地球內(nèi)部圈層與特征

1、關(guān)于地球的內(nèi)部圈層及特征第1頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四主要內(nèi)容一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì)二、地球內(nèi)部圈層劃分（本章重點(diǎn)）三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài)四、地殼（本章重點(diǎn)）第2頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì) 地球內(nèi)部主要的物理性質(zhì)包括密度、壓力、重力、溫度、磁性及彈塑性等。1. 密度 地球內(nèi)部的密度由表層的2.72.8g/cm3向下逐漸增加到地心處的12.51g/cm3，并且在一些不連續(xù)面處有明顯的跳躍。2. 壓力 地球內(nèi)部壓力總是隨著深度而增加，地下深處的壓力稱靜壓力或圍壓，可表示為=hhgh，即靜壓力等于某

2、深度h和該深度以上地球物質(zhì)平均密度h與平均重力加速度gh的乘積。第3頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì)3. 重力 地球吸引力與離心力的合力就是重力，主要取決于地球的引力。 重力場(chǎng)的強(qiáng)度用重力加速度來(lái)衡量，重力加速度也簡(jiǎn)稱重力。 重力隨緯度升高而增加。4. 溫度 外熱層：由于受太陽(yáng)輻射熱的影響，溫度可變的地球表層，平均深度約15m。 常溫層：外熱層的下界處溫度常年保持不變，這一深度帶稱常溫層。 地?zé)嵩鰷芈驶虻販靥荻龋撼貙右韵旅肯蛳?00m所升高溫度。第4頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì)5. 磁場(chǎng) 地球

3、周圍的磁場(chǎng)也稱地磁場(chǎng)。地磁場(chǎng)由基本磁場(chǎng)、變化磁場(chǎng)和磁異常三個(gè)部分組成。地磁場(chǎng)成因的自激發(fā)電機(jī)模式磁偏角、磁傾角和磁場(chǎng)強(qiáng)度是地球上某點(diǎn)的地磁要素。第5頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四一、地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì)5. 彈塑性 地球具有彈性的證據(jù)：（1）地球內(nèi)部能傳播地震波； （2）固體地球表面在日、月引力作用下可發(fā)生固體潮。 地球具有塑性的證據(jù)： （1）地球自轉(zhuǎn)的慣性離心力使地球赤道半徑加大；（2）巖石的塑性變形 影響地球彈性與塑性的重要因素：時(shí)間和溫-壓條件。 在快速受力的情況下易于顯示彈性，在緩慢受力的情況下易于顯示塑性； 在較高的溫度和壓力條件下易于顯示塑性。第6頁(yè)，共4

4、9頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四二、地球內(nèi)部圈層的劃分1. 劃分的依據(jù)地震波在地球內(nèi)部的傳播特點(diǎn)地震產(chǎn)生穿透固體地球的地震波P波到達(dá)液體或部分液體層界面時(shí)折射P波到達(dá)固體邊界時(shí)再次折射所有波的折射會(huì)產(chǎn)生地表地震儀不能記錄到P波的陰影區(qū)地幔地核P波陰影區(qū) 地震兩個(gè)重要的波速不連續(xù)界面：莫洛霍維奇不連續(xù)面（簡(jiǎn)稱莫霍面）和古登堡不連續(xù)面（簡(jiǎn)稱古登堡面）一個(gè)低速帶古登堡面莫霍面第7頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四二、地球內(nèi)部圈層的劃分第8頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四二、地球內(nèi)部圈層的劃分第9頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星

5、期四2. 地球內(nèi)部圈層劃分示意圖地幔古登堡面莫霍面上地幔軟流圈巖石圈大陸地殼大洋地殼上地幔外核內(nèi)核巖石圈地幔第10頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四2. 地球內(nèi)部圈層劃分示意圖軟流圈和巖石圈的相對(duì)位置大洋地殼大陸地殼巖石圈莫洛霍維奇不連續(xù)面 低速帶（部分熔融）上地幔軟流圈第11頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四地球的內(nèi)部圈層劃分深度（km）地殼地幔地核軟流圈巖石圈下地幔外核內(nèi)核(固態(tài))(固態(tài))(固態(tài))(固態(tài))第12頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài)1. 地核：古登堡面（2885km）至地心部分。

