1、放射性地質(zhì)試驗教學(xué)示范中心地球是這樣的偉大，它幾乎是茫茫宇宙中唯一孕育高級生命的星體；地球是這樣的復(fù)雜，對她的研究要用到集中人類最高智慧的新科技手段，所以有“入地比上天還難”之說。 一、太陽系概況 太陽系形成至今至少有46億年，這一點已被公認(rèn)。然而，太陽系的成因尚屬探討中的問題。太陽系由何而來？至今已有五十多種不同的學(xué)說或假設(shè)，但就其實質(zhì)而言，大致可歸結(jié)為兩大陣壘-災(zāi)變說和星云說。 災(zāi)變說的實質(zhì)是認(rèn)為太陽系大體是在一次突然的巨大的劇變中產(chǎn)生的，太陽先于行星和衛(wèi)星形成； 星云說則主張整個太陽系包括太陽都是由同一塊星云物質(zhì)凝聚而成的。 第一節(jié) 地球概況（1）康德-拉普拉斯星云說 太陽系星球物質(zhì)，初

2、時都是大量基本微粒，充滿整個宇宙空間。由于萬有引力作用，使這些原始彌漫的星云物質(zhì)逐漸分別凝聚，從而形成包括地球在內(nèi)的太陽系各天體。 （2）斯密特俘獲說 原始太陽隨銀河系公轉(zhuǎn)，在經(jīng)過有大量星際物質(zhì)彌漫的空間時，將它們吸引在周圍，成為行星的物質(zhì)來源，逐漸形成包括地球在內(nèi)的九大行星。 （3）布逢碰撞說 銀河系中一顆快速運動的恒星撞擊原始太陽，濺起大量物質(zhì)，成為行星的物質(zhì)來源，積聚形成包括地球在內(nèi)的九大行星。 （4） 金斯潮汐說 在另一顆恒星經(jīng)過太陽旁邊時，把太陽物質(zhì)吸引出來形成一條狀星云，后來此條狀星云在環(huán)繞太陽旋轉(zhuǎn)中，分裂凝聚增大密度而成行星。外來星太陽太陽 大型強子對撞機可能揭開宇宙起源之謎 位

3、于瑞士日內(nèi)瓦近郊?xì)W洲粒子物理研究中心，由34國超過兩千位物理學(xué)家所屬的大學(xué)與實驗室共同出資合建。 包含一個圓周為27km的圓形隧道，位于地下50至150m之間。隧道直徑3m，位于同一平面上，貫穿瑞士與法國邊境。 一旦大型強子對撞機開始運行，大約7000 塊磁鐵被液氦冷卻到絕對溫標(biāo)以下，維持在超導(dǎo)狀態(tài)運行，引導(dǎo)并聚焦著兩個質(zhì)子束流。質(zhì)子束流的速度可達(dá)光速的99.9999991%。每個質(zhì)子攜帶的能量將達(dá)到7萬億電子伏特，相當(dāng)于質(zhì)子靜止質(zhì)量所含能量的7000倍（參照愛因斯坦質(zhì)能公式E= mc2）。 空中俯瞰歐洲核子研究中心太陽系(solar system):太陽、8(9)顆行星、66顆衛(wèi)星及無數(shù)的小

4、行星、彗星及隕星組成行星: 水星（mercury）、金星（venus）、地球（earth）、火星（mars）、木星(jupiter)、土星（saturn）、天王星（uranus）、海王星（neptune）和冥王星（pluto?）類地行星(terrestrial planets): g/cm3），體積小，自轉(zhuǎn)慢，衛(wèi)星少，內(nèi)部成分主要為硅酸鹽（silicate），具有固體外殼。類木行星(jovian planets): 離太陽較遠(yuǎn)的木星、土星、天王星、海王星及冥王星，它們都有很厚的大氣圈，其表面特征很難了解，一般推斷，它們都具有與類地行星相似的固體內(nèi)核。小行星（asteroid）：在火星與木星之間

