地壳及其物质组成

地壳及其物质组成第1页，课件共38页，创作于2023年2月地球的构造：地球内圈：第2页，课件共38页，创作于2023年2月2.1地壳是固体地球的外部层圈地球是宇宙间沿着近似圆形的轨道绕太阳公转的一个行星。地球的赤道半径（a=6378.140km）比两极半径（c=6365.779km）要大，所以地球不是一个完全的圆球体，其扁平率。地球表面参差起伏，大约有70.8%的面积为海域，有29.2%的面积为陆地。其形状参数见下表：第3页，课件共38页，创作于2023年2月地球形状参数表：赤道半径（a）6378.140km子午线周长40008.08km两极半径（c）6365.779km表面积5.1007×108km2平均半径（a2c）1/36371.012km体积1.0832×1012km3扁平率（d=）质量（M）5.9742±0.0006×1024kg赤道周长40075.24km万有引力常数（G）6.672±0.004×10-4m3•kg-1/S-2第4页，课件共38页，创作于2023年2月NSS10km30km长轴：东经160º，西经20º长轴大于短轴430m第5页，课件共38页，创作于2023年2月

2.1.1地球的层圈构造

第6页，课件共38页，创作于2023年2月地球包括外部层圈即大气圈、水圈及生物圈和固体地球两部分。固体地球内部也是芬层的，如上图所示，由地壳、地幔、地核组成。地壳(crust)：地球的固体外壳叫做地壳，密度为2.7～2.9g/cm3，由地表所见的各种岩石组成，厚薄不匀，造成地球表面的高低不平。位于大陆的大陆地壳（陆壳）厚度大，平均约35km，高山区可达70～80km，占地球总体积的1.55％，总质量的0.8％。其下层为深变质岩，表层多为沉积岩，陆壳形成年代老，内部构造很复杂；位于大洋底部的大洋地壳（洋壳），厚度较小，平均7～8km，洋壳由玄武岩组成，表层有不厚的沉积物。第7页，课件共38页，创作于2023年2月地幔(mantle)：处于地壳和地核中间，也称中间层或过渡层，地壳以下至大约2900km深处皆为地幔。密度3.32～4.64g/cm3。由富含Fe、Mg的硅酸盐物质组成。占地球体积的82.3％，质量的67.8％。地核（core）：地幔以下直到地心的部分称为地核，ｐ＝11～16g/cm3，由富含Fe、Ni的物质组成，所以又称为铁镍核心。地核由液态外核和固态内核组成。占地球体积的16.2％，约占地球质量的31.3％。第8页，课件共38页，创作于2023年2月

在地幔顶部存在一个地震波速度减低带，该带约有5％的物质为熔融状态，易于发生塑性流动称软流圈。软流圈以上的物质均为固态，称为岩石圈。岩石圈具有较强的刚性，分裂成许多块体，称为板块。板块驮在软流圈上随之运动，这就是板块运动，也是构造运动发生的根源。2.1.2地质作用现代地质学研究证实，地球形成之初，地球像现在的月球，并不存在水，也没有海陆之分。大气成分中也没有CO2和O2。地球在其形成60亿年的历史中逐渐发展和演化成今天的面貌。同时，今天的地球仍以人们不易察觉的速度和方式在继续变化中。我们将塑造地壳面貌的自然作用称为地质作用（引起地壳发生变化的自然作用）。按地质灾害成因的不同，工程地质学把地质作用划分为物理地质作用和工程地质作用两种。第9页，课件共38页，创作于2023年2月地球外圈：第10页，课件共38页，创作于2023年2月大气圈(atmosphere)：是地球以外的空间,它提供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极大的影响。水圈(hydrosphere)：由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各种地质现象的发育。生物圈(biosphere)：渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中，对于改变地球的形态起着重要的作用。第11页，课件共38页，创作于2023年2月1.物理地质作用（1）内力地质作用内力地质作用的动力来自地球本身，并主要发生在地球内部，按其作用方式可分为四种：①构造运动是地壳的机械运动。当发生水平方向运动时，常使岩层受到挤压产生褶皱，或是使岩层拉张而破裂。垂直方向的构造运动使地壳发生上升或下降。青藏高原最近数百万年以来的隆升就是垂直运动的表现。②岩浆作用是指岩浆沿地壳软弱破裂地带上升造成火山喷发形成火山岩或是在地下深处冷凝形成侵入岩的过程。第12页，课件共38页，创作于2023年2月地壳运动：水平和升降运动。第13页，课件共38页，创作于2023年2月③变质作用是指构造运动与岩浆作用过程中，使原有的岩石受温度、压力和化学性质活泼的流体作用，在固体状态下发生物质成分和特征的改变，转变成新的岩石，即变质岩的形成过程。④地震是接近地球表面岩层中构造运动以弹性波形式释放应变能而引起地壳的快速颤动和震动。（2）外力地质作用外力地质作用主要由太阳辐射热引起并主要发生在地壳的表层。主要包括;①风化作用暴露于地表的岩石、在温度变化以及水、CO2、O2及生物等因素的长期作用下，发生化学分解和机械破碎。第14页，课件共38页，创作于2023年2月岩浆作用：岩浆形成、运动、演化、冷凝。

