矿山地质学-第一章地球及地质作用

矿山地质,北京冶金工业出版社2013出版刘兴科陈国山主编,主讲：叶静中铝贵州矿业有限公司矿产资源部,第一章地球及地质作用,主要内容1.1地球1.1.1地球构造1.1.2地球性质1.2地质作用1.2.1内力地质作用1.2.2外力地质作用,第一章地球及地质作用,地球的形状和大小通常说的地球形状指大地水准面所圈闭的形状。大地水准面（geoid）设想一个与静止的平均海平面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的水准面。,1.1地球,有关地球形状和大小的主要参数如下：赤道半径：6378.140km极半径：6356.779km地球表面积：5亿1千万km2地球体积：1.08*1012km3扁率：1/298.25（长短半径之差与长半径之比）,赤道半径比极半径约大21km，地球的赤道半径是一个椭圆形，其最长半径比最短半径大213米；北极凸出约10米；南极凹约30米的梨形。,第一章地球及地质作用-地球,地球的表面特征,陆地面积1.495亿平方公里，占地球表面积的29.2%；海洋面积为3.61亿平方公里，占地球表面积的70.8%。它们在地表的分布是极不均匀的，陆地多集中在北半球，占全球陆地总面积的67.5%，而南半球仅为32.5%。地球上最高处-珠穆朗玛峰(8848.13m/.43)，最低处-马利亚纳海沟11033m），最大高差为20km。,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,地球的表面特征,（一）陆地地形（按高程和起伏特征）1、山地（mountains）：是指海拔高程在500m以上的低山、1000m以上的中山和3500m以上的高山的总称。2、丘陵（hills）：地表起伏数十米（最大不超过200米）的低缓地形。3、平原（plain）：地势宽广平坦或略具有起伏的地带。相对高差不超过数十米。4、高原(plateau)：表面比较平坦，海拔高程大于600米的宽广地区，世界上最高的高原青藏高原。,5、盆地(basin)：四周是高原或山地，中央低平的地区，世界上最大的内陆盆地塔里木盆地。6、洼地（billabong）：陆地上某些高程低于海平面的低洼地区。7、大陆裂谷(continentalrift)：宏伟的线状洼地，如东非裂谷，是地壳上拉张的结果，呈“之”字形。,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,（二）海底地形,海底大致可分为大陆边缘、大洋盆地、洋中脊等地形单元。,海底地形主要单元示意图,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,莫霍面（mohodiscontinuity）古登堡面（Gutenbergdiscontinuity）地壳(crust)地幔（mantle）地核（core）,1.1.1地球构造,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,根据地震波传播速度的突然变化，先后发现地球内部存在着7个显著的地震波速不连续界面。其中最主要的不连续界面有2个。莫霍洛维奇面（简称莫霍面）最先由克罗地亚学者莫霍洛维奇(A.mohoroviche,1857-1936)于1909年发现。在莫霍面上下，纵波速度从7.0km/s迅速增加到8.1km/s左右；横波速度则从4.2km/s增加到4.4km/s左右莫霍面出现的深度，全球平均为33km,在大洋之下平均仅为7km。后来，人们就把莫霍面之上称为地壳，莫霍面之下到古登堡面之间称为地幔。古登堡面1914年由美籍德裔学者古登堡（B.Gutenberg,1889-1960）发现的在此不连续面上下，纵波速度由13.6km/s突然降低为7.98km/s；横波速度从7.23km/s到突然消失此界面位于地下2885km深度。此界面之下到地心，称为地核。,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,（一）地壳：地壳厚度的一般规律是：大陆所在的地方较厚，海洋所在的地方较薄，地壳平均厚度33km。1、上层为花岗岩层(硅铝层)2、下层为玄武岩层(硅镁层)（二）地幔：1、上地幔：33km984km，平均厚951km。成分以超基性橄榄岩类为主。因此这一层又叫橄榄岩层。