1、1,第2章地球与地貌,2.1 概 述2.2 地球在宇宙中的位置2.3 地球的形状和性质2.4 地球的层圈构造2.5 地质作用2.6 地质年代2.7 地貌单元2.8 剥蚀地貌2.9 山麓斜坡堆积地貌2.10 河流地貌2.11 湖积与海岸地貌2.12 冰川地貌2.13 风成地貌,2,2.1 概 述,古人云：“日月星辰谓之文，山川陵谷谓之理”，要上知天文，下知地理，天地是一个系统，所以需要谈天说地。本章将重点介绍地球在宇宙中的位置，地球的层圈构造，地质作用，地质年代，以及各种地貌形态的特点，如剥蚀地貌，山麓地貌，河流地貌，湖积与海岸地貌，冰川地貌，风成地貌等内容。,3,学完本章后应掌握以下内容：（1
2、）地球在宇宙中的位置及地球的外部形态与性质；（2）地球的外部圈层和内部圈层；（3）内动力地质作用与外动力地质作用；（4）地质年代的确定方法与地质年代表各纪的顺序；（5）地貌的形成、发展、分类、分级；（6）各类地貌的成因、类型及特点；学习中应注意回答以下问题：（1）地球在宇宙中的位置如何？地球的外部形态如何？包括哪些方面内容？（2）大气圈、水圈和生物圈各自有什么特点？地球内部层圈构造如何？（3）内力和外力地质作用各有哪几种，它们的影响因素有哪些？（4）什么是绝对地质年代？什么是相对地质年代？相对地质年代是怎样确定的？（5）各种地貌是如何形成的？（6）地貌按形态和成因可划分哪几种类型？它们各自的特
3、点是什么？（7）剥蚀地貌、山麓地貌、河流地貌、湖积与海积地貌、冰川地貌、风成地貌的特点是什么？各有哪些形态要素？,4,2.2 地球在宇宙中的位置,浩瀚宇宙,5,6,太阳系的组成,7,火星表面的陨石,8,表2-1 太阳系各行星（附太阳、月球）的主要数据表,9,2.3 地球的形状和性质,赤道半径(a)6378.2km 赤道周长 40076.6km两极半径(b)6356.9km 子午线周长 40008.08km平均半径 6371.012km 表面积 5.10108km2扁 率 1/298.3 体 积 1.08321012km3质 量 5981019吨 平均密度 5.52g/cm3,1.地球的形状和大
4、小,10,2.地球的表面特征,地球表面陆地与海洋并存，陆地面积为1.49108km2，只占地球总表面积的29.2；而海洋面积为3.61108km2，占地球总表面积的70.8。地球表面是高低起伏不平的,最高的珠穆朗玛峰高8848.13m，最深的马里亚纳海沟深-11033m，两者高差达20km。,图2-3 大陆边缘地形示意图,图2-2 从太空看地球(来源于美国宇航局),11,3.地球密度与压力 地球的平均密度为5.516gcm3,地壳表层的密度为2.7gcm3,地内33km处为3.32gcm3；2885km处密度由5.56gcm3陡增至9.98gcm3；至地心处达12.51gcm3。地内压力随深度
5、加大，并与地内物质的密度及该处的重力有关。地下l0km处压力约为304MPa，2900km处可达1.52105MPa，地心则高达3.55105MPa。4.地球重力 重力是垂直地球表面使物体向下的一种天然作用力。它实际上是地心引力和由地球自转而产生的惯性离心力的合力。重力异常与大地构造和地下矿藏及地貌有关，它是重力勘探的理论基础。5.地 磁 地球类似一个巨大的磁铁，所以在它周围空间存在着磁场，称为地磁场。地磁场是一个弱磁场，其平均磁场强度为50T。近年来人们通过研究不同时间岩石中的剩余磁性的大小和方向，从而追溯地质历史时期地磁场的特征和变化以及磁极移动情况。这一研究对解决大规模的构造运动历史、古
6、气候及探索地球起源等问题有重要意义。,12,6.地球的电性 地球具有弱的自然电流，称为大地电流。有自然电流分布的地段，为自然电场。它的强度和方向与地下深处的地质构造情况有关，当有金属矿体等良导体时，则其附近电流强度增大，方向也会出现畸变，物探中的自然电场法就是以此为依据的。如果人为供电在某地产生电场，然后观测各点电位差和电阻率的变化情况来推断地下地质情况就是电法勘探。7.地球的放射性 放射性是部分元素的不稳定原子核衰变为稳定原子核的过程中通过能量释放而显示出来的一种物理现象。由于放射性衰变不受外界环境变化影响，可以利用某些放射性元素的在某地层中衰变速度和含量确定岩石的形成年龄亦即同位素年龄。8
