1、煤矿地质第一章 地球概述地质学基础 宇宙、银河系、太阳系 地球的形状、大小及表面形态 地质作用第一节 宇宙、银河系、太阳系“阿波罗”宇宙飞船 人类首次登上月球历史性的跨越 人类历史上最成功的探测器“伽利略”号2003年09月21日撞向木星，结束了长达14年的探测生涯“伽利略”探测器在木星轨道上美国火星探测器成果登陆火星第一节 宇宙、银河系、太阳系一、宇宙的形成 宇宙的起源 太阳的形成 地球的诞生 “大爆炸理论”(big-bang cosmology)是盖莫夫(G.Gamow)1946年创建的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约宇宙是由大约150150亿年前发生的一次大爆炸形成的亿年前发生的
2、一次大爆炸形成的。大爆炸理论它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系并不是静止的，而是在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。1、宇宙的起源“大爆炸理论”在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。1、宇宙的起源“大爆炸理论”太阳系是一团旋转炽热的气体，因冷却收缩，越转越快，离心力加大，在云团
3、赤道离心力最大，形状变得扁平如圆盘。当旋转速度快到一定程度后，外缘的惯性离心力大于引力时，会有部分物质被分离出来成为继续围绕中心旋转的圆环，如现今土星所见到的。这些圆环一次又一次地被分离出来并分别凝聚成行星。行星周围的卫星形成过程也如此。星云中心部分则收缩成为太阳。2、太阳系的形成 太阳系是由炽热的气体冷却而成，星云物质冷却过程是地球的形成过程。形成地球的冷却星云里，在万有引力作用下，物质微粒相的互吸引形成星子。星子再相互吸引，不断碰撞，直到成为地球和其它行星的前身。原始地球是个比现在地球大得多的尘埃集合体，并沿现今地球轨道自转和公转。由于原始地球接受太阳辐射多温度高，水气散失，尘埃中固体物质
4、成为建造地球的主体。3、地球的诞生 初期 原始地球内的“星子”受万有引力作用，向中心聚集，体积缩小密度变大。当星子自转所产生的离心力与所受到的引力时，达到平衡不再收缩，即形成今天的地球。尘埃的聚集、放射性元素的蜕变、陨石的撞击，地球曾经历了一个高温时期，或局部熔融状态，使重者下沉，轻者上浮，出现达规模的物质分异。Fe、Ni密度大，含量多，逐渐向中心聚集，成为地核。3、地球的诞生 圈层构造形成4、河外星系蝴蝶星云 蝴蝶星云 蟹状星云二、银河系类银河系星云银河系的结构二、银河系10万光年3.2万光年与银河年有关的周期二、银河系太阳绕银心旋转速度250km/s，完成一周约250-300Ma。穿越旋臂
5、每次约75Ma。穿越银道面太阳在银道面上下往复波动，每次约35Ma。三、太阳系 太阳系 是由太阳、行星、及其卫星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统。太阳表面的大气圈从里向外分为光球、色球和日冕三层。太阳的结构 1 太阳2、太阳系的八大行星 水星 其表面厚厚的云层清晰可见一九七四年“水手”10号拍摄的金星 金星 金星上的峡谷 金星 地球的卫星照片 地球 火星全貌 火星 地球！火星：一无所有的荒漠.?一九九一年“哈勃”望远镜拍摄的木星，清晰地显示了在木星大气层中云的结构 木星 依次为木卫一、木卫二、木卫三和木卫四图中木星的大红斑清晰可见，从上到下木星(左)和它的卫星们 木星 土星全貌 土星
6、艳丽多彩、结构复杂的土星环 土星“哈勃”望远镜拍到的天王星与它的环和两个卫星 天王星“旅行者”拍到的天王星环 天王星 天王星的光环。由20条细环组成，宽度约10万公里海王星全貌 海王星 海王星及其卫星彗星的结构 彗星与流星 流星雨地球的卫星月球之后，在返回地球途中拍摄的月球全景“阿波罗”17号成功地完成登陆月球任务月球“阿波罗”15号的月球车1 9 6 9年“阿波罗”11号拍摄的月球布满陨石坑的地区。其中，大陨坑的直径为80千米第二节、地球的形状、大小及其表面形态 据人造卫星轨道参数分据人造卫星轨道参数分析，地球北极比标淮的旋转析，地球北极比标淮的旋转椭球体要凸出约椭球体要凸出约10m，南极则
