1、地球科学概论总复习,读书报告：,对地球科学的认识，期望和建议； 自由选题,课程体系,掌握三类要点,基本原理 基本概念 基本方法,地质学的基本原理,将今论古： “The present s the key to the past”历史分析与现实对比的原则依据自然过程的重演律，如:“胚胎的发育与生物的进化”,地层层序律： 根据“将今论古”原则，成层岩石的形成是自下而上顺次叠置而成的；在未发生倒转或破坏的情况下，上覆地层新于下伏地层。,生物演化律：生物演化的规律有四个方面的特点；1 .从低级到高级、从简单到复杂。2 .缓慢的量变到急速的质变交替出现，构成了演化的不同（性质的）阶段。3 .生物的演化是
2、不可逆的。4 .生物具有对环境的适应性和迁移性。,化石层序律：不同时代的化石保存在不同时代的地层中，古老的化石只能保存在较早形成的地层中，年青的化石只能保存在较晚形成的地层中。,掌握三类要点,基本原理 基本概念 基本方法,地球系统的概念模型,地质学的基本概念,地球动力系统的概念模型,外动力过程的根本动力是太阳能,板块作用过程,岩浆作用过程,变质作用过程,内动力过程的主要动力是地球内部热能,内动力地质过程,增高减低,第一篇 （14） 1两部发动机驱动的系统 2地球的形态 3地球的物质组成 4地球的圈层结构 5地球的物理性质 6地质年代,行星地球的固有性质,地球的固有性质是决定地球运动、演化乃至生
3、命发生和发展的前提条件和物质基础。 地质学的种种奥秘就隐涵在这些性质之后。 地质年代表记录了地球演化的主线。,地貌等级划分；地貌单元；地貌成因类型；地貌演化阶段； 地球的主要物理性质：密度，重力，磁场 分布与异常，重力均衡，磁场要素与磁偏角，地磁条带及意义 地球的弹、塑、粘性及其表现 地球内部圈层的划分依据和方案，莫霍面，古登堡面 地球内外圈层的耦合 地球物质组成的三个层次：矿物，岩石，化学成分及其分布 常见矿物及其物理性质(主要鉴定特征)：解理，硬度，光泽等 常见岩石及其成因分类，岩石鉴定方法：矿物成分，结构构造 元素丰度，克拉克值，大陆地壳和大洋地壳的组成与区别,基础概念,地球表层的流体圈
4、层及其地质过程,第二篇 （20） 7风化作用与风的作用 8地下水 9冰川 10地面流水 11海洋和湖泊,地球表层是地球上变化最为频繁、迅捷的圈层。 外动力地质作用是雕塑地表的刻刀。 各种状态的流体运动各司其职，各有自己的领地。 “削高补低”是外动力作用的根本实质,地球内部的固体圈层及其地质过程,第三篇 （10） 12板块运动 13构造变形 14岩浆活动 15变质作用,地球的固体圈层运动是最富地质特色的运动。 构造运动是所有内动力过程的主导因素。制约着其它内、外过程。 “抬高降低”是内动力作用的一大特点,地球的社会科学属性及应用,第四篇 （6） 16资源与矿产 17全球变化 18自然灾害,资源、
5、环境问题已经成为当今世界性的难题。 全球变化与人类和其它生命的生存和发展息息相关。 与地球和谐相处，共同发展，是人类唯一的生存方式。,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地热的主要来源。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
6、总热量可能十分接近于放射性热能。此外，地球自转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,地球的物质组成,对地球物质组成的了解在三个不同的层次上进行，即地球上的矿物，岩石和地球的化学成分。 在地球的各圈层内和圈层间，都有物质(能量)的交换。,矿物是自然界形成的稳定单质和化合物，大部分矿物为晶体，部分是非晶质的。每一种矿物都有它基本的化学组成和物理特性,至今发现的矿物数已达到了三千余种。,一、矿物,岩石是是地质作用的产物，由一种或一种以上的矿物或岩屑组成的有规律的集合体。岩石是组成地壳和岩石圈的基本物质。,二、岩石,岩石的类型复杂多样，按岩石形成的自然作用类型，可
7、将它们分为 岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类。,岩浆岩是由熔浆冷凝结晶而成的岩石，它有两个成因系列：一类是由熔浆侵入地壳并在地壳中结晶形成的岩石，称为侵入岩；另一类是岩浆喷出地表、在海水或大气中冷却形成的岩石，称为火山岩。,岩浆岩,岩浆岩的产出状态,沉积岩由沉积作用形成，形成于富水环境，分布于陆表盆地及海洋盆地中。,沉积岩,先成岩石在经历了外力作用的风化，剥蚀，搬运和沉积过程后，在陆表盆地或海洋盆地中再经压实，脱水，固结，然后成岩。,地壳内早先形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）为适应新的地质环境和物理化学条件，总体在固态下发生矿物组成、化学成分和结构构造改变的，统称为变质作用。,经变质作用形成
