01第一章地球

普通地质学
第一篇 地球概论 第一章 地球
第二节 地球的主要物理性质
一、地球的密度 二、地球的内部压力 三、地球的重力 四、地球的磁场 五、地球的温度 六、地球的弹塑性
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一、地球的密度
Km 0
地球的平均密度： 1 0 0 0
5.516g/cm3
2000
地表岩石平均密度:3 0 0 0
极半经为
6356.8km
赤道半经为 6378.2km
平均半经为 6371km
扁率为
1/298
赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称，加 上表面凹凸不平，地球是一个不规则的旋转 椭球体
基本上仍是一个圆球
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在 普通地质学 太 空 中 所 见 的 地 球
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第一篇 地球概论 第一章 地球 4
d
r
F RP
三、地球的重力 重力的变化
重力在地表的变化
重力随纬度的增加而增加，随海拔高度的增加而减小。若将地球视为均质 体，以海平面为基准可计算出不同纬度的标准重力值。 g=987.032(1+5.3*10-3*sin2ф-5.9*10-6 *sin22ф) g 为重力（伽），ф为纬度
重力在地球内部的变化
压力增加得更快些。静岩
压力在莫霍面附近约1200 4000
MPa，古登堡面附近约 135,200 MPa，地心处可达 5000
361,700 Mpa，相当于360
万个大气压力。
6371 0
2000
地 表
4000
地 心
三、地球的重力
地球的重力 地球自转引起的
离心力和地球引力的合力。
P=F+d
F=G*
古登堡面——核/幔界面 全球平均深度位置28851公9 里
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地球内部结构与地震波速的变化
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普通地质学
一、地球的内部圈层
地壳（crust） 是莫霍面以上的地球表层。其厚度 变化在5-70 km之间。其中大陆地区厚度较大，平
均约为33km；大洋地区厚度较小，平均约7 km；总
M *m
R2
d=r*ω
(G为万有引力常数，ω为角速度)
因为离心力相对很小，即使在赤道也 只有万有引力的1/289，所以重力基本上就 等于万有引力，方向也基本上指向地心。 为了便于比较，通常用单位质量所受的引 力来表示重力（重力加速度 g）
g = G*M/R2 (单位用伽Gal) 1 Gal =1cm/s2
地理轴 地磁轴
四、地球的磁场
地磁场的描述要素——地磁三要素： 磁场强度、磁偏角、磁倾角
磁场强度：为某地点单位面积上磁力大小的绝对值，它是一个具有方 向（磁力线方向）和大小的矢量，用磁力仪测知磁感应强度来表达， 现在常用的计量单位为“特斯拉”。一般在地磁极附近磁感应强度大 （约为60T（微特斯拉））；在磁赤道附近最小（约为30 T ）。 磁偏角：磁力线在地理水平面上的投影与地理正北方向之间形成的夹 角。即，磁子午线与地理子午线之间的夹角。磁偏角的大小各处都不 相同。在北半球，如果磁力线方向偏向正北方向以东称为东偏，偏向正 北方向以西称为西偏。我国东部地区磁偏角为西偏，甘肃酒泉以西地区 为东偏。 磁倾角：指磁针北端与水平面的交角。通常以磁针北端向下为正值， 向上为负值。地球表面磁倾角为零度的各点的连线称为地磁赤道。
季节变化和多年周期的变化．这一表层可叫 1 0 0 0 外热层（或变温层）。外热层的深度一般在
十几米．在其下界面附近，地温常年保持不 2 0 0 0 变，等于或略高于当地年平均气温，该处称
为常温层。常温层以下，受到地球内部热量 3 0 0 0 的影响，温度逐渐升高。一般把在常温层以
下，每向下加深100ｍ所升高的温度称为地热 4 0 0 0 增温率或地温梯度。这是由于地球内部热量
2.7g/cm3
4000
地心的密度:
5000
13g/cm3
6371 0
5
10 15
G g /c m 3
二、地球的内部压力
地球内部压力是随深度加 0 Km 大而逐渐增高的。深度每
增加１km，压力增加27.5 1000
MPa（1 MPa＝1兆帕斯卡 ＝１０６N / m2）。深部随
2000
着岩石密度的加大，静岩 3000
中间层：从平流层顶到地表以上85km的范围。大气呈对 流运动。存在电离层，可反射无线电波。
