普通地质学课件：01-1（2课时）第一章 地球表面形态

1、第一章 地 球,遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？,屈原： 天问,第一节 地球在宇宙中的位置及 地球的外部圈层 第二节 地球的形状和表面形态 特征 第五节 地球的动力地质作用系统,主要内容,10-34厘米的超微宇宙在仅仅10-34秒之内迅速膨胀了10100倍,称为暴胀(inflation）。 所谓10-34秒/厘米，就是 “1秒/厘米的一兆分之一的一兆分之一的一百亿分之一” 极其短暂/微小的时间/空间。 时间和空间的零点，始于160亿年前。,超微宇宙的瞬间暴胀,大爆炸的证据,多普勒效应：当发光体接近观察者时，见到的星光谱线向频率高的蓝光方向移动，称为蓝移；当离开观察者时，向频率低的红光方

2、向移动，称为红移。 哈勃发现来自不同星系的光呈现系统的红移现象，由此揭示了遥远的星系正在“逃离”我们，宇宙仍然处于整体膨胀之中，为大爆炸说提供了科学证据。,鹰状星云（Eagle Nebula）,车轮状星系（ Cartwheel galaxy ）,宇宙的物质组成：聚集态者构成星体（恒星、行星、卫星、流星、彗星），弥散状者构成星云，弥漫其间的极其稀薄者则称星际物质（星际气体和尘埃）。 星系：由星体和星云组成的巨大天体系统。,星云,马头星云,幽灵星云,蚂蚁星云,火焰星云,1s,100亿K,3min,10亿K,10亿年后,星系形成,2.5亿年后,原子形成,50亿年后,恒星形成,100亿年后,太阳系形成

3、,从大爆炸到太阳系形成,约10万光年,一光年即约为九万四千六百亿公里,银盘,银河系结构示意图,约27000 光年,约2亿年绕行一圈,太阳系包括9大行星、34颗卫星和成千上万颗小行星、还有少量彗星、流星。,太阳系的起源,灾变说行星物质是某种重大突发事件从太阳中分离出来，例如另一颗恒星走近或擦过太阳，或由于太阳自身爆发，分出的太阳物质后来形成行星。 俘获说太阳从恒星际空间俘获物质，形成原行星云，再演变为行星。 共同形成说太阳系的所有天体都由同一个原始星云形成，星云中心部分形成太阳，外围部分形成行星等天体。,太阳系的形成假说多达50多种，基本上可归纳为三种类型。,恒星的演化,幼年期: 原始星云收缩-

4、原恒星出现(核心部分氢开始点燃氢闪) 青壮年期: 内部热核反应启动, 恒星形成 晚年期: 氢燃料消耗殆尽-红巨星或超巨星 衰亡期: 超新星爆发白矮星中子星黑洞,(1.4 mSun),(1.5-2 mSun),(2-3 mSun),(铁核的热核反应),幼年期 (Infant stars),衰亡期（超新星爆发） (the last hurrah of a star),恒星的演化,46亿年前从太阳星云中分化形成原始地球，温度较低，轻重元素浑然一体，尚无圈层分异。,46亿年前,地球起源与圈层分异,地球起源与圈层分异,原始地球一旦形成，就开始捕获星云物质，使体积和重量迅速增加，同时因重力分异、放射性元素

5、衰变和星体撞击而增温。,原始地球内部升温达到熔融状态时，亲铁元素比重大而下沉形成铁镍地核，亲石元素上浮组成地幔和地壳。更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始大气圈、水圈。 地球初始圈层分异的时间约在42亿年前。,大气圈 水圈 生物圈,地球的外部圈层,大气圈,大气圈是由多种气体混合物组成的、包围着固体地球的圈层。 物质组成：除水汽和固体杂质外，25 km的高度范围内主要气体的体积含量为：氮78.09%、氧20.95%、氩0.93%、二氧化碳0.03%。 大气的总质量为5.271015t，相当于地球质量的1/100万。 根据大气温度变化、密度差异和电离现象等特征，沿垂直方向自下而上分为