7、，南极则凹进约凹进约30m；北半球的中纬度；北半球的中纬度区稍稍凹进，在南半球则稍区稍稍凹进，在南半球则稍稍凸出。据此可有两点推论：稍凸出。据此可有两点推论：1)1)地球非严格的旋转椭球地球非严格的旋转椭球体；体；2)2)这一不规则的形态表这一不规则的形态表明地球内部物质在分布上具明地球内部物质在分布上具有显著不均匀性。有显著不均匀性。1、地球的形状“球”还是“梨”由于物质密度分布上的差异、弹、塑性变形及自转的影响，地球更为准确的由于物质密度分布上的差异、弹、塑性变形及自转的影响，地球更为准确的表面形态略似于一个表面形态略似于一个“梨形梨形”（严格地说高度应大于宽度）：（严格地说高度应大于宽度
8、）：近日点日距147147，100100，000000千米千米(每年每年1 1月月3 3日左右日左右)远日点日距152152，100100，000000千米千米(每年每年7 7月月4 4日前后日前后)平均日距1 1个天文单位个天文单位(pc)(pc)赤道半径6378.146378.14千米千米极半径6356.756356.75千米千米赤道周长40075.740075.7千米千米表面积5.15.1亿平方千米亿平方千米质 量5.976e245.976e24千克千克密 度5.525.52克克/立方厘米立方厘米重力加速度1 G(9.81 G(9.8米米/秒秒)公转周期365.2422 365.2422
9、 平均太阳日平均太阳日公转行程9.49.4亿千米亿千米自转周期2323小时小时5656分分1.091.09秒秒(平均太阳时平均太阳时)2、地球形状大小参数云层的衬托下显得轮廊分明阿拉伯在深蓝色的海洋和白色的的地球图片，棕色的非洲和沙特阿波罗1 7号1 9 7 2年拍摄2000年12月22日，美国国家航空和航天局(NASA)的科学家发布了全新的地球图片数字地球图，以替代以前由“阿波罗”上的宇航员拍摄的地球图。这幅数字地球图采取了1997年从几颗人造卫星上获得的数据，估算人们在卫星轨道上看地球的样子，然后加以艺术创造，在背景上添加了月亮。图中的大风暴显示的是从北美洲西部刮起的Linda飓风。月亮放
10、大了，有实际比例的两倍。3、地球的运动地球的运动形式和它的轨道(据阿瑟.拜塞尔，1985)地球的四季变化4 4、地球的表面特征 大陆与海洋的分布大陆与海洋的分布 地球的表面积5.1亿KM2，其中海洋占70.8%，陆地占29.2%4 4、地球的表面特征 大陆与海洋的分布大陆与海洋的分布4 4、地球的表面特征 大陆形态按高程和起伏变化可分为：大陆形态按高程和起伏变化可分为：山地、丘陵、高原、平原、盆地、洼地。海底地形按其特征可划分为海底地形按其特征可划分为海岸带、大陆架、大陆坡、大洋盆地、海岭或大洋中脊。陆地地形主要类型陆地地形主要类型 山地山地：一般是指海拔高度在一般是指海拔高度在500m以上的
11、地区；以上的地区；丘陵丘陵：海拔高度在海拔高度在500m以下，为地表相对高差不大、山峦起伏的低缓地形；以下，为地表相对高差不大、山峦起伏的低缓地形；高原：高原：海拔高度在海拔高度在600m以上，表面比较平坦且宽广，或偶具一定起伏的山岭与以上，表面比较平坦且宽广，或偶具一定起伏的山岭与沟谷；沟谷；平原平原：海拔高度在：海拔高度在200m200m以下，表面常为平坦或略有起伏，其相对高差小于以下，表面常为平坦或略有起伏，其相对高差小于50m50m的的广大宽平地区；广大宽平地区；盆地：盆地：是中间比较低平、四周是高原或者山地的地区，因外形似盆而得名。是中间比较低平、四周是高原或者山地的地区，因外形似盆
12、而得名。洼地：洼地：是陆地上某些低洼的地区，其高程在海平面以下。如我国新疆吐鲁番盆是陆地上某些低洼的地区，其高程在海平面以下。如我国新疆吐鲁番盆地中的艾丁湖，湖水面在海平面以下地中的艾丁湖，湖水面在海平面以下150m150m，称克鲁沁洼地。，称克鲁沁洼地。世界屋脊青藏高原世界最高峰珠穆朗玛峰海底地形主要类型海底地形主要类型 海岸带：海岸带：海边水深在海边水深在20m以内的地带。其特点是落潮时可露出水面，涨潮时又被海以内的地带。其特点是落潮时可露出水面，涨潮时又被海水所淹，因此该带又可称为潮汐带；水所淹，因此该带又可称为潮汐带；大陆架：大陆架：海水深度不超过海水深度不超过200m的浅海地带。地势
13、平坦，坡度缓，一般小于的浅海地带。地势平坦，坡度缓，一般小于0.1，它是大陆边缘的延伸部分；它是大陆边缘的延伸部分；大陆坡：大陆坡：由大陆架再向外海延伸，海底坡度突然加大，水深由由大陆架再向外海延伸，海底坡度突然加大，水深由200m200m至至2500m2500m，这一，这一带的海称为半深海；带的海称为半深海；大洋盆地：大洋盆地：海水深度自海水深度自2500m2500m至至6000m6000m，这部分海称为深海或大洋。在大洋盆地的中，这部分海称为深海或大洋。在大洋盆地的中部常分布着海下山脊，称为海岭；部常分布着海下山脊，称为海岭；海岭：海岭：或称大洋中脊。在大西洋、太平洋及印度洋中都发现有海岭
