2地球的表面形态和物理性质详解

1、预习复习摘要预习复习摘要 每篇章开始前：每篇章开始前：对整个篇章内容进行预习，以参考书为蓝本，参考其他资料（图书、网络等），概括知识点，以摘要的形式提交（1000字以内），附参考文献，以班为单位发电子版至邮箱 每篇章结束后：每篇章结束后：使用word文档中的修订批注功能对之前所写摘要进行完善，以班为单位将修改后的文档发至邮箱 第一篇预习摘要提交第一篇预习摘要提交3月月1日（请附班级名单）日（请附班级名单）上节内容 地质学的研究内容地质学的研究内容 地质学的基本原理地质学的基本原理上节内容 地质学的研究内容地质学的研究内容地球的结构和组成、运动和演化；地质作用及其产物：外动力地质作用&内

2、动力地质作用 地质学的基本原理地质学的基本原理上节内容 地质学的研究内容地质学的研究内容地球的结构和组成、运动和演化；地质作用及其产物：外动力地质作用&内动力地质作用 地质学的基本原理地质学的基本原理将今论古的现实主义原理二、二、 地球的表面形态和物理性质地球的表面形态和物理性质2-1 地球的表面形态地球的表面形态1. 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置2. 地球的形状和大小地球的形状和大小3. 地球的表面形态地球的表面形态1. 地球在宇宙中的位置地球在宇宙中的位置宇宙银河系太阳系地球最近的太阳系星体分类（2006.8.24国际天文学会通过） 行星行星（planet) 指的是围绕太阳

3、运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。 矮行星矮行星（dwarf planet)与行星同样具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其轨道附近其他物体、且不是一颗卫星的天体。例如：冥王星，齐娜以及谷神星也归入“矮行星”行列。 太阳系小天体太阳系小天体（smallersolarsystembodies）：包括绝大多数太阳系小行星(asteroid)、绝大多数海王星轨道外天体、彗星和其他小天体在内的所有围绕太阳运动的天体。 类地行星：水、金、地、火。硅酸盐岩石为主要组分类木行星：密度低、具行星环和较多卫

4、星2. 地球的形状与大小地球的形状与大小 天圆地方 公元前350年，亚里士多德根据月食第一次科学提出地球是球体 1519年葡萄牙航海家 麦哲伦的环球旅行 第一次直接证明了 地球是球体地球的形状与大小用大地水准面（geoid）间接表示，假想的、平均海平面及其在陆地延伸所构成的封闭曲面，是重力等位面。地球的大地水准面剔除地球扁率并放大1000倍的三维透视图(据美国宇航局网站)。梨形？大地水准面&旋转椭球体旋转椭球体常用参数：赤道半径：6,378.137km极半径：6,356.752km3.地球的表面形态大陆地形大陆地形：山地，丘陵，平原，高原和盆地海底地形：海底地形：大陆边缘，大洋中脊，大

5、洋盆地大陆地形 山地山地mountain：海拔500米以上的隆起地形低山1000 m/中山(10003500m)/高山(3500 5000m) 高原高原plateau：海拔600米以上，面积较广，起伏较小 丘陵丘陵hill：海拔500米以下，具有一定起伏 平原平原plain：海拔200米以下，面积宽广，地势平坦 盆地盆地basin：中间低、四周高的地形海底地形：围绕大陆边缘与洋有一定间隔的水域（11%）洋：洋：海洋的主体，远离大陆、深度较大（3000m）、面积宽广（89%）、不受大陆影响海底地形 大陆边缘 大洋中脊 大洋盆地大陆边缘Continenal margin大陆与大洋盆地之间的区域 大

6、陆架continental shelf：海陆之间的浅水平台 大陆坡continental slope：大陆架外缘坡度明显转折变陡的地带 大陆基continental rise：大陆坡与大洋盆地之间的缓倾地带（也称大陆裙、大陆隆） 岛弧island arc：洋壳向陆壳俯冲形成，带状分布的弧形火山岛链，常在近大洋一侧伴随发育长条形的海底深渊称为海沟Continental slopeContinental rise大陆边缘Continenal margin大陆架大陆架大陆坡大陆坡大陆基大陆基海底地形 大洋中脊Mid-oceanic ridge：线状延伸于大洋盆地中，地震火山活动强烈的海岭。大西洋洋中

