北大-地球科学概论-地物部分-复习整理

地球圈层结构

定义：地球物理学是以地球为研究对象的一门现代应用物理学。

地球物理学用物理学的方法研究与地球系统有关的现象及其运动规律。

地球的起源和演化：

( 宇宙大爆炸理论：1、大爆炸时形成的一块星云因为自转和自身引力收缩形成了太阳系，大部分质量集中在太阳，其余部分形成了其它天体系统2、由于引力的作用和引力的不稳定性，星云盘内的物质，包括尘埃层，因碰撞吸积，形成许多原小行星或称为星子，又经过逐渐演化，聚成行星，原始地球亦就在其中诞生了。3、类地行星的共同特征：它们由高熔点的矿物，像是硅酸盐类的矿物，组成表面固体的外壳和半流质的内壳，以及由铁、镍构成的金属核心所组成。)

分异作用：由于原始地球的收缩和放射性元素衰变等原因，使地球内部温度升高，使物质出现可塑性，局部出现熔融状态，并在重力作用下物质开始分异，其中地核、地幔、地壳组成固体地球。水圈和大气圈对固体地球的形成和改造有重要影响。地球在加热到铁能熔化的温度后，其物质结构和组成必然发生变异，地核的形成是地球内部物质分异作用的初始阶段，这一时期地球内部的物质大体上是均一的，在分异过程中，铁沉入地心，形成致密铁质的地核，低熔点的较轻物质上浮，形成坚硬的地壳表层，地壳与地核之间是分异生下的地幔。分异作用是地球内部最为重要的物质与能量的交换过程。它最终导致地壳与大陆的形成。分异作用也可能促使地球内部的气体逸出，最终导致大气圈和水圈的形成。

地球的圈层：地壳、地幔、地核、水圈、大气圈、生物圈。

大气圈：地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04％比例的微量气体。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75％的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。

水圈：包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的

圈层。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。生物圈：由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。据估计，现有生存的植物约有40万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。

地壳：地壳是地球表面至莫霍界面之间一个主要由硅酸盐矿物为主体的岩石构成的薄壳，平均厚度17公里。按结构分为大陆地壳和海洋地壳两种。大陆地壳有硅酸铝层（花岗岩质）和硅酸镁层（玄武岩质）双层结构，而海洋地壳只有硅酸镁层（玄武岩质）单层结构，大陆地壳平均厚度有33公里，高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。海洋地壳平均厚度只有10公里。地壳大陆地壳的代表岩石为花岗岩，大洋地壳的代表岩石为玄武岩。

上地幔：从地核外围约2900公里深处的古登堡界面一直延伸到莫霍界面的区域被称作地幔。平均密度是3.3-5.5g/cm3。地幔可再分为两部分：上地幔和下地幔。从莫霍界面到670km深处的部分称为上地幔，上地幔的上部为固态（—60km），是一层薄的固体岩石。中部为部分熔融状态（60—250km，岩浆发源地），上地幔上部固态与地壳组成岩石圈，中部低速层（部分熔融状态）为软流圈；下部为固态（250—670km）。上地幔由相当于基性岩（橄榄岩）物质组成，其主要矿物为橄榄石、辉石和石榴子石，被称为地幔岩，与石陨石相似。上地幔上部存在的软流圈是岩浆的重要发源地。

下地幔：从上地幔底部到古登堡界面之间的部分为下地幔（670-2889km），一般被认为是固态的，呈半固体的状态。下地幔—同上地幔物质成分相比，铁的含量相对增加。

液体外核：地核位于古登堡界面以下，地核又分为两部分：一个半径约1250km的内核，以及一个在内核外部一直到距地心约3500km 的液态外核。地核大部分是由铁所组成（占80%），其余物质基本上是镍和硅。地幔之下就是所谓的外核液体圈，它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的，其中2900至4980公里深度完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。

固体内核：最靠近地心的就是固体内核圈，它位于5120至6371公里地心处。根据对地震波速的探测与研究，证明内核为固体结构，主要由铁和一部分镍组成。最近的观测证据显示内核可能要比地球其他部分自转的快一点，一年大约相差2°。

地球内部的物理性质：压强、温度、密度、重力、地磁要素、地磁场、地震波

大陆地壳和海洋地壳有什么区别？

大陆地壳有硅酸铝层（花岗岩质）和硅酸镁层（玄武岩质）双层结构，而海洋地壳只有硅酸镁层（玄武岩质）单层结构，大陆地壳平均厚度有33公里，高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。海洋地壳平均厚度只有10公里。大陆地