2、下地幔：984km2898km，平均厚1914km。成分：金属氧化物和硫化物。因此，这一层又叫金属矿层圈。（三）地核：是指古登堡分界面到地心。主要成分是高磁性的铁、镍物质，故又称铁镍核。关于地核成分目前还有争议。地核温度达3000，压力300万个大气压，物质密度较大。,地球的内部圈层的划分三个一级圈层,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,软流圈和岩石圈在上地幔内部（即层内），还存在一个地震波的低速层，其深度一般在地表之下60km250km之间。在低速层内，地震波速反而比上部减少左右，这表明此处岩石强度较低，可能局部熔融。低速层的上下并没有明显的界面，地震波速表现为渐变的特征低速层后来就被命名为软流圈。软流圈以上、岩石强度较大的部分（包括地壳和上地幔顶部）称为岩石圈。,地球的内部圈层的划分软流圈和岩石圈,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,地球的圈层构造可列下表,第一章地球及地质作用,第一章地球及地质作用-地球,1地球的密度,2地球的重力,3地球的磁性,4地球的内部温度,5地球的弹性及塑性,想一想，这些物理性质的作用是什么？,1.1.2地球性质,第一章地球及地质作用-地球,一、地质作用的概念1、地质作用：把自然界引起地壳岩石圈的物质组成、内部结构、构造和地表形态变化和发展的各种作用过程，称为地质作用。2、地质营力：把引起地质作用的各种自然动力称为地质营力。3、分类：内动力地质作用和外动力地质作用。,1.2地质作用,第一章地球及地质作用-地质作用,二、内力地质作用,构造运动：使岩石圈发生变形变位的地质作用。,地震作用：由地震引起的地壳物质迁移地表形态变化的地质作用。,岩浆作用：岩浆沿地壳软弱地带上升时发生的一系列物理化学变化直至冷凝成岩的作用。,变质作用：地壳中已经存在的岩石受温度、压力或化学流体的加入而改变其成分、结构和构造形成新的岩石的作用。,第一章地球及地质作用-地质作用,三、外力地质作用,1风化作用：,指在地表或近地表的环境下，由于气温变化，大气、水溶液和生物活动等因素的作用，使岩石在原地遭受破坏的过程。,1）物理风化作用,温度变化导致岩石机械破碎的过程,岩石的释荷,温度变化使岩石表面产生裂隙,第一章地球及地质作用-地质作用,2）化学风化作用,氧化作用,水解作用,第一章地球及地质作用-地质作用,3）生物风化作用,根劈作用,土壤酸化,第一章地球及地质作用-地质作用,河流的下蚀作用：河水对河床底部岩石破坏，使河谷加深的过程。,2剥蚀作用,1）河流的侵蚀作用,第一章地球及地质作用-地质作用,下蚀作用的结果峡谷地貌,河流的下蚀作用,第一章地球及地质作用-地质作用,河流的侧蚀作用：河水对河床岩石破坏，使河谷拓宽的过程。,侧蚀作用示意,蛇曲河,第一章地球及地质作用-地质作用,2）地下水的溶蚀作用,石芽,石林,峰林,溶洞,第一章地球及地质作用-地质作用,3）风的吹蚀作用,吹蚀作用：地表面上的松散小颗粒可以被风吹起或沿地面滚动，这个过程称为吹蚀作用。磨蚀作用：当风携带砂、石或尘粒，撞击裸露的岩石或土壤表面，造成表面磨损，这个过程称风的磨蚀作用。,蘑菇石,风蚀残丘和风蚀城,第一章地球及地质作用-地质作用,4）海洋的剥蚀作用,第一章地球及地质作用-地质作用,5）冰川刨蚀作用,冰川刨蚀作用的方式有挖掘和磨蚀两种,第一章地球及地质作用-地质作用,3搬运作用,搬运作用：母岩风化剥蚀的产物，通过流动的水体、冰川、风力及生物等动力，将它们从原地搬到沉积地区的作用称之为搬运作用。搬运作用的方式：机械的、化学的及生物的三种方式。,碎屑物质在流水中搬运:,溶解物质的搬运:,悬浮运拖运,第一章地球及地质作用-地质作用,1）机械沉积分异作用,4沉积作用,母岩的风化、剥蚀产物在外地质营力的搬运过程中，当搬运能力减弱或介质的物理化学条件改变时，发生沉淀、堆积的过程，称为沉积作用。,碎屑物质按粒度机械沉积分异,第一章地球及地质作用-地质作用,2）化学沉积分异作用,（1）真溶液物质的沉积作用,（2）胶体溶液物质的沉积作用,3）生物沉积作用,由生物的遗体和生物活动过程中发生的生物化学作用所引起。,生物的间接作用生物的直接作用,第一章地球及地质作用-地质作用,5成岩作用,压固脱水作用：随着沉积作用的进行，沉积物的厚度越来越大，下部沉积物在上覆沉积物重压下，发生的水分排出、孔隙度降低和体积缩小的作用。胶结作用：充填