煤矿地质1.1地球.ppt

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1、河南工程学院煤 矿 地 质 学主讲：牛雅莉煤矿地质学煤矿地质学班级：安全工程1041课时：110、1214、1719周，周3学时，共48学时考核：平时成绩（20%）+考试成绩（80%）主讲：牛雅莉地址：3号实验楼B306联系方式：QQ：67390588 email：前言课程性质与目的课程的主要内容学习要求课程性质与目的课程性质与目的本课程系统介绍了煤矿地质学的基本知识、概念和原理，主要讲授与煤矿生产相关的基础地质理论和煤矿应用地质工程技术，包括煤层赋存、地质构造、勘探工程、瓦斯地质等。学习本课程的目的是要掌握扎实的地质理论基础知识，为后续课程的学习奠定基础。课程的主要内容地球的基础知识及地质作

2、用地球的基础知识及地质作用矿物与岩石矿物与岩石地层及古生物地层及古生物地质构造地质构造煤与含煤岩系煤与含煤岩系水文地质基础水文地质基础影响煤矿生产的地质因素影响煤矿生产的地质因素地质勘探地质勘探煤矿常用地质图件煤矿常用地质图件学习要求课上与课下结合理论与实践结合培养主动学习意识，具备知识自我更新能力第一节第一节 地球概述地球概述 一、地球的形状和大小一、地球的形状和大小 二、地表面特征二、地表面特征第二节第二节 地球的圈层构造地球的圈层构造 一、地球的外圈层一、地球的外圈层 二、地球的内圈层二、地球的内圈层第三节第三节 地球的物理性质地球的物理性质第四节第四节 地质作用地质作用 一、外力地质作

3、用一、外力地质作用 二、内力地质作用二、内力地质作用第一章 地球 要求：了解地球概况；掌握有关地球的圈层构造和物理性质及地质作用的基本知识。第一章 地球 一、地球的形状大小 赤道半径比极半径约大21km，地球的赤道半径是一个椭圆形，其最长半径比最短半径大213m；北极凸18.9m；南极凹25.8m的梨形。有关地球形状和大小的主要数据如下：赤道半径：6378.17km 极半径：6356.779km 地球表面积：5亿1千万km2 地球体积：1.08*1012km3 扁率：1/298.25 （长短半径之差与长半径之比）第一节 地球概述里舍的天文考察与牛顿的计算里舍法国天文学家，1672年携带天文钟到

4、奎亚那的开云（靠近赤道）进行天文学研究，发现天文钟每天慢2分28秒，后来告知牛顿，牛顿解释为赤道带上重力减少，并经过计算，提出赤道凸出，两极扁平，地球非圆形，而是椭圆形。小资料2000年12月22日，美国国家航空和航天局(NASA)的科学家发布了全新的地球图片数字地球图，以替代以前由“阿波罗”上的宇航员拍摄的地球图。这幅数字地球图采取了1997年从几颗人造卫星上获得的数据，估算人们在卫星轨道上看地球的样子，然后加以艺术创造，在背景上添加了月亮。图中的大风暴显示的是从北美洲西部刮起的Linda飓风。月亮放大了，有实际比例的两倍。小资料二、地表面特征地壳表面高低起伏不平，基本上可分成陆地和海洋两大

5、部分。陆地面积1.495亿平方公里，占地球表面积的29.2。海洋面积为3.61亿平方公里，占地球表面积的70.8。海陆面积之比为2.5：1.它们在地表的分布是极不均匀的，陆地多集中在北半球，占全球陆地总面积的67.5，而南半球仅为32.5。地球上最高处珠穆朗玛峰（8844.43m），最低处玛利亚纳海沟（11034m，它位于北纬11 20，东经14211.5;，即于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底，亚洲大陆和澳大利亚之间，北起硫黄列岛、西南至雅浦岛附近。），最大高差为20km。第一节 地球概述（一）陆地地形1、山地：是指海拔高程在500m以上的低山、1000m以上的中山和3500m以上的高