14、，它是一种线状或称大洋中脊。在大西洋、太平洋及印度洋中都发现有海岭，它是一种线状分布的海底隆起地区。分布的海底隆起地区。海沟：海沟：在大的边缓，往往分布着深沟，海水深度一般在在大的边缓，往往分布着深沟，海水深度一般在8000m8000m至至10000m10000m左右。马里左右。马里亚纳海沟：亚纳海沟：11033m 11033m。滨岸带大洋剖面示意图地表及海底地形4 4 地球的表面特征东海大陆架剖面示意图第三节 地球的主要物理性质1 地球的密度：地球的密度：地球平均密度为地球平均密度为5.517g/cm3。地表岩石平均密度为。地表岩石平均密度为2.72.8g/cm3，而复盖着地表面积达，而复盖
15、着地表面积达3/4的水的平均密度为的水的平均密度为1g/cm3，都比地球，都比地球的平均密度小得多，故推测地球内部物质应当具有更大的密度。的平均密度小得多，故推测地球内部物质应当具有更大的密度。在在29002900，5100km5100km作跳跃式的增加；作跳跃式的增加；2 2 地球内部的压力（地压）：地球内部的压力（地压）：静压力：这是由上复地球物质的重量所产生的压力；静压力：这是由上复地球物质的重量所产生的压力；地球的静压力是随深度增加而增加的。地球的静压力是随深度增加而增加的。地应力：来自地壳运动的应力，以水平力为主；地应力：来自地壳运动的应力，以水平力为主；地压对煤矿区巷道的维护、煤及
16、瓦斯突出的预测有着特别重要的意义！地压对煤矿区巷道的维护、煤及瓦斯突出的预测有着特别重要的意义！3 3地球的温度地球的温度地热地热：太阳的辐射热、放射性元素太阳的辐射热、放射性元素蜕变蜕变 、重力能，化学反应、重力能，化学反应能，结晶能和地球自转热能能，结晶能和地球自转热能等。等。三层：三层：外热层（变温带）外热层（变温带）常温层（恒温带）常温层（恒温带）内热层（增温带）内热层（增温带）地温梯度（地温梯度（/100m/100m）平均地温梯度约平均地温梯度约3/hm 3/hm；地热增温级（地热增温级（m/m/）。）。4 4 地球的磁性：地球的磁性：地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场地磁三要素：磁偏
17、角、磁倾角、磁场强度；强度；磁异常：正、负磁异常；磁异常：正、负磁异常；磁法勘探磁法勘探NS地极磁南极磁北极地磁北极地磁南极磁赤道地磁赤道最佳偶极子11-1/2度赤道地极5 5地球的重力地球的重力 ：重力系指在地表某处所受地心引力和该处的地球自转所产重力系指在地表某处所受地心引力和该处的地球自转所产生的离心力的合力；生的离心力的合力；重力勘探重力勘探6 6 地球的放射性：地球的放射性：地球所含放射性元素种类很多，如铀、镭、氡、钋、锕、地球所含放射性元素种类很多，如铀、镭、氡、钋、锕、钍、钾、铷、铼等元素都具有放射性；钍、钾、铷、铼等元素都具有放射性；放射性物探放射性物探 7 7地球的电性：地球
18、的电性：电法勘探；电法勘探；8 8地球的弹性：地球的弹性：地球具有弹性，表现在能传播地震波，因为地震波是弹性地球具有弹性，表现在能传播地震波，因为地震波是弹性波；波；地震勘探；地震勘探；第四节 地球的圈层构造地球内部是怎样？地球内部是怎样？为找矿产资源，打钻、开掘各种井巷工程，但一为找矿产资源，打钻、开掘各种井巷工程，但一般只能达到几百米至几千米。迄今为止，世界上最深般只能达到几百米至几千米。迄今为止，世界上最深的钻孔，是布置在前苏联的北冰洋滨的科拉半岛上的的钻孔，是布置在前苏联的北冰洋滨的科拉半岛上的超深钻，也仅深入地下超深钻，也仅深入地下12000多米。对整个地球说来多米。对整个地球说来这
19、只涉及它外壳上极薄的一层。这只涉及它外壳上极薄的一层。第四节 地球的圈层构造地球物理方法地球物理方法地球内部的性态，证明地球不是均质体，而是具同心状的地球内部的性态，证明地球不是均质体，而是具同心状的圈层构造；圈层构造；以地表为界分为内圈和外圈，它们又各自可以再分为几个圈层；以地表为界分为内圈和外圈，它们又各自可以再分为几个圈层；一、地球的外部圈层：大气圈、水圈和生物圈；地球的外部圈层：大气圈、水圈和生物圈；1大气圈大气圈：其厚度可达数万公里以上；其厚度可达数万公里以上；0-17km:0-17km:对流层，占对流层，占大气圈总质量大气圈总质量75%；50km左右：平流层，特别重要的左右：平流层