6、(1) 主要由鐵、鎳和少量硅、硫等元素組成； (2) 密度高； (3) 進(jìn)一步分為外核、過(guò)渡層和內(nèi)核，外核呈液態(tài)，內(nèi)核呈固態(tài)，過(guò)渡層呈液體-固體過(guò)渡狀態(tài)。第13頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài)2. 地幔：莫霍面至古登堡面之間的部分 質(zhì)量大，是地球的主體部分； 60km至250km之間存在軟流圈，物質(zhì)部分熔融(1%10%),具較強(qiáng)塑性或流動(dòng)性，是巖漿的重要發(fā)源地； 地幔巖由相當(dāng)于超基性巖的物質(zhì)組成，主要礦物成分可能是橄欖石和一部分輝石與石榴子石。第14頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物

7、理狀態(tài)3. 地殼：莫霍面以上至地表部分。 （1） 地殼中元素的組成與分布克拉克值：某種元素在地殼中的平均質(zhì)量百分比。 地殼中最豐富的10種元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H，占地殼總質(zhì)量的99.96%. 其中O、 Si、Al、Fe四種元素即占88.13%。 豐度值：某一地區(qū)某種化學(xué)元素的質(zhì)量百分比。第15頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四一、地殼的化學(xué)成分1.克拉克值（clarke）： 各種化學(xué)元素在地殼中的平均含量 之百分?jǐn)?shù)。 表示方法：質(zhì)量百分?jǐn)?shù)質(zhì)量克拉克值 原子百分?jǐn)?shù)原子克拉克值豐度值：某一地區(qū)某種化學(xué)元素的質(zhì)量百分比。2.地殼中元素的分布特點(diǎn)

8、 1）元素分布極不均勻: 豐度最大者： O 46.6% 豐度最小者： Rn 710-16 % 2）地殼的主要化學(xué)組成(見(jiàn)右圖)三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài)第16頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼（2） 礦物：地殼中天然形成的的單質(zhì)或化合物。最硬的礦物 金剛石第17頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物 礦物的形態(tài)：依據(jù)晶體在三維空間的發(fā)育程度，晶體習(xí)性大致分為三種基本類型： （1）一向延長(zhǎng)型： 晶體沿一個(gè)方向 特別發(fā)育，呈柱狀、針狀和纖維

9、狀等。 石英、輝銻礦、角閃石等； （2）二向延展型： 晶體沿兩個(gè)方向 相對(duì)更發(fā)育，呈板狀、片狀、鱗片狀 和葉片狀等。云母、長(zhǎng)石等 （3）三向等長(zhǎng)型： 晶體沿三個(gè)方向 發(fā)育大致相等，呈粒狀或等軸狀。黃鐵礦、石榴子石、磁鐵礦棱柱狀石英片狀云母柱狀電氣石等軸狀石鹽第18頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四第19頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四礦物集合體的形態(tài)輝鍗鉛礦自然銅黃水晶晶簇石英晶簇孔雀石綠松石石膏第20頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物 礦物的物理性質(zhì) 指礦物的光學(xué)性質(zhì)（

10、顏色、條痕色、透明度和光澤等）、力學(xué)性質(zhì)（硬度、解理與斷口等）和相對(duì)密度、磁性、壓電性等。菱面體方解石沿著解理面破裂的特性第21頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四 礦物的物理性質(zhì)-光學(xué)性質(zhì)A -礦物的顏色定義：對(duì)光選擇性吸收的結(jié)果可見(jiàn)光 390760nm，其間波長(zhǎng)由長(zhǎng)至短依次顯示紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等色，它們的混合色為白色礦物的光學(xué)效應(yīng)反射、吸收、透射 礦物對(duì)光全部吸收時(shí)，礦物呈黑色 對(duì)所有波長(zhǎng)的色光均勻吸收，礦物呈不同程度的灰色 基本上都不吸收則為無(wú)色或白色 選擇吸收某些波長(zhǎng)的色光，礦物呈現(xiàn)吸收色光的互補(bǔ)色三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦

