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1、第三章 地球構(gòu)造 3-1 地球的圈層構(gòu)造 3-2 大地構(gòu)造學(xué)說(shuō) 3-3 火山與地震,地球的外部構(gòu)造： 大氣圈、水圈、生物圈。,地球的內(nèi)圈層部構(gòu)造： 地殼、地幔、地核。,3-1 地球的內(nèi)部圈層構(gòu)造,三、 地殼的演變,,一、地球的內(nèi)部構(gòu)造,二、 地殼運(yùn)動(dòng),,地殼 地幔 地核,,概念 地質(zhì)構(gòu)造及其地貌表現(xiàn),地質(zhì)年代的概念 地殼演化簡(jiǎn)史和古地理概貌,,地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì) 密度：從地表到地心，密度逐漸增大，在33km、2885km以及其他深度，密度突然增高。 壓力：靜巖壓力，即壓強(qiáng)隨深度增加壓力不斷增加； 33km處為1200Mpa，2885處為135200Mpa，地心處可達(dá)3

2、61700Mpa。 溫度：變溫層（外熱層）地表受太陽(yáng)影響，溫度呈四季、晝夜周期變化的表層。 常溫層外熱層之下，地溫常年保持不變的地方。,地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì) 地震波： 縱波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向相同，速度快，任何物質(zhì)均可通過(guò)，又稱(chēng)P波； 橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向垂直，速度慢，不能通過(guò)液態(tài)介質(zhì)，又稱(chēng)S波； 33km處，P波、S波的速度突然增加； 2885km處，P波、 S波的速度下降，S波降至0； 5155km處，S波從0變?yōu)?.46km/s。, 3.1 地球的圈層構(gòu)造,一、 地球的內(nèi)部構(gòu)造 （一）內(nèi)部圈層劃分 根據(jù)地球內(nèi)部波速 和密度的分異可將地球 內(nèi)部分成3個(gè)一級(jí)圈層

3、地殼、地幔、地核。 2個(gè)一級(jí)界面。,,核,核,地震波速度與地球內(nèi)部構(gòu)造,1、地殼(crust) 033km， 大陸型地殼（SiAl層）以花崗巖為代表； 大洋型地殼（SiMg層）以玄武巖為代表。,2、地幔（mantle） 332885km。 上地幔（33650km）， 上部為固態(tài)（3360km）； （上地幔上部固態(tài)與地殼組成巖石圈） 中部為部分熔融狀態(tài)（60250km，巖漿發(fā)源地） （中部低速層（部分熔融狀態(tài)）為軟流圈） 下部為固態(tài)（250650km）。 下地幔也為固態(tài)（6502885km）。,3、地核（core） 外核（28854170km），液態(tài)地核； 過(guò)渡層（4170

4、5155km），固液態(tài)過(guò)渡帶； 內(nèi)核（51556371km），固態(tài)地核。,莫霍面 前南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇（1909年）首先發(fā)現(xiàn)地殼與地幔的不連續(xù)面，平均深度為33km。 古登堡面（Gutenberg discontinuity） 美國(guó)地球物理學(xué)家古登堡（1914年）首先發(fā) 現(xiàn)地幔與地核的分界面，平均深度為2885km。,（二） 內(nèi)部圈層的物質(zhì)組成 1、地殼 由固態(tài)巖石組成，沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖。 2、地幔 上地幔由相當(dāng)于基性巖（橄欖巖）物質(zhì)組成，其主要礦物為橄欖石、輝石和石榴子石，被稱(chēng)為地幔巖，與石隕石相似。 上地幔中部存在的軟流圈是巖漿的重要發(fā)源地。 下地幔與上地幔物質(zhì)成分

5、相比，鐵的含量相對(duì)增加。 3、地核 其成分與鐵隕石相近，主要為鐵、鎳物質(zhì)，其次有少量硅、硫等輕元素組成的合金。,,二、 地殼運(yùn)動(dòng) （一）地殼（構(gòu)造）運(yùn)動(dòng)概述 地殼運(yùn)動(dòng)主要是指地球內(nèi)力引起的巖石圈的變形、變位及洋底的增生和消亡的地質(zhì)作用。 （又稱(chēng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)） 目前人們把晚第三紀(jì)以來(lái)發(fā)生的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，叫新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；把有人類(lèi)歷史以來(lái)發(fā)生的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。,,,（二）地殼（構(gòu)造）運(yùn)動(dòng)的基本特征 （1）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有方向性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)包括水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)兩種。 水平運(yùn)動(dòng)（造山運(yùn)動(dòng)） 表現(xiàn)為巖石圈的水平擠壓、拉伸或平移甚至是旋轉(zhuǎn)，使巖層發(fā)生褶皺和斷裂，甚至形成巨大的褶皺山系