8、的岩石称为变质岩。变质岩形成后还可经历新的变质作用过程，有些变质岩是多次变质作用的产物。,变质岩,三类岩石的形成条件和相互转化,沉积岩,变质岩,火成岩,沉积岩,变质岩,水成论与火成论之争,三、化学成分,地球内部各圈层之间化学成分极其不同； 各圈层内部的化学成分也有垂向和横向的差异。,地壳中的元素丰度,为纪念克拉克在地壳化学成分研究中的贡献，将地壳元素的平均重量百分含量称为克拉克值，也称元素丰度。克拉克值前10名元素依次为: O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H， 共占地壳总重量的98%。,地球的形态与物理性质,地球的物理性质包括：重力、密度、压力、磁性、地热、弹塑性、放射性、电
9、性等。,1地球非严格的旋转椭球体 2地球内部物质分布是不均匀的,地球的形态与结构,地球的质量 M=5.94721024t 平均密度约5.516g/cm3,1.地球的质量和密度,弹性变形与受力成正比； 塑性外力消失后部分变形不能恢复； 粘性外力消失后变形还可能继续，如蠕变和松弛。 同一物体在不同的受力变形条件下， 可以分别表现出不同的物性。,2.地球的弹塑粘性,由月球和太阳的引潮力作用引起的海面周期性升降现象称为潮汐。潮汐引起的海水的周期性水平流动称潮流。,潮 汐,同样的原因作用于固体地球的结果,固体潮,固体潮可以使固体地球的起伏达到15cm.,3.地球的重力场,地球的重力在不同地区，不同深度的
10、部位都不相同； 在地球内部，不同深度部位上的重力会受到不同因素的综合影响； 在地心处，计算重力的公式与其它部位的计算有所不同。,地球的重力构成,由于离心力只有重力的约1/300，故在一般情况下，多以重力近似代替引力,重力异常,将地球视作一个圆滑的均匀球体，计算得出的重力值称作理论重力值。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值之间有明显的偏离，在地学上称之为重力异常。利用这一原理，可以通过发现各地的局部重力异常来进行找矿和勘查地下地质构造。,重力均衡模式,重力均衡原理：单位截面上的任一垂直柱体中的岩石总质量为常数且该柱体以一个特
11、殊的补偿面为基底，补偿面以下的物质处于均质状态,4.地球的磁场,地磁三要素,磁场强度（地磁场对单位磁极的作用力）、磁倾角（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）, 称为地磁三要素。,正常磁场:近似作均匀磁化球体的磁场。 地磁异常:实际测量到的地磁场与正常磁场的差异。大于正常磁场者为正异常，反映地下有磁性物质,如铁矿等；反之为负异常，反映地下有反磁性物质，如石油等。,地磁异常,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
12、地球上的位置。古地磁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。,古地磁与大陆漂移,楔子：地球物理性质的应用,重力异常与地磁异常：由于地球内部的物质成分和密度分布不均匀，结构上存在着显著差异，使得实测的重力值或磁场要素与理论值之间有明显的偏离，形成重力异常或地磁异常。利用这一现象，可以通过发现各地的局部异常来进行找矿和勘查地下地质构造。,地球内部圈层的划分依据： 地球内部圈层的划分方案： 地球内部圈层的特点： 地球内外圈层的耦合。,地壳是地球的最外部圈层，与人类的生存活动关系最密切，人们对它的研究和了解也比较深入。,3、地壳的结构与物质组成,地壳可以分为大陆地壳和大洋地壳，两者
13、在结构上存在明显差异。,大陆地壳厚度较大，平均3335公里。受重力均衡作用的控制，在高山区存在山根(mountain roots)，使该处地壳厚度增大，如喜马拉雅和安第斯山的地壳厚度分别达近80公里和70公里。陆壳具有双层及至三层结构大洋地壳厚度及厚度变化均较小，总厚为810km，最薄仅1.6km。洋壳只有单层结构,地壳的结构,莫霍面是地壳-地幔边界。地幔底界大约位于2900km深处，与地核的分界称古登堡面。地幔的总厚度接近2900km，体积约占地球体积的82.26%，质量约占地球总质量的67.0%。地幔最上部由坚硬的硅酸盐岩石组成，它们和地壳一起构成了岩石圈。,4.地幔的结构与物质组成,地核