暖层：从中间层顶到地表以上800km的范围。内部存在 多层的电离层，也称电离层，强烈反射无线电 波。
扩散层：从暖层顶到外层空间。物质多以原子、离子状 态存在。是地球物质向宇宙空间扩散的部位。
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莫霍面——壳/幔界面 全球平均深度位置33公里
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古登堡面
古登堡——
B.Gutenberg,1889~1960 美籍德裔学者 1914年发现在该面上下，地 震波的纵波和横波的传播速 度都发生了突变。纵波的传 播速度从13.6千米每秒突然 减慢为7.98千米每秒，而横 波传播速度从7.23千米每秒 到突然消失。
根据莫霍面和古登堡面，可将地球内部分 为三个Ⅰ级圈层：地壳、地幔、地核
根据次级界面，还可将进一步分为六~七 个Ⅱ级圈层。
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莫霍面
（莫霍洛维奇面）
莫霍洛维奇(契)—
Mohorovicic,1857~1936 克罗地亚学者 1909年发现在莫霍面上下， 地震波的纵波和横波的传播 速度都发生了突变。
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二、地球的外部圈层
海水97.41% 淡水2.59%
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水圈的循环
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第一篇 地球概论 第一章 地球
第三节 地球的圈层构造
二、地球的外部圈层
生物圈(biosphere)：是指地球表层由生物及其
硅和硫6/2；9/2内020核：物态为固态，其成分为铁镍物质。
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第一篇 地球概论 第一章 地球
第三节 地球的圈层构造
二、地球的外部圈层
在固体地球之外还存在另外三个圈层，它 们是大气圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)和 生物圈(biosphere)。它们是地球的重要组成部 分，它们与固体地球休戚相关，共同演化，塑 造着多姿多彩的地球。
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第三节 地球的圈层构造
第一篇 地球概论 第一章 地球
一、地球的内部圈层
二、地球的外部圈层
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第一篇 地球概论 第一章 地球
地球内部结构与地震波速的变化
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第三节 地球的圈层构造 一、地球的内部圈层
第一篇 地球概论 第一章 地球
地震波在地球内部传播时，有两个明显的 波速突变界面，这两个地球内部界面分别 称为：莫霍面和古登堡面
四、地球的磁场
地理轴
磁倾角的变化
地磁轴
由地磁赤道到 地磁北极，磁 倾角由0°逐渐 变为+90°；由 地磁赤道到地 磁南极，磁倾 角由0°变成90°。
五、地球的温度
地温 人们可以从火山和温泉的存在事实意
识到地下深处是很热的，地球的温度总体上 是从地表向地内逐渐增高的。在地表附近， 0 Km
由于太阳幅射热的影响，温度有昼夜变化、
据次级界面可分为上地幔和下地幔。上地幔：从莫
霍面至地下1000km，平均密度为3.5g/cm3，成分主
要为含铁镁质较多的超基性岩。在上地幔的上部 100-350km存在一个由柔性物质组成的圈层称为软
流圈（地震波的低速带）。此软流圈之上的固态岩 石圈层称为岩石圈(lithosphere)。下地幔：地下
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第一篇 地球概论
第一章 地球 第二章 地球的物质组成 第三章 地球年龄和地质年代
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第一章 地球
第一篇 地球概论 第一章 地球
地球的基本参数 地球的主要物理性质 地球的圈层构造 地球表面的形态——地形