6、对流层、平流层、中间层、电离层（暖层）和扩散层。,平流层：12-55km,中间层: 55-85km,电离层：85-800 km,外层(散逸层): 800km,对流层：8-18km 6/1 km,大气圈的分层,对流层是大气圈的最下一层，平均厚度为10km左右，厚度不到大气圈的1，但集中了大气质量的34，大气水汽的90。主要天气现象如云、雾、雨、雪、雹都形成在此层内。风的地质作用也因此而起。,大气环流,大气每时每刻都在不停地运动着，其运行是极其复杂和多变的。 大气的运动既有垂直方向，也有水平方向的。前者可形成大气环流，后者则形成气旋和风。,柴达木,2008.08,大气环流的实质热对流,太阳辐射造成

7、高、低纬之间的温度差异，形成低纬低压和高纬高压，进而产生了高、低纬之间的气压梯度。,在气压梯度的控制下，赤道附近空气受热膨胀上升，高空空气流向两极；在极地空气冷却下沉，向低纬地区流动，于是形成南、北方向高、低纬之间的大气环流圈。,赤道低压带,极地高压带,大气环流,地球自转产生的地转偏向力（科里奥里力）使大气环流复杂化。 科里奥里力：由于地球自西向东（逆时针）自转，在北半球沿地表运动的物体发生向右偏转，在南半球则向左偏转。,科里奥利力对气团、洋流、河水运动有着明显影响，如地球上的信风带的形成就和其有关。,大气运动与降水分布,副热带高压带,副极地低压带,全球沙漠的分布,全球沙漠的分布并未严格按照地

8、转偏向力形成的大气环流所导致的降雨带分布，原因何在？,影响大气环流的第二个因素：,地表海陆分布及大陆地形等因素也使大气环流复杂化。,季风： 指在一个大范围地区内，盛行风向或气压系统有明显的季节变化，而且随着风向和气压系统的季节变换，天气气候也发生明显的变化。海陆间热力差异是季风形成的重要原因之一。,季风环流引起的气候变化,古新世 始新世 渐新世 中新世 上新世,我国新生代气候格局的恢复,孙湘君和汪品先(Sun and Wang, 2005) 根据孢粉和植物大化石证据对我国新生代古气候格局演化的重建,干旱带,湿润带,地形雨：气流被山脉阻挡，在被迫上升翻山的过程 中，水汽降温冷凝成雨，降于迎风坡。

9、 焚风：翻过高山后下降的气流，气温升高而干燥， 在背风坡形成焚风。,影响大气环流的因素小结,气压梯度 地球自转偏向力（科里奥里力） 海陆分布 大陆地形,试分析塔克拉玛干沙漠的成因,35 -40N,地球表面3/4的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽及江河覆盖。大陆表层岩石和土壤的空隙中也充填有大量地下水。大气对流层中漂浮着大量的水汽和雨、雪微粒。这些水体共同构成一个连续而不规则的圈层，称为水圈。水圈的质量约有1.441018t，是地球总质量的近1/4000。,水圈概况,地球上水的分布,地球上水的分布和停留时间,水的来源及其运动的驱动力,太阳能，重力能和地形是水运动的驱动要素。,从地幔中析离出来的原始水

10、,大气圈,海洋水,地下,地表,地球表层的水量平衡,通过水分的循环，地球上的各种水体得以相互沟通、转换，水也得到更新，从而使地球上的水处在动态平衡之中，这一现象称为水量平衡。,单位：km3,生物圈,概念：是生物及有生命活动的地球表层所构成的连续圈层。 范围陆地上深达1000 m左右，海洋中深达10 km左右，空中高达7 km，但绝大部分生物生存于地表及水圈中。 总质量约为11.4 1012t，为地球总质量的1/105 。 生物活动既参与了对岩石圈、大气圈和水圈的改造，又参与了地质历史时期的成岩、成矿过程。,第一节 地球在宇宙中的位置及 地球的外部圈层 第二节 地球的形状和表面形态特征,主要内容,