壳的代表岩石为花岗岩，大洋地壳的代表岩石为玄武岩。

活动带的标志：是地震的发生恶化火山的喷发，它们和地球表面特征紧密联系在一起。

活动的地球：地球演化过程中，始终处于运动发展之中，地球内部的运动使得地球表面出现大陆和海洋，由地壳和上地幔顶部的坚硬岩石组成的岩石圈可分为几个大板块，他们“漂浮”于相对具有塑性的软流圈之上，并受到地球内部动力过程作用而产生缓慢的运动，以致在板块之间以及板块内部的活动带上表现出地震和火山的活动。

活动的地球：地球表层的持续不断的构造运动，塑造了地球表面的形态，控制着地震、火山的发生与分布。

构造运动指主要由地球内部动力引起的组成地壳或岩石圈物质的机械运动。动力主要来源于地球自转、重力和放射性元素蜕变等能量。构造运动的分类：

（1），按运动方向分为：

水平运动：组成地壳或岩石圈的岩层，沿平行于地球表面方向的运动。该种运动常常可以形成巨大的褶皱山系，以及巨形凹陷、岛弧、海沟等。

垂直运动：又称升降运动，它使岩层表现为隆起和相邻区的下降，可形成高原、断块山及拗陷、盆地和平原，还可引起海侵和海退，使海陆变迁。

按运动规律来讲，地壳运动以水平运动为主，有些升降运动是水平运动派生出来的一种现象。

（2），按运动速度分为：

长期缓慢的构造运动：例如大陆和海洋的形成，古大陆的分裂和漂移，形成山脉和盆地的造山运动，它们经历的时间尺度以百万年计。

较快速的运动：这种运动以年或小时为计算单位，日、月引潮力不但造成海水涨落，也使固体地球部分形成固体潮，一昼夜地面最大可有几十厘米的起伏；较大的地震可引起地球自由振动，它既有径向的振动，也有切向的扭转振动。

快速的运动：如地震的发生、火山的喷发。

1、收缩说：

地球最初是熔融体，逐渐冷却。冷却是从外表开始的，地壳最先冷却形成，而后地球内部逐渐冷却收缩后，体积变小，这时地壳收缩发生褶皱。

2、膨胀说

地球曾有很高温的时期，同时在地壳下部有一个膨胀层，由于膨胀层受热膨胀，使地壳裂开，解释了一些深大断裂、洋脊、裂谷的成因。

3、脉动说

由于地球内部冷热交替，导致地壳周期性的振荡运动（脉动）受热隆起，冷却地区坳陷。

4、地球自转速度变化说

地球自转速度的变化导是致地壳运动的重要原因。当地球自转加快时，由于离心力作用，地壳物质向赤道集中，相当于受到南北向的挤压，形成纬向构造带。地球自转减慢时，地壳物质从赤道向两极扩散，形成经向构造带。

重点：

大陆漂移说

在成煤期（300Ma以前），世界上只有一个超级大陆（泛大陆，Pangea），由轻质的刚性硅铝层组成，漂浮于重质

的硅镁层之上。到恐龙期（150Ma以前），泛大陆解体，分离出南美洲、澳大利亚和非洲，它们开始向西或向赤

道漂移，就像船在海上行进那样。到100Ma以前，非洲和南美洲分离，即1亿年前，大西洋才张开。

（百度百科：原由魏格纳提出的，现今的大陆是由古生代时全球惟一的“泛大陆”，于中生代时开始分裂，轻的硅铝质大陆在重的硅镁层上漂移，逐渐达到现今位置的一种大地构造假说。）

海底扩张（Sea Floor Spreading）

大洋盆地直接表现出地球内部的对流过程：对流体沿洋脊中央裂谷上涌，熔岩凝结成固体，形成新的洋底并依次向旁侧扩张开来。海底扩张说是在洋底地形研究基础上设想出来的概念。赫斯还认为，大陆漂移是对流的结果，即大陆受地球内部对流作用的推动，好像是处在一条水平运行活动的传送带上。

洋底在洋脊裂谷带形成并不断扩张，老的洋底在海沟处消减，使洋底不断更新。洋底的扩张是刚性的岩石圈块体驮在软流圈上运动的结果。运动的动力是地幔物质的热对流。洋脊位于对流圈上升处，海沟位于下降处。如果上升流发生在大陆内部就导致大陆的分裂。转换断层：横切洋中脊或俯冲带的一种巨型水平剪切断裂。（百度百科）

断层两盘的运动方向与脊轴被错开的方向相反。因此它不同于普通的平移断层。转换断层两盘的相对位移只发生在被错开的洋脊之间，并伴随有地震发生。越过洋脊，断层两盘同步向远离洋脊的方向运动，不再有地震。