第一章 地球的主要特征
§1.地球的外部圈层及表面特征
一、大气圈、水圈、生物圈 （Atmosphere、Hydrosphere、Biosphere）
（一）大气圈和大气环流
影响的是外动力地质作用，主要是靠近地表对流层中的空气。对流层空气的温度湿度，是气候的主要标志，不同气候条件一，外动力地质作用的方式不同。同时空气的流动——风是直接的外动力。
成分：N、O2、CO2、H2O
2 . 大气环流
对流层空气温度受地面辐射的影响： 地面T↑ 高空T↓
赤道T↑ 两极T↓
大气环流： 赤道—— 高温、低密度的气体上升，在高空向两极运动
两极—— 低温、高密度、气体沿地面向赤道运动
受地球自转的影响，地表各伟度上线速度不同，赤道最大（1600公里/小时）两极为零，此差异造成运动物体受偏向效应（偏向力）。
地球自转偏向力（科里奥利力）———由于地球自转引起的一种作用于地表一切运动物体的力。结果是沿前进方向，北半球右偏，南半球左偏。
大气环流非正南正北。
河流北半球，右岸侵蚀；南半球，左岸侵蚀。
（二） 水圈和水的循环
包括：地下水、地表水（咸水、淡水）
水圈是地球区别于其它行星的最重要特征之一，蕴育了生命，在外动力地质作用中起了重要的作用。
陆地、海洋中的水由太阳蒸发至空中，再经降水回地表。从这个意义上水的循环，可谓“取之不尽，用之不褐”。
（三） 生物圈
包括水圈及地表生存的生物，甚至地下—几百～—３ＫＭ，仍有微生物。生物的出现在水、气圈形成之后（地球年龄４６亿年，大量动物７－８亿年）。生物是外动力地质作用中比较活跃的因素。一方面自身作为动力参于，另一方面间接改变环境Ｏ2、CO2含量，影响外动力地质作用。
二、地表特征
形态： 赤道半径a 6378.245KM
两极半径b 6356.863KM
面积： 5.1×108 KM
最高点： 8848.13m 珠峰
最低点： －11033m 马里亚纳海沟
海陆分布： 海71% 陆29%
（二）、海底地形： 大陆边缘、 大洋盆地、 洋中脊
1．大陆边缘：大陆与大洋连接的边缘地带，为海水覆盖。
包括大陆架(continental sheltie)、大陆坡(continental shone）
大陆基、海沟（trench）及岛弧（island arc）。
大陆架：近陆浅水海底平原，地势平坦，坡度<0.1°,一般指水深>200
米的水域，宽度：我国为100-500KM；日本为4-8KM
大陆坡：大陆架外缘的倾斜部分，平均坡度4.3°(最大20°)
宽度20～90KM ，平均28KM ，常见横切大陆坡的海底峡谷。
大陆基：大陆坡与大洋盆地之间比较平坦的地区，大面积覆盖了堆积物。
海沟与岛弧：无大陆基发育的海底（太平洋北、西部）常发育一系列岛屿，无论岛屿本身形态还是把它们连接起来都成弧形，称为岛屿，在岛弧靠大洋一侧，常发育几乎平行的巨形凹地，深约6000米，称海沟。
岛弧与海沟总是平等伴生的。在板块构造学说中，被认为是大洋板块向大陆板块俯冲的地方。
大陆边缘类型：
⑴被动性大陆边缘（大西洋型大陆边缘）［无海沟］
大陆 大陆架 大陆坡 大陆基 大洋盆地
⑵主动性大陆边缘（太平洋型大陆边缘）［有海沟］
安弟斯型：大陆 大陆边缘山脉 大陆架和大陆 海沟 洋盆
日本海型：大陆 边缘海 岛弧 海沟 洋盆
2．大洋盆地： 海洋的主体部分，水深4000～6000米，平坦坡度<1/1000。
3．洋中脊： 屹立于大洋底部的巨大“山脉”延伸于四大洋，连绵数万公里，是大洋底部很重要的地势特征。中部有明显裂隙——中央