5、有100000個以上的小行星（即由巖石組成的不規(guī)則的小星體），推測它們可能是由位置界于火星與木星之間的某一顆行星碎裂而成的，或者是一些未能聚積成為統(tǒng)一行星的石質(zhì)碎塊。隕星：存在于行星之間，成分是石質(zhì)或者鐵質(zhì)。 太陽系主要天體特征 1. 對地球的認(rèn)識地球人在地球上生存、繁衍了許多萬年，但地球人只是最近才看到作為行星的地球。自1961“太空麥哲倫”加加林（Gagarin）的首次環(huán)球飛行之后，在1969年人類才得以在電視屏幕上目睹從月球上拍攝的地球。 二、地球的形狀和大小地球的形狀指大地水準(zhǔn)面所圈閉的形狀。所謂大地水準(zhǔn)面是指由平均海平面所構(gòu)成并延伸通過陸地的封閉曲面。地球的整體形狀十分接近于一個扁率

6、非常小的旋轉(zhuǎn)橢球體（即扁球體）。其實，地球的真實形狀與上述扁球體稍有出入。其南半球略粗、短、南極向內(nèi)下凹約30m；北半球略細(xì)、長，北極約向上凸出10m?？鋸埖卣f，地球的真實形狀略呈梨形。（1975年9月第十六屆國際大地測量和地球物理學(xué)會（UYGG）推薦和1980年公布的部分大地測量常數(shù)值） 赤道半徑（a）兩極半徑（c）公里平均半徑（a2c）公里扁率（d=a-c/c）赤道周長公里子午線周長公里表面積5.1007108平方公里體積1.08321012立方公里地球質(zhì)量（M）（土）1024kg2. 地球形狀和大小的最新數(shù)據(jù)平均密度: e = 5.515 克/厘米3太陽與地球質(zhì)量比: 太陽與地月系質(zhì)量比

7、: 回歸年長度: T = 365.2422 天離太陽平均距離: A = 1.49597870 1011 米逃逸速度: v = 11.19 公里/秒表面溫度: t = - 30 +45表面大氣壓: 毫巴三、地殼的表面特征（一）宏觀特征 總面積 占地球表面積 海洋： 億km2 70.9%陸地： 億km2 29.1%地球表面（地球固體外殼表面）高低不平海洋底的平均深度3795m大陸的平均高度825m大洋最深處在西太平洋的馬利亞納海溝11034m大陸上最高點在我國的珠穆朗瑪峰（二）大陸地形單元 1.山地 海拔高度在500米以上的正地形。 山地高程分類表2. 平原：相對高差低于100米的平坦地區(qū)。3.

8、高原：海拔大于600米，表面較平坦或略有起伏的廣闊地區(qū)，如青藏高原。4. 盆地：四周是山地或高原，中央地形低平或呈丘陵狀的地區(qū)，外形似盆狀的地形，如四川盆地、塔里木盆地。. 裂谷系：伸延上千公里，寬僅3050km的線形低地，兩壁或一壁多為斷崖，如東非裂谷系，我國汾渭裂谷。（三）海底地形單元按深度和形態(tài)分為三大單元：大陸邊緣 大洋盆地 洋中脊 大陸邊緣1. 大陸架（陸棚）：海面以下-200米深的海底平原，坡度一般小于0.1。2. 大陸坡：是大陸架外緣傾斜明顯變陡的地帶，平均坡度為4.3，最大坡度超過20，最大深度3200米，大陸坡上常發(fā)現(xiàn)呈“V”字形的海底峽谷，峽谷通向大洋盆地，多發(fā)育有巨大的水

