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地质学基础讲稿 主讲 胡明 地 质 学 基 础 讲 稿 主讲胡明 二00三年二月 0 绪论 M 地质学的概念 M 地质学的研究对象与研究任务 M 地质学的特征与研究方法 M 地质学基础的主要内容、教学重点 M 地质学基础与其它后继课程的关系，该课程的知识在油气田开发系统工程中的作用与地位 地心重力锐减，地心则为0 1.2.4温度 探矿井温度升高、地下温泉的流出和高温岩浆的喷出等现象．都说明地球内部是热的、并且蕴藏着巨大的热能。根据大陆地表以下温度的分布状况和地热来源，可分为以下三层 l 外热层变温层 是地球最外表的一个温度层，该层的热量主要来自于太阳的辐射热能，因此其温度是向下逐渐降低的。由于太阳的辐射有昼夜变化和四季变化等周期性变化，该层的温度也会随之而变化，但变化的幅度没有当地的气温变化大。温度变化的深度也随纬度、季节、植被、海陆分布等的不同而不同，但一般都不太深，最多3040m，在该深度以下，温度变化就不明显了。 l 常温层（恒温层） 即外热层以下厚度不大的一个温度层，温度常年大致保持在当地的年平均温度。一般中纬度地区和内陆地区的常温层深度大于赤道和两极地区，内陆地区的深度大于海滨地区。 l 内热层增温层 常温层以下的温度层，该层不受太阳幅射的影响，其热能来自地球内部，其中主要是放射热，其次是其它形式的能量如机械能、化学能、重力能、旋转能等转化而来的热能。该层温度随深度的加深而逐渐有规律地增高，即每下降一定深度便增高一定温度，有两种表示方法 F 地温梯度地热增温率深度每增加100m所增加的温度，用℃表示。 F 地温级地热增温级，地温深度即温度每升高1℃所增加的深度，用m表示。 F 这两种表示数值互为倒数，如地温梯度为5℃，则地温级为20m。一般常用地温梯度来表示。 F 不同地区的地温梯度并不相同，如亚洲地区平均为2.5℃我国大庆为5℃，华北平原为12℃，欧洲多数地区为33.5℃，北美地区为22.5℃；在火山地震区和山区可高达5.2℃以上。 F 整个地球从地表向下到70km左右，地温梯度为2.5℃；往下逐渐变小，大约为0.51.2℃，在100km深处温度大约为1300℃；再向下地温梯度更小，到2900km处温度大约为28504400℃；地心的温度一般认为不超过5000℃。 l 热流或热流值 地球内部的热能可通过各种方式如通过温泉、岩浆活动和传导、辐射、对流等方式流至或传到地表，我们把单位时间内通过单位面积的热量叫做热流。观测数据表明大洋区的热流值比大陆区高，太平洋又高于大西洋和印度洋。大洋中以海岭最高，海沟最低。地热流高的地区如温泉、火山、地震区称为地热异常区。这些地区可利用地热来发电，也可将地热用于工农业、医疗卫生和人民生活中。作为一种廉价、无污染的能源，地热正越来越受到重视。 1.2.5地球的磁性 l 地磁场和地磁要素 地磁场地球是一个磁化的球体，所以在它的周围空间都存在着磁场，叫做地磁场。 F 我国劳动人民早在2000年前就开始利用地球的磁性（倘若没有地磁场，就不会有四大发明之一的指南针了），但直到17世纪人们才证实地球的磁性来自地球本身。而且还发现地磁极和地理极是不一致的图17。后来，人们又发现地磁极随着时间的变化而不断地变化，如1971年磁北极位于76。N和101。W，磁南极位于76。06’N和140。E；到1975年磁北极位于75。06N和100。W，磁南极位于65。48’S和139。24E。 F 地磁场包围着整个地球，其范围可以延伸到100000km以上地高空。远离地球，地磁场由强到弱。如果没有外界因素的影响，它将是一个对称的形态。但由于地球离太阳很近，在向太阳一面受到太阳风的压力，而把磁场作用范围压缩到了只有710个地球半径的高度内，背靠太阳一面，其磁场则可能达到数百个地球半径以外的高空，形成“磁尾”。