自然地理学研究生课件

1、第四章第四章 岩石圈岩石圈 与地球表层结构与轮廓与地球表层结构与轮廓第一节第一节 岩石圈的组成岩石圈的组成第二节第二节 岩石圈的结构岩石圈的结构第三节第三节 岩石圈的运动岩石圈的运动第四节第四节 固体地球表面的结构与轮廓固体地球表面的结构与轮廓第五节第五节 构造地貌构造地貌第六节第六节 岩石圈与人类岩石圈与人类岩石圈的组成岩石圈的组成矿物组成矿物组成：组成岩石主要成份的矿物，称造岩矿物，最常组成岩石主要成份的矿物，称造岩矿物，最常见的造岩矿物有下列几种：长石、石英、云母、角闪石、见的造岩矿物有下列几种：长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石辉石、橄榄石 。它们也是组成岩石圈的主要矿物。它们也是

2、组成岩石圈的主要矿物。w 化学元素组成：化学元素组成： 地壳中含有化学元素周期表中所列的绝大地壳中含有化学元素周期表中所列的绝大 部分元素，而其中部分元素，而其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等等8 种主要元素占种主要元素占98以上，其他元素共占以上，其他元素共占1%2。第四章第四章固体地球及地壳的元素重量百分比固体地球及地壳的元素重量百分比 固体地球固体地球 地地 壳壳 固体地固体地球中主要球中主要的元素和的元素和地壳中含地壳中含有的绝大有的绝大多数相似，多数相似，但固体地但固体地球中铁的球中铁的含量占有含量占有很大的比很大的比例。例。第四章第四章岩石圈的原子组成岩石圈的原子组成

3、 地壳中含有周期表中的绝大部分元素，其中地壳中含有周期表中的绝大部分元素，其中O O、SiSi、AlAl、FeFe、CaCa、NaNa、K K、MgMg等等8 8种主要元素占种主要元素占9898以上，其他元素共占以上，其他元素共占1%-21%-2。化学元素在地壳。化学元素在地壳中平均含量称克拉克值。地壳中化学元素的平均含量相差极为悬殊。氧几中平均含量称克拉克值。地壳中化学元素的平均含量相差极为悬殊。氧几乎占有一半，硅约占乎占有一半，硅约占1/41/4，铝约占，铝约占1/131/13。 对于整个岩石圈的原子组成来说，氧占对于整个岩石圈的原子组成来说，氧占60.4%60.4%，硅占，硅占20.5%

4、20.5%，铝占，铝占6.2%6.2%，氢占氢占2.9%2.9%，钠占，钠占2.49%2.49%，铁、钙、镁和钾分别占，铁、钙、镁和钾分别占1.9%1.9%、1.88%1.88%、1.77%1.77%和和1.37%1.37%，其他元素含量都小于，其他元素含量都小于1%1%。第四章第四章 岩石圈的组成岩石圈的组成岩石组成岩石组成:v 火成岩火成岩：火成岩以岩浆岩为主。岩浆岩是由岩浆凝结形成的岩石，火成岩以岩浆岩为主。岩浆岩是由岩浆凝结形成的岩石，约占地壳总体积的约占地壳总体积的65%。分类：酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。分类：酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。v 沉积岩沉积岩：暴露在地壳表部

5、的岩石，经过风化、剥蚀在原地或经搬暴露在地壳表部的岩石，经过风化、剥蚀在原地或经搬运堆积下来，经过成岩作用而形成的岩石。类型：碎屑岩类，运堆积下来，经过成岩作用而形成的岩石。类型：碎屑岩类， 粘土岩粘土岩类，类， 生物化学岩类。生物化学岩类。v 变质岩变质岩：由地球内力作用引起的岩石性质的变化过程总称为变质由地球内力作用引起的岩石性质的变化过程总称为变质作用。由变质作用形成的岩石，就是变质岩。变质作用的因素：温度、作用。由变质作用形成的岩石，就是变质岩。变质作用的因素：温度、压力和化学因素。压力和化学因素。第四章第四章地壳与地面的岩石组成地壳与地面的岩石组成（SkinnerSkinner等）等