6、或巨大的地塹和裂谷。,,,,,,,,,,,,,褶皺1,褶 皺,,垂直運(yùn)動(dòng)（造陸運(yùn)動(dòng)）表現(xiàn)為大面積的上升和下降運(yùn)動(dòng)，形成大 型的隆起和拗陷，引起海侵和海退。一般說(shuō)來(lái)，垂直運(yùn)動(dòng)易于識(shí)別，但垂直運(yùn) 動(dòng)比水平運(yùn)動(dòng)緩慢。 在同一地區(qū)的不同時(shí)間內(nèi)，上升運(yùn)動(dòng)和下 降運(yùn)動(dòng)常常交替進(jìn)行。 垂直運(yùn)動(dòng)總是此起彼落。,（2）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的速度和幅度的非均勻性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有快有慢，但多數(shù)是長(zhǎng)期緩慢的運(yùn)動(dòng)，如 喜馬拉雅山四千萬(wàn)年前是一片汪洋，今日卻成了世界屋脊。第三紀(jì)以來(lái)，每年平均上升0.05cm。從18621932年的70年間，平均每年上升1.82cm，近些年來(lái)上升速度還在增加。 大洋中脊以每年24cm的速度向兩側(cè)移動(dòng)。,

7、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的幅度（指位移量），隨時(shí)間和地點(diǎn)而變化。 運(yùn)動(dòng)的幅度與運(yùn)動(dòng)的方向和速度有關(guān)。不論垂直運(yùn)動(dòng)還是水平運(yùn)動(dòng)，只要運(yùn)動(dòng)方向不變，時(shí)間愈長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)幅度愈大，同一時(shí)間內(nèi)，速度愈快，運(yùn)動(dòng)幅度愈大。,如 喜馬拉雅山開(kāi)始上升以來(lái)，幅度已超過(guò)10000m。 江漢平原地區(qū)據(jù)那里的上第三系和第四系沉積物厚度計(jì)算，卻下降了1000m左右。 如果構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，運(yùn)動(dòng)方向頻繁變化，時(shí)而上升時(shí)而下降，或者作往復(fù)水平運(yùn)動(dòng)，那么地質(zhì)歷史記錄反映運(yùn)動(dòng)幅度不大。 因此構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的幅度大小，直接反映著一個(gè)地區(qū)地殼的活動(dòng)性。,,在大陸內(nèi)部，垂直 運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)大地水準(zhǔn) 測(cè)量來(lái)發(fā)現(xiàn)。 在海邊可以利用各 種標(biāo)志來(lái)驗(yàn)證。

8、如 意大利那不勒斯灣 海岸波簇里奧城神廟前 的三根大理石柱，就因 地殼的升降一渡沒(méi)入海 中，人們就根據(jù)海生動(dòng) 物在柱上的鉆孔痕跡來(lái) 判斷地殼升降的幅度。,（三）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的地質(zhì)證據(jù)（地層表現(xiàn)） 地質(zhì)證據(jù) 是通過(guò)沉積物或沉積巖的厚度、巖相變化、 褶皺和斷裂以及 地層接觸關(guān)系 等來(lái)了解構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的狀況。,（1）巖相及厚度變化 巖相是指沉積巖生成時(shí)的自然環(huán)境、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及所含生物的特征在巖石上的總體表現(xiàn)。比如說(shuō)， 地殼上升，沉積物的粒度變粗，厚度變小，甚至沒(méi)有沉積物，而使地表遭受風(fēng)化剝蝕（海退）； 地殼下降，沉積物的粒度變細(xì)，厚度加大（海進(jìn)）； 如果地殼運(yùn)

9、動(dòng)活動(dòng)頻繁，交替出現(xiàn)，自然沉積物的粗細(xì)就復(fù)雜多變。反之，如果地殼運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，沉積物就趨于簡(jiǎn)單化。,總之， 沉積巖的巖相變化，意味著地殼運(yùn)動(dòng)的方向、速度變化； 沉積巖的厚度變化卻反映了升降運(yùn)動(dòng)的幅度。,如果同一種沉積巖在淺海中沉積，當(dāng)沉積的厚度超過(guò)淺海深度，若超過(guò)愈多，說(shuō)明地殼下降幅度愈大。反之，如果同一種沉積巖沉積很薄，甚至產(chǎn)生缺失，這就說(shuō)明該地區(qū)相對(duì)上升的幅度很大，也意味著該地區(qū)已露出水面（如圖）。,（2）褶皺和斷層 褶皺和斷層是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的直接表現(xiàn)。 一般升降運(yùn)動(dòng)引起的褶皺，從形態(tài)上看常常是一些大型的寬緩的隆起和拗陷。 產(chǎn)生的斷層主要是引張引起的正斷層或高角度的逆斷層。如汾渭地塹