6、山的总称。2、丘陵：地表起伏数十米（最大不超过200米）的低缓地形。如辽东丘陵。3、平原：地势宽广平坦或略具有起伏的地带（海拔多在0-600m之间）。按海拔高程可分为低平原其海拔高程小于200m，如华北平原（平均海拔50m以下）；高平原200m600m，如成都平原（平均海拔在400-500m）。4、高原：海拔高程大于600米的宽广地区，如青藏高原（平均海拔在4000m以上，是世界上最高的高原）。5、盆地：四周是高原或山地，中央低平的地区，如柴达木盆地。6、洼地：陆地上某些高程低于海平面的低洼地区（洼地因排水不良，中心部分常积水成湖泊、沼泽或盐沼）。如我国新疆吐鲁番盆地中的艾丁湖，湖水面在海平面

7、以下150m，称克鲁沁洼地，整个盆地有4050平方公里低于海平面，是世界上面积最大的内陆洼地之一。（二）海底地形（二）海底地形 根据海底地形的基本特征，把海底分为大陆边缘、大洋盆地和洋中脊三个单元。1、大陆边缘大陆边缘：大陆与大洋盆地连接的边缘地带，宽几十至几百公里。它包括：1）大陆架：围绕大陆的浅水平原，是大洋低潮线至大陆坡上缘的边缘海地带。坡角小于0.1，海水深度一般小于200m。2）大陆坡：大陆架外缘倾斜部分，表面坡度较陡、深度一般在2002500m的狭窄海底地带，坡角4.3，有时达1526。3）大陆基：大陆坡与大洋盆地之间的平坦地区，平均坡度0.1-1 。2、大洋盆地、大洋盆地：深度2

8、0006000米。大洋盆地是海洋的主体，约占海洋总面积的45%，为海底起伏相对较小的大洋洼地，主要由深海平原、深海丘陵和深海峡谷组成。3、洋中脊：、洋中脊：大洋中的线状海底隆起。其规模超过陆地上最大的山系。洋中脊均由火山岩组成，有地震和火山活动，其发生地震时引起海啸。地球的表面特征小资料地球的表面特征小资料滨岸带地球的表面特征小资料小资料地球的表面特征山地大洋剖面示意图大洋剖面示意图小资料东海大陆架剖面示意图小资料地球内部是怎样？地球内部是怎样？为找矿产资源，打钻、开掘各种井巷工程，但一般只能达为找矿产资源，打钻、开掘各种井巷工程，但一般只能达到几百米至几千米。迄今为止，世界上最深的钻孔，是前

9、苏联到几百米至几千米。迄今为止，世界上最深的钻孔，是前苏联布置在北冰洋滨的科拉半岛上的超深钻，也仅深入地下布置在北冰洋滨的科拉半岛上的超深钻，也仅深入地下12000多米。对整个地球说来这只涉及它外壳上极薄的一层。多米。对整个地球说来这只涉及它外壳上极薄的一层。地球物理方法地球物理方法地球内地球内部的性态，证明地球不是部的性态，证明地球不是均质体，而是具同心状的均质体，而是具同心状的圈层构造。圈层构造。第二节 地球的圈层构造 一、圈层构造的含义：是指地球大体可划分成几 个连续的、由不同成分和物理状态的物 质所构成的同心圈层。二、圈层的成因：在地球漫长的发展、演变过程中，主要由于地球引力作用而产生

10、的重力分异作用，使轻物质上浮，重物质下沉，逐渐分化成层。三、圈层的划分：基本以地表为界分为内圈和外圈：内圈包括：地壳、地幔、地核 外圈包括：大气圈、水圈、生物圈 各圈层按物质组成及特征等仍可进一步细分层。地球是具有圈层构造的。根据物质成分和物态的差别，可地球是具有圈层构造的。根据物质成分和物态的差别，可将地球划分为一个核心和围绕着核心的几个同心圈层。以地表将地球划分为一个核心和围绕着核心的几个同心圈层。以地表为界，分为外圈层和内圈层。为界，分为外圈层和内圈层。一、地球的外圈层一、地球的外圈层 根据组成外圈层物质的性质状态不同，可分为三个圈层：大气圈、水圈、生物圈。（一）大气圈（一）大气圈：包围

