知名大学地质学与工程地质地球与地壳.pptx

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1、徐文徐文杰杰E-mail:wenjiexuE-mail:清华大学清华大学 水利系水利系第1章 地球与地壳第1章 地球与地壳第 2 页太阳系的构成太阳系的构成地球的形成与演化地球的形成与演化地球的基本地球的基本性质性质岩石圈板块构造岩石圈板块构造地质作用地质作用本章本章内容内容第 3 页水星水星金星金星地球地球火星火星木星木星土星土星天王星天王星海王星海王星冥王星冥王星类地行星类地行星类地行星类地行星类木行星类木行星类木行星类木行星太太阳阳谷谷神神星星卡卡戎戎齐齐娜娜1.1.太阳系太阳系的的构成构成第 4 页太阳系的构成太阳系的构成地球的形成与演化地球的形成与演化地球的基本性质地球的基本性质岩石

2、圈板块岩石圈板块构造构造地质作用地质作用本章本章内容内容第 5 页（加拿大魁北克省）地球上发现的最古老岩石地球上发现的最古老岩石年龄为年龄为42.842.8亿年亿年（2008.9.262008.9.26日公布）日公布）具推测地球的具推测地球的年龄年龄为为4646亿年亿年（星际物质聚集成地球星际物质聚集成地球）2.2.地球的形成与演化地球的形成与演化地球的年龄地球的年龄地球的年龄地球的年龄第 6 页地核地核地幔地幔地壳地壳2.2.地球的形成与演化地球的形成与演化地球的圈层构造地球的圈层构造地球的圈层构造地球的圈层构造第 7 页均质体，均质体，温度较低温度较低原始原始地球地球46464646亿年亿

3、年亿年亿年4040亿年亿年地壳、地地壳、地幔、地核幔、地核圈圈层结构层结构初步形成初步形成收缩放热、放射性元素放射热重力分异约约2000C2000C部分熔融部分熔融2.2.地球的形成与演化地球的形成与演化内部圈层形成演化内部圈层形成演化内部圈层形成演化内部圈层形成演化第 8 页很薄的地壳很薄的地壳被水覆盖，被水覆盖，大量陨大量陨石撞石撞击、挥发散击、挥发散发发。原始原始地壳地壳大量海底大量海底岩浆喷发、岩浆喷发、堆积、露堆积、露出出水面水面-陆陆核。核。陆核形成陆核形成35353535亿年亿年亿年亿年15151515亿年亿年亿年亿年2.52.52.52.5亿年亿年亿年亿年25252525亿年亿

4、年亿年亿年陆核陆核边缘边缘扩大形成扩大形成面积较大面积较大的稳定的的稳定的地块。地块。地盾形成地盾形成岩浆活动岩浆活动主要在主要在褶褶皱带，受皱带，受构造运动构造运动影响。影响。大陆阶段大陆阶段古古大陆分大陆分裂裂,板块形板块形成。成。大陆海洋大陆海洋2.2.地球的形成与演化地球的形成与演化地壳的演化地壳的演化地壳的演化地壳的演化第 9 页 生物圈生物圈水水 圈圈大气圈大气圈大气圈大气圈原始地壳形成期原始地壳形成期（35亿年亿年），广泛的火山活动（喷发），大量），广泛的火山活动（喷发），大量气体喷出形成气体喷出形成原始大气圈原始大气圈原始大气圈原始大气圈（、）。）。2.2.地球的形成与演化地球

5、的形成与演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化第 10 页 生物圈生物圈水水 圈圈大气圈大气圈大气圈大气圈现今大气圈结构现今大气圈结构现今大气圈结构现今大气圈结构：厚度在几万：厚度在几万米以上，渐渐过渡到宇宙气体，米以上，渐渐过渡到宇宙气体，其其3/4 集中在地表集中在地表10km范围内。范围内。底底层层大气的成份大气的成份：N2(78%)；O2(21%)；CO2等。等。2.2.地球的形成与演化地球的形成与演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化第 11 页 生生物圈物圈水水 圈圈大气圈大气圈大气圈大气圈原始大气圈中（汽）冷凝降到原始地壳上，形成原始水圈。2.2.地球