7、脊大西洋洋中脊海底地形 大洋盆地oceanic basin：大陆边缘与大洋中脊之间的较为平缓的地带 深海平原abyssal plain：坡度很小，主要靠近大陆边缘分布 深海丘陵abyssal hill：靠近大洋中脊分布，由高出海底几十到几百米的山丘组成中中 国国 地地 形形2-2 地球的物理性质地球的密度和压力 地球的密度地球的密度 地球的质量：5.9761024kg 地球的体积：1.08 1012km3 地球的平均密度：5.516 g/cm3 地表岩石的平均密度：2.7-2.8 g/cm3 海水的平均密度：1.028 g/cm3 地表岩石地表岩石&海水的平均密度海水的平均密度 地球平

8、均密度地球平均密度 地球内部存在密度更大的物质地球内部存在密度更大的物质地球的密度和压力 地球的压力地球的压力 地球内部某处的压力是由上覆地球物质的重量产地球内部某处的压力是由上覆地球物质的重量产生的生的静压力静压力。 静压力的大小与所处的深度、上覆物质的平均密静压力的大小与所处的深度、上覆物质的平均密度及重力加速度呈正相关关系。度及重力加速度呈正相关关系。 在地球表层、地壳和接近地心附近时压力增长较在地球表层、地壳和接近地心附近时压力增长较平稳，在下地幔和外核部分增长得较快。平稳，在下地幔和外核部分增长得较快。地球内部压力和密度的变化地球的弹塑性和固体潮 弹性：弹性：外力消失后变形恢复的性质

9、，变形与受力成外力消失后变形恢复的性质，变形与受力成正比；正比；e.g.固体潮固体潮（地球在日月引力作用下的弹性变（地球在日月引力作用下的弹性变形，类似于海水潮汐）形，类似于海水潮汐） 塑性：塑性：外力消失后部分变形不能恢复；外力消失后部分变形不能恢复；e.g.岩石褶皱岩石褶皱 同一物体在不同的受力和变形条件下，可以分别表同一物体在不同的受力和变形条件下，可以分别表现出弹性或塑性，和施力长短及外界条件有关。现出弹性或塑性，和施力长短及外界条件有关。地球的重力和重力异常 重力：重力：地球对表面物体的吸引产生的力为重力；是万有引力分力，另外一个分力是由于地球的自转产生的惯性离心力(向心力),由于离

10、心力只有重力的约1/300，故在一般情况下，多以重力近似代替万有引力，重力方 向 大 致 指 向 地 心（竖直向下） 地球重力的分布特点 重力加速度g=GM/R2（G：万有引力常数；M：地球质量；R：地球半径） 地球形状不规则，各点密度不均一，在地球不同纬度、不同深度等因不同因素的综合影响，重力值都不相同（纬度越高越大；海拔越高越小）重力异常(gravity anomaly)假设：将地球视作一个光滑的、均匀的旋转椭球体，假设：将地球视作一个光滑的、均匀的旋转椭球体，计算得出的重力值称作计算得出的重力值称作理论理论/正常重力值正常重力值 正常重力值的计算: g0=9.780327(1+0.005

11、302sin2 -0.000005sin2 2 ) ( -纬度纬度) 某点的重力值只与该点的纬度有关某点的重力值只与该点的纬度有关, ,沿经度无沿经度无变化变化, , 其最大值和最小值分别位于两极和赤道，重其最大值和最小值分别位于两极和赤道，重力值从赤道向两极逐渐增大力值从赤道向两极逐渐增大 地球的地面起伏甚大，内部的物质密度分布也极不均匀，在结构上还存在着显著差异。这些都使得实测的重力值与理论/正常值之间有明显的偏离，它们之间的差值在地学上称之为重力异常重力异常重力异常(gravity anomaly)重力异常的应用利用这一原理，可以通过发现各地的局部重力异常利用这一原理，可以通过发现各地的

12、局部重力异常来进行来进行找矿和勘查地下地质构造找矿和勘查地下地质构造正异常：正异常：校正后的实测重力值大于理论值，表示地校正后的实测重力值大于理论值，表示地下高密度物质集中（铁、铜等金属矿产）下高密度物质集中（铁、铜等金属矿产）负异常：负异常：表示地下物质密度小（石盐、煤、石油等）表示地下物质密度小（石盐、煤、石油等）地热的来源：地热的来源： 放射性元素衰变放射性元素衰变：238U，235U，232Th，40K 主要集中于地壳和上地幔上部，主要集中于地壳和上地幔上部，100km以内占总生以内占总生热量的热量的50%，100-200km 含含25% 地球的重力热地球的重力热：地球演化过程中原始物

