地球的内部圈层及特征

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地球的内部圈层,第三章,地壳,地幔,主要内容,一、地球内部的主要物理性质,二、地球内部圈层划分（本章重点）,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态,四、地壳（本章重点）,一、地球内部的主要物理性质,地球内部主要的物理性质包括,密度,、,压力,、,重力,、,温度,、,磁性,及,弹塑性,等。,1.,密度,地球内部的密度由表层的,2.72.8g/cm,3,向下逐渐增加到地心处的12.51g/cm,3,，并且在一些不连续面处有明显的跳跃。,2.,压力,地球内部压力总是随着深度而增加，地下深处的压力称静压力或围压，可表示为,=h,h,g,h,，即静压力等于某深度,h,和该深度以上地球物质平均密度,h,与平均重力加速度g,h,的乘积。,一、地球内部的主要物理性质,3.,重力,地球吸引力与离心力的合力就是重力，主要取决于地球的引力。,重力场的强度用重力加速度来衡量，重力加速度也简称重力。重力随纬度升高而增加。,4.,温度,外热层,：由于受太阳辐射热的影响，温度可变的地球表层，平均深度约,15m,。,常温层,：外热层的下界处温度常年保持不变，这一深度带称常温层。,地热增温率,或,地温梯度,：常温层以下每向下,100m,所升高温度。,一、地球内部的主要物理性质,5.,磁场,地球周围的磁场也称地磁场。,地磁场由,基本磁场,、,变化磁场,和,磁异常,三个部分组成。,地磁场成因的,自激发电机,模式,磁偏角,、,磁倾角,和,磁场强度,是地球上某点的,地磁要素,。,一、地球内部的主要物理性质,5.,弹塑性,地球具有弹性的证据,：,（1）地球内部能传播地震波；,（2）固体地球表面在日、月引力作用下可发生固体潮。,地球具有塑性的证据：,（1）地球自转的惯性离心力使地球赤道半径加大；（2）岩石的塑性变形,影响地球弹性与塑性的重要因素：,时间和温-压条件。,在快速受力的情况下易于显示弹性，在缓慢受力的情况下易于显示塑性；,在较高的温度和压力条件下易于显示塑性。,二、地球内部圈层的划分,1.,划分的依据,地震波在地球内部的传播特点,地震产生穿透固体地球的地震波,P,波到达液体或部分液体层界面时折射,P,波到达固体边界时再次折射,所有波的折射会产生地表地震仪不能记录到,P,波的阴影区,地幔,地核,P,波阴影区,地震,两个重要的波速不连续界面：,莫洛霍维奇不连续面,（简称,莫霍面,）和,古登堡不连续面,（简称,古登堡面,）,一个低速带,古登堡面,莫霍面,二、地球内部圈层的划分,二、地球内部圈层的划分,2,.地球内部圈层划分示意图,地幔,古登堡面,莫霍面,上地幔,软流圈,岩石圈,大陆地壳,大洋地壳,上地幔,外核,内核,岩,石,圈,地,幔,2,.地球内部圈层划分示意图,软流圈和岩石圈的相对位置,大洋地壳,大陆地壳,岩石圈,莫洛霍维奇不连续面,低速带,（部分熔融）,上地幔,软流圈,地球的内部圈层划分,深度（,km,）,地壳,地幔,地核,软流圈,岩石圈,下地幔,外核,内核,(固态),(固态),(固态),(固态),三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态,1.,地核：古登堡面（,2885km,）至地心部分。,(,1,)主要由铁、镍和少量硅、硫等元素组成；,(,2,)密度高；,(,3,)进一步分为外核、过渡层和内核，外核呈液态，内核呈固态，过渡层呈液体-固体过渡状态。,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态,2,.地幔：莫霍面至古登堡面之间的部分,质量大，是地球的主体部分；,60km至250km之间存在软流圈，物质部分熔融(1%10%),具较强塑性或流动性，是岩浆的重要发源地；,地幔岩由相当于超基性岩的物质组成，主要矿物成分可能是橄榄石和一部分辉石与石榴子石。,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态,3,.地壳：莫霍面以上至地表部分。,（1）地壳中元素的组成与分布,克拉克值：,某种元素在地壳中的平均质量百分比。,地壳中最丰富的10种元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H，占地壳总质量的99.96%.,其中O、Si、Al、Fe四种元素即占88.13%。