6、的形成与演化地球的形成与演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化第 12 页生生物圈物圈水水 圈圈大气圈大气圈大气圈大气圈2.2.地球的形成与演化地球的形成与演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化外部圈层演化第 13 页地球各大圈层并不地球各大圈层并不是孤立存在的，而是孤立存在的，而是相互影响相互作是相互影响相互作用的。用的。2.2.地球的形成与演化地球的形成与演化各圈层的相互作用各圈层的相互作用各圈层的相互作用各圈层的相互作用第 14 页太阳系的构成太阳系的构成地球的形成与演化地球的形成与演化地球的基本地球的基本性质性质岩石圈岩石圈板块板块构造构造地质作用地质作用本章本章内容内

7、容第 15 页地球地球基本性质基本性质圈层圈层构造构造地壳地壳均衡均衡形状形状重力重力3.3.地球的基本性质地球的基本性质第 16 页近近似似“梨形梨形”？3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球的形状地球的形状地球的形状地球的形状第 17 页6378.14km6356.76km地球的大地水准面剔除地球扁率并放大1000倍的三维透视图北极外凸18.9m；南极外凹25.8m。3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球的形状地球的形状地球的形状地球的形状第 18 页3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球的形状地球的形状地球的形状地球的形状第 19 页地球是地球是一个两极稍扁，赤道略鼓的一个两极稍扁

8、，赤道略鼓的不规则椭球体。不规则椭球体。3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球的形状地球的形状地球的形状地球的形状第 20 页地球的地球的大地水准面等值线云图大地水准面等值线云图（剔除剔除地球扁率并地球扁率并放大放大10001000倍的三维倍的三维透视图）透视图）3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球的形状地球的形状地球的形状地球的形状第 21 页上地幔上地幔下地幔下地幔内核内核外核（液态）外核（液态）地壳地壳地幔地幔1000km1000km5000km5000km岩石圈岩石圈软流圈软流圈古登堡界面古登堡界面古登堡界面古登堡界面（2900km 2900km）莫霍界面莫霍界面莫霍界面莫霍界面

9、地核地核3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球圈层构造地球圈层构造地球圈层构造地球圈层构造软流圈是上地幔中十软流圈是上地幔中十分重要的圈层，也是分重要的圈层，也是玄武岩岩浆主要来源玄武岩岩浆主要来源第 22 页陆壳陆壳（平均厚度（平均厚度35km35km）洋壳洋壳（5-5-10km10km）上地幔上部上地幔上部软流圈软流圈莫霍界面莫霍界面岩石圈岩石圈上地幔下部上地幔下部3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球圈层构造地球圈层构造地球圈层构造地球圈层构造第 23 页重力重力重力重力 引力引力离心力离心力G=mg 理论计算值理论计算值理论计算值理论计算值理论计算值理论计算值g=978.049(1

10、+6.00528895sin2-0.00002462sin4）cm/s2-纬度纬度地球两极：地球两极：gp=983.22 cm/s2 ；地球赤道：地球赤道：ge=978.04 cm/s2FcG3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球重力地球重力地球重力地球重力第 24 页重力观察重力观察值与理论值与理论计算值之计算值之间的偏差间的偏差重力重力异常异常测点测点测点测点高度高度高度高度地形地形地形地形中间层中间层中间层中间层密度密度密度密度深部深部深部深部物质物质物质物质布格布格校正校正布格布格布格布格重力重力重力重力异常异常异常异常布格重力异常，常常反映了地壳的厚度和莫霍界面的起伏。一般来讲大范

11、围的布格重力负异常的地方，通常地壳厚度增大；小区域的布格重力异常，可能是由于岩石密度造成的。3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球重力地球重力地球重力地球重力第 25 页http:/www.csr.utexas.edu/grace/publications/fact_sheet/3.html3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球重力地球重力地球重力地球重力第 26 页3.3.地球的基本性质地球的基本性质地球重力地球重力地球重力地球重力第 27 页北美的地壳厚度（北美的地壳厚度（等值线以等值线以千米计千米计）地壳地壳厚度厚度变化变化规律规律地势低的地方地壳薄；地势高的地方地壳厚。3.3.地球