10、、萊茵地塹、東非裂谷和大洋中脊等。,由水平運(yùn)動(dòng)造成的構(gòu)造形跡，大多數(shù)比較清楚。強(qiáng)烈的擠壓總是和緊密的褶皺、逆掩斷層以及斷層面呈波狀的輾掩斷層相聯(lián)系。 由于褶皺、輾掩而使地殼縮短變形、甚至重復(fù)。當(dāng)重復(fù)地層遭受長(zhǎng)期風(fēng)化后，有時(shí)會(huì)形成飛來(lái)峰或構(gòu)造窗。,（3）地層的接觸關(guān)系 地層的接觸關(guān)系很重要，因?yàn)樗菢?gòu)造運(yùn)動(dòng)的集中表現(xiàn)。 三種常見(jiàn)的地層的接觸關(guān)系形式： 整合 指兩套地層時(shí)代連續(xù)，巖層之間產(chǎn)狀一致，互相平行，這說(shuō)明它們?cè)诔练e時(shí)，其間沒(méi)有發(fā)生間斷現(xiàn)象。盡管有過(guò)升降運(yùn)動(dòng)的交替，但沉積物沒(méi)有停止過(guò)。,平行不整合又叫假整合 指兩套地層重疊，產(chǎn)狀基本一致，但時(shí) 代不連續(xù)，其間缺失某些時(shí)代的沉積物（或

11、 地層）。這種接觸關(guān)系說(shuō)明其間發(fā)生過(guò)升降運(yùn)動(dòng)，而且變?yōu)殛懙卦馐芮治g，使兩套地層之間出現(xiàn)凹凸不平的侵蝕面，這個(gè)面叫不整合面。缺失的地層時(shí)代，就是地殼上升的時(shí)期（圖8-4A）。,角度不整合指兩套地層的接觸既不相互平行，地層時(shí)代又不連續(xù)，其間有地層缺失（沉積物發(fā)生過(guò)間斷），這說(shuō)明在第二套地層形成以前，曾發(fā)生過(guò)水平擠壓運(yùn)動(dòng)和上升運(yùn)動(dòng)，使上下兩套地層間成交角接觸（圖8-4B）。,平行不整合的形成過(guò)程是：陸地下降接受沉積上升遭受剝蝕再下降接受新沉積； 角度不整合的形成過(guò)程是：陸地下降接受沉積經(jīng)水平擠壓（巖層褶皺斷裂），上升遭受剝蝕再下降接受新沉積。,,圖8-4 平行不整合和角度不整合的形成過(guò)程示意圖 O

12、奧陶系 S志留系 D泥盆系 C石炭系 箭頭指示構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方向,（四）地質(zhì)構(gòu)造及其地貌表現(xiàn)： （1）水平構(gòu)造 在地殼垂直運(yùn)動(dòng)的影響下未經(jīng)褶皺變動(dòng)仍保持水平或近似水平的形狀。,（2）傾斜構(gòu)造 經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)后巖層層面與水平面有一定夾角的形狀。,（3）褶皺構(gòu)造 彎曲的巖層。,（4）斷裂構(gòu)造 巖石受應(yīng)力作用發(fā)生變形，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定強(qiáng)度時(shí)，巖石就會(huì)發(fā)生破裂，甚至沿破裂面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，使巖層的連續(xù)性、完整性受到破壞者，稱(chēng)為斷裂構(gòu)造。 基本類(lèi)型：節(jié)理、劈理、斷層等。,三、 地殼的演變 對(duì)地質(zhì)科學(xué)來(lái)說(shuō)，巖石是時(shí)間的記錄。 根據(jù)巖石由下而上的關(guān)系，地球歷史上的各個(gè)事件都可以記錄在巖石上，均可以排列在年代順

