第1节地壳的物质组成.

第二章地壳第一节地壳概述1.了解地球的大小和形状2.了解地球的物理性质3.认识地球的外部圈层构造，掌握地球的内部圈层构造。4.掌握地质作用的分类和地质年代重点：地壳的特点、地质作用。地球的内部圈层研究地球内部结构的主要方法钻探、地震波、类比法（石陨石、石—铁陨石铁陨石）。地震波：横波只能在固体中传播。纵波可通过各种媒介。在地球内部地震波的传播速度随深度变化不断变化，在33km、2900km（横波在此处消失）等地方发生突变。一、地球的内部结构地下2900公里处，P：13.32→8.1km/s，S：消失，称为古登堡面。在地下33公里处（大陆部分），P：7.6→8.0km/s，S：4.2→4.4km/s，称为莫霍面或莫氏面。（一）地壳组成：平均化学组成：O、Si、AI、Fe、Ca、Na、K、Mg等，多以化合态存在。厚度：平均20公里，陆地平均37公里，海洋平均7公里。陆地区高山高原区厚度大，平原区厚度小；海洋区洋中脊厚度小，海盆区厚度大。结构：大陆地壳以康拉德面分为上、下两层，上层称花岗岩层或硅铝层，下层称玄武岩层或硅镁层。大洋地壳仅具下层。因此，硅铝层分布不连续。类型：大陆地壳（双层结构）、大洋地壳（单层结构）。厚度、年龄等也存在差异。（二）地幔：一般以1000公里为界分上地幔：莫霍面以下至60多公里与地壳合称岩石圈。位于60—400公里，特别是100—150公里处的软流圈可能是岩浆的发源地。下地幔：一般认为是固态（三）地核：液态？超固态？铁镍地核？硅酸盐地核？球状？柱状？康拉德面地球内部的次级不连续面。在地壳中平均深度约20km（指陆地）处。其深度变化较大，最深约40km，陆地最浅约10km，海洋上明显浅得多，甚至没有。在此面上地震波发生加速，纵波（P波）由5.6km/s左右增加到7.6km/s左右，横波（S波）由3.2km/s左右增加到4.2km/s左右。这种加速表明此面以下的一层，密度硬度增加。一般认为此面以上平均化学组成与花岗岩相似（密度2.7左右），以下的一层与玄武岩相似（密度2.9左右），故康拉德面成为“花岗岩层”和“玄武岩层”的分界面。雷波蒂面从莫霍面到古登堡面之间的地球圈层称为地幔。地幔的质量约4。05×1027吨，占地球总质量的67.8%，密度从浅到深由3.32g/cm3递增到5.56g/cm3，在深度为984米处有一个次一级的不连续面，叫雷波蒂面，此面把地幔分为上地幔和下地幔两部分。1.上地幔：一般认为上地幔的物质成分类似橄榄岩，因为此地地震波的数值和在橄榄岩中实验所得的数据类似，所以也有人把上地幔叫做橄榄岩质层。橄榄岩的化学成分和玄武岩相比，其SiO2的含量更少。而MgO、FeO的含量更多，和宇宙中来的数量最多的陨石相似。上地幔物质的平均密度为3.8g/cm3，下界温度为1200~1500oC，压力达到38万个大气压。在深度约50-200公里处，地震波的传播速度明显降低，叫古登堡软流层。此处由于放射性元素的大量聚集，衰变释放出大量热能，使该层形成潜柔性的塑性层，局部甚至呈熔融状态，所以又称为软流层。一般认为它可能是岩浆的发源地，地壳运动和岩浆活动都可能与软流层的运动有关。2.下地幔：地震波在下地幔中的传播速度作平缓增加，物质的平均密度达到5.6g/cm3，一种观点认为，下地幔物质主要由金属硫化物和氧化物组成，Cr、Ni、Fe等成分有显著增加；另一种观点认为，这里的物质并不是金属硫化物和氧化物，而是硅酸盐物质在强大的压力下形成的一种较致密的物质。下地幔的下界温度推测为1500~2000oC，压力达到137万个大气压。10203040506070课堂练习：读图说明地壳的特征花岗质层玄武质层地幔二、地质作用（一）地质作用1、概念：自然力引起地球物质组成、内部构造和地表形态发生变化的作用。引起地质作用的自然力称为地质营力。地质营力可以分为：内营力：能量来源于地球内部，包括地内热能、地球旋转能、地内化学能和结晶能等。外营力：能量来源于地球之外的为，包括太阳能、潮汐能、生物能等。