普通地质学课件 第三章 地球的结构.ppt

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1、第三章地球的结构和组成3.1地球的形状和大小由于自转所形成的离心力作用，地球是一个两极半径比赤道半径略小的（21km）旋转椭球体。地球体是与大洋水面相一致的重力位表面。由于地球自身的章动，南极半径比北极半径略小，因此地球的形态呈鸭梨状。地球体形态把高差扩大5倍的地球形态地球表面各高程分布3.2地球的圈层构造外圈大气圈水圈生物圈内圈地壳地幔地核3.2.1地球的外圈大气圈、水圈和生物圈构成了地球的外圈，它们既形成各自独立的圈层，又是你中有我，我中有你，形成三个相互交织在一起的圈层。大气圈大气圈厚度在几万km以上，压力

2、每上升20km减小10倍。温度变化与大气热源有关。对流层从地面起在赤道到17km高度，两极到9km高度。气温来源于地面的辐射，温度随高度增加而降低，可降至赤道-53ºC，两极-83ºC。平流层从对流层底部至50km高度。温度随高度的增加上升至0ºC以上，主要原因是因为臭氧吸收了紫外线辐射。大气环流图水圈水圈是地球表层的水体，大部分汇聚在海洋中，还有一部分分布在陆地上的河流、湖泊、冰川和土壤、岩石的孔隙中，另有极小部分分布在大气圈和生物圈中。由于海洋水具有很高的盐度，很难被人类所开发利用，人类所能利用的水资源只占总

3、水体体积不到3％的比例。生命离不开水，这是众所周知的真理，我们应该象珍惜自己的生命一样珍惜每一滴水。地球水圈水的分布单位：106km3生物圈生物圈大气圈10km高空，地壳中3km的深处都有生物存在。可以在-250—180C，8000个大气压下存活。主要分布在阳光、空气、水分和有机质充足的地表和浅海附近。地球上生命的存在至少有30多亿年的历史，但直到5.7亿年前的寒武纪，地球上的生物才有了突飞猛进的发展。地球上的生物在漫长的演化过程中已经形成了相互依存的关系，即生物链。人类只不过是生物链中的一个环节，破坏了生物链

4、的正常运转，造成的恶果也只能是人类自己去吞食。3.2.2地球的内圈纵波（P波）振动方向与传播方向一致。横波（S波）振动方向与传播方向垂直。地震波在地球内部的传递地球的波速结构地壳、地幔、地核构成了地球的内圈，内圈的划分主要依据地震波在地球内部传播的变化来确定的。地壳莫霍面大陆30-75km；大洋5-12km。康拉德面上下地壳的界面，非全球连续。上地壳的主要物质成分是以硅铝质矿物组成的岩石，其密度大约为2.5g/cm3，也叫花岗岩层。下地壳的主要物质成分是镁铁质矿物组成的岩石，其密度大约为3.0g/cm3，也叫玄武

5、岩层。这种观点目前正受到严峻的挑战，来自俄罗斯科拉半岛超深钻的资料表明，康拉德面以下的岩石仍然是硅铝质的片麻岩或麻粒岩，这个结果正在改变地质学家对地壳的传统认识。地壳均衡原理示意图地幔古登堡面位于地表以下2900km处。上地幔的上部密度大约为3.3－3.4g/cm3，其物质成分一般认为是由橄榄石、辉石和石榴子石按不同的比例组成的。下地幔的物质成分与上地幔基本相似，所不同的是物质发生了化学键的转变，由离子键转变成共价键时，物质的密度可以提高18％。在2900km深处的地幔底部，其密度达到5.6－5.7g/cm3。地

6、核地核也可以分为上下两个部分，在深度4980km以上的部分称为外核，以下部分称为内核,由于S波不能在外核中传播，所以外核应该是液态的。外核的密度由地幔的底部的5.6－5.7g/cm3，急剧跳跃到9.7g/cm3，然后逐渐增加到11.5g/cm3，推测地球外核由氧化铁组成，在巨大的压力下它不仅是熔体，而且相变为密度更大的金属相。内核物质的密度最大，大约是12.5－13g/cm3，主要由铁和镍组成，也可能有其它元素存在。岩石圈和软流圈板块构造学说建立的过程中，地质学家对地球的圈层结构有了一些新的认识，在大约200km

7、深度的位置上有一个S波的低速层，科学家们因此推测该层物质的塑性程度较高，在动力的作用下可以发生缓慢的流动，并称之为软流圈。在软流圈之上的地壳和上地幔的坚硬部分则称之为岩石圈。3.3地球的物理性质压力和重力加速度地磁磁偏角磁倾角电磁效应地热热流单位:cal/cm2.s地温梯度3.4地球的物质组成地球物质是由元素组成的，构成地球物质最主要的4种元素是：O、Fe、Mg、Si，大约占地球物质总量的90%以上,其它元素不足10%。构成地壳物质的主要元素是O和Si,约占72%，二者主要以硅酸盐矿物的形式出现，约占地壳物质成

8、分的98%。地壳中还存在一些碳酸盐岩，如果将碳酸盐岩中的CO2还原出来，大气中CO2的浓度将增加10万倍。由于地球经历了漫长的演化历史，各圈层的物质组成也存在很大的差异。地壳中各种元素的分布情况直接关系到人类的生存环境，了解地壳中各种元素及其同位素的分布情况，特别是元素的平均含量及各种元素的地球化学行为，对阐明元素的富集、扩散、迁移规律及其对人类生存的影响具有重要的意义。