自然地理学：第4章 岩石圈与地球表层结构3

1、第二节 岩石圈的结构,地壳的垂直分层上层：花岗岩层，O,Si,Al,Na,K多，也称Si- Al层，下层：玄武岩层，Fe,Mg,Ca增多，也称Si-Mg 层 地壳的水平变异 大陆地壳双层结构，海洋地壳单层结构,第三节 岩石圈的运动,由内力地质作用引起地壳乃至岩石圈变形、变位的作用构造运动（地壳运动）。 结果：决定地表轮廓、水圈及生物分布、改变大气环流，以致影响整个地球表层环境,一、岩石圈的运动方向,岩石圈运动基本方式 水平运动 垂直运动,水平运动,地壳或岩石圈的物质水平方向的运动，拉张和挤压，表现：褶皱、地垒、地堑和裂谷，水平运动也叫造山运动,东非大裂谷,岩石圈水平运动实例,早在二十世纪初期，

2、有人曾测出格陵兰岛和欧洲的距离不断增大，在不到50年的时间里，共移动了420m之多，平均达到9m/a。 在四川茂县岷江江岸的河流砾石阶地上，有两屋门户相对，在1898到1933年的35年间，两屋错开了7.7m。,褶 皱(乌江边),天山褶皱山,地幔对流,大洋中脊,日本沉没电影,故事围绕着日本列岛展开。小笠原群岛北部一个七十米高的小岛一夜之间沉入海底。负责调查工作的深海潜水艇驾驶员潜入海底，在七千米深的日本海沟发现了大规模的异常现象。 与此同时，日本列岛上也发生了新干线工程被迫停工、高速公路大桥垮塌等事故，各地火山活动频繁、地震不断。,大规模的地壳变动，日本列岛不仅有沉没到海中的危险，还有可能多次

3、发生8级以上大地震。 最后的时刻终于来到了，巨大的海啸冲入陆地，日本列岛沉没了。未来在哪里呢？新的生活该如何继续下去呢？,垂直运动,地壳或岩石圈的物质垂直方向的运动，大面积地上升与下降，形成隆起和坳陷，多导致海侵、海退，海陆变迁。 又称造陆运动,垂直运动实例,在我国的天津附近,打钻到700800m深的地下，还有第四纪的河流沉积物。 又如我国广东沿海（中山、台山、茂名、潮汕等地），在狭长的滨海平原沉积物中可以见到海生贝壳。 将今论古。,说明在近200多万年内，该地区地壳下降了800m以上。,这些地方曾一度是被淹没的浅海，现在抬升变成陆地。,始建于公元前二世纪的意大利那不勒斯湾的塞拉比斯庙 有 三

4、根大理石柱,升降过程,公元前二世纪,海面,公元79年,黄河、辽河、松花江(垂直运动),黄土高原上升,松辽分水岭隆起,地堑与地垒,垂直运动与水平运动的耦合,安第斯山脉,全长约8900公里,青藏高原,世界屋脊 平均海拔40005000m, 珠峰高8844.43m,马里亚纳海沟（深10994m),这是美国海军迄今公布的马里亚纳海沟最为详尽的海底地形图,二、岩石圈运动表现,（一）表现在地层厚度、产状及接触关系上. 地层厚度 ：地层的厚度大，反映地壳下降多; 地层薄或缺失，反映地壳上升。 有的浅海沉积物上万米，而浅海环境水深200- 300m，这反映地壳强烈地下沉。,沉积物厚度,地层含义: 地层就是地壳

5、在发展过程中，经历各种地质作用形成的各种成层的和非成层的岩石的总称。地层有老有新，具有时间概念 地层不同于岩层，岩层一般泛指各种成层岩石，不具有时间概念。,相对地质年代,地层既然有时间概念，所以就有上下和新老关系，我们就可以利用地层之间相对的新老关系，或它们的形成顺序，以说明地层形成的时代。,地层层序律,地层总是上新下老，这就是地层学最基本的规律地层层序律,地质年代表,岩层产状,是指岩层的空间位置及其排列状况，用走向、倾向和倾角来描述，称为岩层产状的三要素。,走向 岩层在地面上延长的方向叫走向。 倾向 倾斜的层面所面朝的方向 (图4-3中OD)。 倾角 岩层面与水平面之间的夹角, 它是表示岩层

6、的倾斜程度。,岩层三种排列情况,根据产状要素，地壳中的岩层可以有三种产状： 岩层与水平面平行的(倾角等于零)，称水平岩层。 与水平面垂直的(倾角约等于90)，称直立岩层。 与水平面斜交的称倾斜岩层。 水平岩层和倾斜岩层在地表出露非常广泛。,岩层三种排列情况,张家界水平岩层,水平岩层方台山,方台山地貌,美国犹他州,澳大利亚水平岩层景观,新西兰千层薄饼岩（石灰岩）,水平岩层,地形图上的水平岩层,广东韶关的丹霞地貌,岩层产状水平或微倾斜，在垂直节理发育条件下，经长期风化、流水侵蚀和重力崩塌作用，形成平顶、陡崖、孤立突出的塔状地形。相对高度常在300m以内。,岩石类型：红砂岩 地层时代：多为新生代第三