第15页，课件共38页，创作于2023年2月地震作用地内机械能突然释放，以弹性波的形式传播到地表引起猛烈冲击第16页，课件共38页，创作于2023年2月②剥蚀作用河水、海水、湖水、冰川及风等在其运动过程中对地表岩石造成破坏，破坏产物随其运动而搬走。例如海岸、河岸因受海浪和流水的撞击、冲刷而发生后退。斜坡剥蚀作用是斜坡物质在重力以及其它外力因素作用下产生滑动和崩塌，又称块体运动。③搬运作用风化与剥蚀造成的破坏产物被搬运到它处。④沉积作用搬运物在适宜场所堆积。⑤固结成岩作用刚堆积的物质是松散多孔的并富含水分，被后来的沉积物覆盖埋藏后，在重压下排出水分，孔隙减小并被胶结，由松散堆积物渐变为坚硬的岩石，即沉积岩。第17页，课件共38页，创作于2023年2月外力地质作用：由太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循环，动植物生长，在运动的过程中改造地表.第18页，课件共38页，创作于2023年2月河流的侵蚀第19页，课件共38页，创作于2023年2月地下水的潜蚀第20页，课件共38页，创作于2023年2月风的吹蚀第21页，课件共38页，创作于2023年2月冰川的刨蚀第22页，课件共38页，创作于2023年2月湖泊海洋的冲蚀第23页，课件共38页，创作于2023年2月2.工程地质作用（人为地质作用）工程地质作用或人为地质作用是指由人类活动引起的地质效应。例如：采矿特别是露天开采移动大量岩体引起地表变形、崩塌、滑坡；人类在开采石油、天然气和地下水时因岩土层疏干排水造成地面沉降；特别是兴建水利工程，造成土地淹没，盐渍化，沼泽化或是库岸滑坡、水库地震等。第24页，课件共38页，创作于2023年2月具一定化学成分和物理性质的自然元素和天然化合物。矿物是天然产出的均匀固体。它是各种地质作用的产物，是岩石的基本组成部分。矿物都具有一定的化学成分，并可用化学式来表达。2.2矿物(mineral)

非均质矿物内部质点排列没有一定的规律性，外表不具有固定的几何形态。

造岩矿物绝大部分具有确定的内部结构，即内部的原子或离子是在三维空间成周期性重复排列的，具有这种结构的称为晶体。第25页，课件共38页，创作于2023年2月常见的几种矿物石英方解石云母第26页，课件共38页，创作于2023年2月①构造运动②岩浆作用③变质作用④地震1、物理地质作用（自然地质作用）