20、，特别重要的O3；2水圈水圈3 生物圈生物圈 第四节 地球的圈层构造地球物理方法地球物理方法地球地球内部的性态，证明地球内部的性态，证明地球不是均质体，而是具同不是均质体，而是具同心状的圈层构造。心状的圈层构造。二、地球的内圈层：地球的内圈层：地球物理方法地球物理方法地球内部的性态，证明地球不是均质体，而是具同心状的圈层构地球内部的性态，证明地球不是均质体，而是具同心状的圈层构造。造。19091909年莫霍罗维奇年莫霍罗维奇 ：33km33km；第一个地震波不连续面：莫霍面；第一个地震波不连续面：莫霍面；19141914年古腾堡：年古腾堡：2898km2898km；第二个地震波不连续面；古腾堡
21、面第二个地震波不连续面；古腾堡面 地壳、地幔及地核。地壳、地幔及地核。莫霍面莫霍面古登堡面 地球的内部圈层地球的内部圈层分别以莫霍面和古分别以莫霍面和古登堡面为界划分为登堡面为界划分为地壳、地幔和地核地壳、地幔和地核。其中地幔包括其中地幔包括上地幔、过渡层和上地幔、过渡层和下地幔，地核分外下地幔，地核分外地核和内地核地核和内地核两两部分。部分。地球内部结构二、地球的内圈层：地壳、地幔及地核地球的内圈层：地壳、地幔及地核；1 地壳：地壳：地壳是固体地球最外一圈。地壳在陆地上直接暴露出来，在有水体的地方特别是海洋区则被水圈所覆盖。地球由岩石组成，占地球总体积的1.55%，总质量占地球总质量的0.8
22、%。密度2.62.9g/cm3。地壳下界为莫霍面，平均厚度33km，最厚的地方是我国的青藏高原，达73km；而海洋而海洋部分较薄，约部分较薄，约6-8km6-8km，平均约，平均约6km6km；分：大陆地壳 大洋地壳1 1）大陆地壳）大陆地壳 大陆地壳覆盖地球表大陆地壳覆盖地球表面的面的4545，主要表现为大，主要表现为大陆、大陆边缘海以及较小陆、大陆边缘海以及较小的浅海。地壳的化学组成的浅海。地壳的化学组成以硅铝质为特点。以硅铝质为特点。地壳可以承受强烈的地壳可以承受强烈的板块构造运动，所以目前板块构造运动，所以目前能寻找到能寻找到3838亿年前的地壳。亿年前的地壳。2 2）大洋地壳）大洋地
23、壳 2、地幔、地幔 地幔位于莫霍面地幔位于莫霍面与古登堡面之间，厚与古登堡面之间，厚度约度约 2850km，占地，占地球总体积的球总体积的 82.3%，总质量占地球总质量总质量占地球总质量的的 67.8%，是地球的，是地球的主体部分，密度大致主体部分，密度大致3.05.0g/cm3。地幔 厚度厚度为为20400km。地震波速在其内部随深地震波速在其内部随深度增加的梯度较小，在度增加的梯度较小，在60150 km间，许多大间，许多大洋区及晚期造山带内有洋区及晚期造山带内有一低速层，可能是由地一低速层，可能是由地幔物质部分熔融造成的。幔物质部分熔融造成的。1)上地幔上地幔上地幔2)2)过渡层过渡层
24、 地幔在地幔在400km和和670km 深处存在两个不深处存在两个不连续的面，其间称为地连续的面，其间称为地幔过渡层。幔过渡层。地震波速随地震波速随深度加大的梯度大于其深度加大的梯度大于其它两部分。是由橄榄石它两部分。是由橄榄石和辉石的矿物相转变吸和辉石的矿物相转变吸热降温形成的。热降温形成的。过渡层3)下地幔下地幔 厚度为厚度为670km 2900km。目前认为下。目前认为下地幔的成分比较均一。地幔的成分比较均一。但因处于极端高温和但因处于极端高温和高压环境，地幔岩石高压环境，地幔岩石呈现为塑性状态。呈现为塑性状态。下地幔3、地核、地核 地核位于古登堡面之地核位于古登堡面之下，其体积下，其体
25、积占地球总体积占地球总体积的的 670km2900km，总，总质量占地球总质量的质量占地球总质量的 31.3%，密度大致，密度大致 9.9812.5g/cm3。地震波经过古登堡面地震波经过古登堡面后，纵波速度骤减，横波后，纵波速度骤减，横波消失，表明物质组成、物消失，表明物质组成、物理状态和密度发生了急剧理状态和密度发生了急剧变化。推测主要由铁镍合变化。推测主要由铁镍合金组成。金组成。地核以5100km：内、外地核内、外地核4、软流圈与岩石圈、软流圈与岩石圈1)软流圈软流圈 在上地幔上部，存在一个地震低速层，深度一般在地表以下在上地幔上部，存在一个地震低速层，深度一般在地表以下60km250k
26、m。在低速层内，地震波速比上部减少。在低速层内，地震波速比上部减少5%10%，表明该，表明该处岩石强度较低，可能局部熔融。这个低速层被称为软流圈。处岩石强度较低，可能局部熔融。这个低速层被称为软流圈。2)2)岩石圈岩石圈 软流圈以上、岩石强度较大的部分，包括地壳和上地幔顶部，即称为岩石圈。从板块构造角度，岩石圈定义为：地球的刚性外壳层，是由一些能够相互独立运动的离散型板块构成的。概而言之，板块这种组合就成为岩石圈。”第五节 地质作用及其特点地质作用地质作用 凡是由自然动力所引起的地壳物质成分、内部结构以及外部形态发生变化和发展的各种自然作用。按地质作用的能源来源、作用场所的不同：地质作用：内力