6、） 如果根据变质母岩的性质，把变质岩归属于沉积岩和火成岩，如果根据变质母岩的性质，把变质岩归属于沉积岩和火成岩，那么在整个地壳的岩石组成中，火成岩占那么在整个地壳的岩石组成中，火成岩占95%95%，而沉积岩只占到，而沉积岩只占到5%5%；但沉积岩却覆盖了整个地球表面的但沉积岩却覆盖了整个地球表面的75%75%，火成岩却只覆盖了地球表，火成岩却只覆盖了地球表面的面的25%25%。第四章第四章侵入岩体与喷出岩体产状示意图侵入岩体与喷出岩体产状示意图 由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相接触由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相接触的关系，称为岩浆岩的产状。根据岩体在地

7、壳中形成的深度和方式，的关系，称为岩浆岩的产状。根据岩体在地壳中形成的深度和方式，可分为喷出岩体和侵入岩体，后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。可分为喷出岩体和侵入岩体，后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。按岩体的形状及其与上覆岩层的关系，可分为岩盆按岩体的形状及其与上覆岩层的关系，可分为岩盆( () )、岩盖、岩盖( () )、岩床岩床( () )、岩鞍、岩鞍( () )、岩株、岩株( () )、岩瘤、岩瘤( () )、岩脉、岩脉( () )等。见下图，等。见下图，其中其中是岩基，是岩基，是岩浆底辟是岩浆底辟第四章第四章沉积岩的几种常见层理沉积岩的几种常见层理 沉积岩是在外力作用下形沉积岩是在外

8、力作用下形成的一种次生岩石。沉积岩的成的一种次生岩石。沉积岩的物质组成中含次生矿物和有机物质组成中含次生矿物和有机物质以及存在化石。沉积岩最物质以及存在化石。沉积岩最突出的特点是呈层状。岩层在突出的特点是呈层状。岩层在垂直和水平方向上的变化，能垂直和水平方向上的变化，能很好地反映出沉积物形成时的很好地反映出沉积物形成时的沉积环境以及沉积岩形成时的沉积环境以及沉积岩形成时的性质。沉积岩具有多种构造，性质。沉积岩具有多种构造，其中最突出的是层理构造和层其中最突出的是层理构造和层面构造。层理指岩石的成分、面构造。层理指岩石的成分、结构、粒度、颜色等性质沿垂结构、粒度、颜色等性质沿垂直于层面方向变化而

9、形成的层直于层面方向变化而形成的层状构造。它表明岩层是按一定状构造。它表明岩层是按一定的顺序和形式，一层叠一层构的顺序和形式，一层叠一层构成的。成的。第四章第四章沉积岩石与层理沉积岩石与层理第四章第四章火成岩火成岩变质岩变质岩沉积岩沉积岩熔熔 化化埋藏岩埋藏岩化作用化作用搬运搬运沉积沉积崩解分崩解分解溶蚀解溶蚀变变 质质 作作 用用熔熔 化化凝固凝固岩浆侵入岩浆侵入变变 质质 作作 用用埋藏岩埋藏岩化作用化作用搬运沉积搬运沉积崩解分崩解分解溶蚀解溶蚀凝固凝固岩浆侵入岩浆侵入三大类岩石的相互关系三大类岩石的相互关系第四章第四章岩石转化循环示意图岩石转化循环示意图崩解分解溶蚀崩解分解溶蚀沉积物的搬

10、运和沉积沉积物的搬运和沉积喷出的火成岩喷出的火成岩埋藏埋藏和和岩化岩化沉积岩沉积岩变质作用变质作用变质岩变质岩变质作用变质作用熔化熔化侵入岩浆侵入岩浆的上升的上升侵入的火成岩侵入的火成岩岩浆的岩浆的上升上升由地壳由地壳上升和剥上升和剥蚀而露出蚀而露出放射热放射热太阳能太阳能第四章第四章岩石圈的结构岩石圈的结构 垂直分层：垂直分层：岩石圈岩石圈包括地壳与上地幔包括地壳与上地幔上部软流圈之上的上部软流圈之上的部分。地壳也可以部分。地壳也可以分为上下两层。上分为上下两层。上层为花岗岩层；下层为花岗岩层；下层为玄武岩层。层为玄武岩层。w 水平变异：水平变异：不同区域岩石圈不同区域岩石圈的厚度、组成与结