11、地球的大气所组成的一个圈层叫大气圈。它是地球最外面的一个圈层，其上界可达1800km或更高的高空。地球表面大气稠密，向外逐渐稀薄，过渡为宇宙气体。第二节 地球的圈层构造大气分层小资料西风带西风带赤道信风带赤道信风带极地东风带极地东风带全全球球风风带带的的一一般般图图示示大气环流大气环流是指大气是指大气不同时间不同时间和空间尺和空间尺度的大范度的大范围的周而围的周而复始的运复始的运动。动。大气环流大气环流的主要表的主要表现形式就现形式就是不同的是不同的“风带风带”小资料大气环流对流层的强烈对流 风是由于大气不同部位的压力差造成的，大气的流动形成了风。小资料 大西洋洋面形成的飓风（大西洋洋面形成的

12、飓风（1992年年8月月25日日）小资料大西洋洋面形成的大西洋洋面形成的“丽丽塔塔”飓风（飓风（2005年年9月）月）大西洋洋面形成的大西洋洋面形成的“卡特里娜卡特里娜”飓风飓风（2005年年8月）月）小资料2000年南极年南极“臭氧洞臭氧洞”1999年南极年南极“臭氧洞臭氧洞”臭氧层漏洞臭氧层漏洞平流层平流层小资料 天空呈蓝色的原因天空呈蓝色的原因 太太太太阳阳阳阳光光光光是是是是由由由由红红红红、橙橙橙橙、黄黄黄黄、绿绿绿绿、青青青青、蓝蓝蓝蓝、紫紫紫紫七七七七种种种种颜颜颜颜色色色色组组组组成成成成的的的的。这这这这七七七七种种种种颜颜颜颜色色色色的的的的光光光光波波波波长长长长是是是是

13、不不不不一一一一样样样样的的的的。已已已已知知知知可可可可见见见见光光光光的的的的波波波波长长长长范范范范围围围围是是是是400nm(400nm(蓝蓝蓝蓝紫紫紫紫光光光光)到到到到700nm(700nm(红红红红光光光光)。大大大大气气气气对对对对光光光光线线线线的的的的散散散散射射射射主主主主要要要要有有有有两两两两种种种种：丁丁丁丁达达达达尔尔尔尔散散散散射射射射和和和和瑞瑞瑞瑞利利利利散散散散射射射射。尘尘尘尘埃埃埃埃、水水水水雾雾雾雾等等等等能能能能在在在在空空空空气气气气中中中中形形形形成成成成胶胶胶胶体体体体的的的的微微微微粒粒粒粒对对对对光光光光的的的的散散散散射射射射属属属属于

14、于于于丁丁丁丁达达达达尔尔尔尔散散散散射射射射，丁丁丁丁达达达达尔尔尔尔散散散散射射射射的的的的特特特特点点点点是是是是散散散散射射射射光光光光的的的的强强强强度度度度与与与与光光光光波波波波波波波波长长长长无无无无关关关关，因因因因此此此此白白白白光光光光散散散散射射射射后后后后仍仍仍仍然然然然是是是是白白白白光光光光；瑞瑞瑞瑞利利利利散散散散射射射射是是是是由由由由极极极极小小小小微微微微粒粒粒粒(分分分分子子子子、原原原原子子子子等等等等)产产产产生生生生的的的的散散散散射射射射，其其其其散散散散射射射射光光光光强强强强度度度度与与与与光光光光波波波波波波波波长长长长的的的的四四四四次次

15、次次方方方方成成成成反反反反比比比比，所所所所以以以以对对对对蓝蓝蓝蓝紫紫紫紫光光光光的的的的散散散散射射射射最最最最强强强强，蓝蓝蓝蓝紫紫紫紫光光光光散散散散射射射射强强强强度度度度接接接接近近近近红红红红光光光光散散散散射射射射强强强强度度度度的的的的十十十十倍倍倍倍，又又又又因因因因为为为为人人人人眼眼眼眼对对对对紫紫紫紫光光光光不不不不太太太太敏敏敏敏感感感感，所所所所我我我我们们们们看看看看到到到到的的的的天天天天空空空空就是蓝色的。就是蓝色的。就是蓝色的。就是蓝色的。小资料（二）水圈（二）水圈：地球的水圈是在原始大气圈的成分中有了大量的水蒸汽之后才逐渐形成的。水圈是地球表层的水体，