（二）地质作用分类矿物矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。目前已发现的矿物3000多种.近年平均每年发现新矿物约50种。1949年以来我国发现并得到确认的约40种。矿物分类的方法很多，根据矿物的化学成分类型分为5大类：自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物。矿物与人类：精美矿物欣赏常林钻石玛瑙石英矿物1.常见集合体形态矿物的形态主要受本身的内部结构和形成时外在环境的制约，可分为矿物单体形态和矿物集合体形态。绝大多数矿物均以集合体形式出现。分为：一向延伸可分为柱状和针状集合体。二向延展可分为板状、片状和鳞片状集合体。三向等长可分为粒状、块状集合体。晶簇鲕状和豆状集合体钟乳状，束禾状放射状，树枝状，纤维状晶腺，结核花瓣状柱状和针状集合体板状、片状集合体粒状集合体、晶簇钟乳状束禾状鲕状和豆状集合体晶腺结核放射状树枝状纤维状花瓣状2.光学性质颜色：自色、他色、假色条痕：粉末的颜色。保护自色，减弱他色，消除假色。透明度：通过碎片边缘观察，可分为透明、半透明、不透明。光泽：金属、半金属、非金属（金刚、珍珠、土状、绢丝、油脂、松脂、玻璃等）。3.力学性质硬度：矿物抵抗刻划、摩擦、压入的能力.摩氏硬度计为标准，将矿物硬度分为10级.也可用如指甲的硬度约为2-2.5，铜钥匙为3，小钢刀为5-5.5等简便工具进行测试解理矿物被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质，叫做解理。这种破裂面就称为解理面。解理面一般非常平滑而有光泽。不同矿物或同一矿物的不同方向上，解理发育的程度是不一样的。有些矿物的解理只有一个方向，成薄片状；有些矿物的解理有两个方向，成块状；有些矿物甚至有三个方向和四个方向的解理。根据劈开的难易和肉眼所能观察的程度，分为：（1）最完全解理矿物晶体极易裂成薄片，解理面较大而平整光滑，如云母、石膏等。（2）完全解理矿物极易裂成平滑小块或薄板，解理面相当光滑，如方解石、石盐等。（3）中等解理解理面往往不能一劈到底，不很光滑，常呈现小阶梯状，如普通角闪石等。（4）不完全解理在大块矿物上很难看到解理，只在细小碎块上才可看到不清晰的解理面，如磷灰石等。（5）极不完全解理（无解理）如石英等。断口：矿物受打击后所产生的不规则的破裂面。按断口面的形状可分为下述几种：贝壳状断口：矿物破裂后具有弯曲的凸面或凹面和同心状构造，很象贝壳，如石英的断口；平坦状断口：断口面虽然粗糙，但比较平整，如高岭石的断口参差状断口：断口面粗糙极不平整，许多矿物具有此种断口，如电气石锯齿状断口：断口面狼牙锯齿，突起尖锐，如自然金属矿物的断口4.其他性质脆性和延展性弹性和挠性密度电性磁性发光性5.矿物的分类新Dana分类（1997年）I自然元素矿物II硫化物III氧化物IV卤化物V碳酸盐VI硝酸盐VII硼酸盐VIII磷酸盐IX硫酸盐X钨酸盐XI硅酸盐矿物南大采用的分类（罗谷风等，1993）I自然元素矿物II硫化物及其类似化合物矿物III卤化物矿物IV氧化物和氢氧化物矿物V含氧盐矿物6.矿物名称来历以人名和地名来命名的，如高岭石、辰砂.根据化学成分、形态、物理性质命名，如方解石是因沿解理极易碎成菱形方块而命名根据其颜色和主要成分而命名如赤铁矿根据其比重较大而命名如重晶石.在中文矿物名称中，有一部分是源于我国传统名称，如石英、石膏等，但大部分是由外文翻译成中国名称。二、岩浆作用与岩浆岩（一）概念和特点岩浆的温度1.火山口流出岩浆的测温一般为900－1100℃，饱含气体时高达1150－1350℃2.岩石的重熔试验结果基性岩1000－1250℃酸性岩650－850℃综合实测和试验结果推断岩浆温度为：650－1400℃，一般为800－1200℃粘度是岩浆很重要的性质之一，它代表着岩浆流动的状态和程度。