地球基本特征

1、第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 一、一、 地球的形狀和大小地球的形狀和大小w （一）對地球形狀、大小的認(rèn)識（一）對地球形狀、大小的認(rèn)識w 1. 對地球形狀的認(rèn)識對地球形狀的認(rèn)識w 三級近似：三級近似：w 球體球體 旋轉(zhuǎn)橢球體旋轉(zhuǎn)橢球體 大地水準(zhǔn)體大地水準(zhǔn)體w 古希臘古希臘畢達(dá)哥拉斯畢達(dá)哥拉斯 球體是最完美球體是最完美w 柏拉圖柏拉圖亞里斯多德亞里斯多德 三個證據(jù)：三個證據(jù)：陸上看星星陸上看星星海中觀帆船海中觀帆船 弧形月食弧形月食w 東漢東漢 張衡張衡 “如蛋中黃如蛋中黃”第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 1687年年牛頓最早指出地球應(yīng)為一個旋轉(zhuǎn)橢球體牛頓最早指出地球應(yīng)為一個旋轉(zhuǎn)橢球體w 1719世

2、紀(jì)世紀(jì)由荷蘭人最早發(fā)起的，全球大規(guī)模的測量，終于由荷蘭人最早發(fā)起的，全球大規(guī)模的測量，終于證證實(shí)了這一說法實(shí)了這一說法w 1958年年美先鋒美先鋒1號探測衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)地球形狀為號探測衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)地球形狀為“梨形梨形”w 1959年年美探險者美探險者6號衛(wèi)星拍攝了第一張地球照片號衛(wèi)星拍攝了第一張地球照片w 2. 對地球大小的認(rèn)識對地球大小的認(rèn)識w 最早是在公元前最早是在公元前2世紀(jì)，由古希臘亞歷山大城圖書館長埃拉托色世紀(jì)，由古希臘亞歷山大城圖書館長埃拉托色尼測量，結(jié)果為尼測量，結(jié)果為39600公里。公里。w 100多年后，古希臘天文學(xué)家波西多留斯也作了測量，結(jié)果為多年后，古希臘天文學(xué)家波西多留斯也作了測

3、量，結(jié)果為28800公里。直到哥倫布和麥哲倫的航海才證明了前者的正確性。公里。直到哥倫布和麥哲倫的航海才證明了前者的正確性。第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 第一張地球照片第一張地球照片第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 地球大小的測量原理地球大小的測量原理第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w （二）地球形狀大小的最新數(shù)據(jù)（二）地球形狀大小的最新數(shù)據(jù)w 見課本見課本14頁頁w （三）地球的其他數(shù)據(jù)（三）地球的其他數(shù)據(jù)w 見課本見課本15頁頁w 從這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，從這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，地面起伏最大高差近地面起伏最大高差近20km 。同時，由于同時，由于地球扁率只有地球扁率只有1/298，無論是旋轉(zhuǎn)橢球體、大地水準(zhǔn)

4、體或近似，無論是旋轉(zhuǎn)橢球體、大地水準(zhǔn)體或近似“梨梨”形體，從宏觀上看地球仍然是近似球形的球體。形體，從宏觀上看地球仍然是近似球形的球體。 第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 二、地球的物理性質(zhì)二、地球的物理性質(zhì)w （一）地球的密度和重力（一）地球的密度和重力（gravity）w 地球質(zhì)量是通過萬有引力定律計算出來，它的獲得也地球質(zhì)量是通過萬有引力定律計算出來，它的獲得也使人類付出了艱辛的努力。使人類付出了艱辛的努力。w FGm1m2/r2w 而地球的密度則是通過質(zhì)量、體積以及地震波資料推而地球的密度則是通過質(zhì)量、體積以及地震波資料推算出來的。算出來的。w 作業(yè)一：作業(yè)一：4. 第一個準(zhǔn)確的地球的大小

