普通地質(zhì)學(xué)1第一章地球-地殼的物質(zhì)組成

第一章

地球地球的基本參數(shù)地球的主要物理性質(zhì)地球的圈層構(gòu)造地球表面的地形第一節(jié)

地球的基本參數(shù)極半經(jīng)為6356.8km赤道半經(jīng)為6378.2km平均半經(jīng)為6371km扁率為1/298赤道一帶稍微凸出，南北半球也不對稱，加上表面凹凸不平，地球是一個(gè)不規(guī)則的旋轉(zhuǎn)橢球體基本上仍是一個(gè)圓球在太空中所見的地球地球在宇宙中的位置第二節(jié)

地球的主要物理性質(zhì)一、地球的密度二、地球的壓力三、地球的重力四、地球的磁場五、地球的溫度六、地球的彈塑性一、地球的密度地球的平均密度：5.516g/cm3地表巖石平均密:2.7g/cm3地心的密度:13g/cm3二、地球的壓力地球內(nèi)部壓力是隨深度加大而逐漸增高的。深度每增加１km，壓力增加27.5MPa（1MPa＝1兆帕斯卡＝１０６N/m２）。深部隨著巖石密度的加大，靜巖壓力增加得更快些。靜巖壓力在莫霍面附近約1200MPa，古登堡面附近約135,200MPa，地心處可達(dá)361,700Mpa，相當(dāng)于360萬個(gè)大氣壓力。

地表地心三、地球的重力rdFPR地球的重力地球自轉(zhuǎn)引起的離心力和地球引力的合力。P=F+dF=GMmd=rωR2(G為萬有引力常數(shù)，ω為角速度)

因?yàn)殡x心力相對很小，即使在赤道也只有萬有引力的1/289，所以重力基本上就等于萬有引力，方向也基本上指向地心。為了便于比較，通常用單位質(zhì)量所受的引力來表示重力（重力加速度g）

g=GM/R2(單位用伽Gal)1Gal=1cm/s2三、地球的重力重力在地表的變化重力隨緯度的增加而增加，隨海拔高度的增加而減小。若將地球視為均質(zhì)體，以海平面為基準(zhǔn)可計(jì)算出不同緯度的標(biāo)準(zhǔn)重力值。g=987.032(1+5.3*10-3*sin2ф-5.9*10-6*sin22ф)g為重力（伽），ф為緯度重力在地球內(nèi)部的變化影響重力大小的不是整個(gè)地球的總質(zhì)量，而主要是所在深度以下的質(zhì)量。由于地殼與地幔的密度都比較小，從地表到地下2900km的核幔界面，重力大體上是隨深度增加而略有增加，但有波動(dòng)。在核幔界面上，重力值達(dá)到極大(約1069伽)，再往深處去,各個(gè)方向上的引力趨向平衡,重力值逐漸減少，直至變小為零。重力的變化三、地球的重力

實(shí)際測得的重力值與理論重力值之間的差值，稱重力異常。當(dāng)實(shí)測重力值>理論重力值,稱正異常當(dāng)實(shí)測重力值<理論重力值,稱負(fù)異常在埋藏有密度較小物質(zhì)（如石油、煤、鹽等非金屬礦產(chǎn)）的地區(qū)，常顯示負(fù)異常；而埋藏有密度大物質(zhì)（如鐵、銅、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)）的地區(qū)，就顯示正異常。所以人們就可以通過重力測量，來圈定重力異常的區(qū)域，尋找那些引起重力異常的非金屬和金屬礦產(chǎn)。這就是地質(zhì)勘查中常用的重力探勘方法重力異常四、地球的磁場

