当前课程知识点:Geology and Engineering Geology > 1 The Earth and the Crust > 1.2 Basic Attributes of the Earth > Chapter 1.2 Basic Attributes of the Earth
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同学们好 欢迎来到地质学与工程地质课程
地球作为太阳系中的一个独特的星体
在漫长的演化过程中
形成了一些自身的基本特征
这节课呢我们将从地球的形状
圈层构造 重力及地壳均衡四个方面
来深入地了解和认识我们的地球
这是欧洲科学家
最近根据卫星测量的结果得到的
地球的大地水准面剔除地球扁率
并放大1000倍的三维透视图
所谓地球的扁率是指
以赤道半径和极半径的差
与赤道半径的比值来表示
它是描述地球形态的一个主要参数之一
根据测量地球的赤道半径为6378.14公里
两极半径为6356.76公里
北极外凸18.9米 南极内凹25.8米
传统的教科书上
通常将地球的形状比喻成一个梨形
那么现在看来它是不正确的
而是一个两极稍扁
赤道略鼓的不规则的椭球体
我们知道地球内部具有明显的圈层结构
由于我们目前无法直接观察地球的内部特征
这个呢 主要是根据地震波
在地球内部的传播速度来间接得到的
我们知道波的传播
与所经过的物质的密度和温度
都有密切的关系
波在经过不同的物质的时候
有反射和折射现象
另外纵波可以在液体中传播
而横波呢不能在液态物质中传播
反过来讲我们是不是可以通过
波在地球中的传播特征
来反演地球的各个部分的物质组成呢
这是地球物理学家
得到的地震波的传播速度随深度的变化
我们可以看出
在约33公里和2900公里深度的位置
地震波的传播出现了两个明显的突变面
第一个面我们叫它莫霍界面
第二个面叫它古登堡界面
根据这两个界面将地球的内部圈层
分为地壳 地幔和地核三个部分
地壳呢也就是莫霍界面上面的部分
又可以分为陆壳和洋壳
大陆地壳呢相对较厚平均为35公里
上部呢 是密度相对较小的
硅铝为主的硅酸盐
有时候又叫做硅铝层或者是花岗岩层
下部呢 为密度相对较大的
硅镁为主的硅酸盐
有时候又叫做硅镁层或者是玄武岩层
大洋地壳呢相对较薄 平均厚度在6公里
主要为硅镁层
地幔是介于莫霍界面
与古登堡界面之间的部分
又根据地震波的传播
在地下一千公里深度将它划分为
上地幔和下地幔两层
地核是古登堡界面以下的部分
又可以分为内核和外核
大家看一下在古登堡界面以下
横波的速度变为零 这说明了什么
这部分物质它是不是应该处于液态
在上地幔中约60到250公里的附近
地震波的波速
不但不随深度的增加而呈现一个降低的趋势
这个圈层就是软流圈
这部分物质处于一个塑性状态中
它是上地幔中一个十分重要的圈层
由于软流圈的存在
它为岩石圈板块运动创造了条件
也是玄武岩岩浆的主要来源
软流圈以上
上地幔部分的波速要比地壳的波速要大
说明它的刚性应该也比地壳大
这部分物质与上部的地壳组成了岩石圈
所以说岩石圈才是固体地壳的真正外壳
也是与我们人类工程活动(关系)最直接的地球圈层
总的来讲呢 地球的密度从表层到内部
逐渐地增高的一个趋势
那么大家都知道
位于地表的物体受到两个力的作用
一个是万有引力 它指向于地心
另外一个是由地球的自转而产生的离心力
它指向地轴 这两个力的合力
我们称为物体的重力
由于地球并不是一个质量均匀的球体
所以即使同一个物体在地球表面不同的位置
所受的重力可能有所差异
也就是说重力加速度G
可能与这个理论计算公式有所不同
比如地球两极的重力加速度呢
是9.8322米每平方秒
而赤道附近的重力加速度呢
是9.7804米每平方秒
这种由于测点的高度 地形 中间层的密度
及深部物质的变化
而导致的实际的重力观察值
与理论计算值的偏差
这种现象我们叫它重力异常
在实际应用过程中通常对高度
中间层的密度及地形这三个因素进行校正
称为布格校正
在布格校正之后
如果仍然存在的重力异常
我们称为布格重力异常
布格重力异常在地下探测中
通常有着重要的理论和实际意义
一方面可以发现地下的金属矿藏
另一方面还可以发现隐藏在海底的潜艇等等
另外布格重力异常也常常反映了
地壳的厚度或莫霍界面的起伏
一般的来讲大范围的布格重力负异常的地方
通常是地壳厚度增大的地方
而小区域的布格重力异常
比如出现正异常
则可能是由于岩石的密度而引起的
这样可以寻找地下的金属矿藏
左边的这张呢
是我们国家的布格重力异常图
而右边的这张呢
是我国及临近地区的地壳厚度图
从这两张图上对比可以看出
素有世界屋脊之称的青藏高原
出现了布格重力负异常 地壳厚度大
而东部平原地区厚度相对较薄
这也就反映了地壳的厚度
呈现什么样的规律呢
是不是地势低的地方地壳薄
而地势高的地方地壳反而厚
这种现象我们称为地壳均衡
也就是说在地幔某一深度上
上覆岩石对地幔的压力处处相等
处于一种平衡的或者是均衡的状态
换句话说大地水准面之上
山脉的质量过剩
由大底水准面之下质量的不足来补偿
研究表明 这个补偿面就是前面所说的软流圈
我们可以通过一个简单的实验来模拟
由于地壳的平均密度要比地幔小
我们可以把面积相同
密度相同 但是重量不同
也就是高度不同的木块放在水中
在重力作用下
这些木块呈现什么样的变化呢
是不是露出水面越高的木块
沉入水下部分越深
而沉入最深的木块底部这一高程上
各处的水压力也应该是相等
-0.1 Human Engineering Activities and the Geological Environment
--Chapter 0.1 Human Engineering Activities and the Geological Environment
-0.2 Tasks for Engineering Geology
--Chapter 0.2 Tasks for Engineering Geology
-0 Quiz--Homework
-1.1 Formations and Evolution of the Earth
--Chapter 2.1 Formations and Evolution of the Earth
-1.2 Basic Attributes of the Earth