14、具有内核，外核和过渡层共三层同心圈层式结构。 地核中最主要的元素是Fe和Ni，所以地核常被称为铁镍核。但纯铁镍核与地核已知的地球物理资料不一致，它应有比实测结果更高的密度和更低的地震波速。因此地核中可能渗杂了少量较轻的元素。,5.地核的结构与组成,内外地核间也有明显的地球物理边界，但是否亦为地球化学边界目前还很难确定。 目前一般推测外地核（E层）由液态铁组成，其中镍含量达10%，并有大约15%较轻的元素，如硫、硅、氧、钾、氢等。内地核由刚性很高的、在极高压（3.310113.61011帕）下结晶的固体铁镍合金组成。,地球系统不同圈层间的物质交换常表现为一种物质循环：在不同类型岩石间存在物质循环
15、；亲生物元素、大气和水的循环也是物质循环的具体表现。,地球物质循环,岩石间的循环,沉积岩,变质岩,岩浆岩,(氮)气-水-生物循环,绵绵不尽的时间长河，谁会想到有一个源头？浩瀚无垠的宇宙空间，谁能想到是从“无”到有？地球的形成与演化，正是在这一无尽延续的时间中，无穷拓展的空间里，所发生的无数科学传奇之一。,地球的演化与地质时代,3. 地质年代表,地质年代的建立：为了反映地球发展的历史和阶段及地质事件的先后顺序，需有一世界统一的时间系统地质年代表。 地质年代分为两类：相对地质年代（先后顺序）和绝对地质年代（同位素测年）。,相对地质年代,相对地质年代确定的依据：岩层的沉积顺序、生物演化和地质体之间的
16、相互关系。 了解相对地质年代，必须了解地层与化石的概念。 必须掌握地层层序律、化石层序律和和生物演化律的基本内涵。,Canyon,同位素地质年龄,同位素地质年龄：利用同位素的蜕变规律来计算得到的矿物和岩石的形成年龄。,同位素定年法,Geode-time,4. 地质年代,地质年代的划分与单位：以生物演化阶段、地层形成顺序、构造运动及古地理特征等为依据将地质历史划分为若干阶段而形成的年代单位，一个地质年代单位代表了一个时间地层单位中岩石形成的时间范围。划分等级：宙代纪世,时间地层单位：与地质年代单位相对应。一个时间地层单位代表了一定时间范围内形成的全部岩层。具有全球对比意义。划分等级： 宇界系统,
17、4. 地质年代和年代地层单位,外动力作用,何谓外动力地质作用？,外动力作用指以太阳能为主、重力参与所驱动的地球过程。在形式上多分别表现为风的作用、海洋与湖泊作用、河流与地下水作用、冰川与重力作用；在过程上则依次表现为风化作用，剥蚀作用，搬运作用和沉积作用。,风 化 作 用,风化作用是指在地表条件下，由于太阳，大气，水，生物等的作用，使岩石在原地遭受破坏的地质作用。根本原因：岩石在新的环境下调整达到新的平衡状态。风化作用是所有外动力地质作用得以发生的序幕。风的作用=风化作用,风化作用类型,物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用,1）岩石成分对风化作用的影响：元素的迁移能力： 矿物的抗风化能力：
18、 2）岩石结构、裂隙度的影响： 3）气候的影响： 4）地形条件的影响：,4. 影响风化作用的因素,7. 冰川与地下水地质作用,1. 冰川的形成条件及类型,形成条件：丰富的降雪、具有大量冰雪堆积场所、年平均温度零度以下。 分类： 1.大陆冰川：高纬度极地区，分布面积大，厚度可达3411米。 2.山岳冰川：中、低纬度高山地区的冰川。主要分布于雪线以上地区，规模小、冰层薄，受地形控制，沿沟谷呈线状分布。,地下水地质作用,地下水也有三态，其中以液态为主。在岩层或土壤中，液态地下水又以吸着（湿）水、薄膜水、毛细水和重力水等形式存在。地下水的存在形式取决于岩石的性质、结构和构造。,地下水的存在形式,河流地
19、质作用,河流是在重力作用下，集中于地表凹槽内的经常性或周期性的天然水道的通称。河流沿途接纳很多支流，形成复杂的干支流网络系统，这就是水系。多数河流以海洋为最后归宿，另一些河流注入内陆湖泊或沼泽，或消失于荒漠中，于是分别形成外流河和内陆河。,1 河流的基本知识,4. 河流的机械侵蚀作用,河流的机械侵蚀作用按其发展的方向分为两个类型，一种称下蚀作用，主要是河流对河床底部的侵蚀破坏；另一种称侧蚀作用，是河流对河岸两侧的侵蚀破坏过程。,河流演化与地貌循环,幼年期 青年期 壮年期 老年期,Davis的地貌循环理论 河流发育的阶段划分,急剧上升的幼年期：地形整体抬升，相对高差远小于绝对高差 下蚀强烈的青年