11、构是不同的。的厚度、组成与结构是不同的。比如，地壳可以分为大陆型地比如，地壳可以分为大陆型地壳（简称陆壳）和大洋型地壳壳（简称陆壳）和大洋型地壳（简称洋壳），洋壳薄，陆壳（简称洋壳），洋壳薄，陆壳厚，洋壳为玄武质，陆壳为花厚，洋壳为玄武质，陆壳为花岗岩质。岗岩质。第四章第四章 地球呈地球呈现出圈层现出圈层结构，可结构，可以划分出以划分出内部圈层内部圈层与外部圈与外部圈层。内部层。内部圈层包括圈层包括地壳、地地壳、地幔、地核。幔、地核。岩石圈包岩石圈包括地壳与括地壳与软流圈之软流圈之上的上地上的上地幔部分。幔部分。地地球球内内部部结结构构第四章第四章地球内部的分层地球内部的分层（引自（引自地球科

12、学概论地球科学概论缪启龙主编）缪启龙主编）地幔地核分层上地幔过渡层下地幔4980512051206371莫霍洛维奇间断面（M界面）地壳古登堡面外地核过渡层内地核10002900410100029004980厚度（Km）03333410 据地震波在地下不同深度传播速度的分布的研究，地球内部存在着两据地震波在地下不同深度传播速度的分布的研究，地球内部存在着两个主要的分界面，在分界面上地震波传播速度发生急剧变化。第一个间断个主要的分界面，在分界面上地震波传播速度发生急剧变化。第一个间断面位于地表以下平均面位于地表以下平均33 km33 km处，称莫霍洛维奇间断面，简称莫霍面；第二个处，称莫霍洛维奇间

13、断面，简称莫霍面；第二个间断面位于地表以下间断面位于地表以下2900 km2900 km处，称古登堡间断面。这两个间断面把地球内处，称古登堡间断面。这两个间断面把地球内部分成三大层，即地壳、地幔和地核。这三大部门还可再分为部分成三大层，即地壳、地幔和地核。这三大部门还可再分为7 7层。层。第四章第四章地壳类型和平均厚度地壳类型和平均厚度（据罗诺夫，（据罗诺夫，1967） 地壳是莫霍面以上的固体地球的表层薄壳，其厚度大致为地球半径的地壳是莫霍面以上的固体地球的表层薄壳，其厚度大致为地球半径的1 1400400。根据地球物理资料，地壳的厚度差异很大，一般在。根据地球物理资料，地壳的厚度差异很大，一

14、般在5-70 km5-70 km之间。之间。大陆型地壳平均厚度大陆型地壳平均厚度37 km37 km多，大洋型地壳平均厚度只有多，大洋型地壳平均厚度只有7 km7 km左右。一般左右。一般说来，高山、高原部分地壳最厚，如我国青藏高原地壳最厚可达说来，高山、高原部分地壳最厚，如我国青藏高原地壳最厚可达70 70 kmkm。第四章第四章岩石圈的运动岩石圈的运动岩石圈运动的形式岩石圈运动的形式：水平运动（造山运动）；水平运动（造山运动）； 垂直运动（造陆运动）垂直运动（造陆运动）岩石圈运动的表现岩石圈运动的表现 褶皱：褶皱： 岩层的弯曲现象称为褶皱；背斜和向斜；褶曲类型；地形倒置岩层的弯曲现象称为褶