11、物第22頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四礦物顏色的類型 自色、他色、假色自色是指礦物本身固有的成分、結(jié)構(gòu)所決定的顏色.自色 對(duì)礦物鑒定有著重要的意義。他色是由雜質(zhì)、氣液包裹體所引起的顏色假色是因物理光學(xué)效應(yīng)而產(chǎn)生的顏色 (干涉、衍射、散射)第23頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四B.條痕 礦物粉末的顏色，通常是以礦物在白色無(wú)釉瓷板上擦劃所留下的粉末的顏色。 礦物的條痕能消除假色、減弱他色、突出自色，比礦物顆粒的顏色更為穩(wěn)定、更有鑒定意義。應(yīng)用對(duì)象：有色礦物(尤其是硫化物或部分氧化物和自然 元素礦物;類質(zhì)同像的混入可通過(guò)條痕推測(cè)礦物的形成條件) 低硬度礦

12、物（硬度條痕板） 礦物的物理性質(zhì)-光學(xué)性質(zhì)三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物第24頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四C.礦物的透明度是指礦物可以透過(guò)可見(jiàn)光的程度。據(jù)礦物碎片刃邊的透光程度，配合礦物的條痕，礦物的透明度分三級(jí)： 1）透明： 能透過(guò)絕大部分光，條痕為無(wú)色、白色或淺色。 2）半透明：可允許部分光透過(guò)，條痕呈紅、褐等各種彩色。 3）不透明：基本不允許光透過(guò)，條痕呈黑色或金屬色。 影響因素： 主要與其對(duì)可見(jiàn)光的吸收程度有關(guān)，即取決于礦物的晶格類型和陽(yáng)離子類型。 礦物中的裂隙、包裹體，及礦物的集合方式、顏色深淺和表面風(fēng)化程度。 礦物的物理性質(zhì)

13、-光學(xué)性質(zhì)三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物第25頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四D.光澤1）金屬光澤： 似平滑金屬磨光面的反光。礦物具金屬色，條痕呈黑色或金屬色，不透明。2）半金屬光澤： 反光較強(qiáng)，似未經(jīng)磨光的金屬表面的反光。 礦物呈金屬色，條痕為棕色、褐色等深彩色，不透明半透明。3）金剛光澤： 反光較強(qiáng)，似金剛石般明亮耀眼的反光。 顏色和條痕均呈淺色（ 如淺黃、桔紅、淺綠等）、白色或無(wú)色， 半透明透明。礦物的光澤是指礦物表面對(duì)光的反射能力。 礦物的物理性質(zhì)-光學(xué)性質(zhì)三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物第26頁(yè)，共4

14、9頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四 礦物的物理性質(zhì)-力學(xué)性質(zhì)三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物A.硬度礦物抵抗外來(lái)機(jī)械作用(如刻劃、壓入或研磨等)的能力。礦物肉眼鑒定中，通常采用摩斯硬度( HM )，系一種刻劃硬度。 摩斯硬度計(jì)小于指甲（5.5)簡(jiǎn)單硬度計(jì) 影響礦物硬度大小的因素化學(xué)鍵 原子半徑與電價(jià) 緊密堆積程度第27頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四礦物受外力（敲打、擠壓等）作用后，沿著一定的結(jié)晶方向發(fā)生破裂，形成一系列光滑平面的性質(zhì) 解理產(chǎn)生的原因 解理是由礦物的晶體結(jié)構(gòu)決定的 解理產(chǎn)生在面網(wǎng)間化學(xué)鍵力最弱的方向B.解理解理的等

15、級(jí)： 據(jù)其產(chǎn)生的難易程度及完好性，通常分為五級(jí)： 1）極完全解理：礦物受力后極易裂成薄片，解理面平整而光滑。 礦物的物理性質(zhì)-力學(xué)性質(zhì)三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物第28頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四2）完全解理：礦物受力后易裂成光滑的平面或規(guī)則的解理塊，解理面顯著而平滑，常見(jiàn)解理面的階梯。第29頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四3）中等解理： 礦物受力后常破裂成較小的不很平滑的平面，解理面不太連續(xù)，常呈階梯狀，且閃閃發(fā)亮，清晰可見(jiàn)。 第30頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四4）不完全解理： 礦物受