7、纪（T）,福建武夷山丹霞地貌,福建武夷山风光,湖南崀山丹霞地貌,鲸鱼闹海（湖南崀山）,倾斜岩层,江西鹰潭国家地质公园的龙虎山,？,单面山,兰州张掖丹霞：,有的砂岩岩层含Fe多，有的含Fe少。,不同成分砂岩 + 岩层倾斜 + 风化,像那漫天的七彩缎 是令人疯狂的绝色诱惑。,直立岩层,直立岩层,直立岩层,地壳运动表现为地层接触关系,整合接触： 地层（在时间上）是连续的 不整合接触：地层不连续的 不整合面： 上下两套地层之间的接触面,整合与平行不整合（假整合）,上下地层产状一致，中间缺失地层。,平行不整合的形成,缺失D,C 3.5亿年 D 4.0亿年 S 4.3亿年 O 5.0亿年,平行不整合,（C

8、、P）,（O3、S、D、C1）,角度不整合,上下地层产状不一致,角度不整合,角度不整合,角度不整合的形成,归纳：不整合的形成过程,平行不整合 下降沉积平行上升、露出地表被风化剥蚀下降沉积 以后再上升 角度不整合 下降沉积褶皱上升、露出地表被 风化剥蚀 下降沉积以后再上升,（二）地壳运动表现为岩相变化,岩相：反映沉积环境的岩性、结构、构造、 化石及其组合特征。 可划分海相、陆相和过渡相等 相变：海相,陆相,浅海沉积物分布规律与地壳运动的关系,地壳下降(海进)，垂直剖面上沉积物颗粒向上变细，反之地壳上升(海退)，颗粒向上变粗。,（三）地壳运动表现为褶皱,岩石变形 弹性变形阶段 柔性变形阶段 断裂变

9、形阶段,岩石变形影响因素,内因：岩石性质 外因：外力的大小、方向和作用时间长 短, 环境的压力、温度和溶液。,温度对岩石变形的影响,岩石圈运动的表现- 褶皱,褶皱：岩层的一系列弯曲 褶曲：褶皱中的某一个弯曲 褶皱的成因：水平运动挤压而形成，或升降运动使地层向上弯曲或向下坳陷,挤压形成褶皱,褶曲的要素,核 枢纽 翼 轴面（对称面）,ABCD.轴面 E.翼 F.核 BC.枢纽,褶曲的形态,背斜 向斜,背斜与向斜,背斜：核部地层较老，翼部地层较新 向斜：核部地层较新，翼部地层较老,地面,经风化、剥蚀后，背斜表现为老地层在中间，新地层在两侧，对称分布；向斜表现为新地层在中间，老地层在两侧，对称分布。

10、自然界中的背斜和向斜常常相互连接，相间排列，多个连续出现。,褶 皱,褶皱,褶皱山,美国北卡罗来纳州的领航山,四川小金县境内的四姑娘山,背斜,向斜,褶曲类型,依据两翼产状进一步划分: 直立褶曲 斜歪褶曲 倒转褶曲 平卧褶曲 倾伏褶曲,直立,倾斜,倒转,平卧,轴面直立，两翼倾向相反, 倾角相近 轴面倾斜，两翼倾向相反，但倾角不等 轴面倾斜，两翼倾向相同 轴面水平，两翼倾向相反，但倾角近水平,直立褶曲,斜歪褶曲,？褶曲,广西桂林甲山,轴面倾斜，两翼倾向相同倒转,平卧褶曲,倒转褶皱的极端,平卧褶曲,平卧褶曲,页岩褶皱,5倾伏褶曲 褶曲枢纽的一端向下倾伏，一端向上延伸，倾伏褶曲的岩层露头，在平面上为“S

11、”形。,复背斜(A)和复向斜(B),在受到剧烈的构造运动以后，使其两翼岩层重遭褶皱，形成次一级的小褶皱。,先大褶皱，在叠加小褶皱,穹窿（构造盆地）,“撒哈拉眼”,位于撒哈拉大沙漠西南部毛里塔尼亚境内，直径达40公里。最初人们以为是陨石落下地面形成的，但后来地质学家认为这是地面隆起并受到侵蚀的结果。,褶皱(类型)的认识,1.地层对称分布,2.地层新老关系,3.地层产状,三步：,是否是褶皱,褶皱类型,背斜或向斜,一个身边的例子,武汉市地质图,地质图,天山褶皱山,褶皱在地表平面的行迹,褶皱地貌,顺构造地貌：向斜谷与背斜山 逆构造地貌：向斜山与背斜谷,向斜山与背斜谷,向斜山,（四）岩石圈运动的表现-断

12、裂,断裂：岩石受力后产生的破裂 节理和断层,节理,节理：没有明显位移的断裂 非构造节理和构造节理 非构造节理：原生节理和风化节理 构造节理：由构造运动产生的节理,非构造节理：原生节理和风化节理,原生节理：是岩石在凝固形成过程中形成的 节理，如玄武岩中的柱状节理。,球状风化,风化节理岩石在风化过程中形成的节理,黄土的垂直节理(非构造节理),构造节理由地壳运动产生的节理,按力学性质分类： 张节理：张应力（拉伸）作用产物。产状不 稳定，延伸不远，节理面粗糙，常 呈S形。 剪节理：剪应力（挤压）作用产物。产状稳 定，延伸较远，节理面较光滑，切穿 砾石，常呈X形，称之为共轭节理,张节理褶曲的应力分析,背

