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文檔簡介
1、地質(zhì)泛指地球的性質(zhì)和特征。主要是指地球的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、發(fā)育歷史等,包括地球的圈層分異、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、巖石性質(zhì)、礦物成分、巖層和巖體的產(chǎn)出狀態(tài)、接觸關(guān)系,地球的構(gòu)造發(fā)育史、生物進化史、氣候變遷史,以及礦產(chǎn)資源的賦存狀況和分布規(guī)律等。什么是地質(zhì) 煤礦是人類在富含煤炭的礦區(qū)開采煤炭資源的區(qū)域,一般分為井工煤礦和露天煤礦。當煤層離地表遠時,一般選擇向地下開掘巷道采掘煤炭,此為井工煤礦。當煤層距地表的距離很近時,一般選擇直接剝離地表土層挖掘煤炭,此為露天煤礦。我國絕大部分煤礦屬于井工煤礦。煤礦范圍包括地上地下以及相關(guān)設(shè)施的很大區(qū)域。什么是煤礦了解地球的圈層構(gòu)造、地質(zhì)作用的分類和地殼的物質(zhì)組
2、成,掌了解地球的圈層構(gòu)造、地質(zhì)作用的分類和地殼的物質(zhì)組成,掌握煤層的埋藏特征、地質(zhì)構(gòu)造的類型及其對生產(chǎn)的影響。握煤層的埋藏特征、地質(zhì)構(gòu)造的類型及其對生產(chǎn)的影響。研究對象:運用地質(zhì)理論和方法,解決煤礦建設(shè)和生產(chǎn)過程中遇到的地質(zhì)問題包括煤層,地質(zhì)構(gòu)造,水文地質(zhì),工程地質(zhì),瓦斯地地質(zhì)等問題;研究任務(wù):從礦井建設(shè)開始到開采結(jié)束全過程中的所有地質(zhì)現(xiàn)象找出規(guī)律,提出解決地質(zhì)問題的技術(shù)和措施。研究煤礦地質(zhì)規(guī)律、開展生產(chǎn)地質(zhì)工作、開展水文地質(zhì)研究和水害防治工作、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報等。煤礦地質(zhì)第一章地球概況與地質(zhì)作用第一節(jié) 地球概況1、地球的形狀 目前通過人造地球衛(wèi)星觀測和計算能比較精確的獲得地球的形狀和大小。地球不
3、是一個圓球體,而是一個實心橢球體,赤道半徑長,兩極半徑短,而且北極比旋轉(zhuǎn)橢球體凸出14m南極卻凹進24m,中緯度在北半球稍凹進,而在南半球稍凸出(不到10m) 因此科學(xué)家認為:第一、地球極近似于旋轉(zhuǎn)橢球體,這是地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的,表明地球有彈塑性;第二、地球不是嚴格的旋轉(zhuǎn)橢球體,說明地球內(nèi)部物質(zhì)分布不均勻。 一、地球的形狀、大小和表面特征2、地球的大小 根據(jù)1975年第16屆國際大地測量和地球物理協(xié)會公布的數(shù)據(jù)介紹如下:赤道半徑a=6378.137KM兩極半徑c=6356.752KM平均半徑R=(a2*c)1/3=6371.004KM長短半徑差a-c=21.385KM扁平=(a-c)/a =1/2
4、98.257表面積S=4r2=510064472KM2體積V=4r2/3=10832億KM23、地球的表面特征 地球表面高低不平,以海平面為界分為海洋和陸地兩大地理單元。 海洋面積3億6千萬平方公里占70.8% 陸地面積1億449百萬平方公里占29.2% 海洋: 平均深度:3729m 最深11034m(馬里亞納海溝) 陸地: 平均高度:875m 最高:8844.43m(珠穆朗瑪) 兩者相差近20km 海底地形: (1)大陸邊緣 大陸架(陸棚) 大陸坡大陸基(大陸裙)海溝、島嶼 (2)大洋盆地 (3)洋脊洋底山脈 1.2 地球的形狀、大小(表面形態(tài))陸地地形:大的陸塊叫大陸、小的叫島嶼 (1)山