12、的基本性质地球的基本性质地壳均衡地壳均衡地壳均衡地壳均衡第 28 页在地幔的某一深度上，上覆岩石对地幔的压力处处相等，处于一种均衡状态，这种现象称为地壳均衡地壳均衡。3.3.地球的基本性质地球的基本性质地壳均衡地壳均衡地壳均衡地壳均衡第 29 页太阳系构成太阳系构成地球的形成与演化地球的形成与演化地球的基本性质地球的基本性质岩石圈板块岩石圈板块构造构造地地 质质 作作 用用本章本章内容内容第 30 页板块构造板块构造学学 说说海底扩张海底扩张学学 说说大陆漂移大陆漂移学学 说说4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造第 31 页地球上所有大陆在地球上所有大陆在中生代中生代（约（约2.32.3亿年）

13、以前亿年）以前曾经是曾经是统一的巨大陆块统一的巨大陆块称之为称之为泛大陆泛大陆；中生代中生代开始开始泛泛大陆分裂并漂移大陆分裂并漂移逐渐达逐渐达到现在的到现在的位置。位置。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说第 32 页 生物化石生物化石 冰川冰川遗迹遗迹 造山带造山带与地层学与地层学大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说（证据证据证据证据）第 33 页 生物化石生物化石 冰川冰川遗迹遗迹 造山带造山带与地层学与地层学大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态4.

14、4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说（证据证据证据证据）第 34 页 生物化石生物化石 冰川冰川遗迹遗迹 造山带造山带与地层学与地层学大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态加里东褶皱山系加里东褶皱山系阿巴拉契亚山脉阿巴拉契亚山脉4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说（证据证据证据证据）第 35 页 生物化石生物化石 冰川冰川遗迹遗迹 造山带造山带与地层学与地层学大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态据据据据古冰川沉积物和古冰川沉积物和古冰川沉积物和古冰川沉积物和冰川擦痕冰川擦痕冰川擦痕冰川擦痕等证据，

15、等证据，等证据，等证据，目前目前目前目前位于热带、温位于热带、温位于热带、温位于热带、温带地区的南美、南带地区的南美、南带地区的南美、南带地区的南美、南非、印度和澳大利非、印度和澳大利非、印度和澳大利非、印度和澳大利亚等地都分布着大亚等地都分布着大亚等地都分布着大亚等地都分布着大片古冰川遗迹，而片古冰川遗迹，而片古冰川遗迹，而片古冰川遗迹，而北半球找到的却是北半球找到的却是北半球找到的却是北半球找到的却是热带植物热带植物热带植物热带植物化石。化石。化石。化石。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说（证据证据证据证据）第 36 页 生物化石生物化石 冰川冰川

16、遗迹遗迹 造山带造山带与地层学与地层学大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态舌羊齿舌羊齿水龙兽水龙兽中龙中龙4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说（证据证据证据证据）第 37 页 生物化石生物化石 冰川冰川遗迹遗迹 造山带造山带与地层学与地层学大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态大陆边缘形态4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说大陆漂移说（证据证据证据证据）第 38 页19301930年年魏格纳在魏格纳在格陵兰探险遇难身亡，大陆漂移说格陵兰探险遇难身亡，大陆漂移说也也被被打入了冷宫打入了冷宫。直到。直到2020世纪世纪

17、6060年代，年代，大陆漂移大陆漂移终于在终于在大大洋深处洋深处找到了找到了答案，答案，使得大陆漂移说再度复活起来，并使得大陆漂移说再度复活起来，并且成为且成为海底扩张说海底扩张说海底扩张说海底扩张说和和板块学说板块学说的奠基石的奠基石。证证证证 据据据据铁证如山铁证如山动动动动 力？力？力？力？自转离极力自转离极力？潮汐摩擦潮汐摩擦力？力？4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造大陆漂移说（缺陷）大陆漂移说（缺陷）大陆漂移说（缺陷）大陆漂移说（缺陷）第 39 页1960-19621960-1962年美国的赫斯年美国的赫斯（HessHess）和迪茨（）和迪茨（DietzDietz）提出，认为：提出