(1)内力地质作用内力地质作用的动力来自地球本身，并主要发生在地球内部，按其作用方式可分为四种：(2)外力地质作用外力地质作用主要由太阳辐射热引起并主要发生在地壳的表层。主要包括：①风化作用②剥蚀作用③搬运作用④沉积作用⑤固结成岩作用2、工程地质作用（人为地质作用）由人类活动引起的地质效应。第27页，课件共38页，创作于2023年2月第28页，课件共38页，创作于2023年2月1.矿物：由地质作用形成的天然单质或化合物，它是构成岩石或矿石的基本单元。它具有固定的化学成分，而绝大部分固态矿物在一定条件下具有稳定的内部结构。2.岩石(rock)：是指颗粒之间牢固联接的，整体的或具有节理、裂隙的岩体。按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩；按风化程度的不同可分为未风化、微风化、中风化、强风化、全风化以及残积土。石头：构成地壳的坚硬物质，是由矿物集合而成的。矿石：含有有用矿物并有开采价值的岩石。第29页，课件共38页，创作于2023年2月3.矿物的分类1）同素异形体；2）S化物；3）卤化物；4）氧化物及氢氧化物；5）含氧的盐。按抗风化能力的强弱，可将其分为：1）极不稳定矿物（如黄铁矿、橄榄石、基性斜长石等）；2）不稳定矿物（如黑云母、辉石、角闪石、酸性斜长石等）；3）稳定矿物（如钠长石、正长石等）；4）极稳定矿物（如石英、白云母等）。第30页，课件共38页，创作于2023年2月

矿物的物理性质（矿物的鉴定特征）主要有：颜色和条痕、光泽、硬度、解理和断口、密度及弹性、挠曲和延展性。

1、颜色(color)和条痕(streak)：颜色常见的有自色和他色两种类型；条痕是矿物粉末的颜色。

2、光泽(luster)：矿物表面对可见光的反射能力，自强而弱分为：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽、油脂光泽和树脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽。

3、硬度(hardness)：矿物抵抗外力机械作用的强度，又称摩氏硬度。以十种矿物为标准，分为十级，1一滑石，2一石膏，3一方解石，4一萤石，5一磷灰石，6一正长石，7一石英，8一黄玉，9一刚玉，10一金刚石。

4、解理(cleavage)和断口(fracture)：矿物受外力作用时，能沿一定方向破裂成平面的性质称为解理；受外力打击后无规则沿解理面以外的方向破裂，其破裂面称为断口。第31页，课件共38页，创作于2023年2月5、密度：一般根据经验将矿物密度分为轻、中等、和重三级，大多数矿物密度中等，介于2.5－4之间。

6、弹性、挠曲和延展性矿物受外力弯曲变形，外力解除后能恢复原状的性质称为弹性；矿物受外力弯曲变形，外力解除后不能恢复原状的性质称为弹性；矿物能锤击成薄片或拉长成细丝的特性称为延展性。第32页，课件共38页，创作于2023年2月7、透明度(transparency)、发光性、导电性和磁性常见造岩矿物的肉眼鉴定抓住主要特征。综合考虑颜色、晶形、光泽、解理、硬度。考虑矿物生成条件及共生矿物。工具：小钢刀、放大镜、稀盐酸等。第33页，课件共38页，创作于2023年2月

自然界产出的矿物，已知有3000多种左右。能被人类利用的有200多种，能认出的有10几种。黄铁矿:FS2，大多呈块状集合体，颜色为浅铜黄色，硬度6-6.5。性脆，断口参差状。相对密度5。

常见矿物

石英:Si02,常发育成单晶并形成晶簇，或成致密状或粒状集合体。纯净的石英无色透明，称水晶；硬度7。无解理，贝壳状断口。相对密度2.65。第34页，课件共38页，创作于2023年2月

赤铁矿:Fe203，常为致密块状及土状集合体。铁黑色或暗红色，硬度5-6。无解理。相对密度4.0-5.3。

橄榄石：(Mg，Fe)2[Si04],常为粒状集合体。浅黄绿到橄榄绿色，随含铁量增高而加深。玻璃光泽。硬度6-7。不完全解理。相对密度为3.2-4.4，随含铁量增高而增大。第35页，课件共38页，创作于2023年2月石膏：CaS04·2H20，单晶体常为板状，集合体为块状、粒状及纤维状等。为无色或白色，有时透明。玻璃光泽，纤维状石膏为丝绢光泽。硬度2。有极好解理，易沿解理面劈开成薄片。相对密度2.30-2.37。

辉石：(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,A1)206],单晶体为短柱状，集合体为粒状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5.5-6。有平行柱面的两组解理，相对密度3.2-2.4。第36页，课件共38页，创作于2023年2月方解石:CaC03,