第一节
地球概况

地球是不规则的椭球体，根据大地测量和地球卫星测量可知，地球的赤道半径约为6378km，两极半径约为6357km，平均半径约为6371km。地球表面积约为5.1×10 ⁸ km ² ，其中：大陆面积约为1.48×10 ⁸ km ² ，约占地球表面积的29%；海洋面积约为3.6×10 ⁸ km ² ，约占地球表面积的71%。地球的体积为1.083×10 ¹² km ³ ，平均密度为5.52 kg/m ³ 。

一、地壳运动的特征

地壳运动是由于地球内力作用所引起的地壳的机械运动，地壳中的各种地质构造，基本上都是地壳运动的结果，因而地壳运动又称为构造运动。它可以使地壳发生变形、变位，形成各种形迹的地质构造。它可以引起岩石圈的演变，促使大陆、洋底的增生和消亡，并形成海沟和山脉；同时还导致发生地震、火山爆发等。地壳运动主要特征如下。

（一）地壳运动的方向性

以大地水准面为基准，按运动方向可以把地壳运动分为水平运动（或造山运动）和垂直运动（或造陆运动）。水平运动是指地壳部分沿平行于地表即沿地球各地表面切线方向的运动，主要表现为岩石圈的水平挤压或拉伸，引起岩层的褶皱和断裂，可形成巨大的褶皱山系、裂谷和大陆漂移等。垂直运动是指垂直于地表即沿地球铅垂线方向的升降运动，主要表现为岩石圈的垂直上升或下降，引起地壳大面积的隆起与凹陷，形成海侵和海退等。一般情况下，地壳运动是十分缓慢的，人们难以察觉，但其长期的累积效应却是惊人的。如喜马拉雅山脉从海底上升为海平面以上 8844.68m的高山，平均上升速度为2.4cm/a。有时，地壳运动则会以十分剧烈的方式表现出来，如地震、火山喷发等。

（二）地壳运动的普遍性和长期性

地壳运动具有普遍性和长期性。自地壳形成以来，在地球的旋转能、重力和地球内部的热能、化学能作用下，以及地球外部的太阳辐射能、日月引力能等作用下，任何地方、任何时间都在运动着。从地壳的构造运动来看，最快速的地壳运动是地震。此外，尚有许多不为人们所能觉察到的十分缓慢的运动，如地壳的升降和板块的移动，它们在漫长的地质时期中才会显示出极大的变化。岩石中保留着地壳运动的各种形迹，如岩层的褶皱和断裂等。因此，地壳运动过去有、现在有，将来也不会停歇。

（三）地壳运动速度和幅度的不均一性

地壳运动具有非匀速性。地壳运动速度有快有慢，即使是缓慢的运动，其运动速度也不是均等的。喜马拉雅山脉的变化就说明了这一点。根据研究，在3×10 ⁸ 年前的晚古生代，这里只是一个海峡（古地中海），约在4×10 ⁷ 年前才开始上升，当时以约0.05cm/a的速度慢慢抬高，直至2×10 ⁶ 年前才初具山体的规模。随后，上升速度加快，据1862—1932年的70年间的观察资料可以看出，上升的平均速度为1.82cm/a。据长期观测，目前仍然以2.4cm/a的速度加快上升。总的来说，地壳运动的速度在时间上和空间上是不均等的。

二、地球的内部构造

地球是内部具有同心圈层构造的球体。根据不同的圈层特点，地球从地表到地心可分为地壳、地幔和地核（图2-1）。

（一）地壳

地壳是地球体的表层，是人类赖以生存的场所，水圈和生物圈的大部分都分布在地壳上。在阳光、大气、水、生物和地球内部活动作用下，地壳也是各种地质作用发生的场所。人类开采的各种矿产资源均埋藏于地壳上部的岩石圈中，所有工程建筑物、构筑物也都建筑在地壳上，同时地壳也是各种建筑材料的主要来源地。因此，地壳是地球科学研究的主要对象，它是人类生存和各项工程建设的物质基础。地壳平均厚度约为33km，由地表所见的各种岩石组成。一般的工程活动大多在距地壳表层1~2km的深度范围内进行，也有在较大深度范围内进行的工程活动，如石油和天然气项目的钻探深度可达7km甚至更深。

（二）地幔

地幔是介于地壳和地核之间的构造层，也称中间层或过渡层，它是地球的主体部分。地幔厚度约为2900km。根据其物质成分和所处的状态，可将其分为下地幔和上地幔。下地幔主要是由金属氧化物和硫化物组成，而上地幔主要由富含铁、镁的硅酸盐物质组成。地壳和地幔顶部的固态物质称之为岩石圈。

（三）地核

地核位于地幔以下，其半径约为3500km，是地球的核心部分。物质成分主要以铁为主，通常以铁镍合金的方式存在。靠近地幔的外核主要呈液态或熔融状态，而内核由于极高压的原因呈现结晶的固体状态，并且刚性很高。

岩石是由矿物组成的，而矿物则是由各种化学元素和化合物组成。美国地质学家、化学家克拉克（F.W.Clark）用了数十年的时间，从世界各地采集了大量的、具有代表性的岩石标本进行化学分析，于1889年首次提出了厚16km地壳中所含的50多种元素的含量值。为了纪念克拉克做出的巨大贡献，国际上把各种元素在地壳中含量的百分数称为克拉克值。地壳中主要元素的克拉克值见表2-1。