27、地质作用 外力地质作用第五节 地质作用及其特点1 内力地质作用 以地球内热为能源并主要发生在地球内部。包括地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用等。1）地壳运动：从空间上看：地壳的任何一处都处于运动中；除少数如火山喷发、从空间上看：地壳的任何一处都处于运动中；除少数如火山喷发、地震等剧烈运动外，其他地壳运动都是十分缓慢发生的，而不易为人地震等剧烈运动外，其他地壳运动都是十分缓慢发生的，而不易为人们直接察觉。们直接察觉。从时间上看：从古至今地壳时刻不停地运动着。在地壳的岩石中，从时间上看：从古至今地壳时刻不停地运动着。在地壳的岩石中，无论是古代的，还是新生的，无不打上地壳运动的烙印。无论是古代的
28、，还是新生的，无不打上地壳运动的烙印。地壳运动（或称构造运动）又可划分：升降运动地壳运动（或称构造运动）又可划分：升降运动 水平运动水平运动 （1 1）升降运动（垂直运动）升降运动（垂直运动）是组成地壳的物质沿地球半径方向上的上升和下降是组成地壳的物质沿地球半径方向上的上升和下降交替运动。交替运动。那不勒斯古庙 它主要引起地表海洋陆地的变化、地势高低的改变、岩体的垂直位移以及层状它主要引起地表海洋陆地的变化、地势高低的改变、岩体的垂直位移以及层状岩层中大型的平缓弯曲的形成等。岩层中大型的平缓弯曲的形成等。（2 2）水平运动）水平运动 水平运动是组成地壳的物质沿着地球表面方向（地球的切线方向）水
29、平运动是组成地壳的物质沿着地球表面方向（地球的切线方向）的运动。的运动。“大陆飘移说大陆飘移说”这种运动使地壳受到挤压、拉伸或平移甚至旋转，致使地壳岩层产生弯曲或断这种运动使地壳受到挤压、拉伸或平移甚至旋转，致使地壳岩层产生弯曲或断裂，在地形上形成山脉或盆地。裂，在地形上形成山脉或盆地。（3 3）地壳运动的速度与幅度）地壳运动的速度与幅度 地壳运动的速度有快有慢并且快慢也是互相交替的。地壳运动的速度有快有慢并且快慢也是互相交替的。地壳运动的幅度也是有大有小、交替发生的。地壳运动的幅度也是有大有小、交替发生的。（4 4）升降运动与水平运动的关系）升降运动与水平运动的关系垂直运动表现形式垂直运动表
30、现形式 地表升、降地表升、降意大利那不勒斯塞拉比斯古庙：3根12米高大理石柱 （1749年考古发掘）03.6米：柱面光滑3.63.66.36.3米：柱面为海生米：柱面为海生 动物蛀蚀动物蛀蚀6.3 12米：柱面不光滑 风化严重德国气象学家：魏格纳内力地质作用地壳运动2）地震作用）地震作用 地震是一种快速、地震是一种快速、短暂、突发的构造运动。短暂、突发的构造运动。是地壳运动或构造运动的是地壳运动或构造运动的一种特殊形式。一种特殊形式。1976年7月28日，河北省唐山、丰南一带发生7.8级强烈地震。唐山市河北矿冶学院图书馆，三层高的阅览室，系装配式纯框架结构，西头倒毁、东头框架幸存。（为唐山地震
31、重点保护遗迹之一。）A A、震源、震中和地、震源、震中和地震波震波1、震源：是地球内发生地震的是地球内发生地震的地方。地方。震源深度：震源垂直向上到震源垂直向上到地表的距离是震源深度。地表的距离是震源深度。地震发生在60公里以内的称为浅源地震浅源地震；60300公里为中源地震；300公里以上为深源地震。目前有记录的最深震源达720公里2）地震作用）地震作用2、震中：震源上方正对着的地震源上方正对着的地面称为震中。面称为震中。震中及其附近的地方称为震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区。震中到震中区，也称极震区。震中到地面上任一点的距离叫震中距地面上任一点的距离叫震中距离（简称震中距）。震中距
32、在离（简称震中距）。震中距在100100公里以内的称为地方震；在公里以内的称为地方震；在10001000公里以内称为近震；大于公里以内称为近震；大于10001000公里称为远震。公里称为远震。2）地震作用）地震作用震源震源是地下发生地震的地方，是能量积聚是地下发生地震的地方，是能量积聚的地方。它不是一个点而是具有一定的范的地方。它不是一个点而是具有一定的范围。其在地表的垂直投影为围。其在地表的垂直投影为震中震中。3、地震波：地震时，在地球内部出现的弹性波叫作地震波。地震波主要包含纵波和横波。地震波主要包含纵波和横波。振动方向与传播方向一致的波为纵波（P波）。来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。
