《大地构造学绪论》课件

大地构造学概论大地构造学是地球科学的一个重要分支它研究地球内部结构和动力过程以及它,,们对地表形态、地质历史和资源分布的影响本课程将重点介绍大地构造学的基本原理和研究方法带领大家进一步探索地球的奥秘,大地构造学概况地球内部结构地球动力系统地质构造研究大地构造学研究地球内部的结构和组成包大地构造学探讨地球内部的能量和物质循环大地构造学研究地壳和上地幔的结构、特点,括地壳、地幔和地核以及它们的特征和相如板块运动、地震、火山活动等以及它们和演化历史包括山脉的形成、大陆和海洋,,,,互作用对地球表面环境的影响的形成等大地构造学的研究对象和目标研究对象大地构造学主要研究地球内部结构、地壳和上地幔的物理和化学性质以及变形和运动的规律研究目标探索地球内部动力过程和地质构造演化的机理为认识地球的形成和发展提供科学依据,研究方法综合运用地球物理、地球化学、地质学等多学科交叉的研究手段深入探究地球动力学过程,大地构造学的发展历程古典时期1早期的地质研究集中在矿物、化石和地形分析现代时期2从世纪初开始板块构造理论的提出推动了大地构造学的发展20,当代发展3利用高精度测量技术和卫星数据大地构造学研究更加深入和精确,大地构造学作为地球科学的一个重要分支其发展经历了从单一到综合、从静态到动态的过程从最初的矿物、地形和化石研究到板块构造,,理论的提出和地球动力学模型的建立大地构造学的研究范畴不断扩大手段和方法也日益丰富和精确,,地球的基本结构地球内部由核心、地幔、地壳三大主要部分组成核心主要由铁和镍组成分为,内核和外核两部分地幔则主要由硅酸盐矿物组成占地球总体积的地壳,84%是地球最外层的硬壳厚度仅占地球总半径的左右,1%这三大部分的材料组成和状态差异以及由此引发的温度、压力和密度的变化共,,同构成了地球内部的复杂结构理解地球内部结构有助于我们认识地球的形成和演化过程板块构造理论大陆漂移理论的发展板块构造理论的建立12世纪初德国气象学家魏格纳世纪年代根据大洋中脊的20,2060,提出了大陆漂移理论认为地球地貌特征和地球磁场的逆转规,表面的大陆块体在过去几亿年律科学家们提出了板块构造理,一直在不断移动这为后来的论认为地球表面由多个相互独,板块构造理论奠定了基础立的板块组成这些板块不断运,动和相互作用板块运动的动力机制3地球内部的热量对流、化学反应以及地球磁场的变化是驱动板块运动的,主要动力来源这些过程引发的板块碰撞、挤压或拉张造就了地貌的形,成和变迁洋壳的形成和演化洋壳的起源1洋壳最初形成于大洋中脊主要由玄武岩组成在中脊处地球内,,部的岩浆不断涌出推挤两侧形成新的洋壳,洋壳的扩张2新形成的洋壳不断向两侧扩张带动整个地球板块的移动随着,扩张洋壳会逐渐变老并下沉,洋壳的再循环3老化的洋壳最终会在俯冲带被推入地球内部熔融地球内部的热,量和压力使其再次变为新的岩浆从而形成新的洋壳,大陆的形成和演化原始大陆的形成地球早期形成时原始大陆由岩浆溢出和板块碰撞等过程逐步聚,集而成这些原始大陆构成了当今陆地的基础大陆漂移与碰撞随着地球内部动力的作用这些原始大陆不断分裂、移动和聚合,,形成了目前的大陆格局大陆地壳的演化伴随着板块构造的活动大陆地壳不断经历着隆升、侵蚀和沉降,等过程最终形成了复杂多样的地貌特征,造山运动及其成因造山运动的定义主要成因造山运动指地球内部动力导致的造山运动的主要成因包括板块相大陆地壳收缩、隆升、褶皱和断互挤压、壳幔物质的交换、火成裂等构造变形过程它是塑造陆活动以及地幔对流等地球内部动地地貌最为重要的地质过程之一力过程典型造山带著名的造山带有喜马拉雅山系、安第斯山脉和阿尔卑斯喀尔巴阡山脉等它-,们记录了地球动力学演化的丰富历史地质活动与地球内部动力内部热量板块运动地球动力学能量流向地球内部持续不断的热量释放地球内部的热量通过对流和热地球内部复杂的热量转换、物地球内部的热量最终通过地表是驱动地质活动的根本动力传导的方式向外传递推动着质迁移以及化学反应过程产生的热流向外界环境散失而地,,这些热量来自于地球形成时的地球表面的大陆与海洋板块持的动力驱动着板块的运动形质活动则是将这些能量以各种,原始热量、放射性元素的衰变续运动和变形这种持续不断成了火山喷发、地震等各种地形式转化和释放的过程以及重力势能的转换的板块运动是产生各类地质活质灾害和自然过程动的根源地震的成因与分布地震