15、皱；背斜和向斜；褶曲类型；地形倒置 断裂：断裂：岩石在受力情况下容易产生断裂和错动，总称为断裂。通常根岩石在受力情况下容易产生断裂和错动，总称为断裂。通常根据断据断 裂岩块相对位移的程度，把断裂构造分为节理和断层两大类。裂岩块相对位移的程度，把断裂构造分为节理和断层两大类。 火山火山： 岩浆喷出地表叫火山喷发，火山喷发形成火山。主要的火山带岩浆喷出地表叫火山喷发，火山喷发形成火山。主要的火山带： 环太平洋火山带；阿尔卑斯喜马拉雅火山带；大西洋海岭火环太平洋火山带；阿尔卑斯喜马拉雅火山带；大西洋海岭火山带山带 地震：地震：大地发生突然的震动，称为地震。大地发生突然的震动，称为地震。地震带（地震带

16、（环太平洋地震带环太平洋地震带；地中地中 海喜马拉雅地震带海喜马拉雅地震带；大洋中脊地震带大洋中脊地震带；大陆裂谷地震带）大陆裂谷地震带）。第四章第四章 岩石圈的运动岩石圈的运动 板块构造学说板块构造学说 板块的划分：岩石圈可以划分成太平洋板块、欧亚板块、印板块的划分：岩石圈可以划分成太平洋板块、欧亚板块、印度度- -澳大利亚板块、非洲板块、南美洲板块、北美洲板块和南极洲板块七个大澳大利亚板块、非洲板块、南美洲板块、北美洲板块和南极洲板块七个大板块板块。 岩石圈运动的机制岩石圈运动的机制 板块的边界：板块的边界：拉张型边界（离散型边界）；挤压型边界（汇聚型边界或拉张型边界（离散型边界）；挤压型

17、边界（汇聚型边界或者比尼奥夫带）；转换断层型边界（剪切型边界或者平错型边界）。者比尼奥夫带）；转换断层型边界（剪切型边界或者平错型边界）。 板块运动与大洋演化、大陆漂移：板块运动与大洋演化、大陆漂移：威尔逊将板块运动划分为六个阶段：威尔逊将板块运动划分为六个阶段：胚胎期；幼年期；成年期；衰退期；残余期；消亡期。胚胎期；幼年期；成年期；衰退期；残余期；消亡期。 板块运动的动力：板块运动的动力：板块构造学说认为，板块运动的驱动力来自地幔对流。板块构造学说认为，板块运动的驱动力来自地幔对流。 地震与火山分布规律的解释：地震与火山分布规律的解释：地震和火山，都集中分布在板块的边缘，板地震和火山，都集中

18、分布在板块的边缘，板块的边缘是构造活动最强烈的地方。块的边缘是构造活动最强烈的地方。 岩石圈运动的特征岩石圈运动的特征： 反对称性；非平稳性；岩石圈漂移的定向性。反对称性；非平稳性；岩石圈漂移的定向性。 第四章第四章褶曲的类型褶曲的类型直立褶皱直立褶皱倾斜褶皱倾斜褶皱倒转褶皱倒转褶皱平卧褶皱平卧褶皱翻卷褶皱翻卷褶皱第四章第四章断层的几种形式 岩块沿着断裂面有明显位移的断裂构造，称为断层。岩块沿着断裂面有明显位移的断裂构造，称为断层。 断层的要素有：断层面、断层线、断盘和断距（位移）。根据断断层的要素有：断层面、断层线、断盘和断距（位移）。根据断层两盘相对位移的关系，断层可分为：正断层、逆断层、

19、平推断层、层两盘相对位移的关系，断层可分为：正断层、逆断层、平推断层、和斜滑断层。和斜滑断层。第四章第四章断层地貌断层地貌科罗拉多大峡谷科罗拉多大峡谷华山断层华山断层第四章第四章地堑和地垒地堑和地垒 在自然界，常见许多断层以一定组合形式出现。从平面上看，断在自然界，常见许多断层以一定组合形式出现。从平面上看，断层排列有平行状、雁行状、环状、放射状等。从剖面上看，有阶状、层排列有平行状、雁行状、环状、放射状等。从剖面上看，有阶状、叠瓦状、地堑和地垒等。叠瓦状、地堑和地垒等。第四章第四章火火 山山火山湖火山湖富士山富士山 岩浆喷出地表叫做火山喷岩浆喷出地表叫做火山喷发，火山喷发则形成火山。火发，火