33、振动方向与传播方向垂直的波为横波（振动方向与传播方向垂直的波为横波（S S波）。来自地下的横波能引起地面的波）。来自地下的横波能引起地面的水平晃动。横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。水平晃动。横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以地震时，纵波总是先到达地表，而横波总落后一步。2）地震作用）地震作用2）地震作用）地震作用B、衡量地震大小的尺子地震强度1 地震烈度：指地震对地面和建筑物的破坏程度。我国将其划分为12度。小于3度震感弱，只有仪器能记录到；3 5度有震感，睡觉的人惊醒，吊灯摆动，无破坏 6度器物倾倒，房屋有轻微破坏；78度房屋严重破坏，地面裂
34、缝，人畜大量伤亡。9 91010度度房倒屋塌，地面破坏严重；房倒屋塌，地面破坏严重；11111212度度毁灭性的破坏，毁灭性的破坏，房屋普遍倒塌，房屋普遍倒塌，山崩地裂。山崩地裂。B、衡量地震大小的尺子地震强度震级：指地震能量的大小的等级。震级：指地震能量的大小的等级。震源释放出来的波能越大，震级越大。震源释放出来的波能越大，震级越大。震级震级1 1级级 超微震；超微震；震级震级3 3级级 弱震或微震；弱震或微震；3 3级级震级震级4.54.5级级 有感地震；有感地震；4.5 4.5 级级震级震级6 6级级 中强地震；中强地震；6 6级级震级震级7 7 强震；强震；7 7级级 大地震；大地震；
35、8 8级级 巨大地震巨大地震震 级 与 烈 度 对 应 关 系（参 考）震 级 震 中烈 度124567789101112C、地震的类型按照地震的不同成因，我们可以把地震划分为五类：按照地震的不同成因，我们可以把地震划分为五类：1.1.构造地震：构造地震发生的原因，是地下岩层受地应力的作用，当所受的构造地震：构造地震发生的原因，是地下岩层受地应力的作用，当所受的地应力太大，岩层不能承受时，就会发生突然、快速破裂或错动，岩层破裂或错动地应力太大，岩层不能承受时，就会发生突然、快速破裂或错动，岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播地地震波，当地震波传到地表时，就会引起地面的震动。时会激发出一种向四
36、周传播地地震波，当地震波传到地表时，就会引起地面的震动。世界上世界上85%85%90%90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震。的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震。2.2.火山地震：由于火山爆发引起的地震。火山地震：由于火山爆发引起的地震。3.3.水库地震：由于水库蓄水、放水引起库区发生地震。水库地震：由于水库蓄水、放水引起库区发生地震。4.4.陷落地震：由于地层陷落引起的地震。陷落地震：由于地层陷落引起的地震。5.5.人工地震：由于核爆炸、开炮等人为活动引起的地震。人工地震：由于核爆炸、开炮等人为活动引起的地震。1976年7月28日,河北省唐山、丰南一带发生了7.8级
37、强烈地震唐山市机车车辆厂震后概貌C、地震的危害1999年9月21日凌晨1时47分，台湾省南投县集集发生7.6级大地震，震源深度10公里左右。该区有许多活断层，开始是“双冬断层”发生活动，同时牵动相邻的车笼埔断层的大规模滑动，导致断层沿岸地区的灾难性破坏，大部分地段被夷为平地。死亡2329人，伤8722人，失踪39人，倒塌各种建筑9909栋，严重破坏7575栋，受灾人口250万，灾民32万，财产损失92亿美元。地震造成建筑物破地震造成建筑物破裂，道路堵塞，并裂，道路堵塞，并引发滑坡，使多数引发滑坡，使多数房屋倒塌房屋倒塌 用地震仪测出的地震，每年全球约用地震仪测出的地震，每年全球约5050万次，