13、斜顶部往往有张裂隙发育，而向斜核部则比较紧密。,张节理,裂隙常被方解石或石英充填,张节理与剪节理,与褶皱相关的节理,剪节理(共轭节理),“X”型剪节理(共轭节理),“X”型剪节理,“井”字型节理,豆腐石,夫妻节理 将岩石切割成“巧克力”状。,云南千龟山 红砂岩的节理 + 风化所致,节理与球形风化,张家界,中国山水画的原本,张家界天子山御笔峰,试看西海云雾中、御笔峰端指长空 奇峰异石观景台，三山五岳败下风,石英砂岩,形成条件：,+ 水平岩层,+ 垂直节理,+ 地壳上升,+ 风化流水侵蚀,黄山,黄山归来不看山,花岗岩 + 垂直节理 + 地壳上升 + 风化侵蚀,三清山巨蟒出山,黄山的垂直节理,华山的

14、垂直节理,福建宁德白水洋,花岗岩的水平节理,福建金湖 一线天,河北无底楼,河北无底楼,直立节理,挪威奇迹石,最让人腿软的景点，万丈峭壁上的疯狂！,澳大利亚的图腾柱,每年有数百计的登山者来此挑战极限，他们先徒手攀岩，登上顶点后在60米高空徒手走钢丝，最后纵身跃入大海。,挑战极限,断层崖,断层,有明显位移的断裂 断层要素：断层线，断层面，断盘，断距,断层面,下盘,上盘,有明显位移的断裂，叫断层,与节理？,断层类型,依据力学性质：正断层，逆断层，平移断层 正断层：上盘相对向下运动的断层。断面较粗糙，产状较陡，往往由拉伸作用形成。,逆断层：上盘相对向上运动的断层。断层线弯曲，断面较平滑，往往由挤压作用

15、形成，规模往往较大,？,正断层,？,逆断层,？,？,断层带中的牵引褶皱及其指示的两盘滑动方向,平移断层：断盘沿着走向相对运动。断面近于直立,平移断层,断层识别,擦痕和镜面、阶步 断层泥、角砾岩 地层缺失与重复 构造不连续,断层擦痕,步阶与擦痕,镜面,断层角砾岩,地层缺失与重复,地层（地表）缺失(C),地层重复,P、T,D、C、P,T P C D S O,新,老,断层作用,怎么没有金子了？,这种地形说明了什么？,构造或地貌不连续,三角面山,该地形图给出了什么信息？,地层和构造不连续,断层的地貌标志,串湖，串岩体，串泉水， 山脊错开 断层地形：断层崖、断层三角面山（主要分布在山间盆地边缘、湖盆）、

16、 断层谷（逢沟必断）、 地垒（庐山）、地堑（汾渭地堑系）、断块山 河流急转弯,河流急转弯,山脊错开,山脊错开,断块山,云南滇池,三角面,恩施大峡谷,直立的悬崖（604m)，巨大的崖面，平坦的高原，透澈的蓝天，还有一湾灵逸的水流，和着牧师虔诚布道的幻象，真正是宏伟中点缀着内秀的地方。,挪威的布道岩,雅鲁藏布江大峡谷 岩层断裂的结果,科罗拉多大峡谷,科罗拉多大峡谷,断层组合,阶梯状或叠瓦状 地堑和地垒,阶梯状断层,阶梯状正断层,地堑与地垒,地堑与地垒,庐山地垒,（五）火山,岩浆喷出地表 气体：H2O，CO2，H2S，SO2等 液体：喷出的岩浆冷凝形成熔岩 固体：火山灰，火山渣，火山豆，火山蛋，火山

17、块,喷发方式,分裂隙式和中心式 裂隙式：多见于大洋裂谷 中心式喷发：夏威夷型（宁静式）、培雷型（爆炸式）、中间型：斯特朗博利型、武尔卡型、维苏威型,火山分布,环太平洋火山带 阿尔卑斯-喜马拉雅火山带 大洋中脊海岭火山带 太平洋、印度洋、南极洲和东非大裂谷 我国火山多属于死火山或休眠火山（近百年未喷发）著名火山地五大莲池和腾冲,世界火山,（六）地震,地震：大地发生突然的震动每年地震5万次左右，7级以上的大地震平均18次 地震要素：震源、震中、震中距、震源深度,震源,震中,震源深度,震中距,震源 浅源地震（60km） 中源地震（60300km） 深源地震（300700km） 地壳上地幔 震中：在地

18、面上的垂直投影 震级：0-10级，每升一级，通过地震被释 放的能量约差32倍，每相差2.0级？ 烈度： 0-12级,震源和震中、震中距、震源深度,浅源地震约占地震总数的72.5%，所释放的能量占总能量的85%。深源地震仅占地震总数的4%，释放能量只占总能量的3%左右。,震级与裂度,震级：地震能量 震级等于震中距为100km公里时,地震仪记录到最大震幅(以微米为单位)的对数值。如地震仪上记录最大震幅为10000m,那么该次地震为4级。震级可分十级。 裂度：地震破坏程度 唐山（24万）、印尼（24万） 、汶川（8万） 、智利、东日本地震（1.6万）,地震的成因,1906年发生的旧金山大地震，为理解

