地球的內部圈層及特征

關于地球的內部圈層及特征第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日主要內容一、地球內部的主要物理性質二、地球內部圈層劃分（本章重點）三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)四、地殼（本章重點）第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、地球內部的主要物理性質

地球內部主要的物理性質包括密度、壓力、重力、溫度、磁性及彈塑性等。1.密度地球內部的密度由表層的2.7~2.8g/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，即靜壓力等于某深度h和該深度以上地球物質平均密度h與平均重力加速度gh的乘積。第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、地球內部的主要物理性質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。重力場的強度用重力加速度來衡量，重力加速度也簡稱重力。重力隨緯度升高而增加。4.溫度

外熱層：由于受太陽輻射熱的影響，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。

地熱增溫率或地溫梯度：常溫層以下每向下100m所升高溫度。第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、地球內部的主要物理性質5.磁場地球周圍的磁場也稱地磁場。地磁場由基本磁場、變化磁場和磁異常三個部分組成。地磁場成因的自激發(fā)電機模式磁偏角、磁傾角和磁場強度是地球上某點的地磁要素。第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、地球內部的主要物理性質5.

彈塑性

地球具有彈性的證據(jù)：（1）地球內部能傳播地震波；（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。第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、地球內部圈層的劃分1.劃分的依據(jù)——地震波在地球內部的傳播特點地震產生穿透固體地球的地震波P波到達液體或部分液體層界面時折射P波到達固體邊界時再次折射所有波的折射會產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)

地震兩個重要的波速不連續(xù)界面：莫洛霍維奇不連續(xù)面（簡稱莫霍面）和古登堡不連續(xù)面（簡稱古登堡面）一個低速帶古登堡面莫霍面第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、地球內部圈層的劃分第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日二、地球內部圈層的劃分第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.地球內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核巖石圈地幔第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日2.地球內部圈層劃分示意圖軟流圈和巖石圈的相對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）上地幔軟流圈第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日地球的內部圈層劃分深度（km）地殼地幔地核軟流圈巖石圈下地幔外核內核(固態(tài))(固態(tài))(固態(tài))(固態(tài))第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)1.地核：古登堡面（2885km）至地心部分。

(1)主要由鐵、鎳和少量硅、硫等元素組成；

(2)密度高；

(3)進一步分為外核、過渡層和內核，外核呈液態(tài)，內核呈固態(tài)，過渡層呈液體-固體過渡狀態(tài)。第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)2.地幔：莫霍面至古登堡面之間的部分

①質量大，是地球的主體部分；②60km至250km之間存在軟流圈，物質部分熔融(1%~10%),具較強塑性或流動性，是巖漿的重要發(fā)源地；③地幔巖由相當于超基性巖的物質組成，主要礦物成分可能是橄欖石和一部分輝石與石榴子石。第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(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)某種化學元素的質量百分比。第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日一、地殼的化學成分1.克拉克值（clarke）：

各種化學元素在地殼中的平均含量之百分數(shù)。表示方法：質量百分數(shù)——質量克拉克值原子百分數(shù)——原子克拉克值豐度值：某一地區(qū)某種化學元素的質量百分比。2.地殼中元素的分布特點

1）元素分布極不均勻:

豐度最大者：

O——46.6%

豐度最小者：Rn——7×10-16%

2）地殼的主要化學組成(見右圖)三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物：地殼中天然形成的的單質或化合物。最硬的礦物

金剛石第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物①礦物的形態(tài)：依據(jù)晶體在三維空間的發(fā)育程度，晶體習性大致分為三種基本類型：

（1）一向延長型：

晶體沿一個方向特別發(fā)育，呈柱狀、針狀和纖維狀等。

石英、輝銻礦、角閃石等；

（2）二向延展型：

晶體沿兩個方向相對更發(fā)育，呈板狀、片狀、鱗片狀和葉片狀等。云母、長石等（3）三向等長型：

晶體沿三個方向發(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十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日礦物集合體的形態(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二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物②礦物的物理性質

指礦物的光學性質（顏色、條痕色、透明度和光澤等）、力學性質（硬度、解理與斷口等）和相對密度、磁性、壓電性等。菱面體方解石沿著解理面破裂的特性第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日②礦物的物理性質-光學性質A-礦物的顏色定義：對光選擇性吸收的結果可見光390－760nm，其間波長由長至短依次顯示紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等色，它們的混合色為白色礦物的光學效應——反射、吸收、透射

礦物對光全部吸收時，礦物呈黑色對所有波長的色光均勻吸收，礦物呈不同程度的灰色基本上都不吸收則為無色或白色選擇吸收某些波長的色光，礦物呈現(xiàn)吸收色光的互補色三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日礦物顏色的類型

