自然科学概论 .pptx

一、地学的研究对象1、地学的研究对象：地学以地球的形状、组成、构造、运动和演化的规律为研究对象。第1页/共46页2、研究内容：地球内部：地核、地幔、地壳、矿藏、古生物化石。地球表面的水体：河海、湖泊、冰川、沼泽。陆地：沙漠、平原、山脉、高原。大气层的组成、结构、化学和物理性质、运动、形成和演化。第2页/共46页二、地学的主要分支1、地质学：2、水文学：3、大气科学：第3页/共46页第二节地球的历史演化一、地球的形成1、原始地球的诞生 在下列效应作用下，原始地球开始变化，进入发育过程：冲击效应压缩效应放射性衰变第4页/共46页2、分异地球的形成 分异地球的形成，指的是原始地球产生全球性的分异。演化成分层的地球，即中心为铁质地核，表层为低熔点的较轻物质组成的最原始的陆核，陆核进一步增生、扩大，形成地壳。地核与地壳之间为地幔。分异作用是地球内部最重要的作用，它导致了地壳及大陆的再生，并导致大气和海洋的形成。现在的地球是原始地球再生的，再生过程大约发生在40亿年前，即已经发现的最古老岩石的形成时期以前。第5页/共46页 水圈的形成：氢和氧结合生成的水，原先潜藏于一些矿物中。当原始地球变热并部分熔融时，水释放出来并随着熔岩运移到地表，大部分以蒸汽状态逸散，其余部分在漫长的地质历史进程中逐渐充满大洋，由此形成水圈。第6页/共46页大气圈的形成：在原始地球变热而产生分异作用的过程中，从地球内部释放出来的气体形成了大气圈（CO、CO2、CH4、NH3、H2O、H2S等）。由于原始大气成份之间发生反应，从无机物质生成有机小分子，然后发展成有机高分子物质组成的多分子体系，再演变成细胞，生命得以开始和进化，终于在约30亿年前孕育诞生了原始生命。第7页/共46页二、地球的演化1、地核和地幔的演变过程地核：地核的两个可测的物理特性是磁场和热量，地核通过两个重要的直接途径对地幔产生影响。A：向地幔底部提供热量，激励地幔深处的热对流。B：对地幔施加一种机械的转矩，决定了一天的长短和地球转轴在空间的定向。第8页/共46页地幔：地幔是介于地壳与地核之间的熔流体。地幔对流是发生在地幔的一种热运动方式，又是一种地幔物质的运动过程-是由物质的密度差和温度差密度差和温度差所驱使的。地幔中的热对流作用是地球内部向地球表面输送能量、动量和质量的有效途径，很可能是地球演化的驱动力。第9页/共46页2、地壳的形成和改造 地壳和构成地壳的地层都是由岩石组成。岩石：火成岩（岩浆岩）、水成岩（沉积岩）、变质岩。第10页/共46页地球的6大板块：欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印澳板块、南极板块。第11页/共46页 太阳风：是指日冕因高温膨胀不断向外抛出的粒子流。太阳风风速约4500千米/秒，主要成分是带电的氢原子和氦原子。第12页/共46页第三节地球的特点一、地球的形状、大小、质量第13页/共46页 1、地球的形状 地球长轴半径为6378.245千米，短轴半径为6356.863千米，平均半径为6371.118千米。自转周期为23时56分，自转速度为0.465千米/秒；公转周期为365日6时9分10秒，公转速度为29.79千米/秒。第14页/共46页 地球表面积为5.101*108平方千米，其中海洋面积占70.9%；陆地面积占29.1%。地球体积为1.083*1012立方千米，为太阳1/130万。第15页/共46页2、地球的周长为：40000千米。3、地球的质量：为5.976*1024千克。4、地球的特点 A：地球到太阳的距离适中。B：地球的大小适当。C：地球自身“发动机”运转得快慢适度第16页/共46页二、地球的外部构造1、大气圈 大气圈是包围在地球外围的一层空气，位于地面和星际空间之间。第17页/共46页 第二代大气的主要成分是：CO、CO2、CH4、NH3、H2O、H2S、N2。当时没有氧气。只有在大气圈上层的水蒸气被高能紫外线的辐射分解后，才产生了少量的氧，据估计，以这种方式产生的氧，其数量不超过今天大气中氧含量的0.1%。