20、山喷发则形成火山。火山喷发是地球内部物质和能量山喷发是地球内部物质和能量骤然强烈释放的一种形式。火骤然强烈释放的一种形式。火山喷出物很复杂，既有气体、山喷出物很复杂，既有气体、液体，也有固体。液体，也有固体。火山喷发火山喷发海底火山海底火山火山喷发组图火山喷发组图震源和震中、震中距、震源深度震源和震中、震中距、震源深度视频欣赏 地下发生地震的地方叫震源，震源在地面上的垂直投影叫震中；从震中地下发生地震的地方叫震源，震源在地面上的垂直投影叫震中；从震中到震源的距离叫震源深度。根据震源深度可将地震划分为浅源地震（震源深到震源的距离叫震源深度。根据震源深度可将地震划分为浅源地震（震源深度小于度小于7

21、0km)70km)、中源地震（震源深度、中源地震（震源深度70-300km)70-300km)和深源地震（震源深度大于和深源地震（震源深度大于300km).300km).大多数地震属于浅源地震，约占地震总数的大多数地震属于浅源地震，约占地震总数的72.5%72.5%，所释放的能量占，所释放的能量占总能量的总能量的85%85%。深源地震仅占地震总数的。深源地震仅占地震总数的4%4%，释放能量只占总能量的，释放能量只占总能量的3%3%左右。左右。中深源地震有的尽管震级很大，但危害很小。从观测点（如地震台）到震中中深源地震有的尽管震级很大，但危害很小。从观测点（如地震台）到震中的距离，叫震中距。通常

22、把震中距小于的距离，叫震中距。通常把震中距小于100 km的地震，叫地方震；的地震，叫地方震；1001000 km的叫近震；超过的叫近震；超过1000 km的叫远震。的叫远震。第四章第四章世界地震分布与板块构造的关系世界地震分布与板块构造的关系 图中的红点为图中的红点为19621967年全球浅源与深源地震的震中位置，其他年全球浅源与深源地震的震中位置，其他时期的震中位置与此相似时期的震中位置与此相似第四章第四章地球表面的板块构造地球表面的板块构造 岩石圈可以划分成太平洋板块、欧亚板块、印度岩石圈可以划分成太平洋板块、欧亚板块、印度- -澳大利亚板块、非澳大利亚板块、非洲板块、南美洲板块、北美洲

23、板块和南极洲板块七个大板块和阿拉伯、洲板块、南美洲板块、北美洲板块和南极洲板块七个大板块和阿拉伯、菲律宾等小板块。全球板块划分见下图。菲律宾等小板块。全球板块划分见下图。第四章第四章六六 大大 板板 块块（有的学者将南、北美板块合在一起，称为美洲板块）（有的学者将南、北美板块合在一起，称为美洲板块）第四章第四章转转 换换 断断 层层 在转换断层型边界上，即没有板块的新生，也没有板块的消亡，在转换断层型边界上，即没有板块的新生，也没有板块的消亡，只是表现为板块的平移和错断。只是表现为板块的平移和错断。第四章第四章威尔逊旋回的六个阶段威尔逊旋回的六个阶段（StrahlerStrahler,1997

24、),1997)第四章第四章地幔对流与板块运动地幔对流与板块运动（StrahlerStrahler) ) 板块构造学说认为，板块运动的驱动力来自于地幔，是由地幔对流驱动的。由于地幔受热不均匀，在受热强烈、温度比较高的地方，地幔物质上涌，上涌的物质受到岩石圈的阻挡，在岩石圈底下向两侧运移，到温度较低的地方下沉，形成一个完整的地幔对流旋回。在对流上升的地方，导致板块分离和新的洋壳的形成，而在对流下沉的地方，导致板块的俯冲和板块的消亡。第四章第四章固体地球表层结构和轮廓固体地球表层结构和轮廓海陆分布：海陆分布：海洋面积大于陆地面积；海洋面积大于陆地面积； 海陆分布不均匀；海陆分布不均匀； 七大洲和四大