38、其中有感地震万次，其中有感地震1010万次，万次，造成破坏的造成破坏的10001000次，而次，而7 7级以上，足以造成巨大灾害的有十几次。级以上，足以造成巨大灾害的有十几次。全球全球我国的地震带分布我国的地震带分布3 3）岩浆作用）岩浆作用岩浆：是地下深处上来的，富含挥发分的高温高压粘稠的硅酸盐熔融岩浆：是地下深处上来的，富含挥发分的高温高压粘稠的硅酸盐熔融体。体。岩浆作用：岩浆作用：岩浆在上升运移过程中或与围岩相互作用中均在不断地改变着岩浆在上升运移过程中或与围岩相互作用中均在不断地改变着原始岩浆的化学成分和物理状态，最后冷凝固结成岩浆岩。这种岩浆的形成、原始岩浆的化学成分和物理状态，最后
39、冷凝固结成岩浆岩。这种岩浆的形成、活动直至冷凝的全部地质作用过程称岩浆作用。活动直至冷凝的全部地质作用过程称岩浆作用。按按SiOSiO2 2含量：含量：超基性、基性、中性和酸性岩浆超基性、基性、中性和酸性岩浆岩浆活动方式：岩浆活动方式：侵入作用：侵入作用：岩浆沿着一定的通道上升运移，并不是都能达到地表，岩浆沿着一定的通道上升运移，并不是都能达到地表，而是在地壳中于不同的深度发生一系列的物理化学变化，从而使岩浆而是在地壳中于不同的深度发生一系列的物理化学变化，从而使岩浆逐渐冷凝结晶，进而转化为固体状态的岩浆岩，这个活动过程就称为逐渐冷凝结晶，进而转化为固体状态的岩浆岩，这个活动过程就称为侵入作用
40、。侵入作用。喷出作用（或火山作用）：喷出作用（或火山作用）：岩浆沿地壳薄弱处溢出或喷出地表的岩浆沿地壳薄弱处溢出或喷出地表的作用。作用。内力地质作用火山作用4 4）变质作用）变质作用 地球上已经形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），随着地壳的地球上已经形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩），随着地壳的不断演化，其所处的地质环境也在不断改变，为了适应新的地质环境和不断演化，其所处的地质环境也在不断改变，为了适应新的地质环境和物理化学条件的变化，它们的矿物成分、结构、构造都将发生一系列的物理化学条件的变化，它们的矿物成分、结构、构造都将发生一系列的改变。由地球内力作用促使岩石发生矿物成分及结构构造发
41、生变化的作改变。由地球内力作用促使岩石发生矿物成分及结构构造发生变化的作用称为变质作用。用称为变质作用。变质作用的因素变质作用的因素 ：温度；压力；化学性质活泼的气体和液体；时间：温度；压力；化学性质活泼的气体和液体；时间 。变质作用的类型变质作用的类型 ：区域变质作用类型区域变质作用类型 接触变质作用类型接触变质作用类型 交代变质作用类型交代变质作用类型 动力变质作用类型动力变质作用类型 第五节 地质作用及其特点地质作用 是形成和改变地球的物质组成、外部形态特征内部构造的各种自然作用。2、外力地质作用 以地球外部的太阳能以及日月引力能为能源，并通过大气、水、生物因素所引起，主要发生在地球表层
42、。包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用等。美国西部风蚀地貌(刘焕杰摄，1989)外力地质作用风化作用风蚀岩风蚀岩美国犹他州美国犹他州GoblinGoblin峡谷峡谷风化作用风化作用黄果树大瀑布外力地质作用剥蚀作用河流的底侵蚀作用雅鲁藏布江“V”形下切河谷，其形成背景与强烈的构造抬升作用有关美国科罗拉多大峡谷景观美国科罗拉多大峡谷景观河流侵蚀地貌河流侵蚀地貌砂泥质源源不断地搬运至异地黄河穿越黄土高原将其负载的外力地质作用搬运作用正在蚕食人类乐园的风沉积物沙漠外力地质作用沉积作用外力地质作用固结成岩作用砂岩显微照片外力地质作用固结成岩作用煤矿地质第二章 矿物与岩石地质学基础
43、矿物，及其物理性质 元素在地壳中的分布 岩石的概念第一节 元素在地壳中的分布 由同种原子组成的物质称元素。目前，已知元素有108种，其中自然界存在的为92种。同种元素的原子具有的中子数可以不同，因而具有不同的原子量。具不同原子量的同种元素的变种称为同位素。有的同位素的原子核不稳定，会自行放射出能量，即具有放射性，称为放射性同位素。放射性同位素通过蜕变，形成系列过渡性的不稳定同位素，直到变成稳定同位素为止。U238蜕变会最终变成Pb206。放射性同位素具有固定的蜕变速度。放射性元素蜕变到它原来数量的一半所需要的时间称为半衰期。U238的半衰期为4.49109年。一、元素与同位素第一节 元素在地壳
44、中的分布 美国人克拉克最早测定了地壳中元素的平均含量，他根据世界5159个岩石样品，求出了16Km厚地壳内50种元素的平均含量。国际上把元素在地壳中平均质量分数，称克拉克值，又称地壳元素的丰度(abundance)。元元 素素克拉克值克拉克值元元 素素克拉克值克拉克值氧O46.30钠Na2.36硅Si28.15钾K2.09铝Al8.23镁Mg2.33铁Fe5.63钛Ti0.57钙Ga4.15氢H0.15地壳主要元素质量分数()二、地壳中的元素与克拉克值第一节 元素在地壳中的分布第二节 矿 物一、矿物的概念二、矿物的形态特征三、矿物的物理性质四、矿物的分类五、宝石矿物一、矿物的概念 地壳的物质是