5、及質(zhì)量分別是第一個準(zhǔn)確的地球的大小及質(zhì)量分別是如何測量的？如何測量的？第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w w 理論重力值理論重力值w 重力異常：自由空氣異常和布格異常重力異常：自由空氣異常和布格異常w 布格異常能夠反映地殼構(gòu)造的變化，反映高原和造山帶下部的布格異常能夠反映地殼構(gòu)造的變化，反映高原和造山帶下部的補(bǔ)償作用。補(bǔ)償作用。w 根據(jù)布格異常的分布，普拉特和艾利分別提出了兩種根據(jù)布格異常的分布，普拉特和艾利分別提出了兩種“地殼均地殼均衡說衡說”。w 地球內(nèi)部的密度分布地球內(nèi)部的密度分布第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 地球內(nèi)部的重力加速度分布地球內(nèi)部的重力加速度分布第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 地球內(nèi)

6、部的壓力分布地球內(nèi)部的壓力分布第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 地殼均衡模型地殼均衡模型第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w （二）地磁（二）地磁（geomagnetism）w 地球的磁場類似于一個條形磁鐵的磁場，假定的條形磁鐵南極地球的磁場類似于一個條形磁鐵的磁場，假定的條形磁鐵南極指向地磁北極。地磁場總的來說，有如下特點(diǎn)：指向地磁北極。地磁場總的來說，有如下特點(diǎn)：w 1.地磁南北極和位置不一致，而且磁極存在著緩慢漂移。地磁南北極和位置不一致，而且磁極存在著緩慢漂移。w 2.地面上每一點(diǎn)都有理論上的磁偏角和磁傾角。實(shí)測值與理論值地面上每一點(diǎn)都有理論上的磁偏角和磁傾角。實(shí)測值與理

7、論值的差異，稱為地磁異常。用地球物理方法，發(fā)現(xiàn)局部的地磁異的差異，稱為地磁異常。用地球物理方法，發(fā)現(xiàn)局部的地磁異常，可用于探測地下的高磁性礦床。而通過測量巖石中的剩磁，常，可用于探測地下的高磁性礦床。而通過測量巖石中的剩磁，可用來確定古地磁要素，并進(jìn)一步判斷古地磁場的磁極等，成可用來確定古地磁要素，并進(jìn)一步判斷古地磁場的磁極等，成為古地磁學(xué)。為古地磁學(xué)。第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 3. 太陽風(fēng)的影響，使得地球磁場局限在磁層中。磁層可使地球太陽風(fēng)的影響，使得地球磁場局限在磁層中。磁層可使地球上的生物免受宇宙射線的危害。上的生物免受宇宙射線的危害。w 4. 地磁場的成因，存在種種推測：地磁場的成

8、因，存在種種推測：w 最初，人們認(rèn)為是地核的具磁性的鐵鎳物質(zhì)，形成了地球的磁最初，人們認(rèn)為是地核的具磁性的鐵鎳物質(zhì)，形成了地球的磁場。場。w 目前大家比較認(rèn)同的說法是：地球外核與內(nèi)核的差異旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)目前大家比較認(rèn)同的說法是：地球外核與內(nèi)核的差異旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生感應(yīng)自激，形成了地球的磁場。生感應(yīng)自激，形成了地球的磁場。第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 地磁偏角分布地磁偏角分布第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 太陽太陽風(fēng)和磁層風(fēng)和磁層第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w （三）地?zé)幔ㄈ┑責(zé)幔℅eothermal heat）w 地球內(nèi)部儲存著巨大的熱能，這就是常說的地?zé)?。地球?nèi)部儲存著巨大的熱能，這就是常說的地?zé)?。w 到

9、地下一定深度，到地下一定深度， 溫度不隨外界溫度變化，稱為常溫層。溫度不隨外界溫度變化，稱為常溫層。w 常溫層之下，巖石圈范圍內(nèi)，地溫隨深度而增加。常溫層之下，巖石圈范圍內(nèi)，地溫隨深度而增加。w 地?zé)嵩鰷丶壓偷責(zé)崽荻?，地?zé)崽荻仁堑責(zé)嵩鰷丶壍牡箶?shù)，指深地?zé)嵩鰷丶壓偷責(zé)崽荻?，地?zé)崽荻仁堑責(zé)嵩鰷丶壍牡箶?shù)，指深度增加度增加100米升高的溫度。米升高的溫度。w 地?zé)岬闹饕獊碓词怯煞派湫栽厮プ兌鴣恚€包括構(gòu)造變動的地?zé)岬闹饕獊碓词怯煞派湫栽厮プ兌鴣?，還包括構(gòu)造變動的機(jī)械能、化學(xué)能、重力能、地球旋轉(zhuǎn)能等。地?zé)岬尼尫欧绞匠龣C(jī)械能、化學(xué)能、重力能、地球旋轉(zhuǎn)能等。地?zé)岬尼尫欧绞匠嘶鹕奖l(fā)、熱水活動和構(gòu)造運(yùn)動