19、什么是地震提供了直接的观测事实。 旧金山大地震发生在 美国加州圣安德烈斯 断层上。,弹性回跳假说：,断裂两侧的岩石中的C回跳到C1和C2，存储的弹性应变能使断裂两侧岩石回跳到大致未应变的位置。岩石的弹性应变越大，存储越大的能量，地震变形的区域越长、越宽，滑移的距离越大，地震释放的能量就越多。,地震时，断层两盘发生错动，垂直于断层上的农场的篱笆明显被错开了34米距离,断层闭锁段理论,由于地震并非在整个断层的所有段落上同时发生，因此有人又提出了断层闭锁段的概念。 在断层内部往往存在着一到多处闭锁段，它（们）在断层开始作整体变形和运移时，只发生剪切应变而不发生宏观滑移，即处于闭锁状态。,地震的次生灾

20、害,堰塞湖 海啸 核泄漏,日本地震,9.0级= 20 x 汶川地震,海啸,10米,火灾,核泄漏,福岛核电站,核电站情况：,美国第一 19% 法国第二 76% 日本第三 30% 中国 1000万千瓦，2%，在建2000万千瓦 韩国 40%,地震中的绝大部分人员伤亡都与海啸有关。 此次地震中断层移动导致断层间产生一个空洞，当海水填充这个空洞时产生巨大的海水波动。这种波动从深海传至浅海时，海浪陡然升到十几米高，并以每秒200米的速度传播。海浪冲到岸上后，造成重大破坏。,印尼苏门答腊地震,地震带,环太平洋地震带 地中海-喜马拉雅山地震带 大洋中脊地震带 大陆裂谷地震带,世界地震分布与板块构造的关系,这

21、张图展示了伊朗一个断层带出现的构造隆起,中国地震断层带分布图,我国地震的分布,我国郯庐大断裂,它形成于中元古代，是一条“长寿”的以剪切运动为主的深断裂带 在我国境内延伸2400公里，宽几十至200公里，切穿中国东部不同大地构造单元，规模宏伟，结构复杂。 是地壳断块差异运动的接合带和深源岩浆活动带。现今的郯庐断裂水平滑移速率约为2.3 毫米/年。,三百多年前，即1668年7月28日，山东郯城发生8.5级大地震 1969年7月15日，渤海中部再次发生7.4级地震，紧接着，1975年2月24日，又在辽宁海城发生7.3级地震。 它们的震中位置都无一例外地落在郯庐断裂带上或其附近。 据统计研究，自公元1

22、400年以来，以郯庐断裂为中心200公里范围内共发生M8.5级地震1次，M7.0-7.9级地震5次，M6-6.9级地震11次。,地震预防,地震预报一直是世界难题，原因有三： 1）地球的不可入性。“上天容易入地难”，现在人类所能打钻的最深处是前苏联的钻井，12km深。因此，人们对地下发生的变化，更多的只能通过地表观测来推测。 2）地震孕律的复杂性。地震孕育、发生、发展的过程十分复杂，在不同的地理构造环境、不同的时间阶段，不同震级的地震都显示出相当复杂的孕律过程。 3）地震发生的小概率性。,紧急地震速报系统,目前在地震多发的国家日本，已建立了紧急地震速报系统，如我国汶川发生地震后仅一个月，2008

23、年6月14日日本东北地区便发生了里氏7.0级地震，由于有紧急地震速报系统，没有造成大范围的人员伤亡。,所谓“紧急地震速报系统”遵循的是这样一套理论：,地震是地壳的颤动，它必然会产生振动波，这种振动波叫地震波。包括体波和面波两类，体波又分为在纵波和横波。 纵波（P波）的岩石振动方向与波的传播方向一致，发生时引起地面上下跳动；这种波具有传播速度快（在地壳中为56km/s），周期短、振幅小的特点。 横波（S波）的岩石振动方向与波的传播方向互相垂直的波，发生时引起地面水平晃动；其传播速度慢（在地壳中为34km/s），周期较长、振幅较大。 面波（L波）是地震波传到地面，产生沿地球表面传播的波，它的传播速

24、度最慢。浅源地震的面波周期长、振幅大。,地震发生时，首先到达地面的是纵波，震中地区感到上下跳动，然后是横波，感到前后、左右晃动，最后到达的是面波，它的振幅和周期长，延续时间也长，其振动最强烈，是造成地震破坏的主要因素。 因此，鉴于纵波与横波及面波之间存在几秒到几十秒的时间差。日本技术人员利用这个时间差，使用仪器探测出P波后，迅速发出预警。在S波和L波来临之前，人们可以得到几秒到十几秒的宝贵逃生时间。 故此，离震源越远，预警时间与实际S波和L波到来之间的时间差就越大，预警效果就越好。,日本科学家再发警告：东京四年内或遇7级大地震,东京大学地震研究所近日称，居住着3500万人口的大东京地区未来4年