,丰度值：,某一地区某种化学元素的质量百分比,。,一、地壳的化学成分,1.克拉克值（clarke）：,各种化学元素在地壳中的平均含量 之百分数。,表示方法：质量百分数质量克拉克值,原子百分数原子克拉克值,丰度值：,某一地区某种化学元素的质量百分比。,2.地壳中元素的分布特点,1）元素分布极不均匀:,丰度最大者：,O,46.6%,丰度最小者：,Rn,710,-16,%,2）地壳,的,主要化学组成(见右图),三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳,（,2,）矿物：,地壳中天然形成的的单质或化合物。,最硬的矿物,金刚石,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,矿物的形态,：,依据晶体在三维空间的发育程度，晶体习性大致分为三种基本类型：,（1）一向延长型：,晶体沿一个方向,特别发育，呈柱状、针状和纤维状等。,石英、辉锑矿、角闪石等；,（2）二向延展型：,晶体沿两个方向,相对更发育，呈板状、片状、鳞片状,和叶片状等。,云母、长石等,（3）三向等长型：,晶体沿三个方向,发育大致相等，呈粒状或等轴状。,黄铁矿、石榴子石、磁铁矿,棱柱状石英,片状云母,柱状电气石,等轴状石盐,矿物集合体的形态,辉鍗铅矿,自然铜,黄水晶晶簇,石英晶簇,孔雀石,绿松石,石膏,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,矿物的物理性质,指矿物的光学性质（颜色、条痕色、透明度和光泽等）、力学性质（硬度、解理与断口等）和相对密度、磁性、压电性等。,菱面体方解石沿着解理面破裂的特性,矿物的物理性质-光学性质,A-矿物的颜色,定义：,对光选择性吸收的结果,可见光 390760nm，其间波长由长至短依次显示,红,、,橙,、,黄,、,绿,、,青,、,蓝,、,紫,等色，它们的混合色为,白色,矿物的光学效应,反射、吸收、透射,矿物对光全部吸收时，矿物呈黑色,对所有波长的色光均匀吸收，矿物呈不同程度的灰色,基本上都不吸收则为无色或白色,选择吸收某些波长的色光，矿物,呈现吸收色光的互补色,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,矿物颜色的类型,自色、他色、假色,自色,是指矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色.自色,对矿物鉴定有着重要的意义。,他色,是由杂质、气液包裹体所引起的颜色,假色,是因物理光学效应而产生的颜色,(,干涉、衍射、散射,),B.条痕,矿物粉末的颜色，通常是以矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。,矿物的条痕能消除假色、减弱他色、突出自色，比矿物颗粒的颜色更为稳定、更有鉴定意义。,应用对象：,有色矿物(,尤其是硫化物或部分氧化物和自然,元素矿物;,类质同像的混入可通过条痕推测矿物的形成条件,),低硬度矿物,（,硬度条痕板,）,矿物的物理性质-光学性质,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,C.矿物的透明度,是指矿物可以透过可见光的程度。,据矿物碎片刃边的透光程度，配合矿物的条痕，矿物的透明度分三级：,1）透明,：能透过绝大部分光，条痕为无色、白色或浅色。,2）半透明,：可允许部分光透过，条痕呈红、褐等各种彩色。,3）不透明,：基本不允许光透过，条痕呈黑色或金属色。,影响因素,：,主要与其对可见光的吸收程度有关，即取决于矿物的晶格类型和阳离子类型。,矿物中的裂隙、包裹体，及矿物的集合方式、颜色深浅和表面风化程度。,矿物的物理性质-光学性质,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,D.光泽,1）金属光泽：,似平滑金属磨光面的反光。矿物具金属色，条痕呈黑色或金属色，不透明。,2）半金属光泽：,反光较强，似未经磨光的金属表面的反光。矿物呈金属色，条痕为棕色、褐色等深彩色，不透明半透明。,3）金刚光泽：,反光较强，似金刚石般明亮耀眼的反光。颜色和条痕均呈浅色（如浅黄、桔红、浅绿等）、白色或无色，半透明透明。,矿物的光泽是指矿物表面对光的反射能力。