16、大部分汇集在海洋，另一部分分布在陆地上的河流、湖泊、孔隙和土壤中。大气下层和生物体内也有水分。这些水分包围着地球形成连续的封闭圈。水圈的总质量为166.4亿吨，海洋水体积为陆地水体积的34倍。海洋水体中已测出近60种元素，其主要元素成分是：O、H、Cl、Na、Mg、S六中元素。海洋水的平均盐度为35。（三）生物圈（三）生物圈：即地球上一切生物生存和活动的范围。1）指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈 层。2）包括动物、植物乃至细菌和微生物等；生活于地球表面一定范围的陆地、水体、土壤及 空气中：84km高空及7.5km地下仍发现有细菌，主要集中在地面上下各100m范围；目前已知的生物有近两

17、百万个种。3）生物的演化发展受控于自然环境的演化，通过地 质历史时期生物化石的研究可以知道地质演化的 历史。4）生物是地壳变化的一种特殊营力，是煤、石油等 矿产的物质来源。水的分类、分布水的分类、分布小资料自然自然界水界水循环循环模式模式小资料 陆地、海洋中的水由太阳蒸发至空中，再经降水回陆地、海洋中的水由太阳蒸发至空中，再经降水回地表。从这个意义上水的循环，可谓地表。从这个意义上水的循环，可谓 “取之不尽，用之取之不尽，用之不褐不褐”。小资料海海 洋洋 是是 水水 圈圈 最最 重重 要要 的的 部部 分分 （大洋表层环流）（大洋表层环流）小资料地球外部圈层之间相互联系，相互制约，形成了人类赖

18、以生存和发展的自然环境，特别是生物圈，它占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部，是大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响的结果，是地球上所有生物及其生存环境的总称，是世界上最大的生态系统。地球内部圈层的划分地球内部圈层的划分 用地球物理方法，推断地球内部的性用地球物理方法，推断地球内部的性态，证明地球不是均质体，而是具同心状态，证明地球不是均质体，而是具同心状的圈层构造：的圈层构造：根据地震波传播速度的突然变化，先根据地震波传播速度的突然变化，先后发现地球内部存在着后发现地球内部存在着 7 7 个显著的地震波个显著的地震波速不连续界面，其中最主要的不连续界面速不连续界面，其中最主要的不连续

19、界面有有2 2个（称一级界面，其他为次级界面）个（称一级界面，其他为次级界面）。据此，把地球内部划分为三个圈层：据此，把地球内部划分为三个圈层：地壳、地幔、地核地壳、地幔、地核二、地球内圈层二、地球内圈层莫霍洛维奇界面莫霍洛维奇界面（简称莫霍简称莫霍面面）19091909年克罗地亚学者莫霍洛维奇(A.Mohoroviche）发现在莫霍面上下，纵波速度从7.0 km/s迅速增加到8.1 km/s左右；横波速度则从4.2 km/s增加到4.4km/s左右莫霍面出现的深度，全球平均为33 km,在大洋之下平均仅为7km。莫霍面之上称为地壳地壳 之下称为地幔地幔 小资料古登堡界面古登堡界面 19141

20、914年由美籍德裔学者古登堡（年由美籍德裔学者古登堡（B.B.GutenbergGutenberg）发现发现在此不连续面上下，纵波速度由 13.6 km/s突然降低为7.98 km/s；横波速度从7.23 km/s到突然消失此界面位于地下此界面位于地下2900 km2900 km深度深度。此界面之上到。此界面之上到莫霍面称为莫霍面称为地幔地幔 。此界面之下到地心，称为。此界面之下到地心，称为地核地核 。小资料莫霍面古登堡面小资料二、地球内圈层（一）地壳：（一）地壳：地地壳壳厚厚度度的的一一般般规规律律是：大陆所在的地方较厚，海洋所在的地方较薄，地壳平均厚度33km。1、上层为花岗岩层（硅铝层）

21、，仅陆壳存在，不连续；2、下层为玄武岩层（硅镁层），是连续圈层。大陆地壳大陆地壳大陆地壳覆盖大陆地壳覆盖地球表面的地球表面的4545，主要表现，主要表现为大陆、大陆为大陆、大陆边缘海以及较边缘海以及较小的浅海。化小的浅海。化学组成以硅铝学组成以硅铝质为特点故称质为特点故称硅铝层硅铝层。大洋地壳大洋地壳大洋地壳大洋地壳(下地下地壳壳)主要为富硅主要为富硅镁的硅酸盐矿镁的硅酸盐矿物所组成，常物所组成，常称为称为硅镁层硅镁层。地壳可以承受地壳可以承受强烈的板块构强烈的板块构造运动，所以造运动，所以目前能寻找到目前能寻找到3838亿年前的地亿年前的地壳。壳。（二）地幔：（二）地幔：位于莫霍面与古登堡面