11、怎样判断地球是球体,远航归来的渔船先看到桅杆的顶部，只有驶入地平线后才会依次看见船身的中部和全貌。这和沿球面运动的物体情况类似。,地球的形状,严格的说，地球不是个理想平球体，而更像一个顶尖底宽的“梨”,大地水准面所确定的地球形状接近于两极半径略小于赤道半径的旋转椭球体,地球的形状通常是指大地水准面所圈闭的形状。 大地水准面是由全球性静止海平面及其在陆地底下延伸所构成的封闭曲面。,6378 km,6356 km,实线为大地水准面，虚线为地球的理想扁球面,地表形态的基本特征,地表形态又称地形或地貌，是我们最直接感受到的地球特征，也是与人类生活和生产的关系最为密切的自然特征之一。 地貌可以根据规模分

12、为四级，每一级都有形态各异的地貌组合。,从最大的空间尺度上看地貌，有大陆和海洋。 在次一级尺度上，大陆内部有山地、高原、平原、盆地等；海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海沟等。 更次一级尺度上，以山地为例，可分为分水岭、坡地、谷地。 最小尺度上，谷地可分为河床、河漫滩、阶地。,地貌的空间尺度：四级划分方案,大陆地貌中国地貌格局,高原(600 m),盆地,平原200 m,丘陵(500-200 m),河流,山地,山地(500 m),海底基本地形,大陆架 大陆坡 大陆基 岛弧 海沟 深海丘陵 深海平原,大陆边缘,大西洋型大陆边缘,太平洋型大陆边缘,洋中脊,大洋盆地,大西洋型大陆边缘,大陆架：海与陆地接壤的

13、浅海平台。地势平坦，坡度一般0.3度，水深200米。 大陆坡：大陆架外缘、坡度明显转折变陡的地带。水深一般2000米，平均坡度为4.25度，平均宽度为28 km。常发育海底峡谷。 大陆基：大陆坡与大洋盆地之间的缓倾斜带。坡度一般0.5度，水深2000-5000米。,大西洋型大陆边缘,大陆架,大陆坡,大陆基,大西洋型大陆边缘,大陆坡上“V”峡谷,海底构造地貌,大西洋型大陆边缘,太平洋型大陆边缘,大陆架： 大陆坡： 岛弧：延伸距离很长、呈带状分布的弧形火山列岛。有强烈的火山活动和地震。 海沟：靠近大洋一侧发育的长条形海底深渊。深度一般6000米，宽度近100 km。,太平洋型大陆边缘,海沟,弧前盆

14、地,弧后盆地,岛弧,太平洋,太平洋型大陆边缘,岛弧,海沟,太平洋型大陆边缘,海底地形特征,大洋中脊：海底呈线状延伸于大洋盆地，是地震、火山活动强烈的地区。通常高出海底2000-3000 m，宽2000-4000 km。各大洋中的洋中脊首尾相连，全长大约65000 km。洋中脊的轴部常发育有巨大的中央裂谷，深可达1-2 km，宽数十至数百公里。 大洋盆地：介于大陆边缘与洋中脊之间的较平坦地带，是海底的主体。水深一般4000-6000 m，并可分为深海丘陵和深海平原两种次级单元。,海底构造地貌,大洋中脊,大洋盆地,海底丘陵,大西洋,太平洋,大洋中脊,深海平原,海沟,海底构造地貌主要可分为大洋中脊、

