地球科学概论笔记北京地质大学

第一章宇宙中的地球第一节宇宙（宇：空间。宙：时间。）（一）宇宙中的天体和物质1、恒星：是由炽热气体组成的，能够自身发光的球形或类似球形的天体。（氢和氦）由于恒星间距离太遥远，以至在短时间内肉眼观察不出恒星间位置的相对变化，因而叫恒星。2、星际物质：在恒星与恒星之间存在着极其广大的空间，成为星际空间。弥漫于星际空间的极其稀薄的物质。包括星际气体和星际尘埃。星云：星际气体和星际尘埃组成的云雾状天体。3．星系：地月系——太阳系——银河系和河外星系——总星系（二）宇宙中天体的相对位置4、天球：一个假想的圆球：它的球心就是观测者所在的地球的中心，它的半径是无穷大的。5、星座：人们把天球上的恒星分成若干群落，每个群落的恒星都有自己独特的形状并占据一定的空间。分为仙后星区，御夫星区，大熊星区，天琴星区。简称：“后，御，熊，琴”第二节银河系与太阳系（一）银河系：是一个由大约1400亿颗恒星和大量星际物质组成的庞大天体系统。（二）太阳系：以太阳为中心存在着一个受太阳引力支配的天体系统。围绕太阳旋转的主要是九大行星（从里到外依次为水星，金星，地球，火星，木星，土星，天王星，海天星，冥王星）及众多的小行星，卫星，彗星和陨星等。行星绕太阳的公转遵循开普勒三定律：1、行星绕太阳公转的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。2、当行星绕太阳公转时，行星同太阳的连线在单位时间内在轨道平面上扫过的面积相等。3、行星倒太阳平均距离a的立方同公转周期T的平方成正比。第三节地球月球和地月系（一）地球（二）月球和地月系月球在地球和太阳之间，看不见月球时是朔月或新月。（日食）农历初一。地球在太阳和月球之间时看见整个月亮称为望月或满月。（月食）农历十五或十六。从朔月到望月月球受光面达到一半称上玄月。从望月到朔月下玄月。第四节地球的形态（一）地球的形状与大小形状：一个扁率非常小的旋转椭圆球体。——呈梨形（二）地球的表面形态陆地和海洋在地球表面的分布极不均匀，所有大陆的北端宽，南端窄，大致呈倒三角形，并多在北端与其它大陆相连。三大洋则在南纬50—60间相互沟通。地表最高点在亚洲喜马拉雅山脉的珠穆朗玛峰，最低点位于太平洋西侧的马里亚纳海沟。1、陆地地形特征山地：海拔高度在500m以上的低山，1000m以上的中山3500m以上的高山分布地区的总称。丘陵：海拔小于500m顶部浑圆，坡度较缓，坡脚不明显的低矮山丘群。平原：海拔低于200m，宽广平坦或略有起伏的地区。（世界最大：南美的亚马孙河平原）高原：海拔高程在500m以上，面积大，顶面较为平坦或略有起伏的地区。（世界最大：巴西高原；世界最高：青藏高原）盆地：四周为山地或高原，中央低平的地区。（世界最大：非洲刚果盆地）2、海底地形特征：大陆边缘（大陆架大陆坡大陆基岛弧）一类是由大陆架，大陆坡和大陆基组成，分布于大西洋，称为大西洋型大陆边缘；一类是有大陆架，大陆坡和海沟组成，分布于太平洋，称为太平洋型大陆边缘。大洋中脊：是绵延在大洋中部的巨型海底山脉，具有很强的构造活动性，常地震和火山活动大洋盆地：深海丘陵和深海平原，海山，海岭第二章地球的外部圈层第一节大气圈1、大气的组成恒定组分：约90km以下的底层大气。干洁空气由氮、氧、氩组成。可变成分：大气中的二氧化碳，臭氧和水蒸汽。（随季节气象和人类活动的影响而发生变化）不定组分：指大气中可有可无的成分。来源于自然界的火山爆发，森林火灾，海啸，地震等暂时性的灾难，或来源于人类的生活和生产活动。2.大气圈的结构（对流层平流层中间层暖层散逸层）对流层：特征是温度随高度增加而降低；空气具有强烈的对流运动，从而发生一系列天气现象；气象要素水平分布不均匀；对流层受人类活动影响最显著。平流层：气流以水平方向运动为主，基本不含水汽和尘埃物质，不存在对流层中的各种天气现象。最初随高度增加保持不变或略有上升。中间层：气温随高度增大而迅速下降，有弱电离现象。暖层：（电离层）随高度上升气温增高，有多个电离层，各层能反射不同波长的无线电波。