10、等，最主要的釋放方式是大了火山爆發(fā)、熱水活動和構(gòu)造運(yùn)動等，最主要的釋放方式是大地?zé)崃?。地?zé)崃鳌 大地?zé)崃鞯膯挝皇菬崃髁恐?，它的分布存在一定?guī)律，并在一大地?zé)崃鞯膯挝皇菬崃髁恐?，它的分布存在一定?guī)律，并在一定程度上可反映地殼的構(gòu)造。定程度上可反映地殼的構(gòu)造。w 地球內(nèi)部的溫度分布地球內(nèi)部的溫度分布第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 羊八井地?zé)嵫虬司責(zé)岬诘?節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 地?zé)峁┡責(zé)峁┡诘?節(jié)節(jié)地球概況地球概況第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w （四）地球物理的新進(jìn)展（四）地球物理的新進(jìn)展w 1. 地球物理與反恐地球物理與反恐w （1）用地球物理場的變化監(jiān)測地下軍事活動或重大軍事活動。）用地球

11、物理場的變化監(jiān)測地下軍事活動或重大軍事活動。如：如：2000年英國軍方對俄羅斯庫爾斯克號失事原因的分析、美年英國軍方對俄羅斯庫爾斯克號失事原因的分析、美國地震臺站對國地震臺站對911事件中的地面震動的記錄。其他包括邊界地區(qū)事件中的地面震動的記錄。其他包括邊界地區(qū)的隧道挖掘活動、地下核實(shí)驗(yàn)探測等等。的隧道挖掘活動、地下核實(shí)驗(yàn)探測等等。w （2）地球物理武器的問題也提上了議事日程，特別是美國。主）地球物理武器的問題也提上了議事日程，特別是美國。主要是人為制造地震、海嘯、山洪、雪崩等自然災(zāi)害。德國在二要是人為制造地震、海嘯、山洪、雪崩等自然災(zāi)害。德國在二戰(zhàn)時就已經(jīng)使用過。美國已經(jīng)研制出了威力驚人的地

12、球物理武戰(zhàn)時就已經(jīng)使用過。美國已經(jīng)研制出了威力驚人的地球物理武器，主要是破壞大氣層、電離層、磁層等，導(dǎo)致對方航空系統(tǒng)器，主要是破壞大氣層、電離層、磁層等，導(dǎo)致對方航空系統(tǒng)等癱瘓，此外還能夠改變大氣層的導(dǎo)電性質(zhì)等，破壞對方的輸?shù)劝c瘓，此外還能夠改變大氣層的導(dǎo)電性質(zhì)等，破壞對方的輸電線路、石油管道等。電線路、石油管道等。第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況w 2. 新能源的勘探新能源的勘探w 天然氣水合物（天然氣水合物（gas hydrates）w 是甲烷等氣體與水的混合物，一種白色固狀晶體，由全球海底是甲烷等氣體與水的混合物，一種白色固狀晶體，由全球海底地球物理勘探發(fā)現(xiàn)。地球物理勘探發(fā)現(xiàn)。w 目前研究表明

13、，我國東海，南海的南沙、東沙等，臺灣以東海目前研究表明，我國東海，南海的南沙、東沙等，臺灣以東海域均可能有大規(guī)模的氣水合物產(chǎn)出，而日本更是對此虎視眈眈。域均可能有大規(guī)模的氣水合物產(chǎn)出，而日本更是對此虎視眈眈。w 天然氣水合物天然氣水合物第第1節(jié)節(jié)地球概況地球概況第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w 第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w 一、地球的外部圈層一、地球的外部圈層w （一）大氣圈（一）大氣圈（atmosphere）w （二）水圈（二）水圈（hydrosphere）w （三）生物圈（三）生物圈（biosphere）w 了解其組成、演化過程及作用。了解其組成、演化過程及作用。w 二