第18页/共46页 当地球上出现绿色植物后，它们把氧气作为废物排出体外，空气中的游氧越来越多，从而为多细胞生物的出现打下了基础。正是在各个圈层的相互作用下，第二代大气才进一步发展为现代的大气第三代大气。第19页/共46页 地球大气的质量约为5.3*1019克，其中90%集中在离地面约15千米高度以内，99.9%集中在50千米高度以内。2000千米高度以上大气极其稀薄，逐渐向行星际空间过渡，但并不存在一个明显的上限。第20页/共46页主要成分是：N2（78.08%）、O2（20.95%）、Ar（0.934%）、CO2（0.033%）、Ne（0.0018%）。有少量的氪、氦、甲烷、氢气和一氧化碳等，并含有一定比例的水。第21页/共46页大气层分为：对流层平流层中间层热层外大气层第22页/共46页注：在离地面10千米15千米处，大气中的臭氧浓度较高，形成臭氧层。第23页/共46页 2、水圈 水圈：分布于地球表面的相互连通的水的闭合圈。例：海洋、江河、湖泊中的液态的水；冰川、积雪中的固态水；大气中的气态水；地表以下渗透在土壤和岩石的地下水。第24页/共46页水循环：是指水在地球上受太阳辐射能的影响，以气态、液态、固态不断转换的过程。由蒸发、径流、降水、大气输送四个环节组成。第25页/共46页 水圈的总质量为1.4*1024克，其分布如下：位 置水圈（%）海 洋97.2冰2.15地表以下的水0.625地表淡水0.009地表咸水0.008大气水0.001第26页/共46页 总矿化度：是指存在于水的离子、分子及化合物的含量，单位以克/升表示。它包括所有呈溶解状态及胶体状态的成分，但不包括游离状态的气体成分。第27页/共46页A：淡水，小于1克/升。B：微咸水（弱矿化水），13克/升。C：咸水（中等矿化水），310克/升。D：盐水（强矿化水），1050克/升。E：卤水，大于50克/升。第28页/共46页3、生物圈 生物圈：是地表有机体（细菌）及其生存环境的总称。各种生物的种类大约为200万种，其中动物约150万种，植物约30多万种，微生物约10几万种。第29页/共46页 生态系统：是生物群落及其地理环境相互作用的自然系统。生态系统包含四个基本组成部分：无机环境生物的生产者（绿色植物）消费者（草食动物和肉食动物）分解者（腐生微生物）第30页/共46页 食物链生态系统中，来自植物的食物能按一定的能级流顺序和营养级次，转化成一串取食与被取食的链索关系。第31页/共46页三、地球的内部构造 如果以地心为中心，可以把地球划分为6个同心圆或圈层结构：大气圈、水圈、生物圈、地壳、地幔、地核。地震波是地震发生时所产生的波动。分纵波和横波两种，前者速度比后者大。第32页/共46页 对地震波的研究结果表明，地震波在地球内的传播速度的变化不是均匀，有两次明显的间断，一次发生在地表以下平均约30多千米的地方，在此处，地震波的速度突然增大，纵波的波速由6.83千米/秒曾至7.75千米/秒，横波波速由3.66千米/秒增至4.35千米/秒，说明在那里物质的性质发生了突变。这一性状是由南斯拉夫学者莫霍诺维奇于1909年发现的，称为“莫霍诺维奇断面”，简称莫霍面或M面。第33页/共46页 另一次间断面发生在地表以下2900千米处，在该处，纵波的波速由13.6千米/秒减至8.11千米/秒，横波的波速到了这里就消失了。这说明，在该处，物质可能是液态。这一性状是由美籍德国人古登堡于1914年发现的，所以称这一间断面为“古登堡间断面”。人们以“莫霍面”和“古登堡面”这两个不连续面为依据，将地球内部划分为地壳、地幔和地核三层。地核又可为外核和内核。第34页/共46页 1、地壳 地壳：地球莫霍面以上的那一圈层。由各种岩石组成。由沉积岩、花冈岩类岩石组成的最上部叫硅铝层；由玄武岩、辉长岩类岩石组成的下部叫硅镁层。硅铝层又叫花冈岩质层，硅镁层亦称玄武岩质层。硅铝层厚度在山区可达40千米，在平原区一般为10千米，大洋底则缺失硅铝层。硅镁层在大陆区厚达30千米，在深海盆地仅为5千米。第35页/共46页 地壳的厚度是不均匀的。