散逸层：（外逸层）随高度的增加而升高，地球引力弱。3、大气的热状况P30页图2.3气温是指大气的温度。一天之中最低气温出现在日出前后，至午后2点最高。一年北半球大陆最高气温在7月，最低气温在1月。气温都是从低纬度地区向两级递减的。4、大气的运动大气运动的动力：气压梯度力地转偏向力惯性离心力摩擦力气压是指单位面积上所承受的空气柱的重量。（单位：帕）由于大气在垂直或水平上存在气压差，从而产生气压梯度力，它的方向是沿着垂直于等压面方向由高压指向低压。但垂直气压梯度力受地球重力作用的影响抵消平衡，水平梯度力是真正造成大气水平运动的力。地转偏向力：又称科里奥利力，在北半球使气流运动方向向右偏转，在南半球向左方偏转。大气环流：七个气压带和六个风带。（低纬环流，中纬环流，高纬环流）第二节水圈一、水圈的组成：①水的分布：水是以气态，固态和液态三种形式存在于大气圈，生物圈，海洋与大陆表层之中。地球上水体的分布是极不均匀的。②水的类型：按存在形式分为：汽态水，液态水和固态水；以水中的含盐量分为：咸水，半咸水，淡水；按天然水所处的环境分为：海水，大气水，陆地水。㈠海水：物理性质主要包括海水的温度（影响因素：纬度水深）、密度（影响因素：温度盐度）、压力、透明度。海水的运动有波浪，潮汐，海流（洋流），浊流。化学性质含量最高的化学元素是H、O、Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、Si、F。潮汐：全球性海水周期性涨落现象。引潮力主要包括太阳地球间的引潮力和地球月球间的引潮力（主要）两部分。引力与离心力的合力构成引潮力。当月亮太阳地球处在一条直线上（朔望月）时出现高潮特高，低潮特低的大潮，而在上下玄月时出现小潮。海流：大洋中沿一定方向有规律移动的海水。分为表层洋流和深层洋流。表层洋流主要是由信风及海水密度差引起，方向以水平运动为主。有暖流和寒流之分；深层洋流主要是由海水温度和盐度差异引起，方向有水平的和垂直的运动。浊流是海洋（或湖泊）中载有大量悬浮物质的高密度水下重力流。由地震火山等因素引发。㈡陆地水：地面流水，地下水，湖泊，沼泽，冰川。1、地面流水：指沿陆地表面流动的水体，其水源主要有大气降水，冰雪融水，地下水和湖泊。分为常年性流水（河流）和暂时性流水（片流，洪流）河流是地表面具有固定河道的线状常年性流水。水源一般以地下水，冰雪融水为主。水系地面流水的水质点运动状态分为层流和紊流。层流是在水流过程中，水质点保持相互平行而不相混合的水流。紊流是指流水在运动过程中，水质点的运动速度和方向随时都发生任意变化的水流。（两种特殊的水流形式：环流和涡流）2、地下水：埋藏在地表以下岩石和松散堆积物空隙中的水体。主要来自于地面流水和大气降水。空隙率越大，能储存的地下水越多。连通性越好越利于地下水的运动。存在形式：吸着水，薄膜水，毛细水，重力水。地下水按运动特征和埋藏条件分为：包气带水，潜水，承压水。包气带水：以吸着水，薄膜水，毛细水为主。主要作垂直方向上的运动。潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，具有自由表面的重力水也称饱水带水。随季节性发生变化。以近水平方向流动为主。承压水指埋藏在两个稳定隔水层之间的透水层内的重力水,又称层间水。从补给区流向排3湖泊与沼泽：泄区湖泊分为：泄水湖和不泄水湖或者淡水湖和咸水湖最大的湖泊：西亚的里海（咸水湖）第二大湖：北美的苏必利尔湖（淡水湖）最深的湖：俄罗斯的贝加尔湖最高的湖：西藏高远的纳木湖最低的湖：中东四海湖水的运动方式：波浪，潮汐，湖流，浊流。沼泽：是陆地上潮湿积水，喜湿性植物大量生长并有泥炭堆积的地方。分布在湿润气候区。形成原因：浅水湖泊的逐渐沼泽化，河流泛滥地的沼泽化，平坦海岸的积水沼泽化，地下水位极浅的广阔平地的逐渐积水沼泽化，森林和草地的沼泽化。4冰川：指由积雪形成的，并能运动的冰体。分布于地球两级及高山地区。形成的条件：气候寒冷(必要条件)、有丰富降雪量、合适冰雪堆积的场所雪线：终年积雪区的下部界线。年降雪量与消融量大致相等。