14、、地球的內(nèi)部圈層二、地球的內(nèi)部圈層w 通過地震波（通過地震波（seismic wave）波速圖像，將固體地球）波速圖像，將固體地球分為地殼、地幔和地核三部分。分為地殼、地幔和地核三部分。第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w 根據(jù)地震波波速公式，我們有：根據(jù)地震波波速公式，我們有：w VpSqrt（Y/）w Vs Sqrt（G/）w Y為楊氏模量，為楊氏模量，G為剪切模量，為剪切模量，為介質(zhì)的密度為介質(zhì)的密度。其中，。其中，又有：又有：w GY/2（1 ）w 其中其中 為泊松比，一般在為泊松比，一般在0 00.40.4之間。之間。w 根據(jù)波速的變化，通過一定的計算和變換，就可以得根據(jù)波速的變

15、化，通過一定的計算和變換，就可以得到相應(yīng)位置物質(zhì)的密度、楊氏模量等參數(shù)。到相應(yīng)位置物質(zhì)的密度、楊氏模量等參數(shù)。第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w 地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第第2節(jié)節(jié) 地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w （一）地殼（一）地殼（crust）w 1. 地殼的化學(xué)組成地殼的化學(xué)組成w 化學(xué)元素在地殼中的平均含量，稱為元素的克拉克值，又稱元化學(xué)元素在地殼中的平均含量，稱為元素的克拉克值，又稱元素豐度。素豐度。w 最主要的八種元素為最主要的八種元素為O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg，當(dāng)然，當(dāng)然Ti和和H也是主要的造巖元素。也是主要的造巖

16、元素。w 這些元素以礦物的形式存在于地殼中，最主要的礦物為硅酸鹽這些元素以礦物的形式存在于地殼中，最主要的礦物為硅酸鹽礦物。礦物。w 這些礦物又組成了各種巖石，因此硅酸鹽礦物又稱為造巖礦物。這些礦物又組成了各種巖石，因此硅酸鹽礦物又稱為造巖礦物。地殼也被稱為硅酸鹽層。地殼也被稱為硅酸鹽層。第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w 2. 地殼的厚度和結(jié)構(gòu)地殼的厚度和結(jié)構(gòu)w 地殼厚度各處不均勻，大陸地殼的平均厚度為地殼厚度各處不均勻，大陸地殼的平均厚度為37公里，而海洋公里，而海洋部分地殼的平均厚度為部分地殼的平均厚度為7公里。公里。w 大陸部分的地殼分為上下兩層，上層為花崗質(zhì)層，又稱為硅鋁大陸部

17、分的地殼分為上下兩層，上層為花崗質(zhì)層，又稱為硅鋁層，其上通常分布有沉積巖層。下層為玄武質(zhì)層，又稱為硅鎂層，其上通常分布有沉積巖層。下層為玄武質(zhì)層，又稱為硅鎂層。后者密度大于前者，因此有人認(rèn)為是硅鋁層在硅鎂層上漂層。后者密度大于前者，因此有人認(rèn)為是硅鋁層在硅鎂層上漂移。移。w 海洋地殼只有硅鎂層，且其延伸到大陸地殼的硅鋁層下。海洋地殼只有硅鎂層，且其延伸到大陸地殼的硅鋁層下。w 3. 地殼的類型地殼的類型w 地殼可分為大陸型地殼和大洋型地殼。陸殼具有雙層結(jié)構(gòu)，而地殼可分為大陸型地殼和大洋型地殼。陸殼具有雙層結(jié)構(gòu)，而洋殼為單層結(jié)構(gòu)。地殼厚度存在差異，物質(zhì)成分的不均勻性常洋殼為單層結(jié)構(gòu)。地殼厚度存在