5、地 500m以上切割度大于200m (2)高原500m以上廣闊而平坦的地區(qū) (3)丘陵低于500m,相對高差小于200m 1.2 地球的形狀、大?。ū砻嫘螒B(tài))(4)盆地四周被山地或高地包圍中間低平,外形似盆的地形 (5)平原海拔200m的廣闊而平坦的地區(qū) 1.3 地球的物理性質(zhì)(質(zhì)量、密度)二、 地球的物理性質(zhì)1、地球的質(zhì)量與密度 根據(jù)牛頓萬有引力定律及多次實驗,求出地球的質(zhì)量為:245.976 10 kg,由此求得地球的平均密度: 272735.976 101.08 105.517kgMVCMPg/cm3 但是按實際測得的地表巖石密度平均都為2.62.8 g/cm3僅為地球平均密度的一半。根
6、據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度與密度的關(guān)系,說明地球內(nèi)部的密度隨著深度的增加而逐漸增加。 二、地球的重力和壓力 (一)地球的重力=地球的引力(F)與地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力(P)的合力(G)。 1.3 地球的物理性質(zhì)(重力) 地球重力隨緯度變化而變化,根據(jù)理論計算出各地的正常重力值稱為理論計算值。 重力異常由于地球各部分的物質(zhì)組成和地殼構(gòu)造不同,因而實際測量的重力值往往與理論值不符,稱為重力異常。 正異常實測重力值大于理論值,一般為金屬礦區(qū),由于物質(zhì)密度大,對地面物質(zhì)的引力較大。 負異常實測重力值小于理論值,一般為石油,炔,石膏等非金屬礦區(qū),物質(zhì)密度小,引力小。 利用重力異常找礦的方法稱為重力探礦
7、法。并且對研究地球的形狀,地殼的物質(zhì)組成,地殼的構(gòu)造,地殼運動和地震等都是有很高的價值。 1.3 地球的物理性質(zhì)(壓力)2、地球的壓力 地球的壓力指地球內(nèi)部物質(zhì)受上覆物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的壓力即靜壓力。 深度越大壓力越大,并且隨著地球內(nèi)部物質(zhì)密度加大,壓力增加越大。 深度深度(Km)101004001000290050006370壓力壓力(Mpa)11023.11031.41043.51041.41053.11053.61051.3 地球的物理性質(zhì)(磁性)3、地球的磁性 指南針為什么能夠指示方向,就是因為地球是有磁性的。在它的周圍形成了一個磁力作用的空間地磁場。位于南半球的叫磁南極(S)和位于北半
8、球的稱為磁北極(N)。 地磁場的正常值(背景值)是各地經(jīng)過校正和清除變化等影響的地磁要素數(shù)據(jù)。 地磁異常實地測量的地磁要素數(shù)據(jù)與正常值不符。 磁法找礦就是通過地磁測量尋找有磁性異常的礦產(chǎn)。(如磁鐵礦等) 古地磁法地球磁場是在不斷變化的,有日變化,年變化,也有長期的周期變化(磁極倒轉(zhuǎn))。通過對巖石中剩余磁性的研究,了解地質(zhì)歷史上磁場的變化,例如通過對比不同時期的古地磁極的位置(或同一地點不同時期所處的磁緯度)可以幫助了解地殼不同部分的相對位移情況,據(jù)古地磁場反轉(zhuǎn)周期則可確定巖石的形成年代。 1.3 地球的物理性質(zhì)(溫度)4、地球的溫度(地熱) 日變化一般為11.5m 1.外熱層(變溫層)年變化影
9、響深度達2030m 2.常溫層與當?shù)啬昶骄鶞囟却笾孪喈?,常年不變,其深度一般?040m受太陽輻射影響 3.增溫層地溫隨深度增加而逐漸增加,受地球內(nèi)部熱能影響,深度每增加100米升高的溫度稱為地溫梯度。一般大陸為15/100m,海底為48/100m。 通過間接測算,越接近地心溫度的增加趨于緩慢: 地下100km約為13001000km約為20002900km約為2700地心溫度約為40006000 影視:地球溫度1.3 地球的物理性質(zhì)(彈性) 地球內(nèi)部如此大量的熱能從何而來的呢? 目前有不同的說法: 地球余熱說;重力差異說;放射熱說。 五、地球的彈性 地震是地下某一點發(fā)生振動,并通過地震波向四