--Chapter 1.2 Basic Attributes of the Earth
-1.3 Construction of the Geo-sphere and the Geological Processes
--Chapter 1.3 Construction of the Geo-sphere and the Geological Processes
-1 Quiz--Homework
-2.1 Crustal Movement
--Chapter 2.1 Crustal Movement
-2.2 Magmatism
-2.3 Metamorphism
-2.4 Earthquake
-2 Quiz--Homework
-3.1 Introduction
-3.2 Weathering Effects
--chapter 3.2.1 Physical Weathering
--chapter 3.2.2 Chemical and Biological Weathering
--chapter 3.2.3 Weathering Products and Influencing Factors of the Weathering Process
-3.2 Weathering Effects--Homework
-3.3 Geological Effects of the Flowing Surface Water
--chapter 3.3.1 Geologic Process of Temporary Torrents
--chapter 3.3.2.1 River Erosion Effects
--chapter 3.3.2.2 River Transport and Sedimentation Effects
-3.3 Geological Effects of the Flowing Surface Water--Homework
-3.4 Geological Effects of Winds
--Chapter 3.4 Geological Effects of Winds
-3.4 Geological Effects of Winds--Homework
-3.5 Geological Effects of Glaciers
--Chapter 3.5 Geological Effects of Glaciers
-3.5 Geological Effects of Glaciers--Homework
-3 Quiz Easy--Homework
-3 Quiz Enhanced--Homework
-4.1 Minerals
--Chapter 4.1.1 Minerals and Their Morphological Characteristics
--4.1.2 Minerals and Rocks-Mineral Characteristics-Physical and Mechanical Prop
--Chapter 4.1.3 Visual Identification of Common Minerals
-4.1 Minerals--Homework
-4.2 Magmatic Rocks
--Chapter 4.2.1 Main Mineral Compositions of Magmatic Rocks
--Chapter 4.2.2 Texture and Structure of Magmatic Rocks
--Chapter 4.2.3 Common Classification and Identification Methods for Magmatic Rocks
--Chapter 4.2.4 Basic Characteristics of Common Magmatic Rocks Ⅰ
--Chapter 4.2.5 Basic Characteristics of Common Magmatic Rocks Ⅱ
-4.2 Magmatic Rocks--Homework
-4.3 Sedimentary Rocks
--Chapter 4.3.1 Material Compositions of Sedimentary Rocks
--Chapter 4.3.2 Texture and Structure of Sedimentary Rocks
--Chapter 4.3.3 Basic Characteristics of Common Sedimentary Rocks
-4.3 Sedimentary Rocks--Homework
-4.4 Metamorphic Rocks
--Chapter 4.4.1 Mineral Composition and their Texture andStructure
--Chapter 4.4.2 Basic Characteristics of Metamorphic Rocks
-4.4 Metamorphic Rocks--Homework
-第4章 Quiz Easy--Homework
-第4章 Quiz Enhanced--Homework
-5 The Geologic Times
--Chapter 5 The Geologic Times
-5 Quiz--Homework
-6.1 Horizontal Structure and Dipping Structure
--Chapter 6.1 Horizontal Structure and Dipping Structure
-6.2 Fold Structure
-6.3 Fault Structure
--Chapter 6.3.2 Characteristics and Types of Faults
--Chapter 6.3.3 Fault Identification in the Wild
-6 Quiz Easy--Homework
-6 Quiz Enhanced--Homework
-7.1 ntroduction
--Chapter 7.1.1 Types of Geological Maps
--Chapter 7.1.2 Scale of Geological Maps