7、.地 热 根据大陆地表以下地温的来源和分布状况，可以把地下温度分为变温层、常温层、增温层三层。,13,9.地球的弹性 据对地震及人工地震的研究，得知地球能够传播地震波，说明地球具有弹性。根据地震波的传播方式可分为体波和面波。地震波在地下任一点的传播速度和该点介质的性质(密度、弹性、状态等)有关。根据地震波在地下传播的特点，可利用人工地震来了解地下的地质情况。物探中的地震法就是利用这个原理来进行工作的。10.地球的平均化学成分 地球内部的化学成分是根据许多间接资料和落到地球上的陨石等宇宙天体物质的分析研究来了解的。地球平均化学成分如下见表：,表2-2 地球内部的化学成分,地球的化学成分中，各元素
8、的含量差别很大，它是整个地球发展历史过程中现阶段特征的体现。,14,2.4 地球的层圈构造,地球层圈构造包括外部层圈构造和内部层圈构造。1.地球外部层圈构造,15,大气圈：是地球以外的空间,它提供生物需要的CO2和O2,对地貌形态变化起着极大的影响。水圈：由大气圈的水蒸气凝结成降雨形成海洋和湖泊沼泽及地下水。水与地表岩石相互作用，作为最活跃的地质营力促进各种地质现象的发育。生物圈：渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中，对于改变地球的形态起着重要的作用。,16,2.地球内部层圈构造 地球的内部层圈包括：地壳、地幔、地核。,17,地壳：由固体岩石构成,平均厚度16km,分硅铝层(花岗岩层)和
9、硅镁层(玄武岩层)。地幔：上地幔是熔融状态物质,可能是岩浆的发源地；下地幔主要是由铁镁氧化物和硫化物组成。地核：由比重较大的铁镍合金组成，平均密度大于10g/cm。外核是液态的,内核是固态。地壳运动主要起因于地幔物质的对流。,18,19,图2-4 地球内部结构及P波和S波的速度分布,20,地壳中最主要的化学元素的克拉克值如表2-4。,地壳上部(深约16公里)按氧化物折算的平均化学成分重量百分比列举如下见表2-5：,21,2.5 地质作用,由自然动力引起地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化和发展的作用称为地质作用。,22,1.内动力地质作用 内动力地质作用是由地球内部的能量如地球的旋转能、
10、重力能和放射性元素蜕变产生的热能所引起的。,23,地壳运动是指由地球内动力所引起的地壳岩石发生变形、变位(如弯曲、错断等)的机械运动。地壳运动按其运动方向可以分为水平运动和垂直运动两种形式。岩浆作用是指地壳内部的岩浆，在地壳运动的影响下，向外部压力减小的方向移动，上升侵入地壳或喷出地面，冷却凝固成为岩石的全过程。岩浆作用形成岩浆岩，并使围岩发生变质现象，同时引起地形改变。变质作用是指由于地壳运动、岩浆作用等引起物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其成分、结构和构造的作用。变质作用形成各种不同的变质岩。地震作用一般是由于地壳运动引起地球内部能量的长期积累，达到一定的限度而突然释放时，
11、导致地壳一定范围的快速颤动。按地震产生的原因，可分为构造地震、火山地震和陷落地震、激发地震等。,24,25,26,2.外动力地质作用 外动力地质作用是由地球外部的能量引起的。按地质营力，外动力地质作用可分为风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。,27,外动力作用的方式，一般按下面的程序进行 风化剥蚀搬运沉积硬结成岩 风化作用是在温度变化、气体、水及生物等因素的综合影响下，促使组成地壳表层的岩石在原地发生破碎、分解的一种破坏作用。剥蚀作用是将岩石风化破坏的产物从原地剥离下来的作用。搬运作用是岩石经风化、剥蚀破坏后的产物，被流水、风、冰川等介质搬运到其它地方的作用。它和剥蚀作用是同时进
