后再引張。壓，后再引張。 在地球的演化過程中，地質(zhì)事件基本上是有規(guī)則在地球的演化過程中，地質(zhì)事件基本上是有規(guī)則的重復(fù)發(fā)生，顯示出周期性或準(zhǔn)周期性的特征。的重復(fù)發(fā)生，顯示出周期性或準(zhǔn)周期性的特征。一、地球韻律性變動的分級一、地球韻律性變動的分級 以不同事件尺度的代表性事件為參考，劃分出長以不同事件尺度的代表性事件為參考，劃分出長韻律、中韻律、短韻律和微韻律四個層次（表韻律、中韻律、短韻律和微韻律四個層次（表2-3）。）。 不同韻律層次的研究對象不同，研究內(nèi)容和研究不同韻律層次的研究對象不同，研究內(nèi)容和研究方法不同。長韻律反映地殼的變動；中韻律的直接方法不同。長韻律

19、反映地殼的變動；中韻律的直接表現(xiàn)為新構(gòu)造運動；短韻律層次主要是幾千年內(nèi)的表現(xiàn)為新構(gòu)造運動；短韻律層次主要是幾千年內(nèi)的運動；微韻律是反映地球正在進行的變動。運動；微韻律是反映地球正在進行的變動。第四節(jié)第四節(jié) 地球構(gòu)造活動的韻律性地球構(gòu)造活動的韻律性 （一）（一） 時間尺度為時間尺度為12Ga的韻律的韻律 根據(jù)地表巖層記錄恢復(fù)的地球演化史顯示，地球形成根據(jù)地表巖層記錄恢復(fù)的地球演化史顯示，地球形成后大約每后大約每1Ga左右經(jīng)歷一次明顯的突變。左右經(jīng)歷一次明顯的突變。（二）時間尺度為（二）時間尺度為1Ga-250Ma的韻律的韻律 一個超級大陸的演化時間，全球地殼至少形成過一個超級大陸的演化時間，全球地殼至少形成過四個超級大陸。四個超級大陸。（三）時間尺度為（三）時間尺度為250-50Ma的韻律的韻律 一次區(qū)域不整合的時間，我國可分為祁連構(gòu)造階一次區(qū)域不整合的時間，我國可分為祁連構(gòu)造階段、天山構(gòu)造階段、印支構(gòu)造階段和四川構(gòu)造階段。段、天山構(gòu)造階段、印支構(gòu)造階段和四川構(gòu)造階段。二、地球構(gòu)造活動長韻律的證據(jù)二、地球構(gòu)造活動長韻律的證據(jù) （四）（四） 時間尺度為時間尺度為505Ma的韻律的韻律 該期段內(nèi)較重要的周期是該期段內(nèi)較重要的周期是3