地球科学概论

张聚全

目录

  • 1 第一章 地球科学简介
    • 1.1 地球简介
    • 1.2 地球的诞生
    • 1.3 地球的圈层
    • 1.4 地球科学的学科体系及其研究内容
    • 1.5 地球科学史
  • 2 第二章 地质作用
    • 2.1 地质作用概述
    • 2.2 内动力地质作用
    • 2.3 外动力地质作用
    • 2.4 地球物质和能量系统
  • 3 第三章 地球的元素组成
    • 3.1 元素的地球化学分类
    • 3.2 地壳元素的丰度
    • 3.3 陨石及其科学意义
  • 4 第四章 矿物
    • 4.1 矿物的概念
    • 4.2 矿物的分类命名
    • 4.3 矿物的肉眼鉴定
    • 4.4 常见矿物
  • 5 第五章 岩浆作用与岩浆岩
    • 5.1 基本概念
    • 5.2 喷出作用与喷出岩
    • 5.3 侵入作用与侵入岩
    • 5.4 岩浆岩的结构和构造
    • 5.5 岩浆岩的分类和命名
  • 6 第六章 变质作用与变质岩
    • 6.1 变质作用定义
    • 6.2 变质作用的分类
    • 6.3 常见变质岩
  • 7 第七章 沉积环境与沉积岩
    • 7.1 沉积作用
    • 7.2 沉积环境
    • 7.3 常见的沉积岩
  • 8 第八章 构造变形
    • 8.1 褶皱
    • 8.2 断层
    • 8.3 节理
  • 9 第九章 板块运动
    • 9.1 大陆漂移
    • 9.2 海底扩张
    • 9.3 板块构造
  • 10 第十章 地质年代
    • 10.1 相对地质年代及其确定方法
    • 10.2 绝对地质年代与同位素测年
    • 10.3 地质年代表
    • 10.4 岩石地层单位
  • 11 第十一章 构造演化
    • 11.1 构造作用的地质记录
    • 11.2 地球的构造演化与超大陆
    • 11.3 中国大陆的形成与演化
  • 12 第十二章 生物进化
    • 12.1 生命起源之谜
    • 12.2 生物大爆发与大灭绝
    • 12.3 人类的起源与演化
  • 13 第十三章 环境演变
    • 13.1 地球早期环境
    • 13.2 生物与环境的协同演化
    • 13.3 地球现代环境的形成
  • 14 第十四章 矿产资源
    • 14.1 矿产的类型
    • 14.2 世界与我国矿产资源情况
    • 14.3 成矿作用与矿床
  • 15 第十五章 地质环境与人类生存
    • 15.1 地质环境的定义
    • 15.2 地质灾害
    • 15.3 地质环境与人体健康
  • 16 第十六章 人类发展与资源环境
    • 16.1 人类发展与资源环境的矛盾
    • 16.2 人类社会的可持续发展
内动力地质作用
  • 1 课程讲义
  • 2 课程视频

2.内动力地质作用

内动力地质作用的概念我们上一讲也提到过,它是指由地球内部的能量和地球自转的动能所引起的地质作用,主要发生在地壳深处和地球内部,其表现形式有岩浆活动、地震、地壳运动和变质作用等。

这张图片展示的就是岩浆活动的一种形式-火山作用喷发而出的岩浆形成的熔岩流(图2-7),我们仔细观察会发现,熔岩流就像一条河流,只不过河道中流动的是炽热的岩浆,河岸也是由岩浆刚刚冷却固结而成的岩浆岩形成的。熔岩流所到之处,皆成焦土

2-7熔岩流图片

当熔岩流流经陡坎之时,也会像河流一样形成瀑布,我们称之为熔岩流瀑布图2-8)。当熔岩漫过较为宽广的区域并覆盖地表冷却固结时,就像给大地盖上了一床被子,我们称其为熔岩被。不过这件被子,是极其危险的。

2-8熔岩瀑布图片

火山灰也会达到几百甚至上千度的高温,其破坏力可想而知。意大利的庞贝古城在公元79824日维苏威火山的爆发中,被掩埋在火山灰中而从此消失,直到260年前才被发现。图2-9中左图是挖掘恢复的古城街道,右图是古城一角,而图2-10展示了挖掘出的一些生活用品以及人体模型。

图2-9庞贝古城遗址图片

当年的庞贝,因维苏威火山而闻名于世,但却在火山爆发过程中被6米厚的火山灰吞噬了。据说火山爆发持续时间较长,并且前期并不十分剧烈,人们甚至还有心情观看火山爆发的壮观景象,这是人类对火山的一种无知表现。庞贝城距离维苏威火山约12公里,这个距离可能也是一支有效的麻醉剂。但火山爆发过程中,除了熔岩流可以流动之外,高温的火山灰也可流动进而形成火山灰流,并且伴随着火山爆发喷溢而出的微小颗粒和有毒气体也是致命的。庞贝古城挖掘出的尸体印模,诉说着可怕的火山地质灾害。

2-10庞贝古城遗骸复原图

除了火山作用之外,地震的破坏作用也是非常巨大的。说起地震,我们不得不提河北唐山,197672834253.8秒,河北唐山丰南一带发生了里氏7.8级强震,强震持续时间仅仅23秒钟,24,2769人死亡,16.4万人重伤(19781117日至22日),城市瞬间变成了废墟。然而这并不是近代破坏力最强的地震(图2-11)。

2-11唐山地震之后的残垣断壁

而发生在192012162006 的海源地震,震级达里氏8.5级,影响范围达251万平方公里,造成28.82万人死亡,约30万人受伤。

距离我们最近的大地震是20085.12汶川地震,震级达里氏8.0级,持续约2分钟,造成59227人遇难,17923人失踪,37.46万人受伤,波及大半个中国及亚洲多个国家和地区(图2-12)。

内动力地质作用的不同表现形式之间有着紧密的内在联系。前面提到的维苏威火山是非洲板块与欧亚板块碰撞的结果,唐山、汶川也均处于地壳活动较为强烈的断裂带上,追根究底还是地壳构造运动造成的。

2-12四川汶川地震成因示意图

内动力地质作用其实就是地球内部能量的积聚与释放的过程体现,或者是地球自转动能外在表现。因,岩浆活动、地震、地壳运动、变质作用等内动力地质作用之间关系密切,偶尔会伴生,甚至能够进一步派生外动力地质作用。

火山、地震等内动力地质作用固然是非常危险的,但内动力地质作用也是很多矿产资源的主要成因,如江西德兴斑岩型铜矿,矿田面积达14平方公里,探明铜金属900多万吨,矿体主要产于花岗闪长斑岩体与围岩的接触带,其形成过程与岩浆作用、变质作用关系密切。

内动力地质作用也可形成美丽的地貌景观,雷琼海口火山群世界地质公园就是一个火山喷发作用形成的地质景观区,长白山天池也是火山作用的杰作,类似地质地貌景观比比皆是。其实,我们觉得火山、地震等地质作用危险和可怕的原因,是因为我们对其不够了解,对其特点、规律、预测等方面的研究还不够透彻。

如前所述,内动力地质作用,威力巨大,破坏力惊人,但同时也是岩浆岩、变质岩及相关矿产资源形成的主要地质作用,不仅带来了丰富的矿产资源,也塑造了美丽的自然景观。我们人类应该不断进取,通过各种先进理论、方法和技术手段的应用,将内动力地质作用研究个明明白白,这样才能提高预测能力,趋利避害,减少损失。