第三章

地球結構

§3-1地球圈層結構

§3-2大地結構學說

§3-3火山與地震

第1頁＊地球外部結構：大氣圈、水圈、生物圈。第2頁＊地球內圈層部結構：地殼、地幔、地核。第3頁§3-1地球內部圈層結構

三、

地殼演變

一、地球內部結構二、

地殼運動地殼地幔地核概念地質結構及其地貌表現地質年代概念地殼演化簡史和古地理概貌第4頁

地球內部主要物理性質

密度：從地表到地心，密度逐步增大，在33km、2885km以及其它深度，密度突然增高。壓力：靜巖壓力，即壓強隨深度增加壓力不停增加；33km處為1200Mpa，2885處為135200Mpa，地心處可達361700Mpa。溫度：變溫層（外熱層）—地表受太陽影響，溫度呈四季、晝夜周期改變表層。常溫層—外熱層之下，地溫常年保持不變地方。

第5頁

地球內部主要物理性質

地震波：

縱波—質點振動方向與傳輸方向相同，速度快，任何物質均可經過，又稱P波；橫波—質點振動方向與傳輸方向垂直，速度慢，不能經過液態介質，又稱S波；33km處，P波、S波速度突然增加；

2885km處，P波、S波速度下降，S波降至0；

5155km處，S波從0變為3.46km/s。

第6頁§3.1

地球圈層結構一、地球內部結構（一）內部圈層劃分依據地球內部波速和密度分異可將地球內部分成3個一級圈層——地殼、地幔、地核。2個一級界面。

核核第7頁地震波速度與地球內部結構第8頁1、地殼(crust)0~33km，大陸型地殼（Si—Al層）以花崗巖為代表；大洋型地殼（Si—Mg層）以玄武巖為代表。第9頁2、地幔（mantle）33~2885km。上地幔（33~650km），

上部為固態（33~60km）；（上地幔上部固態與地殼組成巖石圈）中部為部分熔融狀態（60~250km，巖漿發源地）（中部低速層（部分熔融狀態）為軟流圈）下部為固態（250~650km）。

下地幔也為固態（650~2885km）。第10頁3、地核（core）

外核（2885~4170km），液態地核；

過渡層（4170~5155km），固液態過渡帶；內核（5155~6371km），固態地核。

第11頁莫霍面前南斯拉夫學者莫霍洛維奇（19）首先發覺地殼與地幔不連續面，平均深度為33km。古登堡面（Gutenbergdiscontinuity）

美國地球物理學家古登堡（19）首先發現地幔與地核分界面，平均深度為2885km。

第12頁（二）內部圈層物質組成1、地殼

由固態巖石組成，沉積巖、巖漿巖和變質巖。

2、地幔

①上地幔—由相當于基性巖（橄欖巖）物質組成，其主要礦物為橄欖石、輝石和石榴子石，被稱為地幔巖，與石隕石相同。上地幔中部存在軟流圈是巖漿主要發源地。

②下地幔—與上地幔物質成份相比，鐵含量相對增加。3、地核

其成份與鐵隕石相近，主要為鐵、鎳物質，其次有少許硅、硫等輕元素組成合金。

第13頁二、地殼運動

（一）地殼（結構）運動概述

地殼運動主要是指地球內力引發巖石圈變形、變位及洋底增生和消亡地質作用。（又稱結構運動）

當前人們把晚第三紀以來發生結構運動，叫新結構運動；把有些人類歷史以來發生新結構運動，稱為當代結構運動。

第14頁

（二）地殼（結構）運動基本特征

（1）結構運動含有方向性

結構運動包含水平運動和垂直運動兩種。＊水平運動（造山運動）

表現為巖石圈水平擠壓、拉伸或平移甚至是旋轉，使巖層發生褶皺和斷裂，甚至形成巨大褶皺山系或巨大地塹和裂谷。

第15頁第16頁褶皺1褶皺第17頁

＊垂直運動（造陸運動）

表現為大面積上升和下降運動，形成大型隆起和拗陷，引發海侵和海退。

普通說來，垂直運動易于識別，但垂直運動比水平運動遲緩。在同一地域不一樣時間內，上升運動和下降運動經常交替進行。垂直運動總是此起彼落。

第18頁（2）結構運動速度和幅度非均勻性

結構運動有快有慢，但多數是長久遲緩運動，如喜馬拉雅山——四千萬年前是一片汪洋，今日卻成了世界屋脊。第三紀以來，每年平均上升0.05cm。從1862~1932年70年間，平均每年上升1.82cm，近些年來上升速度還在增加。大洋中脊——以每年2~4cm速度向兩側移動。