45、由化学元素组成的，元素周期表中所列的各种元素，除人造元素外，都已在地壳中发现。各种化学元素除少数呈单质出现外，都以化合物的形式出现。地壳中的各种单质和化合物就组成了种类繁多的矿物。蓝宝石金刚石矿物 是地壳中的是地壳中的一种或多种化学一种或多种化学元素在各种地质元素在各种地质作用下形成的天作用下形成的天然单质或化合物。然单质或化合物。矿物是组成岩石矿物是组成岩石和矿石的基本单和矿石的基本单位。位。到目前人们到目前人们所认识的矿物已所认识的矿物已达达3000多种多种。自然金狗头金水晶石英紫水晶石英锆石天然矿物自然铜天然矿物自然铜辰砂辰砂1、矿物的特征 矿物可以由一种单质元素组成。如自然金、自然铜、
46、自然硫、石墨等；绝大多数由几种元素的化合物，如石盐、石膏、石英等。它有比较固定的化学成分组成。如黄铁矿是由FeS2、方解石由CaCO3、石英由SiO2、岩盐是由NaCl组成的。绝大多数具有一定的内部结构和构造，以及一定的外部形态。如石盐内部质点呈有规律的空间排列。具有一定的物理性质和化学性质。绝大多数矿物呈固态出现，但仅少数以液态（自然汞）或气态产出（天然气）。矿物一般多数为无机矿物，有机矿物很少。2、矿物晶体与非晶质体 固态矿物根据其内部结构可分为晶质体与非晶质体。矿物内部质点（包括原子、离子、分子等）呈有规律的排列、具一定的结晶格子特征和一定的几何外形的称为晶体。如石英、岩盐、方解石等。如
47、盐岩（NaCl）晶体内部的Na+离子和Cl离子，在三维方向的空间上呈等间距相隔重复排列，组成立方格子结构，其外形呈立方体状。矿物内部质点不作有规律的排列、不具有结晶格子特征，而且几何外形不固定的称为非晶质体。如天然玻璃、蛋白石、琥珀等。二、矿物的形态特征 矿物晶体的形态，是指矿物的外表几何形态。1、结晶习性 在相同生长条件下形成的同种矿物，其单体总是趋向于某一特定的晶体形态，即各种晶体在相同上都有自己的习见形态，我们称之为矿物的结晶习性。按矿物单体在三维空间发育的程度，结晶习性可划分为三种类型：1）一向延长型；2）二向延展型；3）三向近等型二、矿物的形态特征 1）一向延长型）一向延长型 指晶体
48、沿三维的某一个方向特别发育而另两个方向不太发育，矿物形态呈柱状、针状或纤维状。如石英、角闪石等呈柱状外形；电气石、纤维状石膏呈针状后纤维状外形。电气石1二、矿物的形态特征 2）二向延展型）二向延展型 指晶体沿两个方向特别发育，矿物形态呈板状、片状。如重晶石、石膏等呈板状外形；云母、石墨呈片状外形。二、矿物的形态特征 3）三向近等型）三向近等型 指晶体沿三维空间的三个方向发育程度大致相等，矿物形态呈粒状或立方体状如橄榄石、黄铁矿、盐岩等。橄榄石晶体二、矿物的形态特征 自然界中的矿物晶体主要以集合体形式出现，呈单个结自然界中的矿物晶体主要以集合体形式出现，呈单个结晶多面体或规则连生体产出的则很少。
49、晶多面体或规则连生体产出的则很少。矿物集合体是指同种矿物的许多单体聚集在一起的是指同种矿物的许多单体聚集在一起的集合集合体形体形矿物整体。矿物整体。矿物集合体的形态特征，是鉴别不同矿物的矿物集合体的形态特征，是鉴别不同矿物的重要标志之一。重要标志之一。2、矿物集合体及其形态二、矿物的形态特征 1 1）粒状集合体粒状集合体：矿物单体肉眼可见，单体呈粒状体：矿物单体肉眼可见，单体呈粒状体，具不规则聚合，如橄榄石、黄铁矿等集合体。具不规则聚合，如橄榄石、黄铁矿等集合体。黄铁矿自形粒状集合体二、矿物的形态特征 黄铁矿集合体二、矿物的形态特征 2）板状集合体 矿物单体肉眼可见，单体呈板状，具不规则聚合，
50、如重晶石、黑钨矿等集合体。二、矿物的形态特征 3）片状集合体 矿物单体肉眼可见，单体呈片状，具不规则聚合，如云母集合体。二、矿物的形态特征 4 4）柱状集合体）柱状集合体 矿物单体肉眼矿物单体肉眼可见，单体呈柱可见，单体呈柱状，具不规则聚状，具不规则聚合，如辉锑矿集合，如辉锑矿集合体。合体。辉锑矿集合体二、矿物的形态特征 5 5）放射状集合）放射状集合体体 矿物单体肉眼矿物单体肉眼可见，单体呈柱可见，单体呈柱状或纤维状或针状或纤维状或针状，围绕一个中状，围绕一个中心呈放射状排列，心呈放射状排列，如红柱石集合体。如红柱石集合体。二、矿物的形态特征 6 6）纤维状集）纤维状集合体合体 矿物单体肉矿