18、，认为：地幔物质在地幔物质在地幔物质在地幔物质在大洋中脊处涌出，向两侧大洋中脊处涌出，向两侧大洋中脊处涌出，向两侧大洋中脊处涌出，向两侧扩散，在海沟处俯冲消亡；扩散，在海沟处俯冲消亡；扩散，在海沟处俯冲消亡；扩散，在海沟处俯冲消亡；海底在不断运动，洋壳在海底在不断运动，洋壳在海底在不断运动，洋壳在海底在不断运动，洋壳在不断更新；海底扩张的驱不断更新；海底扩张的驱不断更新；海底扩张的驱不断更新；海底扩张的驱动力是动力是动力是动力是地幔对流地幔对流地幔对流地幔对流。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说海底扩张说海底扩张说海底扩张说第 40 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳

19、年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地形19181918年，德国科学家利用超声波回声测深仪发现大年，德国科学家利用超声波回声测深仪发现大西洋中央明显变浅，宽度竟有西洋中央明显变浅，宽度竟有1 1千多千米。千多千米。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）第 41 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地形海底存在着海岭（大洋中脊或海底存在着海岭（大洋中脊或裂谷）裂谷）、海沟（俯冲海沟（俯冲带）和带）和大洋大洋盆地。盆地。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）

20、海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）第 42 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地形全球洋壳年龄全球洋壳年龄海底玄武岩及沉积物年龄从大洋中脊向海沟方向逐渐变老。海底玄武岩及沉积物年龄从大洋中脊向海沟方向逐渐变老。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）第 43 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地形太平洋洋底地形太平洋洋底地形太平洋洋底地形太平洋洋底地形太平洋洋底年龄太平洋洋底年龄太平洋洋底年龄太平洋洋

21、底年龄4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）第 44 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地形据古地磁学研究，地磁南、北极曾发生过周期性倒转。人据古地磁学研究，地磁南、北极曾发生过周期性倒转。人们据此制定了地质时期的正反极向年代表。们据此制定了地质时期的正反极向年代表。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）第 45 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地

22、形洋中脊两侧通常显示洋中脊两侧通常显示出清晰的磁异常条带，出清晰的磁异常条带，且正、负相间，两侧且正、负相间，两侧呈平行对称排列呈平行对称排列。磁磁异常条带如实记录异常条带如实记录了磁极倒转过程，同了磁极倒转过程，同时演绎了洋中脊不断时演绎了洋中脊不断向两侧扩张的历史向两侧扩张的历史。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）第 46 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地形4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证

23、据）第 47 页 转换断层转换断层 磁磁异常条带异常条带 洋壳年龄洋壳年龄海底地形海底地形海底地形海底地形转换断层转换断层:横切横切洋中脊、平行排列的洋中脊、平行排列的断裂带。断裂带。转换断层转换断层将将洋中脊错开的水平距离可达数百至上千千米，洋中脊错开的水平距离可达数百至上千千米，这是这是地地壳壳大规模大规模水平运动又一有力的水平运动又一有力的证据。证据。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）海底扩张说（证据）第 48 页1968年法国的勒皮雄与麦肯齐等人提出的一种“新大陆漂移说”。板块学说认为：地球的刚性岩石圈是由若干地球的刚性岩石圈是由

24、若干巨大的巨大的块块体体（板块）构成，它们在板块）构成，它们在软流圈上曾发生并还在继续发生大规软流圈上曾发生并还在继续发生大规模水平运动模水平运动，并在各个，并在各个板块之间发生板块之间发生相互作用；正是相互作用；正是这种这种相互相互作用，从作用，从根本上控制了各种内、外地质作用的发生和根本上控制了各种内、外地质作用的发生和发展。发展。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造板块构造学说板块构造学说板块构造学说板块构造学说第 49 页太太平平洋洋板板块块欧亚大陆欧亚大陆板块板块北美洲北美洲板块板块南南 极极 洲洲 板板 块块南美洲南美洲板板 块块非非 洲洲板板 块块欧亚大陆欧亚大陆板块板块印度印度

