地球概论–教学大纲(2008年9月16日更新).doc

地 球 概 论 THE EARTH An Introduction to Physical Geology 教学大纲 授课对象：北京大学环境学院本科生 必修课、3学时/周、总学时57 绪 言 一、地质学的研究对象 地质学(geology)是研究地球(the Earth)及其演变的一门自然科学，研究内容包括地球的组成、构造、发展历史和演化规律，目前的主要研究对象是岩石圈(lithosphere)。 地质学学科分支。 二、地质学的特点和研究方法 （一）、地质学的特点 地质学的研究对象涉及到悠久的时间和广阔的空间 地质现象具有多因素相互制约的复杂性 地质学来源于实践又服务于实践 （二）地质学的研究方法 地质学的学科特点决定了其研究方法建立在实践的基础上，根据地质事实进行推理论证，推理的基本方法是演绎和归纳。 野外调查 野外调查是进行地质学研究的基本方法。 室内实验和模拟实验 野外调查采集的样品和数据等资料，进行试验分析、鉴定。 历史比较方法 对现代地质过程和方式进行研究获得规律性认识，把它应用到分析地质历史时期的地质现象分析中去。这种方法也叫“现实主义方法，或现实主义原则”，也即“以今证古”或“将今论古”的研究方法。 第一章 总 论 第一节 地球概况 一、地球的形状和大小 地球的平均半径 6371 km 地球的面积 51000万 km2 （其中海洋面积70.8%，陆地29.2） 地球的平均密度 5.517g/cm3 二、地球的物理性质 地球的密度 地球的平均密度是5.517g/cm3 ，由地表向下地球的密度随深度增加，推测地核的密度可达13g/cm3 。 地球的重力 地球的万有引力。 理论重力值----将地球理想化为旋转椭球体，且内部密度横向均匀，由此计算的重力值为理论重力值。 重力异常----实测重力值不同于理论重力值，即重力异常。 地壳均衡说 (isostatic theory，isostasy)大地水准面之上山脉（或海洋）的质量过剩（或不足）由大地水准面之下的质量不足（或过剩）来补偿。运用地壳均衡学说可以研究地球内部构造，如上地幔的起伏等。 地磁(geomagnetism) 地球是一个磁性体。表征某地地磁特征的要素：磁场强度、磁偏角、磁倾角。 磁偏角----某地地磁经线与地理经线的夹角。 磁倾角----某地地磁线与水平面的夹角。 地磁异常(geomagnetic anomaly)----地磁要素偏离正常值 古地磁(paleomagnetism)----矿物岩石中保存的反映岩矿形成时地磁特征（要素）的信息。 地热(geotherm) 地球内部的热能。 地热增温级----常温层以下，温度每升高一度所增加的深度，单位m /℃。 地热梯度(geothermal gradient )----深度每增加100m所增加的温度，单位℃/m。 第二节 地球的结构 地球由不同状态和不同物质构圈层(sphere)组成，具有圈层构造。分为外部圈层和内部圈层，外圈层有大气圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)和生物圈(biosphere)，内圈层有地壳(crust)、地幔(mantle)和地核(core)。 一、地球的外圈层 大气圈 在10000km高空仍有大气分子存在，但其主要集中在500km以下。大气的主要成分是氮（78%），其次是氧（21%），还有少量二氧化碳、水气、惰性气体、尘埃。由地表向上又划分出：对流层、平流层、中间层、热力层等；大气密度、气压、温度向上降低。 水圈 水圈主要有海洋、江河、湖泊、冰川、地下水、大气中的水分，以及生物中的水分构成，与大气圈、生物圈和岩石圈有交叉。 生物圈 生物主要生存在地表、水体中，分布范围包括大气圈下层、整个水圈和岩石圈上层。 二、地球的内圈层 地球物理学(geophysics)研究探明，能够反映地球物质密度和物态的地震波(seismic wave)在地下某些深度发生明显的速度剧变，地球物理学家认为在这些地方存在着“不连续面”(discontinuity)，表明地球内部物质组成和物态有明显的圈层分异。 在地下平均33km深度存在第一个主要“不连续面”，由南斯拉夫地球物理学家莫霍洛维奇（Moholovicic, 1909）发现，称为“莫霍洛维奇不连续面”(Moholovicic discontinuity)，简称“莫霍面”(Moho)。莫霍面是地壳与地幔的分界面。 在地下2900km深度存在第二个主要“不连续面”，由德国地球物理学家古登堡（Gutenberg, 1914）发现，称为“古登堡不连续面”(Gutenberg discontinuity)，简称“古登堡面