它有兩個(gè)磁極，其磁北極位于地理北極附近，磁南極位于地理南極附近，但不重合，地磁軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角現(xiàn)在約為11.5度，1980年實(shí)測的磁北極位于北緯78.2度、西經(jīng)102.9度（加拿大北部），磁南極位于南緯65.5度，東經(jīng)139.4度（南極洲）。地磁場：地球周圍存在的磁場地磁軸地理軸四、地球的磁場地磁三要素：磁場強(qiáng)度、磁偏角、磁傾角磁場強(qiáng)度：為某地點(diǎn)單位面積上磁力大小的絕對值。它是一個(gè)具有方向（磁力線方向）和大小的矢量，一般在磁兩極附近磁感應(yīng)強(qiáng)度大（約為60T（微特拉斯））；在磁赤道附近最?。s為30T）。磁偏角：磁力線在水平面上的投影與地理正北方向之間形成的夾角。即，磁子午線與地理子午線之間的夾角。磁偏角的大小各處都不相同。在北半球，如果磁力線方向偏向正北方向以東稱為東偏，偏向正北方向以西稱為西偏。我國東部地區(qū)磁偏較為西偏，甘肅酒泉以西地區(qū)為東偏。磁傾角：指磁針北端與水平面的交角。通常以磁針北端向下為正值，向上為負(fù)值。地球表面磁傾角為零度的各點(diǎn)的連線稱為地磁赤道；四、地球的磁場地磁軸地理軸由地磁赤道到地磁北極，磁傾角由0°逐漸變?yōu)?90°；由地磁赤道到地磁南極，磁傾角由0°變成-90°。磁傾角的變化五、地球的溫度地溫人們可以火山和溫泉意識(shí)到地下深處是熱的，地球的溫度總體上是從地表向地內(nèi)逐漸增高的。在地表附近，由于太陽幅射熱的影響，溫度有晝夜變化、季節(jié)變化和多年周期的變化．這一表層可叫外熱層（或變溫層）。外熱層的深度一般在十幾米．在其下界面附近，地溫常年保持不變，等于或略高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，該處稱為常溫層。常溫層以下，受到地球內(nèi)部熱量的影響，溫度逐漸升高。一般把在常溫層以下，每向下加深100ｍ所升高的溫度稱為地?zé)嵩鰷芈驶虻販靥荻?。這是由于地球內(nèi)部熱量通過向上熱傳導(dǎo)而造成的。世界上不同地區(qū)，地溫梯度都不相同，地球表層的平均地溫梯度為３℃。海底的地溫梯度一般為４－８℃，大陸為０.９－５℃．大陸的地溫梯度一般來說是顯著低于海底的．六、地球的彈塑性彈塑性地球具有彈性，表現(xiàn)在地球內(nèi)部能傳播地震波，因?yàn)榈卣鸩ㄊ菑椥圆?。地表的固體巖石在日、月引力的作用下也有交替的漲落現(xiàn)象，其幅度為7—8cm,這種現(xiàn)象稱為固體潮。也說明固體地球具有彈性。地球也具有塑性，地球的自轉(zhuǎn)能引起地球赤道半徑加大而成為橢球。在應(yīng)力的作用下引起巖石發(fā)生彎曲而不破裂等，這些都說明地球具有塑性。第三節(jié)

地球的圈層構(gòu)造

一、地球的內(nèi)部圈層二、地球的外部圈層一、地球的內(nèi)部圈層

地震波在地球內(nèi)部傳播時(shí)，有兩個(gè)明顯的波速突界面，這兩個(gè)地球內(nèi)部界面分別稱為：莫霍面和古登堡面根據(jù)莫霍面和古登堡面，可將地球內(nèi)部分為三個(gè)Ⅰ級圈層：地殼、地幔、地核根據(jù)次級界面，還可將進(jìn)一步分為六個(gè)Ⅱ級圈層。大洋地殼大陸地殼一、地球的內(nèi)部圈層

地殼

是莫霍面以上的地球表層。其厚度變化在5-70km之間。其中大陸地區(qū)厚度較大，平均約為33km；大洋地區(qū)厚度較小，平均約7km；總體的平均厚度約16km。地殼物質(zhì)的密度一般為2.6-2.9g/cm3。大陸地殼（上地殼）主要為富硅鋁的硅酸鹽礦物所組成，常稱為硅鋁層；大洋地殼（下地殼）主要為富硅鎂的硅酸鹽礦物所組成，常稱為硅鎂層，因其比重較大，主要分布洋底地殼或大陸地殼的下部。地幔莫霍面與古登堡面之間的一個(gè)巨厚圈層。其厚度約2850km。平均密度為4.5g/cm3。根據(jù)次級界面可分為上地幔和下地幔。上地幔：從莫霍面至地下1000km，平均密度為3.5g/cm3，成分主要為含鐵鎂質(zhì)較多的超基性巖。在上地幔的上部100-350km存在一個(gè)由柔性物質(zhì)組成的圈層稱為軟流圈（地震波的低速帶）。此軟流圈之上的固態(tài)巖石圈層稱為巖石圈。下地幔：地下1000km至古登堡面之間，平均密度增大為5.1g/cm3，成分仍為含鐵鎂質(zhì)的超基性巖，但鐵質(zhì)的含量增加。地核古登堡面以下地心的一個(gè)球體。半徑為3480km。地核的密度達(dá)9.98～12.5g/cm3。其成分以鐵鎳物質(zhì)為主．根據(jù)其狀態(tài)可分為外核和內(nèi)核。外核：物態(tài)為液態(tài)，其成分除鐵鎳外，可能還有碳、硅和硫；內(nèi)核：物態(tài)為固態(tài)，其成分為鐵鎳物質(zhì)。莫霍面古登堡面二、地球的外部圈層