13、序中。 一般巖石中多含有放射性元素，利用放射性同位素在衰變過(guò)程中不受環(huán)境干擾且穩(wěn)定的特點(diǎn)，作為準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)鐘“放射性時(shí)鐘”測(cè)定巖石或礦物的形成年代。,此外，埋藏在巖層中的生物化石，構(gòu)成一種特殊的時(shí)鐘“生物時(shí)鐘”。據(jù)此可以確定地球歷史中同時(shí)發(fā)生的事件。地質(zhì)學(xué)家就是用這些方法來(lái)確定各地地質(zhì)事件所發(fā)生的時(shí)間。然后按它們的先后次序劃分成適用的地質(zhì)年代單位，編制成“地質(zhì)年代表”并以此對(duì)地球歷史作系統(tǒng)研究。,（一）相對(duì)地質(zhì)年代的確定 相對(duì)年代把各個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期形成 的巖石以及包含在巖石中的生物組合，按先后順序確定下來(lái)，展示出巖石的新老關(guān)系。 相對(duì)年代只能說(shuō)明各地質(zhì)事件發(fā)生的早晚，而沒(méi)有絕對(duì)的數(shù)量關(guān)系。

14、確定相對(duì)年代，主要是根據(jù)巖層的疊復(fù)原理、生物群的演化規(guī)律和地質(zhì)體（巖層、巖體、巖脈等）之間的切割關(guān)系這三個(gè)主要方面進(jìn)行的。,（二）地質(zhì)年代的同位素測(cè)定 在地質(zhì)歷史中，幾乎有長(zhǎng)達(dá)39億年的時(shí)間是被不含生物化石的變質(zhì)巖、巖漿巖所占據(jù)，因此需要用其它的方法來(lái)測(cè)定這些古老巖石的時(shí)代。,同位素年齡的測(cè)定放射性同位素的衰變有不受環(huán)境干擾和非常穩(wěn)定的特點(diǎn)，是一種準(zhǔn)確的天然測(cè)時(shí)鐘。 用放射性同位素的衰變來(lái)計(jì)算礦物和巖石的年齡，就叫同位素年齡測(cè)定（絕對(duì)年齡測(cè)定）。,3-2 大地構(gòu)造學(xué)說(shuō),,一、板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō),二、地槽地臺(tái)說(shuō),,大陸漂移說(shuō) 海底擴(kuò)張說(shuō) 板塊構(gòu)造說(shuō),,,一、板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)：,1、大陸漂移學(xué)說(shuō) 早在公

15、元1620年，英國(guó)人培根就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在地球儀上，南美洲東岸同非洲西岸可以很完美地銜接在一起。 到了1912年，德國(guó)科學(xué)家魏格納根據(jù)大洋岸彎曲形狀的某些相似性，提出了大陸漂移的假說(shuō)。 經(jīng)過(guò)數(shù)十年后，大量的研究表明，大陸的確是漂移的。,人們根據(jù)地質(zhì)、古地磁、古氣候及古生物地理等方面的研究，重塑了古代時(shí)期大陸與大洋的分布。,2.4億年前的泛大陸。泛大陸又叫聯(lián)合古大陸，是兩億年來(lái)大陸漂移的起點(diǎn)，泛大陸北面陸，它包括北美、歐洲和亞洲；南面叫岡瓦納古陸，包括南極洲、非洲、南美洲、澳大利亞和印度、阿拉伯半島。,,2、海底擴(kuò)張說(shuō) 海底擴(kuò)張說(shuō)是海底地殼生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)擴(kuò)張的一種學(xué)說(shuō)，是對(duì)大陸漂移說(shuō)的進(jìn)一步發(fā)展。

16、 縱貫大洋底部的洋中脊，是形成新洋底的地方；地幔物質(zhì)上升涌出，冷凝形成新的洋底，并推動(dòng)先形成的洋底向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)地?cái)U(kuò)張； 海底與大陸結(jié)合部的海溝，是洋底滅亡的場(chǎng)所。,3、板塊構(gòu)造說(shuō) 地球表層是由一些板塊合并而成。這些板塊就像浮在海面的冰山，在熔融的地幔巖漿上漂浮運(yùn)動(dòng)。 板塊構(gòu)造是這些堅(jiān)硬的巖石板塊以及它們的運(yùn)動(dòng)體系。 地球表層主要有六個(gè)基本板塊，板塊堅(jiān)如磐石，其內(nèi)部是穩(wěn)定的，地殼處于比較寧?kù)o之中，而板塊之間的交界處是地殼運(yùn)動(dòng)激烈的地帶，經(jīng)常發(fā)生火山噴發(fā)、地震、巖層的擠壓褶皺及斷裂。,六大板塊： 太平洋板塊 亞歐板塊 美洲板塊 非洲板塊 大洋洲（印度）板塊 南極板塊 其中太