9、下沖積扇。3. 大陸基：是大陸坡與大洋盆地之間的平緩地帶，平均深度約3700米。這地帶多是濁流和滑塌作用帶來的碎屑物質(zhì)的主要堆積場所。有海溝發(fā)育的地帶就沒有大陸基。4. 海溝：海底的帶狀深淵。5. 島?。撼驶⌒窝由旌荛L的火山列島。 可進一步分為深海平原、海山和海嶺。大洋盆地屹立在大洋底上的巨大“山脈”，有的地段露出海面而成帶狀分布的島嶼。 例如：著名的大西洋中脊，由北極冰島印度洋，總長度約65000公里，洋中脊底部平均寬度約1500公里，其上部由平行山脊組成一個高中心帶，中央有一條裂谷（大西洋洋中脊典型橫剖面圖），裂谷寬約20公里，深度約10002000米。洋中脊（四）我國地形特點我國為多山多

10、高原國家，地形復(fù)雜，地勢特點是西高東低。從西東可分三個臺階： 第一臺階：青藏高原 第二臺階：大興安嶺太行山雪峰山一線以西地區(qū)，由 高原高山、山間盆地組成。 第三臺階：大興安嶺太行山雪峰山一線以東地區(qū)，主要由平原，盆地，低山丘陵組成。四、地球的物理性質(zhì)（一）地球的密度和重力 地球的質(zhì)量是根據(jù)萬有引力定律計算出來的，用地球的質(zhì)量除以地球的體積，便可得出g/cm3，而g/cm3，由此推測地球內(nèi)部必有密度更大的物質(zhì)。 地球的重力一般是指地球?qū)Φ乇砗偷貎?nèi)物質(zhì)的引力，主要由于萬有引力造成 。重力值是地心引力與離心力的合力 若把地球物質(zhì)密度看作是橫向均一的話，就可得出，赤道附近距離最大引力最小，離心最大，重

11、力值最??；兩極附近距離最小，引力最大，離心最小，重力值最大。因此，地表重力值，隨緯度增加而增大，隨地表高度的增加而減小。據(jù)計算：在兩極，重力比赤道地區(qū)大0.53，也就是說把在兩極重100kgkg。 理論值變化范圍厘米/秒2 重力異常：當(dāng)實測重力值與理論計算的重力值不一致時，稱重力異常。 重力勘探：利用重力來探測地下的礦產(chǎn)、構(gòu)造等。正異常：g實測g理論 密度大 如 ：Fe、u、b等金屬礦床負(fù)異常：g實測g理論 密度小 如 ：煤、石油、鹽類等礦床 1. 地磁場和地磁要素地磁場：地球周圍空間存在的磁場稱為地磁場。地磁場三要素：磁偏角、磁傾角、磁場強度。磁偏角：地磁極與地理極不相吻合，地磁子午線與地理

12、子午線之間的夾角，稱為磁偏角。 東偏角以指北針為準(zhǔn)，偏在地理子午線東邊者，稱為東偏角。 西偏角以指北針為準(zhǔn)，偏在地理子午線西邊者，稱為西偏角。我國疆域內(nèi)地磁偏角為西偏角。磁傾角：總磁場強度方向與水平面的夾角稱為磁傾角?；虼裴樑c水平面間的夾角稱為磁傾角。 （二）地磁2. 地磁異常正常值（正常磁場）：在全世界范圍內(nèi)選擇若干個地磁測站，測得該處的基本地磁要素數(shù)據(jù)，然后再據(jù)以推算出全世界的基本地磁場數(shù)據(jù)，稱為正常值。磁異常：實測地磁要素數(shù)值與正常值明顯不一致，這種現(xiàn)象叫地磁異常（簡稱磁異常）。 地磁正異常：實測地磁要素大于正常值叫正異常。 地磁負(fù)異常：實測地磁要素小于正常值叫負(fù)異常。古地磁：是指地質(zhì)歷