12、行的。沉积作用是被搬运的物质，由于搬运介质的搬运能力减弱，搬运介质的物理化学条件发生变化，或由于生物的作用，从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程。成岩作用是沉积下来的各种松散堆积物，在一定条件下，由于压力增大、温度升高以及受到某些化学溶液的影响，发生压密、胶结及重结晶等物理化学过程，使之固结成为坚硬岩石的作用。,28,2.6 地质年代,1.地质年代的划分 绝对地质年代是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少年以前来表示，目前，主要是根据岩石中所含放射性元素的蜕变来确定。相对地质年代是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系来决定的。
13、,29,2.地质年代的确定绝对地质年代 绝对地质年代的确定一般根据放射性同位素的蜕变规律，来测定岩石和矿物年龄。t某一放射性同位素的年龄 衰变常数,每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数;N矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量;D蜕变而成的子体同位素含量。,30,相对地质年代 a)地层层序法 地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。,31,b)古生物法 地质历史上的生物称为古生物。c)岩性对比法 一般在同一时期，同样环境下形成的岩石，它的成分、结构和构造应该是相似的，就可以根据岩性对比来确定年代。d)地层接触关系法 地层接触关系包括：整合接触、平行不整合接触、角度不整合接触、侵入接
14、触、沉积接触,32,侵入接触 沉积接触,整合接触,平行不整合,角度不整合,33,3.地质年代表,34,35,36,37,2.7 地貌单元,地貌(landform)是地壳表面各种不同成因、不同类型、不同规模的起伏形态。地貌单元(landform unit)主要包括剥蚀地貌、山麓斜坡堆积地貌、河流地貌、湖积与海岸地貌、冰川地貌、风成地貌。1.地貌形态 地貌基本要素包括：地形面、地形线和地形点。2.中国的地貌总轮廓,38,39,3.地貌单元分类,40,41,2.8 剥蚀地貌,剥蚀地貌包括山地、丘陵、剥蚀残山、剥蚀平原。1.山 地 山地按构造形式可分为 断块山、褶皱断块山、褶皱山。山地按地貌形态的分为
15、 高山、中山、低山。山岭地貌的特点是具有 山顶、山坡、山脚等形态要素。,42,2.丘 陵 丘陵是经过长期剥蚀切割、外貌成低矮而平缓的起伏地形。其绝对高度小于500米，相对高度小于200米。3.剥蚀残山 低山在长期的剥蚀过程中，极大部分的山地都被夷平成为准平原，但在个别地段形成了比较坚硬的残丘，称剥蚀残山。4.剥蚀平原 剥蚀平原是在地壳上升微弱、地表岩层高差不大的条件下，经外力的长期剥蚀夷平所形成。其特点是地形面与岩层面不一致，上覆堆积物很薄，基岩常裸露于地表；在低洼地段有时覆盖有厚度稍大的残积物、坡积物、洪积物等。,43,5.剥蚀地貌地区进行工程建设时应注意的工程地质问题 1）在山地地区进行大
16、型水电站、大型构筑物、隧道工程施工时，需要注意高边坡稳定性和地质构造稳定性及地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流等）评价。在海拔较高的山上进行施工时要注意工程的抗冻性和岩土中水的膨胀性。2）在丘陵地带建设时，工程选址可行性论证阶段应避开地质灾害高发地段和地质构造不稳定阶段。在工程施工时，要密切注意恶劣气象条件带来的地质灾害，同时注意保护丘陵的原生态环境，做到人与自然环境和谐相处。3）剥蚀残山和剥蚀平原由于剥蚀程度的不同和原始地形的不同，岩土体残积的厚度也不同，岩土体的性状也不同。因此，在工程建设时必须进行详细的工程地质勘察。,44,剥蚀残山,丘陵地貌,山地地貌,45,2.9 山麓斜坡堆积地貌,山麓斜坡