25、洋；七大洲和四大洋； 大陆轮廓呈倒三角形；大陆轮廓呈倒三角形； 大型岛群大多分布于大陆东岸；大型岛群大多分布于大陆东岸； 大陆东岸不仅岛屿多，而且有系列岛弧分布；大陆东岸不仅岛屿多，而且有系列岛弧分布； 一些大陆轮廓具有明显的相似性或吻合性。一些大陆轮廓具有明显的相似性或吻合性。w 地面起伏：地面起伏：大陆面积愈大，其平均海拔愈高；大陆面积愈大，其平均海拔愈高；w 大洋面积越大，平均深度越大。大洋面积越大，平均深度越大。 第四章第四章地球表面的海陆分布地球表面的海陆分布东东半半球、球、西西半半球球南南半半球、球、北北半半球球水水半半球、球、陆陆半半球球 地球表面明显地分为海洋与陆地两大部分。连

26、续的广阔水体称为世地球表面明显地分为海洋与陆地两大部分。连续的广阔水体称为世界大洋，它是海洋的主体。被海洋所环绕，但突出于海洋面上的部分则界大洋，它是海洋的主体。被海洋所环绕，但突出于海洋面上的部分则称为陆地。大陆是陆地的主体，岛屿是陆地的组成部分。称为陆地。大陆是陆地的主体，岛屿是陆地的组成部分。第四章第四章两半球海陆面积比较两半球海陆面积比较陆半球东半球西半球北半球南半球水半球38.062.039.360.720.0陆地（）海洋（）80.080.919.189.011.053.047.0 地球表面包括陆地和海洋，由于海洋和陆地面积相差悬殊，因此不地球表面包括陆地和海洋，由于海洋和陆地面积相

27、差悬殊，因此不论在哪个半球，海洋面积都比陆地面积大，海洋分布是不均匀，由表可论在哪个半球，海洋面积都比陆地面积大，海洋分布是不均匀，由表可见，在东半球的陆地面积（见，在东半球的陆地面积（3838）较西半球（）较西半球（2020）大；北半球）大；北半球39.339.3）较南半球陆地的面积（较南半球陆地的面积（19.119.1）大。陆半球陆地面积可达到）大。陆半球陆地面积可达到47%47%，而水半，而水半球海洋面积却达到球海洋面积却达到89%89%。第四章第四章 地球上各大陆高出海平面的平均高度和各大洋底部低于海平面的地球上各大陆高出海平面的平均高度和各大洋底部低于海平面的平均深度存在着很悬殊的差

28、别。南极洲平均海拔平均深度存在着很悬殊的差别。南极洲平均海拔2263 m2263 m，历来被视为，历来被视为世界上最高的大陆。实际上它是由于地表覆有巨厚的冰盖所致。以裸世界上最高的大陆。实际上它是由于地表覆有巨厚的冰盖所致。以裸露地表而论，亚洲大陆最高（露地表而论，亚洲大陆最高（950 m950 m），以下依次为北美（），以下依次为北美（700 m700 m），），非洲（非洲（650 m650 m）、南美（）、南美（600 m600 m）、欧洲（）、欧洲（300 m300 m）等。显然，大陆面积）等。显然，大陆面积愈大，其平均海拔愈高。同样，大洋面积越大，平均深度越大。愈大，其平均海拔愈高。同样，大洋面积越大，平均深度越大。表表 4 4- -4 4 各各大大洲洲面面积积及及其其平平均均高高度度洲面积/106km2占全球陆地面积/%平均高度/m亚洲44.429.8950非洲30.620.5650北美洲22.014.8700南美洲17.912.0600南极洲15.610.5 2000欧洲10.4 7.0300大洋洲 7.8 5.2400平均或者合计149.0100875大陆面