第一章 地球与海洋11 地球的基础知识一、地球的宇宙环境宇宙：宇宙是由各种形态的天体和电磁波等物质组成的宇宙范围：半径约150亿光年宇宙中的星系：约有10亿个星系小星系有几万颗恒星，大星系有上千亿颗恒星太阳所在的星系叫做银河系 天体系统：天体常常聚集成一个个天体群或集团，通称为天体系统。天体系统的级别：地球与月球、人造卫星等组成较低级的地-月系统太阳与地球及其他行星组成较高一级的太阳系太阳的质量占太阳系总质量的99.8%太阳周围的星体：八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星），50颗卫星，2000多颗小行星以及600多颗彗星 类地行星：水星、金星、地球和火星。体积较小、密度较大、卫星较少，表层为固体，重元素较多类木行星：木星、土星、天王星和海王星。体积大、密度小、卫星较多，无固体表面，轻元素较多。太阳系的范围：太阳系以冥王星轨道为边界，直径为118108km，太阳发出的光需要5.5小时才能穿出太阳系。地球自转：地球绕通过地心的地轴的旋转称为自转，地球自转会产生天体的周日视运动，产生地转偏向力或科氏力。地球公转：a. 地球环绕地球与太阳公共质心的运动 b. 地球环绕地月公共质心的运动二、地球的形状和大小1地球的形状地球是个旋转椭球体，赤道半径较长，两极半径较短。地球赤道处是一个椭圆，长轴比短轴约长430m, 长轴指向西径200、东径1600。北半球较细、较长，南半球较粗、较短。是一个不规则的扁球体地球的南北半径并不互相对称，地球的几何中心也并不在赤道平面上北极比椭球面高出14m,南极比椭球面凹进24m赤道至45N间向内凹进，赤道至60S间向外凸出2地球的大小赤道半径a为6378.160km; 极半径b为 6356.755km;地球扁平率 为 0.0033529 ;赤道周长为40075.24km;子午线周长为40008.08km;表面面积为510 070 100平方公里(约五亿平方公里);地球体积:1 083 l57 900 000立方公里(约一万亿立方公里)。三、地球的外部圈层 1.大气圈包围着地球的气体，厚度有几万千米，总质量约5 136lO8t。大气圈无明确的上界。大气有明显的可压缩性 2.水圈水圈是地球表层的水体，占地球总质量的0.024%。陆上江河湖沼的水直接、或通过水汽、或通过地下水与海洋相通。所以地球上的水体构成了包围地球的完整圈层水圈。3.生物圈生物圈是地球上生物(包括动物、植物和微生物)生存和活动的范围。磁层和大气层将对生命有害的高能辐射和带电离子阻挡或吸收。磁层：太阳风是从太阳向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。 因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、慧星状的地球磁场区域，这就是磁层。极光现象：地球磁场形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此太阳发出的带电粒子沿着地磁场这个“漏斗”沉降，进入地球的两极地区。两极的高层大气，受到太阳风的轰击后会发出光芒，形成极光。在南极地区形成的叫南极光。在北极地区形成的叫北极光。四、地球的内部结构 1.地核a. 内核 固体；b. 外核 液态；地球上层较重的铁、镍等物质逐渐熔融，并渗过硅酸盐物质向地心流动而形成地核2.地幔 地内深处较轻的硅酸盐物质也相继熔融浮到地球上部，形成地幔 上地幔 上地幔由橄揽岩层组成 下地幔 是由金属硫化物、氧化物组成的铬、铁、镍层地热来源：地球内部放射性的物质衰变所产生的巨大热量 对地球的形成与演化有重大意义。 上下地幔均能传播地震纵波和横波，所以为固态物质层3.地壳大陆地壳:最轻的硅铝质岩浆升到地球最上层，构成花岗岩地壳大洋地壳:较轻的硅镁质岩浆上移至地壳下层凝结，构成玄武岩地壳地球历史:从地球的地壳形成时算起，地球已有四十六亿年的历史了 4.划分依据（地震波传播速度不连续，突然急剧减少）第一个不连续界面（莫霍面）：深度不一致，在大陆区较深，可达90余公里以上。在大洋区较浅，甚至不到5km，简称莫霍面。莫霍面以上一般称为地壳，以下为地幔。第二个不连续界面（古腾堡面）深度在2898km处，简称古腾堡面，这个界面是地幔与地核的分界面。五、 地球的起源与地质时代 1.地球的起源a. 约在5060亿年前,存在一个巨大的气体尘埃星云，叫做太阳云b. 太阳云不稳定地自转, 在自身引力作用下进行收缩，使大量物质聚集于中心部分(图A)c. 体积缩小导致自转速度加快，离心力随之加大，太阳云逐渐变成圆盘状d. 太阳云在收缩过程中，密度、压力加大，导致温度急剧上升，产生氢聚变为氦的核反应。产生了光芒四射的原始太阳(图B)e. 原始太阳抛出的物质参加到围绕它旋转的圆盘中去。f. 尘埃物质作为气体凝聚的核集结成一个个大小团块，并沿赤道下沉，形成一圈一圈有规律间隔的尘环。g. 环内物质在不均匀引力作用下，大质点吸引小质点，逐渐聚结成为行星胚胎(图14C)，最终形成行星。图14 太阳系形成示意图 2.