裂谷。洋脊高2~ 4KM 宽1000～4000KM,垂直于洋脊延伸方向，被系列横向断裂错开。
§2. 固体地球的物理性质和内部构
地球的物理性质
地球的重力
主要由于万有引力造成
重力值：
F = K·M1M2/R2 ——地心引力
P——离心力
G——重力
重力值是地心引力与离心力的合力
若把地球物质密度看作是横向均一的话，就可得出，赤道附近距离最大引力最小，离心最大，重力值最小；两极附近距离最小，引力最大，离心最小，重力值最大。因此，地表重力值，随纬度增加而增大，随地表高度的增加而减小。
理论值变化范围G=9.78~9.83厘米/秒2
重力异常——当实测重力值与理论计算的重力值不一致时，称重力异常。
利用重力异常可判断地下密度的变化，指导找矿。
正异常：g实测>g理论 密度大 如 ：Fe、Ｃu、Ｐb等金属矿床
负异常：g实测<g理论 密度小 如 ：煤、石油、盐类等矿床
地球的温度
1．内部温度的变化： 地内温度是不均匀的
外热层（变温层）—— 地表外层，温度来源于阳光。其中地表向下1～1.5M每日昼夜温度变化；10～20M每年四季温度变化。
常温层（恒温层）—— 变温层下界处，温度终年不变，大约为年平均温度。
内热层（增温层）——温度来源于地球内部（放射性脱变）。 随深度增加，地温升高。
增温率（地温梯度）——每深度增100米，增加的地温值,单位℃/百米；一般地区为3℃/百米。
增温级—— 每地温增加1℃增加的深度。单位：米；
一般地区为33米。
增温率与增温级两者互为倒数。
2. 地热流值—— 单位时间内由地内向外通过岩石单位截面积放出的热量，与岩石的热导率有关，与地内温度有关。
地表有一些地热异常区（地热流值高）；如火山地区、温泉、海底某些地区，这与一定的地壳活动、地质构造有关，将深处地热代到地表。
3．地热来源：放射性元素蜕变热，内部重力（位能）转化为热能 。
（三）、地球的磁性
地球如同一个巨大的磁铁，有磁南、磁北极。磁北极与地理北极交角11.5。
（地磁南北极与物理学相反，若把地球看作是磁铁则地磁北极为S极。）
地磁要素：
特例： 赤道附近 I = 0、 Hmax、 Z = 0
两极 I=±90°、 Ｈ=０、 Ｚmax
磁偏角Ｄ在各地区是不不同的的，每到一个新区进行野外调查时，首先要了解该区的磁偏角，进行罗盘教正。
2. 地磁极的变化
现代地磁南北极与地理南北极交角11.5°,并非绝对不变，长期观测证实，近代地磁极有向西漂移的现象，速度是极其缓慢的。
同时大量的古地磁资料表明，地磁的南北极在地质历史中一直处在周期性交替之中。我们把与现代两极极性相同的称正向期，反之称为反向期，最近3—4百万年来有三次大的倒转
0～69万年 布容正向期
69～243 松山反向期 每次持续时间大约１百万年
243～332 高斯正向期 共３次倒转
332以前 吉尔伯反向期
3.古地磁学
居里点——铁磁质转为顺磁质时的温度（大约600°～700℃）。
热剩磁——岩浆冷凝成岩浆岩的过程中，磁性矿物经居里点时被当时
磁场磁化（方向一致），这种保留在岩石中的磁性称热剩
磁。记录了当时地磁场的状况。
古地磁学——利用岩石热剩磁来研究地史时期地球磁场的大小、 方向、磁极位置及演变过程的科学。
古地磁学的研究成果为现代地质学的海底扩张，板块运动提供了十分重要的证据。
地球的弹和塑性
作用速度快，持续时间短，表现为弹性。
作用速度缓慢，持续时间长，表现为塑性
二、地球的内部圈层