大陆地壳平均厚度约30多千米，中国青藏高原的地壳厚度约达65千米。地壳表面因受阳光辐射及大气、水、生物的作用，形成风化层，即土壤和沉积物的堆积，其厚度介于0千米10千米之间。地壳物质的平均密度为3克/立方厘米左右。第36页/共46页2、地幔 地幔：指地壳以下至2898千米处以上部分，即莫霍面至古登堡面之间。其间有一次级不连续面，约在1000千米深处，将地幔分为上地幔和下地幔。上地幔由橄榄岩组成，下地幔由铁、镍成分组成，是一种塑性固体。地幔亦称中间层，其体积约占地球总体积的80%，质量为地球的68.1%，地幔的物质密度约5.6克/立方厘米；最深的地震是发生在地下700千米的地方，即地幔上部。第37页/共46页3、地核 地核：指位于古登堡面以下的地球核心部分，其半径约为3500千米，地核可分内核和外核。自2898千米到5000千米为外核，自5000千米至6371千米为内核。外核是液体状态，内核为固体状态，在外核与内之间存在一个过渡带。据推测，地核物质非常致密，质量为地球的31.5%，体积为地球的16%，密度相当高，中心部分的压力可能超过370万个大气压。第38页/共46页四、新地球观1、海底扩张说 根据对各大洋底地质资料的全面调查，发现在各大洋底部中央（仅太平洋偏东侧）均有一条纵贯并相互连接的长达6万多千米，宽2000千米，高达数千米的海底山脉中央海岭，亦叫洋中脊，在其轴部，有一条深达2 千米的断裂谷把洋中脊从顶部一刀劈开，形成中脊裂谷。第39页/共46页 美国科学家赫斯和迪茨的“海底扩张说”认为：中央海岭是地幔对流物质的出口，地幔中的物质不断从中央海岭的裂缝中溢出，新的海底地壳在这里产生。第40页/共46页 海底扩张说认为，地壳不仅有垂直运动，而且有大规模的水平运动，位移可达数千千米。海底扩张的速度因时因地而异，大西洋海岭一侧增长速度大约每年2厘米，太平洋约每年38厘米。第41页/共46页2、板块构造学说 板块构造说认为：板块是不断移动的。如：美洲与欧洲6.5亿年前还连在一起，1.951.35亿年前裂开，中间形成大西洋，后来美洲与欧洲相背越来越远，大西洋也就越来越大。印度位于南半球，4000万年前开始逐渐向北移动，漂移了7000千米与亚洲碰撞合并。阿拉伯半岛原来是非洲的一部分，1000万年前才开始裂开，目前仍在移动。第42页/共46页 板块移动的原因在于地幔物质对流，新的海洋地壳不断从中脊裂谷中产生出来并向外扩张，推动着所有的板块进行水平运动。两块相邻板块相背运动，拉张断裂，便形成裂谷和海洋；相向运动便会产生碰撞和相互迭覆。海洋板块与大陆板块相碰撞时，海洋板块便向大陆块下插而进入地幔，并在大陆边缘形成岛弧和大陆边缘山脉，深海沟就是俯冲带在地表的表现。两块大陆板块或兼有大陆、海洋地壳的板块相撞时，海洋地壳俯冲完了，两者的大陆板块碰撞，便形成弧形山脉和山前坳陷。喜马拉雅山就是印度板块漂移碰撞到欧亚板块而形成的。第43页/共46页 板块构造说又认为：在一般情况下，每一个板块的内部，地壳都是比较稳定的，板块与板块交界处，则是地壳比较活动的地带。这里常有火山、地震活动以及地壳的断裂、下沉和挤压折皱等发生。世界上地震最多的地方是太平洋板与其它板块相交界的地方。非洲板块同欧亚板块碰撞，使古特提斯海只残留下一个陆间海地中海；非洲是未来海洋的萌芽；红海是幼年期；大西洋是青年期，它正在扩大；太平洋已是老年期，它正在不断缩小；地中海已处在衰老期；非洲进一步挤压欧亚大陆，它就会消失。第44页/共46页 根据板块现在移动的趋势，欧亚板块向东、美洲板块向西移动，大西洋将进一步扩大，如果这个过程持续不断地继续下去，几亿年后，太平洋将在地球上消失。如果印度板块再不收住自己的脚步，仍以每年5厘米的速度向北移动，5000万年后，印度的北方将藏身于喜马拉雅山之下；澳大利亚可能千里迢迢赶到北半球与亚洲会合；非洲大陆可能沿着东非洲大裂谷进一步解体，东非大裂谷则孕育成一个新的海洋；只有南极度依然稳走不动。第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页