25、板块板块澳洲板块澳洲板块纳斯卡纳斯卡板块板块科科克斯克斯板块板块菲律宾海菲律宾海板块板块阿拉伯阿拉伯板块板块加勒比海加勒比海板块板块4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造板块构造学说板块构造学说板块构造学说板块构造学说第 50 页全球板块运动速率及方向全球板块运动速率及方向4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造板块构造学说板块构造学说板块构造学说板块构造学说第 51 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造板块构造学说板块构造学说板块构造学说板块构造学说第 52 页软流圈板块边界类型板块边界类型板块边界类型板块边界类型离散边界离散边界(板块增生板块增生)汇聚边界汇聚边界（板块消亡）（板块消亡）转换边

26、界转换边界板块边界处存在着板块间强烈的相互作用，是地球上最活跃的地带，是火山、地震活动活跃带。4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造板块构造学说板块构造学说板块构造学说板块构造学说第 53 页板块碰撞边界形式板块碰撞边界形式4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造板块构造学说板块构造学说板块构造学说板块构造学说洋壳陆壳碰撞洋壳陆壳碰撞洋壳陆壳碰撞洋壳陆壳碰撞洋壳洋壳碰撞洋壳洋壳碰撞洋壳洋壳碰撞洋壳洋壳碰撞陆陆陆陆壳陆壳碰撞壳陆壳碰撞壳陆壳碰撞壳陆壳碰撞第 54 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造(李强，等.2012)第 55 页4.4.岩石圈板块构

27、造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造第 56 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造第 57 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造第 58 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造Paul Tapponnier的模拟实验，印度地块向北挤压过程中东南亚地块的模拟实验，印度地块向北挤压过程中东南亚地块逃逸构造逃逸构造示意示意图图(A：东南亚地块；：东南亚地块；B：华南地块：华南地块)第 59 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构

28、造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造梁光梁光河，河，2013.第 60 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造梁光梁光河，河，2013.第 61 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造梁光梁光河，河，2013.第 62 页4.4.岩石圈板块构造岩石圈板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造中国板块构造梁光梁光河，河，2013.第 63 页太阳系构成太阳系构成地球的形成与演化地球的形成与演化地球的基本性质地球的基本性质岩石圈板块岩石圈板块构造构造地地 质质 作作 用用本章本章内容内容

29、第 64 页 地质作用地质作用地质作用地质作用由自然动力引起地球和地壳物质组成、内部结构和地由自然动力引起地球和地壳物质组成、内部结构和地壳形态不断变化和发展的壳形态不断变化和发展的作用。作用。5.5.地质作用地质作用第 65 页2008.5.12汶川地震后的北川县城火山喷发火山喷发青藏高原变形青藏高原变形风化风化地质作用地质作用过程过程有有的速度很快的速度很快有的非常缓慢有的非常缓慢5.5.地质作用地质作用第 66 页5.5.地质作用地质作用 地质作用类型地质作用类型（按自然动力来源不同）（按自然动力来源不同）外动力地质作用：外动力地质作用：内内动力地质作用动力地质作用：主要来自地球公转及自转过程中产生的旋转能、重力作用形成的重力能、放射性元素衰变产生的辐射热能、岩石生成时的结晶能和化学能。来源于地球以外的能源，主要的是太阳能，及由其产生的大气环流、水循环、生物的生长和演变、冰川运动、海洋运动等等。第 67 页知知 识识层层 面面方方 法法层层 面面掌握掌握地球的基本性质地球的基本性质、了解岩石圈和板块、了解岩石圈和板块构造理论；掌握构造理论；掌握地质作用地质作用概念、分类概念、分类本章小结本章小结“将近论古将近论古”的思维方式。的思维方式。第 68 页课后思考课后思考全球地震活动全球地震活动 与板块构造的关系。与板块构造的关系。