-7.2 Presentation of the Geological Maps
--Chapter 7.2.1 Formation Lithology
--Chapter 7.2.2 Geological Structure
--Chapter 7.2.3 Contact Relations Between Stratas
-7.3 Reading and Analysis of the Geological Maps
--Chapter 7.3 Reading and Analysis of the Geological Maps
-7 Quiz Easy--Homework
-7 Quiz Enhanced--Homework
-8.1 Basic Conceptuals
--Chapter 8.1 Basic Conceptuals
-8.1 Basic Conceptuals--Homework
-8.2 Reservation and Movements of Ground Water
--Chapter 8.2 Reservation and Movements of Ground Water
-8.2 Reservation and Movements of Ground Water--Homework
-8.3 Movements of the Ground Water
--Chapter 8.3 Movements of the Ground Water
-8.3 Movements of the Ground Water--Homework
-8.4 Ground Water Quality
--Chapter 8.4 Ground Water Quality
-8.4 Ground Water Quality--Homework
-8.5 Ground Water Related Issues on Engineering Geology
--Chapter 8.5 Ground Water Related Issues on Engineering Geology
-8.5 Ground Water Related Issues on Engineering Geoligical Problem--Homework
-8 Quiz Easy--Homework
-8 Quiz Enhanced--Homework
-9.1 Soil Mass
-9.1 Soil Mass--Homework
-9.2 Attributes of Soils
--Chapter 9.2.1 Physical Properties of Soil
--Chapter 9.2.2 Water-Physical Properties of Soil
--Chapter 9.2.3 Mechanical Properties of Soil
-9.2 Attributes of Soils--Homework
-9.3 Engineering Classification of Soils
--Chapter 9.3 Engineering Classification of Soils
-9.4 Special Soils and Its Engineering Attributes
--Chapter 9.4.1 Soft Soil and Its Engimeering Attributes
--Chapter 9.4.2 Loess and Its Engineering Attributes
--Chapter 9.4.3 Expansive Soil adn Its Engineering Attributes
-9.4 Special Soils and Its Engineering Attributes--Homework
-9 Quiz Easy--Homework
-9 Quiz Enhanced--Homework
-10.1 Introduction
--10.1 Introduction--Homework
-10.2 Physical and Water-Physical Properties of Rocks
--Chapter 10.2 Physical and Water-Physical Properties of Rocks
--10.2 Physical and Water-Physical Properties of Rocks--Homework
-10.3 Mechanical Properties of Rocks
--Chapter 10.3.1 Deformation Characteristics
--10.3 Mechanical Properties of Rocks--Homework
-10.4 Structural Plane and Structural Body of Rock Mass
--Chapter 10.4 Structural Plane and Structural Body of Rock Mass
--10.4 Structural Plane and Structural Body of Rock Mass--Homework
-10.5 Features and Mechanical Properties of the Structural Plane
--Chapter 10.5.1 Properties of Structural Plane
--Chapter 10.5.2 Mechanical Properties of Structural Plane
--10.5 Features and Mechanical Properties of the Structural Plane--Homework
-10.6 Mechanical Properties of Rock Mass
--Chapter 10.6 Mechanical Properties of Rock Mass
--10.6 Mechanical Properties of Rock Mass--Homework
-10.7 Engineering Classification of Rock Mass