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第一节 地球的基本参数
6371 0
400 800
重力异常
三、地球的重力
实际测得的重力值与理论重力值之间的差值，称重力异常。 当实测重力值 > 理论重力值,称正异常 当实测重力值 < 理论重力值,称负异常 在埋藏有密度较小物质（如石油、煤、盐等非金属矿产） 的地区，常显示负异常；而埋藏有密度大物质（如铁、铜、铅、 锌等金属矿产）的地区，就显示正异常。所以人们就可以通过 重力测量，来圈定重力异常的区域，寻找那些引起重力异常的 非金属和金属矿产。这就是地质勘查中常用的重力探勘方法
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第三节 地球的圈层构造
二、地球的外部圈层
水圈(hydrosphere)：是指地球表层由水体构成的连续 圈层。其物态有固、液、气三种状态。水体的形式 有河、湖、海、冰川（盖）水蒸气、地下水等，并 形成一个包裹着地球的完整圈层。地表上直接被液 态水体覆盖的区域占地表面积的3/4。在太阳能、重 力的作用下，使得水圈中的水体周而复始的运动， 形成水循环。水循环的方式有：海洋与大陆间的循 环；地表与地下间的循环；生物体与周围空间的循 环；水圈与大气圈间的循环。
四、地球的磁场
地磁场：地球周围存在的磁场
它有两个磁极，其 磁北极位于地理北极附 近，磁南极位于地理南 极附近，但不重合，地 磁轴与地球自转轴的夹 角现在约为11.5度， 1980年实测的磁北极位 于北纬78.2度、西经 102.9度（加拿大北部）， 磁南极位于南纬65.5度， 东经139.4度（南极洲）。
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第一篇 地球概论 第一章 地球
对流层：平均厚度12km，含大量水蒸气和尘埃。表现为 强烈的对流。 风、霜、雨、雪、雹、雾等气 象现象均发生于此层。
平流层：从对流层顶到地表以上55km的范围。大气呈水 平运动。几乎不含水蒸气、尘埃，无天气现象。
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第三节 地球的圈层构造
二、地球的外部圈层
大气圈(atmosphere)是指因地球的 引力而聚集在地表周围的气体 圈层。大气圈中的气体主要集 中于地表以上18km的范围内， 往上气体变得极为稀薄。主要 成分为氮，78.09％；氧， 20.94％；氩，0.93%；其他， 0.04％。（按体积计算）。由 地表往上可分为五个次级圈层： 对流层、平流层、中间层、暖 层、扩散层（散逸层）。
1000km至古登堡面之间，平均密度增大为5.1g/cm3，
成分仍为含铁镁质的超基性岩，但铁质的含量增加。
地核(core) 古登堡面以下地心的一个球体。半径 为3480km。地核的密度达9.98～12.5g/cm3。其成 古登堡面 分以铁镍物质为主．根据其状态可分为外核和内核。
外核：物态为液态，其成分除铁镍外，可能还有碳、
体的平均厚度约16km。地壳物质的密度一般为2.62.9g/cm3。大陆地壳（上地壳）主要为富硅铝的硅
酸盐矿物所组成，常称为硅铝层；大洋地壳（下地
壳）主要为富硅镁的硅酸盐矿物所组成，常称为硅
镁层，因其比重较大，主要分布洋底地壳或大陆地 壳的下部。
莫霍面
地幔(mantel) 莫霍面与古登堡面之间的一个巨厚 圈层。其厚度约2850km。平均密度为4.5g/cm3。根
通过向上热传导而造成的。世界上不同地区， 5 0 0 0 地温梯度都不相同，地球表层的平均地温梯
度为３℃。海底的地温梯度一般为４－８℃，
大陆为０.９－５℃．大陆的地温梯度一般来 6 3 7 1
说是显著低于海底的。
0
。
2000 4000 C
六、地球的弹塑性
弹塑性 地球具有弹性，表现在地球 内部能传播地震波，因为地震波是弹性 波。地表的固体岩石在日、月引力的作 用下也有交替的涨落现象，其幅度为 7—8cm,这种现象称为固体潮。也说明 固体地球具有弹性。地球也具有塑性， 地球的自转能引起地球赤道半径加大而 成为椭球。在应力的作用下引起岩石发 生弯曲而不破裂等，这些都说明地球具 有塑性。
影响重力大小的不是整个地球的总质量，而主 要是所在深度以下的质量。
由于地壳与地幔的密度都比较小，从地表到地 下2900km的核幔界面，重力大体上是随深度增加而 略有增加，但有波动。在核幔界面上，重力值达到 极大(约1069伽)，再往深处去,各个方向上的引力 趋向平衡,重力值逐渐减少，直至变小为零。
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