18、差異，物質(zhì)成分的不均勻性常導(dǎo)致地殼物質(zhì)的重新分配。導(dǎo)致地殼物質(zhì)的重新分配。第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w 地殼結(jié)構(gòu)和組成地殼結(jié)構(gòu)和組成第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w （二）地幔（二）地幔（mantle）w 地幔分為上地幔和下地幔，其中：地幔分為上地幔和下地幔，其中：w 上地幔的地震波數(shù)值和橄欖巖相似，因此被稱為橄欖質(zhì)層。該上地幔的地震波數(shù)值和橄欖巖相似，因此被稱為橄欖質(zhì)層。該層的成分和廣泛分布的石隕石相似，和地殼相比，層的成分和廣泛分布的石隕石相似，和地殼相比，SiO2成分減成分減少，而鎂鐵成分增加。上地幔又可分為三層，最上層是巖石圈少，而鎂鐵成分增加。上地幔又可分為三層，

19、最上層是巖石圈的組成部分，中間層有較大塑性的軟流圈，而下層為固態(tài)。的組成部分，中間層有較大塑性的軟流圈，而下層為固態(tài)。w 下地幔物質(zhì)密度較大，化學(xué)成分和上地幔沒有太大差別，但溫下地幔物質(zhì)密度較大，化學(xué)成分和上地幔沒有太大差別，但溫壓都很高。壓都很高。w （三）地核（三）地核（core）w 地核分為外核和內(nèi)核，外核呈液態(tài)，而內(nèi)核則是固態(tài)。地核分為外核和內(nèi)核，外核呈液態(tài)，而內(nèi)核則是固態(tài)。w 根據(jù)地震波數(shù)據(jù)及隕石研究，推測地核由鐵鎳物質(zhì)組成。根據(jù)地震波數(shù)據(jù)及隕石研究，推測地核由鐵鎳物質(zhì)組成。第第2節(jié)節(jié)地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu)w 球粒隕石球粒隕石第第3節(jié)節(jié)地質(zhì)作用和能量來源地質(zhì)作用和能量來源w 一

20、、基本概念一、基本概念w 地質(zhì)作用（地質(zhì)作用（geological function）：作用于地球的自然力使地殼）：作用于地球的自然力使地殼的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化的作用。引起地質(zhì)的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)發(fā)生變化的作用。引起地質(zhì)作用的自然力稱為地質(zhì)營力。作用的自然力稱為地質(zhì)營力。w 根據(jù)能量來源，地質(zhì)作用分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。根據(jù)能量來源，地質(zhì)作用分為內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用。w 二、能量來源二、能量來源w 地質(zhì)作用的能量來源主要包括以下六種：地質(zhì)作用的能量來源主要包括以下六種：w （一）地內(nèi)熱能（一）地內(nèi)熱能（二）重力能（二）重力能w （三）地球旋轉(zhuǎn)能（三）地

21、球旋轉(zhuǎn)能（四）太陽輻射能（四）太陽輻射能w （五）潮汐能（五）潮汐能（六）生物能（六）生物能第第3節(jié)節(jié)地質(zhì)作用和能量來源地質(zhì)作用和能量來源w 其中，地內(nèi)熱能是內(nèi)力地質(zhì)作用的主要能量來源，而太陽輻射其中，地內(nèi)熱能是內(nèi)力地質(zhì)作用的主要能量來源，而太陽輻射能則是外力地質(zhì)作用的主要能量來源。能則是外力地質(zhì)作用的主要能量來源。w 內(nèi)外力地質(zhì)作用的關(guān)系是：相互獨(dú)立又相互依存，同時又相互內(nèi)外力地質(zhì)作用的關(guān)系是：相互獨(dú)立又相互依存，同時又相互作用使得地殼的組成、構(gòu)造不斷發(fā)展變化。就地表形態(tài)而言，作用使得地殼的組成、構(gòu)造不斷發(fā)展變化。就地表形態(tài)而言，內(nèi)力地質(zhì)作用，使巖石圈發(fā)生變形、變位、分裂、重熔等，形內(nèi)力地質(zhì)作用，使巖石圈發(fā)生變形、變位、分裂、重熔等，形成了地球表面多樣的地表形態(tài)。而外力地質(zhì)作用則起著削夷填成了地球表面多樣的地表形態(tài)。而外力地質(zhì)作用則起著削夷填平的作用，使地表趨于平坦。平的作用，使地表趨于平坦。w 三、地質(zhì)作用的分類三、地質(zhì)作用的分類w 地質(zhì)作用，可以按地質(zhì)