第19頁

結構運動幅度（指位移量），隨時間和地點而改變。運動幅度與運動方向和速度相關。不論垂直運動還是水平運動，只要運動方向不變，時間愈長運動幅度愈大，同一時間內，速度愈快，運動幅度愈大。第20頁如喜馬拉雅山——開始上升以來，幅度已超出10000m。江漢平原地域——據那里上第三系和第四系沉積物厚度計算，卻下降了1000m左右。

假如結構運動在一定時間間隔內，運動方向頻繁改變，時而上升時而下降，或者作往復水平運動，那么地質歷史統計反應運動幅度不大。所以結構運動幅度大小，直接反應著一個地域地殼活動性。第21頁

在大陸內部，垂直運動能夠經過大地水準測量來發覺。在海邊能夠利用各種標志來驗證。如意大利那不勒斯灣海岸波簇里奧城神廟前三根大理石柱，就因地殼升降一渡沒入海中，人們就依據海生動物在柱上鉆孔痕跡來判斷地殼升降幅度。第22頁（三）結構運動地質證據（地層表現）地質證據——是經過沉積物或沉積巖厚度、巖相改變、褶皺和斷裂以及地層接觸關系等來了解結構運動情況。第23頁（1）巖相及厚度改變巖相是指沉積巖生成時自然環境、物質成份、結構結構以及所含生物特征在巖石上總體表現。比如說，地殼上升，沉積物粒度變粗，厚度變小，甚至沒有沉積物，而使地表遭受風化剝蝕（海退）；地殼下降，沉積物粒度變細，厚度加大（海進）；假如地殼運動活動頻繁，交替出現，自然沉積物粗細就復雜多變。反之，假如地殼運動相對穩定，沉積物就趨于簡單化。第24頁總之，沉積巖巖相改變，意味著地殼運動方向、速度改變；沉積巖厚度改變卻反應了升降運動幅度。

第25頁假如同一個沉積巖在淺海中沉積，當沉積厚度超出淺海深度，若超出愈多，說明地殼下降幅度愈大。反之，假如同一個沉積巖沉積很薄，甚至產生缺失，這就說明該地域相對上升幅度很大，也意味著該地域已露出水面（如圖）。第26頁（2）褶皺和斷層褶皺和斷層是結構運動直接表現。普通升降運動引發褶皺，從形態上看經常是一些大型寬緩隆起和拗陷。產生斷層主要是引張引發正斷層或高角度逆斷層。如汾渭地塹、萊茵地塹、東非裂谷和大洋中脊等。第27頁由水平運動造成結構形跡，大多數比較清楚。強烈擠壓總是和緊密褶皺、逆掩斷層以及斷層面呈波狀輾掩斷層相聯絡。因為褶皺、輾掩而使地殼縮短變形、甚至重復。當重復地層遭受長久風化后，有時會形成飛來峰或結構窗。第28頁（3）地層接觸關系地層接觸關系很主要，因為它是結構運動集中表現。三種常見地層接觸關系形式：

①整合指兩套地層時代連續，巖層之間產狀一致，相互平行，這說明它們在沉積時，其間沒有發生間斷現象。盡管有過升降運動交替，但沉積物沒有停頓過。第29頁

②平行不整合又叫假整合指兩套地層重合，產狀基本一致，但時代不連續，其間缺失一些時代沉積物（或地層）。這種接觸關系說明其間發生過升降運動，而且變為陸地遭受侵蝕，使兩套地層之間出現凹凸不平侵蝕面，這個面叫不整合面。缺失地層時代，就是地殼上升時期（圖8-4A）。第30頁

③角度不整合

指兩套地層接觸既不相互平行，地層時代又不連續，其間有地層缺失（沉積物發生過間斷），這說明在第二套地層形成以前，曾發生過水平擠壓運動和上升運動，使上下兩套地層間成交角接觸（圖8-4B）。第31頁

平行不整合形成過程是：陸地下降接收沉積→上升遭受剝蝕→再下降接收新沉積；角度不整合形成過程是：陸地下降接收沉積→經水平擠壓（巖層褶皺斷裂），上升遭受剝蝕→再下降接收新沉積。

第32頁

圖8-4平行不整合和角度不整合形成過程示意圖O—奧陶系S—志留系D—泥盆系C—石炭系箭頭指示結構運動方向第33頁（四）地質結構及其地貌表現：（1）水平結構

在地殼垂直運動影響下未經褶皺變動仍保持水平或近似水平形狀。第34頁第35頁（2）傾斜結構

經結構變動后巖層層面與水平面有一定夾角形狀。

第36頁（3）褶皺結構彎曲巖層。第37頁第38頁（4）斷裂結構巖石受應力作用發生變形，當應力超出一定強度時，巖石就會發生破裂，甚至沿破裂面發生錯動，使巖層連續性、完整性受到破壞者，稱為斷裂結構。

