工程地质第一章分解.pptVIP

第一章 地球与地质作用;一、地球及其特征 (一)地球构造圈层的划分 地球是由不同圈层构成的，包括外圈层和内圈层。 1.外圈层 大气圈：它是地球的最外圈层，其上界可达1800km或更高的空间。 水圈：它由海洋和陆地上的水和冰构成。 生物圈：地球生物存在于水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中。 ;2.内圈层 莫霍洛维奇面：第一个界面在30~80km深处，纵波（P波）速度从6.83km/s增加到7.75km/s，横波（S波）速度从3.66km/s增加到4.35km/s，简称莫霍面，南斯拉夫学者A. 莫霍洛维奇于1909年首先发现 古登堡面：第二个界面在约2900km深处，纵波速度从13.64km/s突然下降到8.11km/s，而横波不能通过此面，美国学者B. Gutenberg于1914年发现。 因此，将地球内圈层划分为三个圈层即地壳、地幔和地核。 ;;（1）地壳 莫霍面以上部分，是地球的坚硬外壳，由固体岩石组成 厚度变化范围很大，平均厚度约为33km，其体积只有地球的约0.8%。 组成地壳的岩石除地壳最表层有占岩石总量约5%的沉积岩外，地壳上部岩石平均成分相当于花岗岩类岩石，其化学成分富含硅与铝，称为硅铝层；下部岩石平均成分相当于玄武岩类岩石，其化学成分除硅铝外，铁和镁相对增多，称为硅镁层。 海洋底部主要是硅镁层，有的地方只有很薄的硅铝层或完全缺失硅铝层。;;（2）地幔 介于莫霍面与古登堡面之间的部分，即地壳以下至约2900km深处的圈层，又称中间层。 它的物质成分具有过渡性质，故又可称为过渡圈。按其物质成分和所处状态的不同，可分为： 上地幔：莫霍面至其下约900~1000km范围，主要由硅酸盐类物质组成，平均密度约3.5g/cm3，温度达1200~2000℃，应力约达0.4GPa 下地幔：莫霍面下约900~1000km深处至古登堡面范围，主要由铁、镍金属氧化物和硫化物组成，平均密度约5.1g/cm3，温度达2000~2700℃，应力约达150GPa。 在上地幔上部，深约50~250km的范围内，存在一个不连续的地震波低速度带，放射性元素大量集中，蜕变生热使这一带内有局部熔融状态的物质存在，一般认为可能是岩浆发源地。上地幔的下部范围，只有深源地震才能达到，其深度可达约720km深处。 ;（3）地核 自古登堡面至地心部分，地核又分为内核和外核 界面约在5200km深处，其组成物质为铁、镍金属氧化物和硫化物，故又称为铁镍核心， 平均密度约13g/cm3，温度达3500~4000℃，中心应力约达360GPa。;二、地球的主要物理性质 1.质量和密度 地球的质量约为5.98×1027g，将其除以地球体积可得地球的平均密度约为5.52g/cm3。 构成地壳各种岩石的密度为1.5~3.3g/cm3，还有密度为1.0g/cm3的水分布 推测地球内部物质密度更大，这已为地震波在地球内部传播速度的观测资料所证实。 根据地震波与密度的关系，计算出地球内部密度随深度的增加而增加（见表1.1.2），地心密度可达16.0~18.0g/cm3。 ;;2. 地应力 两种理论假说: 瑞士地质学家Heim于1878年提出了地应力的“静水压力”假说 前苏联学者A.H. динник按半无限体弹性空间自重应力场进行分析，认为垂直应力分量为γH，而水平应力分量为[μ/(1-μ)]γH 地应力分布规律: 地应力为压应力，基本上为铅直和水平方向 水平应力分布较复杂 ;;3.重力 地球对物体的引力和物体因地球自转产生的离心力的合力，作用方向指向地心，引力大小与物体距地心距离的平方成反比。 由于地球赤道半径大于两极半径，故物体在两极的引力比在赤道大，而离心力在两极接近于零，在赤道最大。因此，地球上物体的重力随纬度的提高而增大。 由于地球物质分布不均匀，密度大小有差异，地形也有起伏，因此，实测物体重力值与理论计算值往往存在偏差，这种偏差称为重力异常 实测重力值大于理论计算值时，称正异常 实测物体重力值小于理论计算值时，称负异常 ;4. 地温或地热 地壳按热力状态从上而下可分为变温带、常温带和增温带。 变温带的地温受大气温度的控制呈周期性的昼夜和年变化，随着深度的变化，变化幅度很快变小。 气温对地温不产生影响的地壳深度范围称为常温带，它的地温一般略高于所在地区年平均气温1~2℃。 ;4. 地温或地热 常温带以下的地温主要受地球内部热力影响，其随埋藏深度的增加而增加的地壳深度范围称为增温带。 世界各地钻探资料表明，地球大部分地区从常温带向下平均每加深100m，地温升高约3℃，于是，一般把埋藏深度每增加100m导致地温增加的大小称为地热增温率（℃/100m） 把地温每增加1℃所需要增加的埋藏深度（m）称为地热增温级（m