自色、他色、假色自色是指礦物本身固有的成分、結構所決定的顏色.自色對礦物鑒定有著重要的意義。他色是由雜質、氣液包裹體所引起的顏色假色是因物理光學效應而產生的顏色

(干涉、衍射、散射)第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日B.條痕

礦物粉末的顏色，通常是以礦物在白色無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。應用對象：有色礦物(尤其是硫化物或部分氧化物和自然

元素礦物;類質同像的混入可通過條痕推測礦物的形成條件)

低硬度礦物（硬度<條痕板）②礦物的物理性質-光學性質三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日C.礦物的透明度是指礦物可以透過可見光的程度。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：

1）透明：能透過絕大部分光，條痕為無色、白色或淺色。

2）半透明：可允許部分光透過，條痕呈紅、褐等各種彩色。

3）不透明：基本不允許光透過，條痕呈黑色或金屬色。

影響因素：

①主要與其對可見光的吸收程度有關，即取決于礦物的晶格類型和陽離子類型。

②礦物中的裂隙、包裹體，及礦物的集合方式、顏色深淺和表面風化程度。②礦物的物理性質-光學性質三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日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，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，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）、白色或無色，半透明～透明。礦物的光澤是指礦物表面對光的反射能力。②礦物的物理性質-光學性質三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日②礦物的物理性質-力學性質三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物A.硬度礦物抵抗外來機械作用(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。

摩斯硬度計小于指甲（<2.5）指甲與小刀之間（）大于小刀(>5.5)簡單硬度計

影響礦物硬度大小的因素化學鍵原子半徑與電價緊密堆積程度第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日礦物受外力（敲打、擠壓等）作用后，沿著一定的結晶方向發(fā)生破裂，形成一系列光滑平面的性質

解理產生的原因

解理是由礦物的晶體結構決定的解理產生在面網(wǎng)間化學鍵力最弱的方向B.解理解理的等級：據(jù)其產生的難易程度及完好性，通常分為五級：

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。②礦物的物理性質-力學性質三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日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∥解理面的階梯。第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日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。第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日4）不完全解理：

礦物受力后不易裂出解理面，僅斷續(xù)可見小而不平滑的解理面。5）極不完全解理：即無解理。礦物受力后很難出現(xiàn)解理面，僅在顯微鏡下偶爾可見零星的解理縫。只有晶質礦物才有解理不同礦物，其解理發(fā)育程度不同無論完整與否，無論大小如何，同種礦物具有相同的解理第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日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。②礦物的物理性質-力學性質三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（2）礦物

③礦物的分類：

根據(jù)礦物的化學成分分為五大類：

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，如長石、普通輝石、方解石等。第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(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。

①巖石的礦物成分及結構、構造不同的巖石具有不同的礦物成分及結構、構造巖石的結構：組成巖石的礦物（或巖屑）的結晶程度、顆粒大小、形狀及其相互關系。如等粒結構、碎屑結構等第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日等粒結構第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日含油跡的砂巖砂巖的碎屑結構第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（3）巖石②

巖石的構造：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。層理片麻狀構造第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（3）巖石

③地殼中的巖石類型根據(jù)成因，地殼中巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質巖三大類。第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(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三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（3）巖石

巖漿巖根據(jù)巖漿巖中SiO2化學組分的百分含量，巖漿巖可以劃分四大類：超基性巖：SiO2<45%，如橄欖巖、苦橄巖；基性巖：45%<SiO2<52%，如玄武巖、輝長巖；中性巖：52%<SiO2<66%，如閃長巖、安山巖；酸性巖：SiO2>66%，如花崗巖、流紋巖。第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（3）巖石

沉積巖：在地表或近地表條件下，母巖風化、剝蝕的產物經(jīng)搬運、沉積和固結成巖而形成的巖石。鑒別沉積巖的兩個重要特征：層理、具有一定磨圓的礫屑（或晶屑）常見沉積巖：砂巖、灰?guī)r、泥巖陜西省涇陽縣口鎮(zhèn)上二疊統(tǒng)砂巖第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日三、地球內部各圈層的物質組成及物理狀態(tài)3.地殼（3）巖石

變質巖：地殼中已形成的巖石在高溫、高壓及化學活動性流體的作用下，巖石原來的礦物成分、結構構造發(fā)生改變而形成的新巖石。鑒別變質巖的兩個重要特征：片(麻)理和變質礦物新疆阿克陶縣奧依塔克元古界片巖