17、平洋板塊完全由大洋巖石圈組成， 大西洋由洋中央海底山脈分開(kāi)，一半屬于亞歐板塊和非洲板塊，一半屬于美洲板塊。 印度洋，也由人字形的海底山脈分開(kāi)，使印度洋洋底分別屬于非洲板塊、印度板塊和南極板塊。,板塊為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)，它的動(dòng)力來(lái)自何處？ 主要是地幔深處的熱對(duì)流作用。 高溫熔融狀的地核 外圍的地幔加溫 近地核的巖層也熔化了。 但地幔下部的導(dǎo)熱性不佳，地核的熱量無(wú)法有效的散發(fā)出去，使熱量積聚，致使地幔逐漸升高溫度，地幔物質(zhì)成為塑性狀態(tài)，形成對(duì)流形式的運(yùn)動(dòng)。,,,地幔的熱對(duì)流在洋中脊處上升 沿著海底水平運(yùn)動(dòng) 至大洋邊緣的海溝島弧帶，隨著水平長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)而冷卻 沿海溝帶下

18、沉 又回到高溫的地幔層中消失。 漂浮在地幔上面的板塊也被帶動(dòng)做水平運(yùn)動(dòng)。 故地幔的熱對(duì)流是帶動(dòng)板塊運(yùn)動(dòng)的傳送帶。,,,,,板塊從大洋中脊兩側(cè)各自做分離的運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)的板塊最終會(huì)相遇，相互碰撞。 當(dāng)大洋板塊與大陸板塊相碰撞，大洋板塊密度大而重，就插到大陸板塊之下，在碰撞向下插入處就形成大洋邊緣的深海溝。,當(dāng)兩個(gè)大陸板塊相碰撞，則互相擠壓，使兩個(gè)板塊的接觸帶擠壓變形，形成巨大的山系，如喜馬拉雅山系就是歐亞板塊與印度板塊擠壓而形成的。 因此，大洋底部的運(yùn)動(dòng)，形成大洋邊緣島弧海溝復(fù)雜的地貌，也構(gòu)成大陸上巨大的山系，板塊構(gòu)造控制了整個(gè)地球的地表形態(tài)。,二、 地槽地臺(tái)說(shuō) 基本論點(diǎn)：地殼

19、運(yùn)動(dòng)主要受垂直運(yùn)動(dòng)控制，地殼的此起彼降造成振蕩運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)是派生或次要的。 驅(qū)動(dòng)力是地球物質(zhì)的重力分異作用。 物質(zhì)上升造成隆起，下降造成凹陷。 地槽區(qū)地殼活動(dòng)強(qiáng)烈，構(gòu)造復(fù)雜，在地表呈長(zhǎng)條狀分布；升降速度快，幅度大，接受巨厚沉積，具有復(fù)雜的巖相變化，褶皺、巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。,,地臺(tái)與地槽有著根本性質(zhì)的差別。 地殼活動(dòng)穩(wěn)定，升降速度、幅度較小大，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)較弱。,,地臺(tái)與地槽有著根本性質(zhì)的差別，分別代表了地殼的穩(wěn)定區(qū)和活動(dòng)帶。 在兩者的轉(zhuǎn)化關(guān)系上出現(xiàn)了兩種絕然不同的觀點(diǎn)。 “泛地槽”論者認(rèn)為地球形成初期全球皆為地槽，地槽變成褶皺帶后發(fā)展成地臺(tái)，沿這個(gè)地臺(tái)的邊緣鑲邊式地貼上新的褶皺帶，使地臺(tái)面積不斷擴(kuò)大。 “泛地臺(tái)”說(shuō)則認(rèn)為地殼形成的初始階段有一個(gè)全球性的原始古地臺(tái)，因深大斷裂作用而破裂，沿深大斷裂發(fā)育成地槽。,,思考題,（三）回答問(wèn)題 1、簡(jiǎn)述地球內(nèi)部各圈劃分的主要依據(jù)。 2、簡(jiǎn)述地球內(nèi)部各界面及各圈層的主要特征。 3、如何用放射性同位素測(cè)定年齡？其原理是什么？ 4、怎樣確定地質(zhì)年齡？各方法有何特點(diǎn)？ 5、簡(jiǎn)述地質(zhì)年代表及各地質(zhì)時(shí)代的主要特征。 6、全球地震分布的規(guī)律是什么？為什么？ 7、為什么說(shuō)我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家？,（四）畫(huà)示意圖說(shuō)明地球一級(jí)圈層和界面。,