对地球内部的了解只能是间接地通过借助某种手段来了解（目前最深的钻10KM相对于6371KM半径来说微乎其微）这种手段就是地震波。（振动或冲击形成的弹性波）。
地震波
面波——物质界面上传播
体波——介质体内传播 （纵波Ｐ和横波S）
无论纵波还是热波的传播速度都与介质的物理有密切的关系。
——体变模量（物体在围压下体积能宿小的程度）
——切变模量（物体在定向压力下形状改变的程度，液体为零）
——物体（介质）密度
液体中Vs=0，无横波
同时，当地震波通过上、下两种物质的物性相差较大的界面时，能够发生的类似光的传播时的反射和折射。
圈层划分
人们在地表设立专门的地震波接收站，记录地震波的传播情况，并经复杂的计算，得出地球内部一些物性差异较大的圈层界面。
名称
圈层代号
底界深度KM
密度
物态
地壳
A
33
2.6-3.0
固态岩石
地
幔
上
地
幔
B
60
250
塑性软流圈（低速带）
C
400
3．32—5.7
下
地
幔
D
2898
地
核
外
E
液态
过度
F
9.7-13（16）
固态
内
G
6381
一级界面有：莫霍界面（地壳与地幔的分界），1909年南斯拉夫学者提出。
古登堡界面（地幔与地壳的分界），1914年美国学者提出
（三）地壳——地质学研究的重点
1.莫霍面是地壳与地幔分界，厚度（深度）在大洋地区和大陆地区不同
大陆区 陆壳 厚20—70公里 平均33km
大洋区 洋壳 厚 5—10公厘 平均7km
康拉德界面——仅存在于陆壳中（1925年发现），是次一级界面，
深约10km。
界面之上，岩石平均密度2.67,花岗岩质， 称硅铝层Si-Al
界面之下，岩石平均密度2.9, 玄武岩质, 称硅镁层Si-Mg
3．陆壳与洋壳的区别
①厚度不同，陆壳33公理，洋壳7公理；
②陆壳的物质组成为上部硅铝层，下部硅镁层
洋壳的物质组成只有硅镁层
§3 促进地壳演变的地质作用
地壳是地球的最外圈层，也是人类了解最多的部分，自形成以来其表面形态，内部结构和物质物质成分无时无刻不在变化和发展，这些变化和发展有的速度快而强烈，易为人们察觉，如地震，火山喷发等；有的却十分缓慢不易被发现，如山脉的上升、海底扩张等。促使这变化，发展的动力，都是自然动力。这些过程就是地质作用。
地质作用——由自然动力促使地壳（岩石圈）的物质组成，结构、
构 造和地表形态变化和发展的作用。
自然动力（地质动力）根据其能量来源分为：内动力（内生动力，内营力）
外动力（外生动力、外营力）
二、 内动力地质作用——由于地球内部能源（自转能，重力能，放射性元素蜕变产生的热能等），在地壳深处产生的动力，作用于整个地壳（包括地表和深处）的作用。
类型包括： 岩浆作用、变质作用、地震作用、构造运动（地壳运动）
三、 外动力地质作用——大气、水和生物在太阳辐射能、日月引力能及地球重力能的影响下产生的动力，作用于地壳表层的各种作用。
类型包括： 风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用
各种地质作用（内、外）在促使地壳物质运动、变化的过程中，都包含着建设性和破坏性两个方面，一方面不断形成新的物质成分（矿、岩）、地质构造和地表形态。另一方面又不断破坏原有的物质成分（矿、岩），地质构造和地表形态。
正是由于地质作用的破坏——建设——再破坏——再建设不断反复，促使地壳不断变化和发展。
地质学中涉及的问题无一不是与各种动力的地质作用有关，都是地质作用的产物（矿物、岩石、构造、地表形态、地层、生物）
因此，研究和阐明各种地质作用的过程、规律是地质学的基本的内容