15、大洋盆地、海沟、海底平原等不同部分,中国的地形特点：阶地状地貌,陆洋对峙决定了地表形态的总体特征； 多级地形决定了地表形态的具体细节； 此起彼伏是地表形态的基本规律。,地表形态的基本特征,第一节 地球在宇宙中的位置及 地球的外部圈层 第二节 地球的形状和表面形态 特征 第五节 地球的动力地质作用系统,主要内容,规模不同、形态各异的地貌是在地球内、外地质作用下，地球内、外部圈层的物质运动和相互作用过程中形成的。 地质作用：自然界中各种动力（即地质营力）引起岩石圈的物质组成、内部结构和构造及地表形态等不断变化和发展的作用。 按照地质作用的动力来源和发生场所，将地质作用分为内动力地质作用和外动力地质

16、作用。,地球的动力地质作用系统,地球能量的来源：两部发动机驱动的系统,外动力,内动力,+,地球从太阳吸收的能量每年大约为4.21024 焦耳，超过地球上全部煤炭储量完全燃烧后所能够获得的热能的300倍。其中1/3左右的能量被大气圈和地球表面反射掉，并直接分散到宇宙空间中去。剩下的2/3被地球表层系统吸收，再以各种方式转化为地球演化所需的能源。,地球的外部能量来源,地球内部热能的来源问题尚无定论。一般认为，由岩石中放射性元素衰变释放的热是其主要来源。这种热能据估算可以达到每年2.141021焦耳。其次，因地球本身的重力作用过程也可以转化出大量热能，其总热量可能十分接近于放射性热能。此外，地球自转

17、的动能和地球物质不断进行的化学作用等都可以产生大量热能。,地球内部能量来源,岩石圈（内）动力地质作用：发生在岩石圈，主要由内生能量引起的。可划分为构造运动、岩浆作用和变质作用。 构造运动：由内生能量引起的岩石圈物质的一种机械运动，可进一步分为大陆漂移、海底扩张、褶皱作用、断裂作用等。 岩浆作用：指岩浆的形成、运移直到冷凝固结成岩浆岩的演化过程。,地球的动力地质作用系统,岩石圈（内）动力地质作用：发生在岩石圈，主要由内生能量引起的。可划分为构造运动、岩浆作用和变质作用。 变质作用：指岩石圈内一定环境中的岩石，在温度、压力和化学活动性流体等因素影响下，基本保持固体状态，发生结构、构造及物质成分的变

18、化，从而转变成新岩石的过程。,地球的动力地质作用系统,在板块运动的主导作用下，地球内部进行着此起彼伏的岩浆活动和变质作用，控制着全部的地内过程，影响着几乎所有的外部过程。,地球内部的主导过程是板块运动,内营力与构造地貌,内营力作用对地貌发育的影响,地壳运动使地壳发生变形和位移，形成各种形迹的地质构造，并引起岩浆活动和变质作用。其结果是抬高了地表，切断了河谷，造成了所谓“沧海桑田”， “高岸为谷，深谷为陵”的地形巨变。,内营力在地表形成大陆与海洋、构造山系与拗陷盆地等基本地貌格架，总的趋势是增加起伏。,内营力主导作用的结果地貌格架,地球上最宏伟的地貌景观喜马拉雅山脉及青藏高原的形成,内营力造山,

19、火山地形,Asia the highest continent in the world,E-W Transect of Topography,Present,Early Cenozoic,?,地表（外）动力地质作用：以太阳能为主，重力参与所驱动的发生在水圈、大气圈、生物圈和岩石圈表层的地质过程。营力主要有水、冰川、大气、风及生物，作用对象主要是岩石圈的表层岩石。,地球的动力地质作用系统,伴随着水的三态循环，地球表层贮集了从太阳能中获取并转换形成的各种不可再生资源和能源，构成了外力地质作用的主要过程风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩作用。,成岩作用是介于内外地质作用之间的一个特殊阶段。,外动力地质作用的类型,按地质营力的作用方式和地点 风的地质作用 地下水、冰川、地面流水的地质作用 海洋的地质作用 湖泊和沼泽的地质作用,按地表地质作用的过程（顺序） 风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 成岩作用,外动力地质作用的分类：按照地质营力的作用方式和