--Chapter 10.7.1 Engineering Classification of Rock Mass Ⅰ
--Chapter 10.7.2 Engineering Classification of Rock Mass Ⅱ
--10.7 Engineering Classification of Rock Mass--Homework
-10 Quiz Easy--Homework
-10 Quiz Enhanced--Homework
-11.1 Slope Deformation and Destruction
--Chapter 11.1.1 Slope Deformation
--Chapter 11.1.2 Slope Destruction
-11.1 Analysis on the Stability of Slopes--Homework
-11.2 Factors on the Stability of Slopes
--Chapter 11.2 Factors on the Stability of Slopes
-11.3 Analysis on the Stability of Slopes
--Chapter 11.3 Analysis on the Stability of Slopes
-11.3 Analysis on the Stability of Slopes--Homework
-11.4 Structural Analysis Method on Rocky Slope Stability
--Chapter 11.4.1 Stereographic Projection Method Ⅰ
--Chapter 11.4.2 Stereographic Projection Method Ⅱ
-11.5 Measures for Preventing and Controlling the Slope Deformation
--Chapter 11.5 Measures for Preventing and Controlling the Slope Deformation
-11.5 Measures for Preventing and Controlling the Slope Deformation--Homework
-11 Quiz Easy--Homework
-11 Quiz Enhanced--Homework
-12.1 Underground Caverns and the Stress Distribution
--Chapter 12.1 Underground Caverns and the Stress Distribution
-12.1 Underground Caverns and the Stress Distribution--Homework
-12.2 Deformation and Destruction of the Adjacent Rocks
--Chapter 12.2.1 Brittle Adjacent Rock
--Chapter 12.2.2 Plastic Surrounding Rock and Surrounding Rock Stability Sign
-12.3 Factors on Stability of the Adjacent Rocks
--Chapter 12.3 Factors on Stability of the Adjacent Rocks
-12.4 Measures for Preventing Instability of the Adjacent Rocks
--Chapter 12.4 Measures for Preventing Instability of the Adjacent Rocks
-12 Quiz--Homework
-13.1 Dam Foundation of the Water Conservancy Project
--Chapter 13.1.1 Dam Types and Requirements for Engineering Geological Conditions
--Chapter 13.1.2 Deformation Failure Mode and Stability Analysis
-13.2 Common Methods of Foundation Constructions
--Chapter 13.2 Common Methods of Foundation Constructions
-13 Quiz--Homework
-14.1 Reservoir Leakage
--Chapter 14.1 Reservoir Leakage
-14.2 Stability of the Reservoir Bank
--Chapter 14.2 Stability of the Reservoir Bank
-14.3 Reservoir Surrounding Immersions and Sedimentations
--Chapter 14.3 Reservoir Surrounding Immersions and Sedimentations
-14 Quiz--Homework
-15.1 Introduction
-15.2 Engineering Geological Mapping
--Chapter 15.2.1 Research Content
--Chapter 15.2.2 Structural Plane Statistics
-15.3 Engineering Geological Exploration and Field Experiments
--Chapter 15.3 Engineering Geological Exploration and Field Experiments
-15.4 Instructions on the Geological Compass
--Chapter 15.4 Instructions on the Geological Compass
- Quiz--Homework