25、发生7级以上地震的概率是50%。官方敦促说:“我们必须为肯定会发生的地震做好准备。” 东京地处4个地壳构造板块的交界处，根据模拟实验，如果东京湾北部在某个工作日的夜晚发生7.3级地震，那么死亡人数将达6400人，受伤人数将有16万人;47.1万所房屋和建筑物将被损毁，而且多数是大火或填海地带液化塌陷所致。,据统计，地球每年发生的强烈地震中，有1/5发生在日本。日本曾因地震而“失去”首都1923年的关东大地震就把东京夷为平地。美国地质勘探局曾表示，那场7.9级的地震及地震引发的大火，估计夺走了逾14万条生命。 实际上，日本早就在考虑寻找“后备”首都了，东京以西550公里的大阪被视为最佳选择。不过

26、，设立后备首都的庞大费用，令历届政府都不敢采取任何实质行动。,简单归纳：（二、岩石圈运动的表现）,（一）地层厚度、产状及接触关系 （二）岩相变化 （三）褶皱 （四）断裂 （五）火山 喷发 （六）地震 摇晃,整合、不整合,海进、海退,背斜、向斜,节理、断层,三、岩石圈运动的机制板块构造学说,大陆漂移学说 海底扩张学说 板块构造学说,大陆漂移学说,魏格纳 -德国气象学家、地球物理学家,1880年生于柏林,1930年11月在格陵兰考察冰原时遇难,提出大陆漂移、大西洋两岸陆地的藕合性。,100年前，1910年的春天某日，30岁的魏格纳像往常一样，在看一幅悬挂在墙上的世界地图，研究暖流、寒流在世界范围内

27、的走向。看着看着，他突然被一个奇妙的现象所吸引：在大西洋的两岸，南美洲巴西的一块突出部分和非洲喀麦隆凹进去的部分，形状恰相吻合。如果移动这两个大陆，使它们靠拢，两块大陆不正好镶嵌在一起了吗？ 这是怎么回事？莫非在遥远的古代，这两个大陆本来就是一个？莫非在亿万年前，地球上的大陆本来就是一块，它在海上漂移，慢慢开始分离、移动后来才成为现在这个模样？这样大胆的念头在恰逢“而立之年”的魏格纳脑中闪过。,1912年1月，魏格纳在法兰克福地质协会和马尔堡科学协会分别做了题为“大陆与海洋的起源”和“大陆的水平位移”的讲演，刊登在德国地质学杂志上。后来，他又赴格陵兰探险。1915年完成专著海陆的起源，时年35

28、岁。 1930年10月，50岁的魏格纳为了回应传统的海陆固定学派“权威们”的种种责难和攻击，重返格陵兰重复测量以期获得格陵兰向西漂移的证据，不幸遭遇强大冰雪和风暴的袭击身亡。,由于传统学派的围剿和魏格纳的去世，大陆漂移说在20世纪30年代后日趋沉寂。到了20世纪50年代，由于古地磁学的兴起以及遥感、电子计算机技术的发展，科学家找到了大量证据证明，各大陆确实发生过大幅度的漂移。1984年，美国航空局使用激光和射电望远镜，第一次精确测出了各大陆缓慢漂移的数据，为大陆漂移说提供了有力的证据。 以大陆漂移说为基石，科学家又提出了海底扩张说和板块构造说。这些理论被认为是地学史上的一次革命，堪与哥白尼的日

29、心说和达尔文的进化论相媲美。,找寻证据板块分离类似报纸撕开,大陆漂移的证据,海平面以下915m等深线拼合最好-地形耦合 古生物证据 地质构造带证据 冰川、气候证据 沉积物的证据 ,石炭纪二叠纪时陆生动物水龙兽化石遍及世界许多地方。 不能越过大洋的羊齿类植物、蜗牛等小动物，在3亿年前的冰川时期曾广泛分布于南美大陆和非洲大陆。 南极洲上发现大量的煤矿，证明现在冰天雪地的南极洲以前的地理位置定是湿润的植物繁殖区。,古生物证据水龙兽,板块拼合,地质构造相似性与大陆漂移,褶皱带造山带,古冰川证据,问题？,动力从哪里来?,大陆漂移的,海底扩张学说,洋底无早于侏罗纪以前的地层， 洋中脊岩石新, 两侧近大陆老

30、 洋中脊两侧地磁对称分布,这说明什么？,大洋底岩石年龄,地幔对流,大洋中脊,洋底地貌,在大洋中脊的中央有宽2030km，深12km的裂谷,大洋裂谷,在冰岛海岸的大洋裂谷,海底扩张-地磁对称分布,大陆上还有正在分离的裂谷 东非大裂谷,长6400km，平均宽为48-65km,大陆裂谷,会逐渐演变成,大洋裂谷,板块构造学说,已知地球的最上层是刚性较强的岩石圈，它就像木板浮在水中一样浮在软流圈上，随着软流圈的运动而运动，叫做板块运动。 板块边缘具有强烈的构造活动带，据此将全球划分为六大板块。它们的名称是：南北美洲板块，太平洋板块，欧亚板块，非洲板块，澳大利亚一印度板块 南极板块，此外还有一些较小的板块