同时，地球在自转，所以这一形态是变化的，处于动态平衡状态。 地磁三要素磁偏角D、磁倾角I、地磁场强度（F与方向H、Z、X）Y F 磁偏角由于地磁极和地理极不一致，地磁子午线 地磁子午线通过地球磁场两极的每个大圆； 与地理子午线 地理子午线通过地球两极的每个大圆。 的夹角叫磁偏角；指北针偏在地理子午线东边者叫东偏角，用正号“”表示；指北针偏在地理子午线西边者叫西偏角，用负号“－”表示。 F 磁倾角地磁磁力线在赤道地区是水平的，在两极地区则是直立的，除此之外的其它任何地区，地磁力线（磁针）与水平面之间都有一定的夹角，这个夹角就是磁倾角。以磁指北针为准，下倾者为正北半球、上仰者为负南半球。 F 地磁场强度是一个矢量，在任何一点上的总地磁强度F，都可以分解为水平分量H和竖直分量Z；水平分量又可按地理方向分解为北向分量X和东向分量Y；加上磁偏角D和磁倾角I，共七个分量，叫做地磁要素图l8。 l 地磁异常与磁法勘探 正常磁场把地磁场看成是一个均匀的磁化球体产生的磁场，这种磁场称为正常磁场； 磁异常如果实际观测到的地磁场消除短期磁场变化与正常磁场不一致，则称为磁异常。 磁异常分类 按相对大小分 { 正磁异常实际磁场大于正常磁场。 负磁异常实际磁场小于正常磁场。 按磁异常的范围大小分 { 大陆磁异常 区域磁异常 局部磁异常 F 大陆磁异常是地壳内部构造不均匀造成的，其长宽可达数千公里，如整个亚洲地区就是一个正磁异常区。 F 区域磁异常是由地球表层分布较大的磁性岩层或岩体和区域构造等引起的； F 局部磁异常是由小范围分布的浅处磁性岩体、矿体和局部构造等因索引起的。 磁法勘探利用磁异常（主要是局部磁异常）来探测地下矿产和地质构造的方法叫做磁法勘探，它是重要的物探方法之一。 F 在有磁铁矿、镍矿、超基性岩体的地区，常显比较强的正磁异常；而在金、铜、盐、石油、石灰岩等矿区一般显负磁异常。 古地磁地质历史时期的地磁场叫古地磁，对保留在岩石中的剩余磁性测定可了解地质历史时期的古地磁场状况，据此可帮助判断地壳不同部分的相对位移情况，还可据地磁场的反转周期确定岩石的形成年代。 古地磁如何产生的地磁场的存在，对于正在冷却凝固的熔岩或沉积的岩石都会产生磁化作用，把当时的磁场特征（要素）保存在固结的岩石中，形成古地磁。 1.2.6地球的电性 地球具有电性，也可以导电。如发电厂以大地作为回路，高层大气电离对地面产生感应电流，雷雨是放电现象，地球内部岩体可产生温差电流，地磁场的感应电流等。 地球的电性地球内部的电性主要与地内物质的磁导率和电导率有关。磁导率一般变化不大；但电导率变化较大，它与温度、岩石的类型、矿物成分、岩石中的孔隙度、孔隙水的含量及其矿化度等众多因素有关。 F 如沉积岩的电导率大于结晶岩；孔隙多含水量大的岩石的电导率大于孔隙少含水量少的岩石；熔融岩石的电导率比未熔融的同类岩石的电导率大数百到数干倍。 地电异常与电法勘探 利用大地电磁场的分布及其频率的变化，可研究地球内部高导电层的分布及其深度。但地电会发生周期性变化和受宇宙辐射的影响， F 正常地电场值设置固定的观测站连续观测，消除外加电场后便可得到正常地电场值。 F 然后将附近地区测得的值与之比较，如有偏差，便是地电异常。 F 电法勘探地电异常指示可能有某种矿体或地质构造存在；如硫化物矿体可产生自发电流，矿体下部为正电极，上部为负电极，地面电流流向矿体，在矿体附近电位下降，形成负电中心；石墨也产生负电位，而无烟煤则产生正电位。利用地电异常可探明一些矿体及其位置，这种方法叫做电法勘探，它也是重要的物探方法。 1.2.7地球的弹、塑性 l 地球的弹塑性表现 地球具有塑性 取消外力后变形仍然存在而不恢复原状，同时也未破裂，这种性质称为塑性。 固体地球在一定条件下表现为塑性， F 地球自转产生的离心力使地球内部的物质向赤道移动，致使赤道半径大于