13、质聚集、体：地球演化过程中原始物质聚集、体积收缩释放的重力能和物质碰撞所转化的热能。积收缩释放的重力能和物质碰撞所转化的热能。 其他热源：包括其他热源：包括潮汐摩擦热潮汐摩擦热和和化学反应释放的热能化学反应释放的热能地 热 地热场地热场(Geothermal field)：是指地球内部各层的温：是指地球内部各层的温度分布状态。地热场可用等温面或等温线表示。度分布状态。地热场可用等温面或等温线表示。 地热梯度地热梯度：由地表向地心单位距离内温度的增加值。：由地表向地心单位距离内温度的增加值。由地表向地心地温逐步升高。由地表向地心地温逐步升高。 地球的温度和地热梯度在不同的深度不同。地球的温度和地

14、热梯度在不同的深度不同。 地壳表层分为三层：地壳表层分为三层： 变温层：变温层：0-30m，随太阳辐射的变化而变化，随太阳辐射的变化而变化 恒温层：薄，太阳辐射热和地球内部热处于平衡恒温层：薄，太阳辐射热和地球内部热处于平衡 增温层：温度受控于地热增温层：温度受控于地热地球的地热场 地球的地热场100km 1000-1200 C400km 1500 C700km 1900 C2900km 3700 C5100km 4300 C6371km (地心地心) 4500 C 地热流地热流：指地球内部热能向地表散失的状况，系单位时间内通过地表单位面积所散失的热流量 全球实测的地热流值为1.47热流单位。

15、大陆和大洋的平均热流值接近于全球热流值。不同地区热流值有差别，造山带、裂谷、深大断裂、大洋中脊热流值高 地热异常地热异常：热流值高于平均热流值称为地热异常，热流值高的地区叫地热异常区。地热异常区是研究、开发地热能源的主要对象。地热流和地热异常地球磁场NS偶极子的南北极地磁极：磁轴与地面的交点312 地磁场及其基本要素L地磁力线；F总地磁场强度；H地磁场水平分量；Z地磁场垂直分量；D磁偏角；I磁倾角 地磁南极 地理北极 地磁南极 D 水平面 H I 地理北极 Z F L 垂直面 a b. 地理南极 地磁北极地磁三要素 磁场强度：地磁场对单位磁极的作用力，水平分量在磁赤道最大，磁两极为零 磁倾角（

16、总磁场强度方向与水平面的交角） 磁偏角（磁子午线与地理子午线的夹角） D-磁偏角，I-磁倾角， L-地磁力线，F-总磁场强度 H-地磁场水平分量，Z-地磁场垂直分量 0 布容正向期 1年 贾拉米洛事件 2 松山反向期代 奥尔杜瓦事件百万 3 曼莫斯事件 高斯正向期年 吉尔伯特反向期 4图 314 距今 400 万年以来的磁场变化地磁倒转与磁性地层学 和现代地磁场方向相同称为正向期 四百万年来的磁性倒转事件用于地层划分和对比磁极的向西漂移 磁极在不断发生摆动，而且磁偏角在几十到几百年的时间内，大致沿纬线方向平稳地向西移动，这一性质被称作磁极的向西漂移。漂移速率可以达到约每年0.18，绕地球一圈大

17、致需要1800年的时间。除了这种较长期变化外，地磁场还有时间尺度更短的变化，取决于地球表面相对于太阳位置的昼夜变化。因此磁极在图上往往不是用点来表示，而是用一个圆圈来代表其所在的空间范围。 磁场的存在会导致岩石发生磁化，而磁场的变化会在磁化的岩石中留下记录。由于具有不同的剩磁特征，岩石成为研究古磁场的特殊“化石”。从对岩石的磁性、特别是对它们剩磁方向的研究，可以弄清楚岩石磁化时在地球上的位置。 古地磁学研究在板块构造理论的兴起和确定过程中起了十分关键的佐证作用。古地磁学与大陆漂移 由各时代磁偏角和磁倾角可由各时代磁偏角和磁倾角可确定当时的磁极。确定当时的磁极。 澳大利亚、劳伦与华南澳大利亚、劳伦与华南元古元古代代-寒武纪的磁极移动曲线寒武纪的磁极移动曲线 如果大陆不漂移如果大陆不漂移, 则磁极则磁极本本身身不会有大的移动曲线不会有大的移动曲线, 且且三个磁极移动曲线应重合三个磁极移动曲线应重合 实际结果是磁极有大的移动实际