31、。,6大板块,二叠纪板块(2.8-2.3亿年前),三叠纪板块(2.3-1.9亿年前),侏罗纪板块(1.9-1.3亿年前),现代板块,二叠纪(2.8-2.3亿年前),三叠纪(2.3-1.9亿年前),侏罗纪(1.9-1.3亿年前),现代板块(2011年),威尔逊旋回：地质历史时期海洋的开启与封闭,大陆漂移、海底扩张和板块运动的概念使人们对于洋盆演化的认识发生了根本的改变。 这种新活动论认为，在地球漫长的岁月中，海洋与陆地是在不断变迁的，经历着分久必合、合久必分的历史过程。 加拿大的威尔逊首先注意到大洋开启和闭合的不同发展趋势，将大洋盆地的演化过程归纳为萌芽、幼年、成熟、收缩、结束及大陆碰撞造山等六

32、个阶段。其中，前三个阶段显示大洋的开张和生成，后三个阶段代表大洋的收缩和关闭。,大陆受到拉张，岩石圈变薄，地表张裂，形成大规模地堑或地堑群，同时沿断裂有广泛的火山活动，其现代的代表是东非裂谷带。,萌芽,大陆继续拉张，岩石圈开裂，地幔中岩浆沿裂开处涌出，开始形成洋壳，此时海洋初现，呈狭长形盆地，如现今的红海和亚丁湾等。,幼年,沿着稳定大陆边缘与洋底的交接带，洋壳由于在生成数亿年后逐渐冷却、变重而下沉；而在稳定大陆边缘本身因巨厚沉积物的覆盖不易散热，由于两侧的比重及岩石力学性质的不同，在交接处必然发生断裂，导致重的洋壳向轻的大陆壳下俯冲。当今的实例就是大西洋和太平洋。,成熟与收缩,大洋板块进一步俯

33、冲，使海洋面积缩小，成为残留的狭窄盆地。此时，伴有强烈的火山和地震活动。现代的实例就是地中海。,结束,碰撞,海洋消失，大陆相互碰撞，大陆边缘原有的沉积层发生强烈的褶皱变形，隆起成山，并出现广泛的地震、岩浆活动和变质作用。现代实例就是喜玛拉雅造山带。,目前全球各地壳的演化阶段是：,萌芽东非大裂谷,幼年红海和亚丁湾,成熟大西洋；收缩太平洋,结束地中海,碰撞,大陆分裂和漂移,板块构造与地质作用的关系,板块构造-地震、岩浆作用 板块构造-变质作用 板块运动-造山运动 板块构造-地表地质作用,板块构造学说的评价,标志着地质学的革命性变革，它吸引着许多地质工作者进一步去探索和完善。 板块构造理论可成功地解

34、释100多年来地球科学工作者在地球上发现的大多数事实，因而被称为地球科学的一场革命。,板块构造与地震、岩浆作用,全球的地震、岩浆作用的分布与现代板块边界非常吻合。全球地震的能量约95都是从板块边界地带释放出来的，由此板块边界处的相互作用是引起地震的一种基本成因。 板块边界活动特征还决定了岩浆活动的成分、来源及成因机制等特征。如洋中脊地区岩浆成分主要为基性和超基性，它们来源于地幔。俯冲带的岩浆活动以中、酸性岩浆为主。,板块构造与造山运动,地球上年轻的山脉都分布于板块的汇聚型边界上。 南美的安第斯山脉，喜玛拉雅山系展布于板块的碰撞边界上。 不仅如此，现代大陆内部的一些较古老的巨型褶皱山系(如祁连山

35、、天山等)也都是地质历史时期板块俯冲或碰撞作用的产物。,板块构造与地表地质作用,汇聚型板块的俯冲或碰撞作用，造就了地球表面高大的山系，迫使地表地质作用以剥蚀作用为主。 地形的巨变还影响到周围地区的地表地质作用。 分离型板块的扩张分离，造就了地球上最主要的沉积盆地海洋和大陆裂谷。,地质力学李世光,1纬向构造体系 2经向构造体系 3扭动构造体系,地质力学,1纬向构造体系 在大陆上常表现为东西走向的隆起山岭。例如我国的阴山一天山构造带，秦岭一昆仑构造带和南岭构造带等，它们控制着珠江、长江和黄河水系。,天山纬向构造,地质力学,2经向构造体系 是南北走向的强烈构造带，如我国川滇南北向构造带，贺兰山区南北

36、构造带。,地质力学,3扭动构造体系 如我国东部地区内北北东构造的巨大“多”字型的构造体系(简称为新华夏系)，祁连山、吕梁山，贺兰山“山”字型构造体系。,“山”字型构造,认为地壳运动是以水平运动为主，在强大的地壳水平运动作用下，可以引起相当规模的垂直运动。 而地壳水平运动的主要动力来源于地球自转及自转速度变化，如地球自转产生的离心力可以形成南北压力，以致产生纬向构造体系。 地球自转速度变化可以产生东西向压力，形成径向构造体系。,原因：,“山”字型构造形成的原因,第四节 固体地球表面的结构与轮廓,海陆分布 地表起伏,一、 海陆分布,地球是个水球 北半球是陆半球，南半球是水半球 大陆轮廓呈倒三角形