17、堆积地貌包括：洪积扇、坡积裙、山前平原、山间凹地。1.洪积扇 山区河流自山谷流入平原后，流速减低，形成分散的漫流，流水挟带的碎屑物质开始堆积，形成由顶端(山谷出口处)向边缘缓慢倾斜的扇形地貌，如图2-15。,46,新疆天山脚下洪积扇,47,2.坡积裙 坡积裙是由山坡上的水流将风化碎屑物质，携带到山坡下，并围绕坡脚堆积，形成的裙状地貌，如图2-16。,48,3.山前堆积平原 山前区是山区和平原的过渡地带，一般是河流冲刷和沉积都很活跃的地区。汛期到来时洪水冲刷，在山前堆积了大量的洪积物；汛期过后，常年流水的河流中冲积物增加。4.山间凹地 被环绕的山地所包围而形成的堆积盆地，称为山间凹地。山间凹地由
18、周围的山前平原继续扩大所组成，凹地边缘颗粒粗大，一般呈三角形，凹地中心，颗粒逐渐变细，地下水位浅，有时形成大片沼泽洼地。,49,5.山麓斜坡堆积地貌地区进行工程建设时应注意的工程地质问题 1)在洪积扇堆积的多是分选性较差的洪积土，多为碎石土，一般是上游堆积的颗粒较大，呈角砾状；下游堆积的颗粒相对较细，呈圆砾状，一般工程性状较好；但其间也有可能夹有黏性土或淤质土，造成软夹层。所以工程建设时必须注意地层的均匀性。2)坡积裙和山前堆积平原堆积较多的是分选性很差的坡积土、残积土和冲积土，颗粒大小不一，一般孔隙大，厚度受地形影响，所以在工程建设时注意堆积斜坡的稳定性和堆积颗粒的密实度及地下水的冲刷性。3
19、)山前堆积平原其颗粒多为砾石、砂、粉土或黏性土，而且堆积的厚度不一致，工程建设时必须注意沉降的均匀性，必须进行详细的工程地质勘察。,50,山麓地貌,51,2.10 河流地貌,河流所流经的槽状地形称为河谷，它是在流域地质构造的基础上，经河流的长期侵蚀、搬运和堆积作用逐渐形成和发展起来的一种地貌，如图2-17，凡由河流作用形成的地貌，称河流地貌。,52,1.河流地质作用 河流的地质作用可分为侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。河流水流有破坏地表并掀起地表物质的作用。水流破坏地表有三种方式，即冲蚀作用、磨蚀作用和溶蚀作用，总称为河流的侵蚀作用。河流在其自身流动过程中，将地面 流水及其他地质营力破坏所产生的
20、大量碎 屑物质和化学溶解物质不停地输送到洼地、湖泊和海洋的作用称为河流的搬运作用。河流的沉积作用是指当河流的水动 力状态时改变，河水的搬运能力下降，致 使搬运物堆积下来的作用过程。2.河谷的类型 河谷的类型可以从发展阶段和河谷走向与地质构造的关系进行分类，其类型和特点见下表2-9。,53,54,3.河 床 河谷中枯水期水流所占据的谷底部分称为河床。河床发展过程中，由于不同因素的影响，在河床中形成各种地貌，如河床中的浅滩与深槽、沙波，山地基岩河床中的壶穴和岩槛等。,55,4.河漫滩 河流洪水期淹没河床以外的谷底部分，称为河漫滩。,56,5.河流阶地 河流阶地是在地壳的构造运动与河流的侵蚀、堆积作
21、用的综合作用下形成的。由于构造运动和河流地质过程的复杂性，河流阶地的类型是多种多样的。一般可以将它分为下列三种主要类型：侵蚀阶地、堆积阶地、基座阶地。,57,6 河流地貌地区进行工程建设时应注意的工程地质问题1）在工程选址论证阶段，必须注意该地河流的最高洪水位、河流的冲刷规律、河岸的稳定性和地基发生管涌的可能性。一般不得在谷地、谷边及河岸冲刷岸建筑。2）在河流阶地建筑时，必须详细了解阶地的稳定性和地层情况及上游发生滑坡、泥石流等地质灾害的可能性以确保工程安全。3）河流阶地的冲积土层往往具有不均匀性和丰富的储水性，要注意建筑物的不均匀沉降。4）古代河流和现代河流的流向往往不一致，所以在建设时要注
22、意了解古河道的走向，以减少建筑物的差异沉降。,58,各种河流地貌,59,60,甘谷地,上松林,甘谷地,上松林,61,2.11 湖积与海岸地貌,1.湖积地貌 湖积地貌包括湖积平原和沼泽地。2.海岸地貌 海岸是具有一定宽度的陆地与海洋相互作用的地带，其上界是风暴浪作用的最高位置，下界为波浪作用开始扰动海底泥沙处。现代海岸带由陆地向海洋可划分为滨海陆地、海滩和水下岸坡三部分(图2-26)。,62,波浪侵蚀和堆积过程中对海岸进行塑造，形成海岸侵蚀地貌和海岸堆积地貌。海岸侵蚀地貌包括海蚀崖、海蚀穴、海蚀洞、海蚀窗、海蚀拱桥、海蚀柱、海蚀平台,63,海岸堆积地貌 根据外海波浪向岸作用方向与岸线走向之间的角