基本類型：節理、劈理、斷層等。第39頁三、地殼演變

對地質科學來說，巖石是時間統計。依據巖石由下而上關系，地球歷史上各個事件都能夠統計在巖石上，均能夠排列在年代次序中。普通巖石中多含有放射性元素，利用放射性同位素在衰變過程中不受環境干擾且穩定特點，作為準確計時鐘—“放射性時鐘”測定巖石或礦物形成年代。

第40頁

另外，埋藏在巖層中生物化石，組成一個特殊時鐘—“生物時鐘”。據此能夠確定地球歷史中同時發生事件。

地質學家就是用這些方法來確定各地地質事件所發生時間。然后按它們先后次序劃分成適用地質年代單位，編制成“地質年代表”并以此對地球歷史作系統研究。

第41頁（一）相對地質年代確實定

＊相對年代——把各個地質歷史時期形成巖石以及包含在巖石中生物組合，按先后次序確定下來，展示出巖石新老關系。相對年代只能說明各地質事件發生早晚，而沒有絕正確數量關系。

確定相對年代，主要是依據巖層疊復原理、生物群演化規律和地質體（巖層、巖體、巖脈等）之間切割關系這三個主要方面進行。第42頁（二）地質年代同位素測定

在地質歷史中，幾乎有長達39億年時間是被不含生物化石變質巖、巖漿巖所占據，所以需要用其它方法來測定這些古老巖石時代。第43頁﹡同位素年紀測定

放射性同位素衰變有不受環境干擾和非常穩定特點，是一個準確天然測時鐘。用放射性同位素衰變來計算礦物和巖石年紀，就叫同位素年紀測定（絕對年紀測定）。第44頁第45頁§3-2大地結構學說

一、板塊結構學說二、地槽—地臺說大陸漂移說海底擴張說板塊結構說第46頁一、板塊結構學說：

1、大陸漂移學說早在公元16，英國人培根就已經發覺，在地球儀上，南美洲東岸同非洲西岸能夠很完美地銜接在一起。到了19，德國科學家魏格納依據大洋岸彎曲形狀一些相同性，提出了大陸漂移假說。經過數十年后，大量研究表明，大陸確實是漂移。第47頁第48頁人們依據地質、古地磁、古氣候及古生物地理等方面研究，重塑了古代時期大陸與大洋分布。第49頁2.4億年前泛大陸。泛大陸又叫聯合古大陸，是兩億年來大陸漂移起點，泛大陸北面陸，它包含北美、歐洲和亞洲；南面叫岡瓦納古陸，包含南極洲、非洲、南美洲、澳大利亞和印度、阿拉伯半島。第50頁2、海底擴張說海底擴張說是海底地殼生長和運動擴張一個學說，是對大陸漂移說深入發展。縱貫大洋底部洋中脊，是形成新洋底地方；地幔物質上升涌出，冷凝形成新洋底，并推進先形成洋底向兩側對稱地擴張；海底與大陸結合部海溝，是洋底滅亡場所。

第51頁第52頁3、板塊結構說地球表層是由一些板塊合并而成。這些板塊就像浮在海面冰山，在熔融地幔巖漿上漂浮運動。板塊結構——是這些堅硬巖石板塊以及它們運動體系。地球表層主要有六個基本板塊，板塊堅如磐石，其內部是穩定，地殼處于比較寧靜之中，而板塊之間交界處是地殼運動激烈地帶，經常發生火山噴發、地震、巖層擠壓褶皺及斷裂。

第53頁六大板塊：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，二分之一屬于亞歐板塊和非洲板塊，二分之一屬于美洲板塊。印度洋，也由人字形海底山脈分開，使印度洋洋底分別屬于非洲板塊、印度板塊和南極板塊。

第54頁第55頁板塊為何會運動，它動力來自何處？主要是地幔深處熱對流作用。高溫熔融狀地核外圍地幔加溫近地核巖層也熔化了。但地幔下部導熱性不佳，地核熱量無法有效散發出去，使熱量積聚，致使地幔逐步升高溫度，地幔物質成為塑性狀態，形成對流形式運動。

第56頁地幔熱對流在洋中脊處上升沿著海底水平運動至大洋邊緣海溝島弧帶，伴隨水平長距離運動而冷卻沿海溝帶下沉又回到高溫地幔層中消失。漂浮在地幔上面板塊也被帶動做水平運動。故地幔熱對流是帶動板塊運動傳送帶。第57頁

板塊從大洋中脊兩側各自做分離運動。運動板塊最終會相遇，相互碰撞。當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深海溝。

第58頁

當兩個大陸板塊相碰撞，則相互擠壓，使兩個板塊接觸帶擠壓變形，形成巨大山系，如喜馬拉雅山系就是歐亞板塊與印度板塊擠壓而形成。所以，