13、史時期的地磁場。（三）地?zé)?地?zé)幔旱厍騼?nèi)部的熱能。地球內(nèi)部的熱能的主要來源是放射性元素衰變過程中釋放的熱能，其次是地球的轉(zhuǎn)動能、重力能以及化學(xué)反應(yīng)能、結(jié)晶能等。地球內(nèi)部熱力分層：外熱層（變溫層）、常溫層和內(nèi)熱層。外熱層（變溫層）：為地球的表層，其熱量絕大部來自太陽，年變化影響深度一般為1020米。常溫層：指外熱層的下界與內(nèi)熱層的上界范圍內(nèi)，該帶的地溫大致保持在當(dāng)?shù)氐孛婺昶骄鶞囟茸笥?，其深度大約在地表以下1530米。內(nèi)熱層（增溫層）：指常溫層以下的地球內(nèi)部，其特點是地溫隨深度的增加而逐漸增高。 地?zé)嵩鰷芈剩ɑ虻販靥荻龋褐干疃让吭黾?00米時所升高的溫度，以表示，地球的平均地溫梯度為3。地?zé)嵩鰷?/p>

14、的規(guī)律只適用于地殼部分或巖石圈，據(jù)地球物理資料推斷，整個地球的平均溫度約為2000。彈性表現(xiàn)： .固體潮（球體形狀一段時期變化，另一段時期恢復(fù)原狀）塑性表現(xiàn)： 1.地球正固體橢球體，長軸與旋轉(zhuǎn)軸垂直 2.巖層褶皺、柔皺、蠕變 作用速度快，持續(xù)時間短，表現(xiàn)為彈性。 作用速度緩慢，持續(xù)時間長，表現(xiàn)為塑性。 （五）地球的彈和塑性 地球是一個由不同狀態(tài)與不同物質(zhì)的同心圈層所組成的球體。這些圈層可以分成內(nèi)部圈層與外部圈層，即內(nèi)三圈與外三圈。 外三圈包括大氣圈、水圈和生物圈；內(nèi)三圈包括地殼、地幔和地核。第二節(jié) 地球的圈層結(jié)構(gòu)地球各圈層質(zhì)量一、地球的外部圈層 大氣圈、水圈、生物圈 （Atmosphere、H

15、ydrosphere、Biosphere） （一）大氣圈Atmosphere 大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層，它包圍著海洋和陸地。 大氣圈沒有確切的上界，在200016000 公里高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下，土壤和某些巖石中也會有少量空氣，它們也可認(rèn)為是大氣圈的一個組成部分。 地球大氣圈氣體的總質(zhì)量約為5.1361021克，相當(dāng)于地球總質(zhì)量的百萬分之0.86。由于地心引力作用，幾乎全部的氣體集中在離地面100公里的高度范圍內(nèi)，其中75的大氣又集中在地面至10公里高度的對流層范圍內(nèi)。1. 分層：根據(jù)氣溫的垂直變化和密度狀況，把大氣圈自下而上分為五層，與我們關(guān)系最密切的是對流層，其次

16、是平流層。 2. 成分：地球大氣的主要成份為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04比例的微量氣體。（1）供給地球上生物生活所必須的碳、氫、氧、氮等元素。（2）保護生物的生長，使其避免受到宇宙射線的危害。（3）防止地球表面溫度發(fā)生劇烈的變化和水分的散失，如若沒有大氣圈，地球上將不會存在水分。（4）一切天氣的變化，如風(fēng)、雨、雪、雹等都發(fā)生在大氣圈中。（5）是地質(zhì)作用的重要因素。（6）與人類的生存和發(fā)展關(guān)系密切。大氣容易遭受污染，大氣環(huán)境的質(zhì)量直接關(guān)系著人類健康。 3. 作用（二）水圈Hydrosphere水圈：地球表面連續(xù)而不規(guī)則的水體稱為水圈。自然界的水以氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)三種形式存在于大氣圈、生物圈