在固體地球之外還存在另外三個(gè)圈層，它們是大氣圈、水圈和生物圈。它們是地球的重要組成部分，它們與固體地球休戚相關(guān)，共同演化，塑造著多姿多彩的地球二、地球的外部圈層

大氣圈：是指因地球的引力而聚集在地表周圍的氣體圈層。大氣圈中的氣體主要集中于地表以上18km的范圍內(nèi)，往上氣體變得極為稀薄。主要成分為氮，78.09％；氧，20.94％；氬，0.93%；其他，0.04％。（按體積計(jì)算）。由地表往上可分為五個(gè)次級圈層：對流層、平流層、中間層、暖層、擴(kuò)散層（散逸層）。對流層：平均厚度12km，含大量水蒸氣和塵埃。表現(xiàn)為強(qiáng)烈的對流。風(fēng)、霜、雨、雪、雹、霧等氣象現(xiàn)象均發(fā)生于此層。平流層：從對流層頂?shù)降乇硪陨?5km的范圍。大氣呈水平運(yùn)動(dòng)。幾乎不含水蒸氣、塵埃，無天氣現(xiàn)象。中間層：從平流層頂?shù)降乇硪陨?5km的范圍。大氣呈對流運(yùn)動(dòng)。存在電離層，可反射無線電波。暖層：從中間層頂?shù)降乇硪陨?00km的范圍。內(nèi)部存在多層的電離層，也稱電離層，強(qiáng)烈反射無線電波。擴(kuò)散層：從暖層頂?shù)酵鈱涌臻g。物質(zhì)多以原子、離子狀態(tài)存在。是地球物質(zhì)向宇宙空間擴(kuò)散的部位。二、地球的外部圈層

水圈：是指地球表層由水體構(gòu)成的連續(xù)圈層。其物態(tài)有固、液、氣三種狀態(tài)。水體的形式有河、湖、海、冰川（蓋）水蒸氣、地下水等，并形成一個(gè)包裹著地球的完整圈層。地表上直接被液態(tài)水體覆蓋的區(qū)域占地表面積的3/4。在太陽能、重力的作用下，使得水圈中的水體周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)，形成水循環(huán)。水循環(huán)的方式有：海洋與大陸間的循環(huán)；地表與地下間的循環(huán)；生物體與周圍空間的循環(huán)；水圈與大氣圈間的循環(huán)。二、地球的外部圈層

海水97.41%淡水2.59%二、地球的外部圈層

生物圈：是指地球表層由生物及其活動(dòng)地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層。生物從高等到低等，從動(dòng)物到植物，乃至細(xì)菌和微生物等生活于地球表面一定范圍的陸地、水體、土壤及空氣中，構(gòu)成了一個(gè)基本連續(xù)的圈層。目前已知的生物有近兩百萬個(gè)種。生物的演化發(fā)展受控于自然環(huán)境的演化，通過地質(zhì)歷史時(shí)期生物化石的研究就可以知道地質(zhì)演化的歷史。第四節(jié)

地球表面的地形

一、陸地地形二、海底地形一、陸地地形按照高程和起伏特征，陸地地形可分為山地、丘陵、平原、高原、盆地和洼地等類型。山地海拔高程在500米以上地形起伏較大，相對高程大于200米的地區(qū)。海拔500米-1000米稱為低山；1000米-3500米稱為中山；大于3500米稱為高山。線狀分布的叫山脈。丘陵高低不平，相對高程在200米以下的小山丘。平原寬廣平坦或略有起伏的地區(qū)。高原