地球的地质年代根据岩石中存在的微量放射性元素蜕变规律测定出岩石生成的绝对年龄寒武纪 5亿年前志留纪 4亿年前泥盆纪 3.5亿年前石炭纪 3亿年前三迭纪 2亿年前侏罗纪 1.5亿年前白恶纪 0.7亿年前第三纪 600万年前古新世 距今65007000万年始新世 6000 万年前渐新世 3800 万年前中新世 2600 万年前上新世 900 万年前第四纪1 248 万年前 （冰期末年）第四纪2 73 万年前第四纪3 12.5 万年前全新世 1.2 万年前12海与洋 一、地表海陆分布地球表面崎岖不平深度大于3000m的海洋：约占海洋总面积的75%；而高度不足1 000m的陆地：占其总面积的71%。海洋的平均深度达3 795 m陆地的平均高度却只有875 m如果将高低起伏的地表削平，则地球表面将被约2 646m厚的海水均匀覆盖。二、海水的起源1.水的组成：海水97%，冰川2.25%，河水、湖水及地下淡水1%；大气中的汽态水，比例极小 2当量水深海水的当量深度应为27002800m，大气中水汽的当量深度3cm。3海水的形成a.海水水体来源：来自地球内部地下的岩石地壳增温，岩石结晶水变成产生水汽。岩浆活动或火山爆发，水汽跑到地球的外部，变成汽态水，以雨滴的形式降落到地球表面上来，形成原始的水圈。 b.海水中盐分来源：原始的海洋，是略带咸味，没有现在海水的含盐量高。基岩的溶解提供给海水的盐分；海底火山的喷发活动不断增加海水中的氯化物和硫酸盐的含量；是陆地上大量的火成岩和矿物质风化、侵蚀和溶解后形成的盐由河流输送到海洋里。海水的平均盐度：35c.形成特点：逐渐积累原始海洋中的海水约为目前海水的1/10。现在地球上有这样多的海水，无疑是经过十几甚至几十亿年的逐渐积累而成的。一方面因地表上河水最后的归宿是大海，而河水流经陆地时总带有一定量的盐分；另一方面，大面积海水的唯一去路是蒸发，而蒸发出去的总是淡水。这就是海水中的盐分在太阳能和重力的作用下逐渐积累的过程。三.海洋的划分洋 海洋的主要部分洋的特点：面积广阔，约占海洋总面积的89% ；深度大，一般在23km以上；平均盐度35，且年变化小；水色高、透明度大；有各自的潮汐系统和强大的洋流系统。海 洋的边缘部分特点面积比洋小得多，只占海洋总面积的11%,深度一般较浅。各海海水的物理化学性质各有特点，温度受大陆影响很大，并有显著的季节变化。水色低、透明度小、沉积物多为陆生的。海的分类地中海 位于各大洲中间，而且面积广大，如亚欧非之间的地中海内 海 位于同一大陆的两部分之间，面积较小，如渤海。缘 海 是海洋的边缘部分，只有一些岛屿同大洋相隔，海水可以在缘海和大洋间自由沟通，如东海等。3.海湾 洋或海的一部分延伸入大陆，其深度逐渐减小的水域称为湾。一般来说在入口的地方海角与海角之间的联线，作为湾的分界线。海湾中的海水性质一般与其相邻的海洋的海水性质近似。在海湾中常出现最大的潮差，这显然与深度和宽度的不断减小有关。例如，我国抗州湾的钱塘江怒潮驰名世界，它的潮差一般可达68m，最大时可达12m之多。4.海峡 海洋中相邻海区之间宽度较窄的水道称为海峡。海峡中海洋状况的主要特征是急流，尤其是潮流速度很大。海流一般具有上下层流入或流出的，如直布罗陀海峡。也有从左右侧流入或流出的，如渤海海峡等。13 海陆变迁1.大陆漂移说十九世纪初，德国学者魏格纳认为在大约三亿年前(石炭纪晚期)，地球上只有一块陆地，叫作“泛大陆”，而“泛大陆”周围是一片汪洋大海，称为“泛大洋”。后来到中生代(约在二亿年前)时期，“泛大陆”开始分裂和漂移，以后久而久之，才分离成近代全球大陆和大洋的分布状况。（1）学说主要依据：地表形态，特别是大西洋两边的地形 （2）基本内容： 漂移层序：轻的花岗岩(硅铝质)地壳，漂浮在较重的玄武岩(硅镁质)基底之上。 移动力：由于地球自转离心力的作用和潮汐力的作用，到中生代之后，“泛大陆”就开始由东向西漂移。（3）学说的作用：解释大洋形成原因：因漂移速度不同，就分裂成几块大陆，其间就形成了各个大洋。解释山脉形成原因：大陆漂移前缘，则受基底阻碍就被挤压，形成褶皱山脉。（4）学说的缺陷：着眼于地壳的水平运动 对引起漂移的驱动力论据还不够充分2.对流说1920年至1930年初，荷兰地质学家米尼兹( Vening.Meinesz)利用精密重力仪测量海面上的重力，对资料进行综合分析后，提出了对流说。地球内部地幔的温度比地壳温度高，地幔物质呈塑性状态，能发生缓慢的对流（1）学说主要依据：海面重力资料（2）基本内容：地幔对流对流体被地核加热后上升到地壳下面，顺着地壳下层水平流动；当一部分热通过地壳逐渐散失后，对流体变冷下沉，如此产生地幔对流。（3）学说的作用： 解释地壳水平运动： 对流体在水平方向流动时可以带动地壳底部，使地壳也跟着作缓慢移动。 解释海沟形成原因： 在大陆边缘部分，对流体下沉牵动硅铝物物质下降，形成深海沟又叫地槽。 解释山脉形成原因： 当地幔上部的热流温度达到均一时，则停止对流。而被拉向深处的硅铝物质就遭到揉皱和局部熔化，此时便逐渐上升，形成山脉，并伴随有岩浆的侵入和喷出。过一段时间后地幔物质由于上部散热和底部加热又产