17、、海洋與大陸表層之中。其中，海洋水約占，大陸表面水約占，地下水為，大氣水占。地球表面的水蒸發(fā)到大氣圈，大氣圈內(nèi)的水氣凝聚成雨、雪降落到地表，補給地表水及地下水，構(gòu)成水圈的大循環(huán)。產(chǎn)生三個重要結(jié)果： 1. 源源不斷地制造淡水供給陸地； 2. 凈化了空氣和大自然； 3. 通過河流將陸地表層及溶解物質(zhì)送入海洋。地球上的水循環(huán)（三）生物圈 Biosphere生物圈：是由生物及其生命活動的地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層。即地球表層由生命物質(zhì)的一圈。在大氣圈、水圈和地殼表層的土壤和巖石里，都有生物存在。自從地球上出現(xiàn)生物以來，生物的活動特別是人類的活動，對地球表面的改造十分明顯。 10公里高空、3公里深處，水圈中都

18、有生物，界線不截然。 生物的出現(xiàn)在水、氣圈形成之后。由于存在地球大氣圈、地球水圈和地表的礦物，在地球上這個合適的溫度條件下，形成了適合于生物生存的自然環(huán)境。 生物是外動力地質(zhì)作用中比較活躍的因素。一方面自身作為動力參于，另一方面間接改變環(huán)境2、CO2含量，影響外動力地質(zhì)作用。 地殼、地幔和地核 （Earth Crust, Mantle, Earth Core） 目前最深的鉆10km相對于6371km半徑來說微乎其微，對地球內(nèi)部了解主要借助于地震波研究成果及對隕石研究等。 地震波的傳播速度總體上是隨深度而變化的，相同的深度，就有相同的地震波波速。 據(jù)實測，地內(nèi)有兩個明顯的波速不連續(xù)面（界面）：莫

19、霍面、古登堡面，稱為不連續(xù)面，據(jù)此劃分地殼、地慢、地核。 二、地球的內(nèi)部圈層莫霍界面：地殼與地幔的分界，1909年南斯拉夫?qū)W者提出。古登堡界面：地幔與地核的分界，1914年美國學(xué)者提出。 (1) 莫霍面是地殼與地幔分界，厚度在大洋區(qū)和大陸區(qū)不同 大陸區(qū) 陸殼 厚20-70公里 平均33km 大洋區(qū) 洋殼 厚 5-10公厘 平均7km (2) 康拉德界面：僅存在于陸殼中（1925年發(fā)現(xiàn)），是次一級界面，深約10km。 界面之上，巖石平均密度2.67,花崗巖質(zhì)，稱Si-Al層 界面之下，巖石平均密度2.9, 玄武巖質(zhì),稱Si-Mg層(3) 陸殼與洋殼的區(qū)別 厚度不同，陸殼33km，洋殼7km； 陸

20、殼的物質(zhì)組成為上部硅鋁層，下部硅鎂層；洋殼的物質(zhì)組成只有硅鎂層 1. 地殼 莫霍面以下到古登堡面以上的圈層。深度為從地殼底界到2900km,厚約2860km,占地球體積的82%，質(zhì)量為4.051021t，g/cm3g/cm3，即在地幔下部接近于地球的平均密度。 基本上為固態(tài)，超基性巖。以1000公里為界，分上地幔、下地幔,上地幔密度3.5，下地幔5.1 。 在上地幔 60-400公里范圍內(nèi)，有一個地震波低速帶，推測屬熔融狀態(tài)，液態(tài)，可以蠕動變形而緩慢流動,稱軟流圈。軟圈上、下界線是漸變的、起伏的。 軟流圈以上，上地幔的剛性頂蓋和地殼一起合稱巖石圈。 2. 地幔 巖石圈 對于地球巖石圈，除表面形態(tài)外，是無法直接觀測到的。主要由地球的地殼和地幔圈中上地幔的頂部組成，從固體地球表面向下穿過地震波在近33公里處所顯示的第一個不連續(xù)面（莫霍面），一直延伸到軟流圈