的主要成因是地球内部动力学过程,如板块运动、火山活动和岩浆活动等地震主要发生在板块边界和活跃的地质构造带,其分布与地球内部能量释放和地质活动等密切相关通过对地震波的观测和分析,可以了解地球内部构造及动态变化火山的成因与分布成因地球内部热量释放导致地壳破裂地,下岩浆喷涌而出主要由板块运动、岩石圈对流等过程所引发分布全球主要火山分布在环太平洋地带和中大西洋海岭沿线这些区域多为,板块边界或热点地区同时也有局部分布在大陆内部的火山火山的喷发频率和规模因不同地区而有很大差异环太平洋地带最为活跃每年,发生几十次小型火山喷发偶有大型喷发事件中大西洋海岭上的火山则相对平,缓稳定火山对地质环境、气候变化乃至人类活动都有深远影响地质板块的移动和碰撞板块运动1地球表面由若干个主要的板块组成，这些板块不断缓慢移动和碰撞板块碰撞2当两个板块相撞时，会发生挤压、隆起、俯冲等复杂的地质过程地质活动3板块碰撞可引发地震、火山喷发、造山运动等地质灾害和构造变形地球表面由多个不同的板块组成这些板块缓慢移动并相互作用当板块发生碰撞时会产生挤压和隆起引发地震、火山等剧烈的地质活动,,,这些构造运动塑造了地球表面复杂多样的地貌形态地球内部温度和地热能6000°C地核温度地球内部最高温度可达摄氏度600047°C/km地温梯度地壳平均地温梯度约为每千米摄氏度4744TW地热功率地球向外释放的地热功率约为万亿瓦特44地球内部温度分布呈现从中心向外逐渐降低的趋势热来自于原始形成时的重力压缩热、放射性元素衰变热和其他来源地热能是一种可再生能源可通过地热发电等方式利用,地球磁场及其变化地球磁场磁场变化地球拥有一个复杂的磁场由内部地球磁场强度和方向会随时间而,熔融的金属核产生保护地球免受变化这种变化与地球内部的地质,,来自太空的有害辐射和地热活动密切相关磁极移动地球磁极会缓慢移动每年移动数十公里这影响航海和航空导航需要持续监,,,测地壳厚度及其影响因素5-70地壳厚度地壳的厚度从大洋区的公里到大陆区的公里不等57020-50大陆地壳厚度典型大陆地壳厚度一般在公里之间20-506-10洋壳厚度洋壳的厚度通常在公里之间6-10地壳厚度的变化主要受到板块构造、地质历史进程、岩石组成等因素的影响更厚的大陆地壳由于其在重力和热流方面的特点对地球内部结构和动力学也有重要影响,大陆漂移理论的提出与发展年19121德国气象学家瓦格纳提出了大陆漂移论的概念认为地球表面,的大陆片在过去的地质时期一直在缓慢移动年代19302美国地质学家舒赫特等人通过研究大陆边缘的地质构造和化石分布证实了大陆漂移理论的合理性年代19503大陆漂移理论逐渐得到全面认同并为后来的板块构造理论的发,展奠定基础板块构造理论的建立年代初19601板块构造理论逐步形成年代中期19602理论框架基本确立年代19703理论不断完善与发展板块构造理论的建立经历了几个重要阶段年代初期，科学家们通过大量地质调查和实验观测数据的积累逐步形成了这一理论的初1960,步框架到年代中期板块构造理论的基本概念和机制得到进一步确立在此基础上年代该理论不断完善和发展成为现代地球科1960,,1970,学的基础理论之一洋中脊的形成及其特征海底扩张过程海底地形特征地质活动特征洋中脊是由于地球内部的热对流造成的海底洋中脊通常位于海底的最高处呈现出一条洋中脊是一个活跃的构造区域经常伴有火,,扩张而形成的是新的洋壳不断产生的地方连续的山脊状隆起两侧的洋壳逐渐远离山活动和热液喷口这些热液孔喷出的热水,,这一过程持续了数亿年造就了整个海洋并在中央裂谷不断向两侧扩张富含矿物质为独特的生态系统提供了能量,,地表大陆漂移的证据地层对比岩石重合在大陆相邻两侧发现相同的地层大陆边缘上发现的岩石种类和结和化石证明它们曾经连接在一构与其他大陆边缘上的岩石高度,起相似证明它们曾是连续的,地质断层古气候分布大陆边缘上存在大规模的断层相同的古气候痕迹在大陆两侧发,表明它们曾经断裂分离现证明它们曾经连接在一起,喜马拉雅山脉的形成喜马拉雅山脉是地球上最高大的山脉之一形成于大约万年前,5000欧亚大陆板块和印度板块的碰撞过程两个大陆板块的持续挤压,造成地壳的剧烈变形和隆升形成了这一壮丽的山脉,喜马拉雅山脉的形成不仅标志着造山运动的结果也反映了地球内,部动力学的复杂过程这一过程持续至今使喜马拉雅山脉的地形,和地质结构不断变化板块构造理