岩浆中SiO2的含量对粘度影响最大，其次是Al2O3、Cr2O3，它们的含量增高，岩浆粘度明显大。酸性岩浆中SiO2、Al2O3的含量很高，因此，粘度也最大；溶解在岩浆中的挥发分可以降低岩浆的粘度、降低矿物的熔点，结晶时间延长岩浆的温度高，粘度相应变小；岩浆承受的压力加大，岩浆粘度也增大。岩浆化学成分与分类岩浆按成分可分五类：酸性岩浆：SiO2≥65%，富KNaAl，贫MgFeCaAl2O3Na2O＋K2O中性岩浆：65%＞SiO2＞52%，基性岩浆：52%＞SiO2＞45%富Mg、Fe、Ca，贫K、Na、AI超基性岩浆：SiO2≤45%，特别富MgFe，贫CaAlKNa碱性岩浆：特别富KNa贫CaAlMgFeNa2O＋K2OAl2O3（二）岩浆作用侵入作用当岩浆未达到地面，仅上升到地壳一定深度的部位后，冷凝结晶的作用为侵入作用岩基：面积大于100km2，一般为中酸性岩浆冷凝而成，多由花岗岩或花岗闪长岩等组成。岩株平面上近圆形或不规则状，接触面较陡，规模较大，出露面积小于100km2。岩床是厚度较小而面积较大的层间侵入体，厚度差别很大，大的可达上千米，小的仅几十厘米。基性岩常见。岩墙近于直立的板状侵入体，厚度一般几十厘米至几十米，长几十米甚至几千米。有人把规模小、形状不规则或贯入在岩体之中的脉状岩体称为岩脉。岩盖是上凸下平的穹窿状侵入体。底部直径约3～6km，最厚处通常小于1km。岩盖的岩性以中酸性岩为常见.若中间微低四周高则为岩盆.喷出作用与喷出产物1.气体喷出物以水气为主（占60％以上）其次二氧化碳、硫化氢、硫，少量CO、H2、HCl、NH3、NH4Cl、HF等。阿拉斯加万烟谷喷发时，每年喷出HCl达125万吨，HF达20万吨气体喷出量越来越多，尤其硫喷出量增多、温度增高，是火山即将大规模喷发的前兆。2.固体喷出物（1）粘度较大的岩浆从火山口溢出时迅速冷凝在火山口形成固体，在强大的气体膨胀力作用下被喷射到空中，进一步冷凝成形（2）较粘稠的液体岩浆在在强大的气体膨胀力的作用下也被喷射到空中，在空中冷凝成固体下落（3）火山口周围的固体物质,随之炸开，抛入空中,再下落上述三种碎屑物质统称火山碎屑物3.液体喷出物火山的液体喷出物称为熔岩，是喷出地表丧失气体的岩浆。熔岩在重力作用下沿地面斜坡由高处向低处流动，呈线形流动时称熔岩流；呈面状向前推进时称熔岩被；遇陡坎熔岩向下跌落称熔岩瀑布线形流动呈扭曲绳索状，称绳状熔岩。旋涡状流动形成旋涡状熔岩。4、熔岩的冷凝地质学家们估算，一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年！岩浆喷出或者溢流到地表，1米厚的玄武岩全部结晶，需要12天，10米厚需要3年，700米厚需要9000年。5、火山喷发类型裂隙式喷发：岩浆通过地壳中狭长线状深断裂溢出地表，没有爆炸现象，主要为基性玄武岩熔浆，在地质历史时期多裂隙喷发，如印度德干高原.目前在大洋中脊非常普遍。冰岛可看到，因此又称为冰岛式。中心式喷发：岩浆沿着一定的管形通道喷出地表，岩性多样.熔岩覆盖面积一般较小.是现代火山活动最主要的类型.根据火山喷发的剧烈程度：又可分为宁静式、过渡式和爆烈式等几种。中心式喷发宁静式喷发型以基性熔浆玄武岩喷发为主，熔浆温度较高，气体较少，不爆炸，少有固体喷发物，常形成底座很大、坡度平缓的盾形火山锥，又称夏威夷式爆烈式喷发型以中酸性熔浆喷发为主，含气体多，爆炸力强，常形成大量的火山碎屑。这种火山很多，如维苏威火山、印尼喀拉喀托火山、西印度群岛培雷火山，以及圣海伦斯火山等.过渡型以中、基性熔浆喷发为主，有一定的爆炸力。火山爆发时可以把未凝固的熔岩抛上空中，并火山弹，因爆炸力小，一般没有火山灰.斯特龙博利火山为典型.6、世界火山分布全世界大约有2000座死火山，518座活火山环太平洋火山带现在已知有319座活火山，有世界最高的活火山科托帕克希火山，5896m和世界最高的死火山阿空加瓜火山，6964m以及富士山。地中海火山带有94座活火山大洋海岭火山带有活火山42个.非洲大裂谷火山带，7