37、大型岛群在大陆东岸 大陆轮廓吻合性,二、地表起伏,大陆面积大，平均海拨高 海洋面积大，平均海深大,地表起伏,第五节 构造地貌,构造地貌：岩石圈运动形成的地球表面形态 按空间尺度划分为 大地构造地貌 区域构造地貌 局地构造地貌,(一)大地构造地貌,由大地构造运动形成并受大地构造控制的地貌， 是跨越地区的大型地貌。如： 大陆与大洋 海沟与大洋中脊 岛弧与边缘海 大陆裂谷与地缝合线 大陆架与大陆坡和深海盆地,区域构造地貌,在大地构造背景上，由于区域构造差异而形成的具有区域特征的构造地貌 高原 平原 盆地 山地,地形比例,局地构造地貌,褶曲地貌：由于岩层褶曲而形成或者受褶皱控制的地貌 单斜地貌：单面山

38、、猪背岭 背斜山、向斜谷与背斜谷、向斜山 穹隆与构造盆地,断层、节理地貌,由于断层、节理而形成的地貌 断层崖 断层三角面 断层谷 山脊错开 河流急转变,第六节 岩石圈与人类,岩石与人类 矿物与人类 地壳元素组成与人类健康 岩石圈的运动与人类,一、岩石与人类,岩石圈支撑水圈和生物圈 岩石是重要的建筑材料 石制工具是人类使用时间最长的工具,矿物与人类,矿物是人类生活资料的重要来源 矿物是人类生产资料的重要来源 人类进步与利用矿物有关,地壳元素组成与人类健康,人体中元素与地壳组成密切相关 地方病与元素不足与过剩有关,岩石圈的运动与人类,提供物质资源 产生地质灾害,地质发展史,地质学是随着社会生产力的

39、发展，在不同学派、不同观点的争论中形成和发展起来的。地质学上的三次大的科学论战贯穿其中，由先至后： “水-火”之争，争论的焦点是地球上的岩石究竟是在各种盆地中沉积形成的(即“水成”的)，还是因为岩浆作用形成的(即“火成”的)；,“渐变与突变”之争，即地质过程的发展究竟是如莱伊尔所说的那样以缓慢和渐变为主，还是以快速和突变为主； “固定论与活动论”之争，讨论包括大陆和洋底在内的岩石圈板块究竟是永久固定于地球坐标系中，还是曾经和多次发生过大规模的水平漂移。,地质年代的表示方法,相对地质年代 绝对地质年代,一、相对地质年代,地层既然有时间概念，所以就有上下和新老关系，我们就可以利用地层之间相对的新老

40、关系，或它们的形成顺序，以说明地层形成的时代，叫相对地质年代,生物化石,生物具有由低级到高极，由简单到复杂和不可逆性的演化规律 利用生物演化的不同阶段来划分地质历史，反映了地壳发展的自然分期 有些生物分布广泛，数量多，但从出现到绝灭时间短，这样的化石称为标准化石,三叶虫化石,绝对地质年代（同位素地质年龄）,利用放射性同位素衰变规律来计算矿物和岩石的形成年龄，这种方法测得的年龄称为同位素地质年龄法。,用于测定地质年代的放射性同位素,基本原理是：,当矿物、岩石结晶时，各种放射性同位素以不同形式进入其中后，它们（母体）在矿物、岩石中的含量是随着时间作指数衰减，与此同时，因放射形成的子体同位素不断积累

41、。 由于矿物、岩石自形成以来一直保持化学封闭的条件，即体系中的母、子体没有发生与外界的物质交换，没有带入和带出，那么通过测定现在矿物、岩石中母体及对应子体的含量，根据衰变定律就能得到矿物、岩石的同位素地质年龄。,钾-氩法比较普遍使用。而14C只应用于近期的年龄测定，般不超过5万一6万年，在考古方面用得较多 经87Rb-87Sr法测定，目前世界上已知的最古老的岩石是南美洲圭亚那的角闪岩，其年龄为41.301.7亿年。我国河北遵化的变质岩经87Rb-87Sr法测定为34.192.42亿年,地质年代表,地质年代表,太古代生物,距今4625亿年前 地球上的生命在太古代已经存在，其证据一是氨基酸、脂肪酸

42、等生命物质的存在；二是可鉴别的化石 最早的生命记录包括格棱兰38亿年的地层中发现的碳氢化合物，西澳大利亚34-35亿年的地层中发现的丝状和链状细胞体。太古代的生物主要由菌类及藻类组成，属原核生物。,美国科学家称地球生命起源外星陨石现生物痕迹,胡佛在“CI1碳基球粒陨石”中发现的微生物化石痕迹,太古代地层,中国太古代地层仅出现在华北地区 内蒙古乌拉山、燕山、冀东、辽宁、吉林南部、吕梁山、五台山、太行山、鲁中以及豫西、淮南地区，增加了稳定程度，形成了太古代陆核 北方,元古代生物,从距今25亿年8.5亿年的漫长时期内生物界由原核生物演变为真核生物，占主导地位的是菌类、藻类，因此元古代也称作菌藻时代。