论的局限性简单化假设空间局限性时间局限性区域局限性板块构造理论以较为简单化的现有的板块构造模型主要集中板块构造理论主要基于地质历不同地区的地质演化存在差异假设为基础无法完全解释地于地球表面无法充分阐述地史时期的观测数据难以准确板块构造理论难以兼顾所有,,,,球内部复杂的物理化学过程球深部过程预测未来的地质变化地区的复杂性地球动力学模型的发展早期模型最初的地球动力学模型主要基于热对流理论,认为地球内部的热对流是驱动地质过程的主要动力板块构造理论板块构造理论的提出揭示了地球内部的复杂动力学过程,包括板块运动、火山活动和地震等地球系统模型近年来,地球系统模型综合考虑了地球内部、地表以及大气圈等多个圈层的相互作用,更全面地描述了地球动力学过程未来发展未来地球动力学模型将继续完善,并与数值模拟、遥感等新技术相结合,为预测地质灾害和探索地球演化提供更可靠的依据地球演化的动力机制地球内部结构地球内部由外核、内核、地幔和地壳组成每个层次都有独特的物理化学性质共同驱动地球的演化,,板块运动地球表面的板块在内部动力的驱动下不断运动形成山脉隆起、火山喷发等地质现象,地球磁场地球内部的热对流和电磁感应过程产生了地球磁场这种磁场在地球演化中扮演重要角色,大地构造学与资源勘探矿产资源勘探石油天然气勘探地热能勘探大地构造学为矿产资源勘探提供了重要的理板块构造理论指出了油气藏形成的地质构造大地构造学揭示了地热能的成因及其在地球论基础通过分析地质构造、岩石特征等条件为油气勘探提供了重要依据通过分内部的分布利用这些信息可以有针对性,,,可以确定有利的勘探区域提高开采成功率析构造演化过程可预测优质油气田的分布地开展地热资源勘探提高利用效率,,,地质灾害及其预防地质灾害的种类预防措施应急救援全民参与地质灾害包括地震、火山爆发加强地质灾害预测预警完善一旦发生地质灾害要迅速组地质灾害预防需要政府、科研,,、泥石流、滑坡等这些灾害应急管理体系实施防灾减灾织应急救援实施灾后重建减单位和全社会共同参与提高,,,,,往往造成严重的人员伤亡和财措施如建设防震抗灾设施、少损失帮助受灾民众渡过难公众防灾意识和应急能力,,产损失优化城市规划等关环境地质学与可持续发展资源节约合理开发和利用矿产资源减少浪费提高循环利用率,,环境保护维护生态平衡保护脆弱的自然环境促进人与自然和谐共处,,可持续发展在满足现有需求的同时兼顾后代需求实现社会、经济和环境的协调发展,,大地构造学在工程地质中的应用地质灾害预防基础设施选址12大地构造学能助力识别可能造成地质灾害的构造问题如活动大地构造研究能揭示地质条件和隐藏风险为工程项目选择安,,断层、滑坡等为防灾减灾提供科学依据全可靠的场地提供支持,工程设计优化资源勘探利用34对大地构造特征的了解可指导工程设计如调整建筑形式、采大地构造学为矿产资源、地热等地下资源的勘探提供理论指,取针对性防护措施等导推动资源的可持续利用,地质测量技术的发展遥感技术1利用航空和卫星影像获取地质信息地理信息系统2整合、分析和可视化地质数据定位GPS3精确测量地理坐标和高程地质雷达4探测地下结构和岩层信息建模3D5创建高精度的地质构造模型地质测量技术的不断发展为地质调查和资源勘探提供了强大的数据采集和分析手段从遥感技术到地理信息系统再到定位、地质雷达和建模这些先进技术大大提,,GPS3D,高了地质研究的效率和精度为我们更好地认识和利用地球资源做出了重要贡献,未来大地构造学的发展趋势综合性强化技术创新驱动大地构造学将更加注重不同学科先进的测量、探测和成像技术将的交叉融合如地球物理学、地质为大地构造学提供更精准的数据,学、地球化学等以获得更加全面支撑促进理论模型的不断更新与,,和深入的认知完善数字化转型全球视野拓展大数据、人工智能等技术的应用大地构造学的研究将更加注重地将大幅提升大地构造学的分析和球整体系统加强不同地质区域的,预测能力为地质勘探和灾害防范对比分析为地球演化的整体认知,,提供强大支持提供新视角结论与展望地球动力学模型的发展环境地质学与可持续发展测量技术的发展未来大地构造学的研究将进一步深化地球内大地构造学将在环境地质评估、地质灾害预新一代地质测量技术的应用将为大地构造学部动力学机制的认识促进动力学模型的持防等方面发挥越来越重要的作用为可持续提供更精确、更全面的数据支持推动学科,,,续优化发展做出贡献的进一步完善。