16、力后不易裂出解理面，僅斷續(xù)可見(jiàn)小而不平滑的解理面。5）極不完全解理：即無(wú)解理。 礦物受力后很難出現(xiàn)解理面，僅在顯微鏡下偶爾可見(jiàn)零星的解理縫。只有晶質(zhì)礦物才有解理不同礦物，其解理發(fā)育 程度不同無(wú)論完整與否，無(wú)論大 小如何，同種礦物具有 相同的解理第31頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四C.斷口(fracture)是指礦物晶體受力后將沿任意方向破裂而形成各種不平整的斷面。 礦物的物理性質(zhì)-力學(xué)性質(zhì)三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物第32頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （2）礦物

17、 礦物的分類： 根據(jù)礦物的化學(xué)成分分為五大類： 自然元素礦物：如自然金、銀、硫等； 硫化物礦物：如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦等 鹵化物礦物：如石鹽、鉀鹽、光鹵石、螢石等。 氧化物和氫氧化物礦物：如石英、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、鋁土礦、剛玉、軟錳礦等。 含氧酸鹽礦物：可進(jìn)一步分為硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽等，最主要的是硅酸鹽和碳酸鹽礦物，如長(zhǎng)石、普通輝石、方解石等。第33頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石 （3） 巖石 天然形成的、由固體礦物或巖屑組成的集合體。 巖石的礦物成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不同的巖石

18、具有不同的礦物成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 巖石的結(jié)構(gòu)：組成巖石的礦物（或巖屑）的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀及其相互關(guān)系。 如 等粒結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)等第34頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四等粒結(jié)構(gòu)第35頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四含油跡的砂巖 砂巖的碎屑結(jié)構(gòu)第36頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石 巖石的構(gòu)造：巖石中的礦物顆粒（或巖屑）在空間上的分布和排列方式特點(diǎn)。層理片麻狀構(gòu)造第37頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3.

19、 地殼 （3）巖石 地殼中的巖石類型 根據(jù)成因，地殼中巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。第38頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石巖漿巖：巖漿冷凝后形成的巖石稱為巖漿巖，又稱火成巖。美國(guó)夏威夷Kilauea火山中的熔巖根據(jù)形成環(huán)境又可分為兩種類型：噴出巖和侵入巖輝石花崗巖文象花崗巖第39頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石 巖漿巖根據(jù)巖漿巖中SiO2化學(xué)組分的百分含量，巖漿巖可以劃分四大類：超基性巖：SiO245%，如橄欖巖、苦橄

20、巖；基性巖：45%SiO252%，如玄武巖、輝長(zhǎng)巖；中性巖：52%SiO266%，如花崗巖、流紋巖。第40頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石 沉積巖：在地表或近地表?xiàng)l件下，母巖風(fēng)化、剝蝕的產(chǎn)物經(jīng)搬運(yùn)、沉積和固結(jié)成巖而形成的巖石。鑒別沉積巖的兩個(gè)重要特征：層理、具有一定磨圓的礫屑（或晶屑）常見(jiàn)沉積巖：砂巖、灰?guī)r、泥巖陜西省涇陽(yáng)縣口鎮(zhèn)上二疊統(tǒng)砂巖第41頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)組成及物理狀態(tài) 3. 地殼 （3）巖石 變質(zhì)巖：地殼中已形成的巖石在高溫、高壓及化學(xué)活動(dòng)性流體的作用下，巖石原來(lái)的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生改變而形 成的新巖石。鑒別變質(zhì)巖的兩個(gè)重要特征：片(麻)理和變質(zhì)礦物新疆阿克陶縣奧依塔克元古界片巖蛇紋石化大理巖-藍(lán)田玉北京故宮漢白玉-大理巖第42頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)5分，星期四三、地球內(nèi)部各圈層的物質(zhì)