,矿物的物理性质-光学性质,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,矿物的物理性质-力学性质,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,A.硬度,矿物抵抗外来机械作用(如刻划、压入或研磨等)的能力。,矿物肉眼鉴定中，通常采用摩斯硬度(HM)，系一种刻划硬度。,摩斯硬度计,小于指甲,（5.5),简单硬度计,影响矿物硬度大小的因素,化学键 原子半径与电价 紧密堆积程度,矿物受外力（敲打、挤压等）作用后，沿着一定的结晶方向发生破裂，形成一系列光滑平面的性质,解理产生的原因,解理是由矿物的晶体结构决定的,解理产生在面网间化学键力最弱的方向,B.解理,解理的等级,：,据其产生的难易程度及完好性，通常分为五级：,1）,极完全解理,：矿物受力后极易裂成薄片，解理面平整而光滑。,矿物的物理性质-力学性质,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,2）完全解理：,矿物受力后易裂成光滑的平面或规则的解理块，解理面显著而平滑，常见解理面的阶梯。,3）中等解理：,矿物受力后常破裂成较小的不很平滑的平面，解理面不太连续，常呈阶梯状，且闪闪发亮，清晰可见。,4）不完全解理：,矿物受力后不易裂出解理面，仅断续可见小而不平滑的解理面。,5）极不完全解理,：,即无解理。,矿物受力后很难出现解理面，仅在显微镜下偶尔可见零星的解理缝。,只有晶质矿物才有解理,不同矿物，其解理发育,程度不同,无论完整与否，无论大,小如何，同种矿物具有,相同的解理,C.断口,(fracture),是指矿物晶体受力后将沿任意方向破裂而形成各种不平整的断面。,矿物的物理性质-力学性质,三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（2）矿物,矿物的分类,：,根据矿物的化学成分分为五大类：,自然元素矿物,：如自然金、银、硫等；,硫化物矿物,：如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉锑矿等,卤化物矿物,：如石盐、钾盐、光卤石、萤石等。,氧化物,和,氢氧化物矿物,：如石英、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、铝土矿、刚玉、软锰矿等。,含氧酸盐矿物,：可进一步分为硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐等，最主要的是硅酸盐和碳酸盐矿物，如长石、普通辉石、方解石等。,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（3）岩石,（3）,岩石,天然形成的、由固体矿物或岩屑组成的集合体。,岩石的矿物成分及结构、构造,不同的岩石具有不同的矿物成分及结构、构造,岩石的结构,：组成岩石的矿物（或岩屑）的结晶程度、颗粒大小、形状及其相互关系。如,等粒结构,、,碎屑结构,等,等粒结构,含油迹的砂岩,砂岩的碎屑结构,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（3）岩石,岩石的构造,：岩石中的矿物颗粒（或岩屑）在空间上的分布和排列方式特点。,层理,片麻状构造,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（3）岩石,地壳中的岩石类型,根据成因，地壳中岩石可分为,岩浆岩,、,沉积岩,和,变质岩,三大类。,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（3）岩石,岩浆岩,：岩浆冷凝后形成的岩石称为岩浆岩，又称火成岩。,美国夏威夷,Kilauea,火山中的熔岩,根据形成环境又可分为两种类型：,喷出岩,和,侵入岩,辉石花岗岩,文象花岗岩,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（3）岩石,岩浆岩,根据岩浆岩中,SiO,2,化学组分的百分含量，岩浆岩可以划分四大类：,超基性岩,：,SiO,2,45%，如橄榄岩、苦橄岩；,基性岩,：45%SiO,2,52%，如玄武岩、辉长岩；,中性岩,：52%SiO,2,66%，如花岗岩,、流纹岩。,三、,地球内部各圈层的物质组成及物理状态 3.地壳（3）岩石,沉积岩：,在地表或近地表条件下，母岩风化、剥蚀的产