冰川形成过程：雪线以上的地区，如果地形合适雪就不断积聚起来，随着积雪的增加，刚降下的雪，在地表热力及雪层压力的作用下，雪花的尖端融化并逐渐冻结形成粒径较小的雪粒，经过一系列的压实，冻结和重结晶作用，雪粒增大转变成粒雪，粒雪中空隙进一步减少，形成冰川冰，冰川冰在压力和重力作用下缓慢流动便形成了冰川。陆地表面冰川可分为：一、大陆冰川：（又叫冰盾或冰盖）特点是雪线位置低，分布面积大，冰层厚，流动速度稍快，并由中间向四周流动。因中部比边缘冰层厚，压力大，冰川由中部向边缘流动二、山岳冰川：特点是雪线位置高，规模小，冰层薄，受地形控制，呈线状分布。因重力作用由高处向低处流动。㈢大气水：指存在于大气圈中的水。来源于海水和陆地水体的蒸发，植物叶面的蒸腾作用以及火山活动。危害：吸收污染物易形成汽溶胶或酸雨。对地球的温度能起到“温室效应”。二水圈的循环：自然界中以各种形式存在的或保存在不同环境中的水，并不是固定不变的，它在自然因素和人为因素的影响下处于不断的运动和转换之中。使水圈产生运动的最主要动力：太阳辐射能和地球的重力能。分类：大循环（从海洋到陆地再回海洋）和小循环（陆地内部或海洋内部的水循环）第三节生物圈生物圈：指地球表层由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层，是地球上所有生物及其生存环境的总称。生物圈主体：在地表倒200m高空以及从水面到水下200m的水域空间内。生物分类：从大到小：界、门、纲、目、科、属、种。自养生物和异养生物原核生物界：没有明显的核膜，没有真正的细胞核，基本上是单细胞。（细菌和蓝绿藻）真菌界：一类低等的真核生物，没有叶绿素，不能进行光合作用，营养方式为腐生、寄生。植物界：特点：可进行光合作用，为自养生物。分低等和高等。动物界：动物以植物、动物或微生物为食，为异养生物。分为无脊椎动物和脊椎动物。人属于动物界脊椎动物门哺乳动物纲灵长目人科人属人种.第三章地球的内部圈层第一节地球的内部圈层（地壳地幔地核）1、划分依据：地震波（地震所激发出的弹性波）包括纵波（P波），横波（S波）和面波。2.地球内部的主要物理性质：密度：地球的平均密度为5.516g/cm。地球内部的密度由表层的2.7~2.8g/cm乡下逐渐增加到地心处的12.51g/cm.压力：实质上是压强。地内压力总是随深度连续而逐渐地增加的。重力：地球吸引力和离心力的合力就是重力。地球的离心力＜吸引力。重力的方向仍大致指向地心。（1）地球表面：地球两极的重力值最大，并向赤道减小。重力值具有随维度增高而增加的规律。（2）地球内部：从地表到地下2885km的核-幔界面，重力值大体上随深度而增加但变化不大。在2885km处达到最大值。再到地心重力从极大值迅速减小为零。温度：温度在地球内部的分布状况称为地温场。其温度常有昼夜变化，季节变化和多年周期变化，这一层叫外热层。温度从表部向下逐渐减弱；温度常年保持不变叫常温层：温度开始随深度逐渐增高。通常把地表常温层以下每向下加深100m所升高的温度称为地热增温率或地温梯度温度每增加1℃所增加的深度称为地热增温级磁场：1、磁要素：磁偏角，磁倾角，磁场强度。磁偏角：是磁场强度矢量的水平投影与正北方之间的夹角。磁倾角：磁场强度矢量与水平面的交角。磁场强度是有磁极向磁赤道强度逐渐减弱。2、地磁场由基本磁场，变化磁场，磁异常三个部分组成。（1）基本磁场其强度在近地表时较强，远离地表时则逐渐减弱。（2）变化磁场是起源于地球外部并叠加在基本磁场上的各种短期变化磁场。主要由太阳辐射，太阳带电粒子流，太阳的黑子活动等因素所引起的。（3）磁异常是地球浅部具有磁性的矿物和岩石所引起的局部磁场它也叠加在基本磁场之上。弹塑性：地表的固体表面在日月引力下也有交替的涨落现象称为固体潮。如在作用速度快，持续时间短的力（如地震作用力）的条件下，地球常表现为弹性体；在作用力缓慢且持续时间长（如地球旋转离心力，构造运动作用力）或在地下深部较高的温、压条件下则可表现出较强的塑性。4地区内部各全层的物质组成及物理状态陨石：来时太阳系空间的天体碎片。包括石陨石，铁陨石