20、期：加速切割的高山深谷，相对高差最大阶段 趋于均衡的壮年期： 漫长不变的老年期：剥蚀缓和，地形准平原化,海洋地质作用,海洋的边缘称海。全世界有54个海，占海洋部面积的约9.7%。海水物化性质受大陆影响明显，没有独立的潮汐和海流系统，但有自己的环流形式。 按照所处位置，可以分为陆间海（地中海），内海（渤海）和边缘海（日本海） 海湾是洋或海延伸进入大陆且深度逐渐减小的部分，以入口处海岬的连线或等深线作为与海洋的分界。,2.海水的运动,海水不能将自身的势能转化为动能而运动，从为一意义上讲，一般认为海水不是流水，而是静水。故海水只能在外界的影响下获得运动的能量并产生相应的运动方式，具体可以划分为海浪（
21、或波浪），潮汐和洋流三种。,海 浪,海浪是海洋中波浪现象的总称。它是指海水在外力作用下，由于水质点离开平衡位置作周期性运动，从而向一定方向传播而形成起伏扩展的波状现象。波浪包括波峰、波谷、波长和波高四要素。海浪可以细分为风浪，潮波，海啸，气压波和船行波等多种类型。,洋流是海洋中大规模的海水所作的定向流动。地球上的洋流分布主要受盛行风、海水密度不均匀、地转偏向力、海底地形、海岸轮廓和岛屿等影响。流动方向既有水平方向的，也有垂直方向的。其中能循环起来的称为海洋环流。,洋 流,大西洋深海洋流循环,由月球和太阳的引潮力作用引起的海面周期性升降现象称为潮汐。潮汐引起的海水的周期性水平流动称潮流。,潮 汐
22、,基本特点： 海洋是地球表面最大的积水盆地和沉积场所； 海洋沉积物大部分为陆源物质，其次为海洋内源物质，还有地外和火山喷发物质等。 海洋沉积作用受海水运动、海底地形、海洋生物分布以及海水的物理、化学性质等因素影响，在不同的海洋环境中，其沉积作用方式和沉积物各异。,5.海洋的沉积作用,世界上50%以上的人口生活在距海50千米以内的海岸地区，海岸地区的平均人口密度较内陆高出10倍。荷兰学者估计如果今后一个世纪海平面上升1m，直接受影响的土地将有500万km2，人口约10亿，耕地占世界的1/3。,海平面变化对人类社会的影响,外动力地质作用小结,外动力地质作用的一般规律可以类比同样的进程：剥蚀搬运沉积
23、；（举一反三，触类旁通） 外动力地质作用的不同特征不能混淆动力性质不同；作用方式不同；控制因素不同（侵蚀基准面）；产物不同地形、地貌与沉积物 （把握要害，分门别类） 外动力地质作用的相互联系进程与方式的更替；水的三态循环；波浪； 外动力地质作用与地壳运动河流阶地和深切河曲；准平原和夷平面；地貌循环,内动力地质作用的主要任务就是推动地球内部的物质和能量循环，同时抬高降低，增大地表高差并激发相应的外动力地质过程。,何谓内动力地质作用？,内动力作用指以地球内部能量为主、太阳能参与所驱动的地球过程。在形式上分别表现为构造运动、岩浆作用和变质作用。,板块运动,地球表层的岩石圈不是一块完整的刚性外壳，而是
24、由几个不同的大陆板块和大洋板块组成的岩石圈块体，受地幔对流的驱动，漂浮在高温、塑性的软流圈上，进行着缓慢、但不停息的水平移动。这一过程激发了火山活动，控制着矿产形成，决定了陆洋分布，影响到生命进程。,固定论与活动论之争,关键证据地磁条带对称,有证据而没有机制的大陆漂移,生逢其时的海底扩张,大行其道的超地幔柱,我们提出的圈层耦合（SCM）,构造运动与构造变形,构造运动生成了构造变形的产物，同时也推动了岩浆作用与变质作用,定义与分类 岩石圈的水平运动：主要表现在大陆漂移、海底扩张、全球板块间的相互作用等。 岩石圈的升降运动：河谷阶地、 海蚀阶地、多级溶洞等为上升的标志。深埋阶地、凹陷盆地等为下降的
25、标志。,构造运动及表现形式,岩浆与变质作用,定义，分类与产物,内动力地质作用小结,岩浆、变质作用往往与构造运动相伴随； 岩浆、变质作用由构造作用推动； 岩浆、变质作用在特定的构造单元内发生； 岩浆、变质作用和构造运动都能形成岩石，但不仅仅形成岩石增加地形高差，推动外力过程；输运物质能量，维持地球演化。,地球环境与地质灾害,地球的 外力 内力 地球的资源基本特征 地质作用 地质作用 环境与灾害物理性质 外部圈层 内部圈层 组成与结构 的运动 的运动地质年代 生物演化： 风化 剥蚀 构造运动 绝灭与复苏 搬运 沉积 岩浆活动 变质作用 矿物岩石（矿床）岩层地层构造,地球动力系统,关系与流程,End,Thank you !,