43、,元古代地层,元古代与太古代相比，岩浆作用明显减少，形成了华北板块、扬子板块（南方）的原型原地台 岩石已变质,震旦纪,震旦纪距今8.56亿年，1924年李四光在长江三峡东部建立完整的震旦系剖面。震旦纪时，华北板块大部分地区处于陆地环境，地层出露少，而扬子板块地层广泛出露。,震旦纪,中国贵州省“瓮安生物群”中发现了一枚原始海绵动物化石，虽然体积只有2到3立方毫米，但其历史已达6亿年，它被命名为“贵州始杯海绵”。,早古生代生物,早古生代时限为距今5.74.0亿年，延续时间1.7亿年。包括寒武纪 、奥陶纪 和志留纪。 早古生代生物界是海生无脊椎动物的繁盛时期，无脊椎动物以三叶虫、笔石最为重要，是早古

44、生代的标准化石。因此，早古生代又称海生无脊椎动物的时代,三叶虫化石,笔石化石,被称为古生物学和地质学上的一大悬案寒武纪生命大爆发，自达尔文以来就一直困扰着进化论等学术界。 大约5.4亿年前到5. 3亿年前，在地质学上称做寒武纪的开始，绝大多数无脊椎动物门在只2000多万年时间内出现了。这种几乎是“同时”地、“突然”地在2000多万年时间内出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、脘足动物和环节动物、脊索动物等)，而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石的现象”。这也是显生宙的开始,寒武纪生命大爆发（Cambrian Explosion）,共38个门类100多

45、种动物,澄江化石群在短短300万年的地质时间内,完整记录了比当今门类还多的动物群。在此之前,完全没有留下什么进化或演变的痕迹。,按照达尔文进化论的观点,在数十种门类的寒武纪动物化石之间,应该有数目极大的过渡环节和中间门类;在寒武纪之下的地层中,应当有相当多的不同等级的多细胞生物的化石。可是,迄今为止,我们已经得到的30亿年前的前寒武纪化石中,只发现简单的细菌和蓝绿藻,很少有复杂的多细胞生物的化石。,早古生代地层,寒武纪、奥陶纪、志留纪 北方: 早寒武世晚期至中奥陶世为滨浅海碳酸盐沉积。 加里东运动使北方晚奥陶世（O3 ）已上升为陆地，一直持续到晚古生代。导致北方缺失晚奥陶世至早石碳世沉积(即缺

46、失O3SDC1地层) 南方: 扬子板块为相对稳定的滨浅海沉积环境，志留纪后期主体上升(即缺失D1地层)，仅在川、滇一带形成狭窄海湾 局面: 南海北陆,晚古生代生物,晚古生代为距今4.02.3亿年,延续时间为1.7亿年。包括泥盆纪、石炭纪和二叠纪 泥盆纪鱼类繁盛，故称为“鱼类时代” 晚泥盆世，鱼类向两栖类的演化 石炭纪晚期，原始爬行类出现,早古生代生物,至二叠纪，爬行类有了进一步的发展，著名的异龙类和遍布世界各大洲的二齿兽类。它们的演化迅速、分布广泛，成为大陆漂移的重要证据 泥盆纪植物出现根、茎、叶明显分化。石炭纪出现了大规模森林，其中鳞木可高达3040m；直径达2m，成为全球重要成煤期。南海北

47、陆,早古生代构造运动,二叠纪末的海西运动使天山褶皱成山,中生代生物,中生代经历2.30.65亿年，延续约1.65亿年，分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪 中生代爬行动物(尤其是恐龙类)和海生无脊椎动物菊石类的繁荣为特征，所以中生代也称为裸子植物时代、恐龙时代或菊石时代 侏罗纪恐龙类大发展 晚侏罗世始祖鸟的出现，孔子鸟、中华龙鸟 白垩纪已出现了真正的鸟类 晚白垩世还出现了哺乳动物中的有胎盘类。,始祖鸟,中华龙鸟,孔子鸟,很难想象霸王龙的近亲会最终演化为轻盈灵巧的蜂鸟和优雅舒展的天鹅。,史前动物,陕西神木现大量1.5亿年前恐龙“脚印”化石,白垩纪末恐龙绝灭和地外陨击事件：,白垩纪末期称霸地球表面1.7亿年

48、的巨大恐龙类突然全部绝灭，成为十分引人注目的地球历史之迷。事实上，白垩纪末期的集群绝灭现象不仅发生在陆生恐龙类中，在海洋生物界中也有明显反映。 1980年美国阿佛雷兹父子在意大利白垩纪-第三纪之交的界线粘土层中发现了铱异常。铱等铂族元素一般常见于地外的小天体（陨石等）中,绝大部分来自宇宙尘埃。 上述界线粘土层中的铱异常高出相邻层的平均值30倍左右，成为证明存在地外陨击事件的有利佐证。根据同位素年龄测定及沉积速率估算等综合研究，含铱异常的界线粘土厚度为30cm，代表的延续时间约为2-3万年。从地质时代角度它是 “瞬间”发生的灾变事件。,进一步，如果白垩纪末期的确发生过重要的陨击事件，那么地表应当能找到大型的陨石坑证据。经过多年努力，冲击石英（或称柯英石，能反映陨石坑的指示矿物）在北美蒙太拿地区陆相地层中首先被发现，直径35km的陨石坑也在美国衣阿华州得到证实。 最为轰动的是90年代早期墨西哥东部尤卡坦半岛北岸直径180km 陨石坑的证实。通过对陨石坑的同位素年龄分析，为65.010.08百万年，与白垩纪