海拔高程在600米以上表面平坦或略有起伏的地區(qū)。盆地四周是高原或山地中央低平（平原或丘陵）的地區(qū)。洼地陸地上高程在海平面以下的地區(qū)（如新疆魯克沁洼地為-155m）二、海底地形通過此張圖片可以清楚地看到海底地形和大陸地形一樣復(fù)雜多樣，而且規(guī)模龐大、奇特壯觀。根據(jù)其基本特征，可為大陸架、大陸坡、海溝、洋脊、海山大西洋的海底地形二、海底地形大陸架：與陸地連接的淺海平臺(tái)。大陸坡：大陸架外緣的斜坡。海山：大洋底孤立的隆起高地。洋脊：貫穿大洋中部的巨大喝底山脈。大西洋的海底地形二、海底地形海溝：大洋邊緣緊鄰大陸的長條形洼地。海溝多為板塊的結(jié)合部位，是由于大洋板塊向大陸板塊下俯沖造成的。大洋中最深的海溝為馬里亞納海溝，其深度為11km。第五節(jié)

地殼的物質(zhì)組成元素礦物巖石一、元素

構(gòu)成地殼物質(zhì)的基本單元就是化學(xué)元素。地殼物質(zhì)中包括了元素周期表中的絕大部分元素，但其含量極不均勻。其中氧、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈉、鉀八種元素占了地殼物質(zhì)重量的98%以上。

美國化學(xué)家克拉克根據(jù)大陸地殼中的5千多個(gè)巖石、礦物、土壤和天然水的樣品分析數(shù)據(jù)，于1889年首次算出元素在地殼中的平均含量數(shù)值(重量百分比)。后人為了紀(jì)念克拉克，將元素在地殼中的重量百分比稱為克拉克值。二、礦物

礦物天然產(chǎn)出的自然元素（單質(zhì)）和化合物。礦物分類：自然元素礦物如金，金剛石、石墨、硫磺、銅、銀、汞鹵化物礦物如石鹽、鉀鹽、螢石等硫化物礦物黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、雄黃等氧化物和氫氧化物礦物如赤鐵礦、磁鐵礦、石英等。硫酸鹽礦物

石膏、芒硝、重晶石等碳酸鹽礦物如方解石、孔雀石硅酸鹽礦物如云母、長石、角閃石、輝石、橄欖石等其中硅酸鹽礦物種類繁多，約占已知礦物種數(shù)的1/4，占地殼總重量的85%，最常見的就是長石、云母、輝石、角閃石、橄欖石等幾種。二、

礦物礦物分類自然元素礦物二、礦物礦物分類硫化物礦物二、礦物礦物分類硫化物礦物二、礦物礦物分類氧化物和氫氧化物礦物磁鐵礦赤鐵礦二、礦物礦物分類氧化物和氫氧化物礦物二、礦物礦物分類硫酸鹽礦物二、礦物礦物分類碳酸鹽礦物二、礦物礦物分類硅酸鹽礦物二、礦物礦物分類硅酸鹽礦物二、礦物礦物分類硅酸鹽礦物二、礦物礦物的形態(tài)單體形態(tài)柱狀針狀板狀二、礦物礦物的形態(tài)單體形態(tài)片狀多面體立方體二、礦物礦物的形態(tài)集合體形態(tài)簇狀放射狀毛發(fā)狀粒狀二、礦物礦物的物理性質(zhì)礦物的顏色：是礦物吸收不同波長可見光的反映石英（無色）閃鋅礦（橙）自然金（黃）滑石（綠）錫石（黑）藍(lán)銅礦（藍(lán)）剛玉（紫）辰砂（紅）二、礦物礦物的物理性質(zhì)礦物的光澤：是礦物表面對光線反射和折射的程度自然金（金屬光澤）硬錳礦（半金屬光澤）金剛石（金剛光澤）石英（玻璃光澤）白鎢礦（油脂光澤）滑石（蠟狀光澤）石膏（絲絹光澤）砷鋁礦（松脂光澤）二、礦物礦物的物理性質(zhì)礦物的條痕：是礦物粉末的顏色。通過礦物在無釉瓷板上刻劃出的痕跡（條痕），這痕跡就是礦物粉末。而且礦物粉末的顏色更穩(wěn)定，更能代表礦物的真實(shí)顏色。比如塊狀赤鐵礦表面的顏色可呈現(xiàn)紅色、鋼灰色等，但它條痕的顏色總是櫻桃紅色。二、礦物礦物的物理性質(zhì)礦物的硬度：是礦物抵抗外力刻劃的能力。

野外工作中我們常用指甲和小刀來判斷礦物的硬度，并將其分為三級：軟礦物（指甲能刻劃）；中等硬度礦物（硬度介于指甲與小刀之間）；硬礦物（小刀不能刻劃）。礦物學(xué)中常用摩氏硬度計(jì)來測量礦物的硬度，并將