23、度关系，海底泥沙有作垂直岸线方移动和平行岸线方向移动两种状态，它们各自形成不同的堆积地貌。1）泥沙横向移动过程可形成各种堆积地貌：水下堆积阶地、水下沙坝、离岸堤、泻湖和海滩等。2）泥沙纵向移动及其形成的海岸堆积地貌：凹形海岸堆积地貌、凸形海岸堆积地貌、岸外岛屿等。,64,3.湖积与海积地貌地区进行工程建设时应注意的工程地质问题 1）湖积地貌往往堆积的是湖积土，海积地貌往往堆积的是海积土，这两类土统称淤积土，其工程性状往往较差，一般是压缩层。2）湖积土和海积土在其它条件一定时，一般堆积年代越古老，固结程度越好，工程性状要好一些；堆积年代越年轻，固结程度越差，工程性状相对也差一些。3）湖积土、海积
24、土在同一地区堆积的厚度也不一样，均匀性也不一样，所以工程建设时必须考虑建筑物沉降的稳定性和均匀性。,65,沼泽地,海岸地貌,海蚀地貌,湖积地貌,66,2.12 冰川地貌,冰川地貌包括冰蚀地貌、冰碛地貌和冰水堆积地貌三部分。1.冰蚀地貌 冰蚀地形是由冰川的侵蚀作用所塑造的地形，如图2-30。如：围谷、角峰、刃脊、冰斗、冰窖、冰川槽谷和悬谷，如图2-31。,67,2.冰碛地貌 冰川融化使冰川携带的碎屑物质堆积下来，形成冰碛物。冰碛物往往是巨砾、角砾、砾石、砂、粉砂和黏土的混合堆积，粒度相差十分悬殊，明显地缺乏分选性，冰碛地貌如图2-34。,68,3.冰水堆积地貌 冰川附近的冰融水具有一定的侵蚀搬运
25、能力，能将冰川的冰碛物再经冰融水搬运堆积，形成冰水堆积物。在冰川边缘由冰水堆积物组成的各种地貌，称冰水堆积地貌（如图2-35）。4.冰川地貌地区进行工程建设时应注意的工程地质问题1)冰川地貌形成的冰水堆积物是冰积岩土，在常年冻土地区建设时应注意冰积岩土的分选性、其本身的稳定性和发生冰川雪崩地质灾害的可能性。2)在季节性冻土地区要注意冰积岩土的冻胀性和冻融性。3)在冻土及寒冷地区施工的混凝土要注意热胀冷缩现象。,69,2.13 风成地貌,风成地貌是指在风力作用地区，在同一时间内，一个地区是风蚀区，另一个地区则是风积区，其间的过渡性地段为风蚀风积区，各地区相应发育不同数量的风蚀地貌和风积地貌。1.
26、风蚀地貌形态有风蚀石窝、风蚀蘑菇和风蚀柱、雅丹（风蚀垅槽）、风蚀盆地。2.风积地貌形态主要形态包括沙地、沙丘和沙垅，如图2-37。3.风成地貌地区进行工程建设时应注意的工程地质问题 1）在工程建设中要注意风成地貌岩土的干缩性和浸水后的湿陷性。2）在风沙地区选址时要注意沙尘暴的地质灾害和风成地貌本身的滑坡崩塌的地质灾害。3）在风沙地区选址和建设中要了解地下水的分布规律和水土保持工作。,70,风蚀地貌与风积地貌,71,思考题2-1 地球有怎样的外部形态？地球有哪些性质？各种性质是如何描述的？2-2 地球的内圈和外圈各分为哪三圈？各圈层的性质如何？各有哪些特点？2-3 什么是地质作用？地质作用有哪些
27、类型？2-4 内动力地质作用分为哪些类型？哪种作用占主导地位？其影响因素有哪些？2-5 外动力地质作用包括哪五种？其影响因素有哪些？外动力作用的方式是怎样的？2-6 什么是绝对地质年代？什么是相对地质年代？绝对地质年代和相对地质年代是怎样确定的？各有哪些确定方法？2-7 熟悉地质年代表及第四纪地质年代的划分。,72,2-8 地貌按形态和成因可划分哪几种类型？各种地貌是如何形成的？它们各自的特点是什么？2-9剥蚀地貌包括哪四种类型？山地、丘陵、剥蚀残山、剥蚀平原各有怎样的特点？剥蚀地貌地区进行工程建设时应注意哪些问题？2-10山麓地貌包括哪四种类型？洪积扇、坡积裙、山前平原、山间凹地各有怎样的特点？山麓地貌地区进行工程建设时应注意哪些问题？2-11河流的地质作用有哪几种？河谷可分为哪几类？河谷、河漫滩、河流阶地各有哪些特点？河流地貌地区进行工程建设时应注意哪些问题？2-12湖积与海岸地貌各有哪几种类型？各自的特点是什么？湖积与海岸地貌地区进行工程建设时应注意哪些问题？2-13冰川地貌、风成地貌的特点是什么？各包括哪些形态要素？冰川地貌、风成地貌地区进行工程建设时应注意哪些问题？,