10、周傳播,造成各種破壞。因此說明地球具有一定的彈性,地震波在不同介質(zhì)中傳播速度也不一樣。 地震測量法通過測定人工地震產(chǎn)生的地震波在地下傳播速度的變化情況,探測地下的礦產(chǎn)資源。地球的外層圈構(gòu)造三、地球的層圈構(gòu)造 1、地球的外部圈層構(gòu)造 (一)大氣圈 是地球的最外圈,由空氣、水氣和塵埃組成,對地表氣候分帶和生命活動起著很大的作用。其底界為海、陸表面,沒有明顯的上界,為自然過渡到星際空間。 1.對流層大氣圈的下部,底界為海、陸表面18KM高空。由于溫度、濕度分布不均勻,大氣產(chǎn)生對流。是地球上風云,雨雪、冰川等氣候現(xiàn)象以及各種外力地質(zhì)作用的發(fā)源地,對改變地表形態(tài)起著非常重要的作用。 空氣稀薄,在宇宙射線
11、和太陽輻射的作用下氣體分子被電離,故統(tǒng)稱為電離層,是無線電波的傳播層。 2.平流層 3.中間層4.熱成層 5.擴散層大氣圈的最外層,地球引力極小,一部分大氣分子可逃逸到星際空間去。 1.4 地球的層圈構(gòu)造(水圈、生物圈)2、水圈 通常人們把地球表面上的海洋、河流、湖泊、冰川以及地下水等看成是一個包圍地球的連續(xù)水層,稱為水圈。 水在這樣不停的運動中,以各種方式對地面(或地下)巖石進行破壞、改造,并且把破壞的物質(zhì)帶到另一些地方堆積下來,形成削高補低結(jié)果。 (三)生物圈 是生命活動的地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層。 二、地球的內(nèi)部圈層構(gòu)造 (一)地球內(nèi)部地震波速度突變的主要界面 地震波研究發(fā)現(xiàn),地球內(nèi)部存在著
12、地震波速度突變的若干界面,顯示了地球內(nèi)部物質(zhì)的差異,具有層圈狀構(gòu)造。 1.4 地球的層圈構(gòu)造(內(nèi)部界面)1.莫霍面位于地表以下數(shù)公里40km,縱波到達這一界面后,其速度由平均67km/s,突升為8.1km/s。大洋淺(平均8km)、大陸深(平均33km)。 是由南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇(Mohorovicic)于1909年首先發(fā)現(xiàn)的,因此被稱為莫霍洛維奇面,簡稱莫霍面。莫霍面之上為地殼、之下為地幔。2.古登堡面位于地下2900km深度。橫波到這一界面就消失了,縱波卻能夠通過。以最早(1914年)研究這一界面的美國地球物理學(xué)家古登堡的名字命名。 古登堡面之上為地幔,之下為地核。3.康拉德面位于地殼
13、內(nèi)部。表現(xiàn)為縱波速度由6km/s突變?yōu)?.6km/s。由此而推斷地殼分為密度不同的上、下兩層,上層為花崗巖層(硅鋁層),下層為玄武巖層(硅鎂層)。 (二)地球內(nèi)部各層圈的特征1.4 地球的層圈構(gòu)造(地殼、地幔、地核)層圈名稱特征地殼巖石圈1.是由巖石組成的地球外殼。上部花崗質(zhì)層(硅鋁層)平均密度為2.7g/cm3,下部玄武質(zhì)層(硅鎂層)平均密度為3.3g/cm3。2.大陸地殼平均厚33km(最厚70km),廣泛分布有沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖,最老的巖石年齡為38億年,具有硅鋁層和硅鎂層大洋地殼平均厚8km(最薄3km),主要為玄武巖類及現(xiàn)代沉積物,只有硅鎂層沒有硅鋁層。3.是所有地質(zhì)作用的場所,
14、也是目前地質(zhì)學(xué)研究的主要對象。 莫霍面地幔上地幔為堅硬巖石,與地殼共同構(gòu)成地球外表。60km共同特征:為超鐵鎂質(zhì)巖石。平均密度:3.5g/cm3軟流圈地震橫波傳播速度明顯降低,10%的巖石處于熔融狀態(tài),其強度降低、塑性增加,物質(zhì)發(fā)生蠕變,并緩慢流動。是巖漿的發(fā)源地,也是構(gòu)造運動的動力源。250km地震波速迅速增加,物質(zhì)密度增大由3.64g/cm3增至4.64g/cm3。 650km下地幔地震波速平緩增加,密度為5.1g/cm3,化學(xué)成分與上地幔相似,鐵的含量增加。 2900km 古登堡面地核外核平均密度10.5g/cm3,地震縱波速度急劇降低橫波消失,推測為液態(tài),溫度約 3000,壓力大于31011Pa4642km過渡層縱波速度加快,推測其物質(zhì)從液態(tài)過渡到固態(tài)5157km內(nèi)核縱波突然加速,并出現(xiàn)由縱波轉(zhuǎn)換成橫波,表明物質(zhì)為固態(tài),平均密度12.9g/c
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