22、之间，厚度约位于莫霍面与古登堡面之间，厚度约 2850km，体积占地球的，体积占地球的 82.3%，质量占地，质量占地球的球的 67.8%，是地球的主体部分，密度大，是地球的主体部分，密度大致致3.05.0g/cm3。根据次级界面可细分为根据次级界面可细分为上下地幔上下地幔两个两个主要部分及主要部分及过渡层过渡层：（二）地幔：（二）地幔：1、上 地 幔：33km984km，平均厚951km。成分以超基性橄榄岩类为主。因此这一层又叫橄榄岩层。2、下 地 幔：984km2898km，平均厚1914km。成分：金属氧化物和硫化物。因此，这一层又叫金属矿层圈。（三）地核：（三）地核：是指古登堡分界面到

23、地心。主要成分是高磁性的铁、镍物质，故又称铁镍核。关于地核成分目前还有争议。地核温度达3000，压力300万个大气压，物质密度较大。1.外 地 核：2898-4980km2.内地核：5120km以下。3.4980-5120km间 有一个厚度为140km的过渡层。4.一般认为外地核呈融熔态，而内地核却可能呈固态。地球的圈层构造可列下表：地球的圈层构造可列下表：地球地球（以地（以地表表为为界）界）外圈外圈层层（根据（根据物物质质性性质质和状和状态态不同）不同）大气圈大气圈水水 圈圈生物圈生物圈内圈内圈层层（根据（根据地震波提供的地震波提供的信息）信息）地壳地壳硅硅铝层铝层（花（花岗岗岩岩层层）硅硅

24、镁层镁层（玄武岩（玄武岩层层）地幔地幔上地幔（橄上地幔（橄榄榄岩岩层层）下地幔（金属下地幔（金属矿矿层层）地核地核外核外核内核内核第三节 地球的物理性质一、密度一、密度：地球单位体积的质量。二、压力二、压力：主要指静压力，既由上覆岩石的重量所产生的压力。三、重力三、重力：地心对地面物质引力和地球自转离心力的合力。正常重力值 -把地球看作均质体，从理论上计算出地表各处的重力值。重力异常-实测重力值与正常重力值（理论上的）之差。正异常-实测值大于理论值，表明地下存在密度较大的物质。负异常-实测值小于理论值，表明地下存在密度较小的物质。四、温度四、温度 1）地壳浅部温度变化）地壳浅部温度变化 （1）

25、变温层：自地表向下约30米，受太阳辐射热的影响。（2）恒温带：此带深度大约在地下30米处。既变温层的下界。（3）增温带：在恒温层以下，温度随深度而逐渐增加，表示增温规律的方法两种：l地温梯度（地热增温率）：深度每增加100米，所升高的温度。l地温级（地热增温级）：温度升高1，所增加的深度，以米表示。2）地热利用）地热利用 将地热富集起来便形成地热资源，利用钻井开发的地下热水、热气作为一种新能源，可以用于取暖、发电等。五、磁性五、磁性地球是一个球形磁铁，在其周围形成一个地磁场。地磁子午线（磁针所指南北方向的延长线）与地理子午线有一个夹角，这个夹角磁偏角磁偏角（），磁针偏东为正，偏西为负，因此，使用罗盘时必须加以校正。磁倾角磁倾角磁针的空间位置与水平面之间的夹角。赤道为0，两极为90，指北针向下倾为正（北半球），向上倾为负（南半球）。磁磁场强度场强度地磁场中，使磁针偏转和倾斜的磁力大小的绝对值。磁偏角、磁倾角和磁场强度磁偏角、磁倾角和磁场强度合称地磁三要素，它们共同表示一点的地磁状况。若某地区实测值与理论值不同时，称为地磁异常地磁异常，利用该异常可查明地下地质情况，如：高磁性岩石、地质构造，这种方法叫磁法勘探。