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地质的根基观点是什么

  

地质的根基观点是什么

地质的根基观点是什么

  3)地球的重力地球上任意一点的重力等于物体与地球之间的引力和由于地球自转而产生的离心力之合力。重力与地球的质量成正比,与地球和物体二者质量中心的直线距离的平方成反比。由于海拔和纬度的不同,地球表面的重力各处并不相等,但相差很小。 实际上,由于地球物质分布的不均匀性,就出现实测值与标准值不符合的情况,这种现象就叫重力异常。据此可以研究地壳内部的构造和探测地下矿产。 一般采用地质时代单位来划分地球的历史时期。地质时代单位由宙、代、纪、世、期五个级别和一个自由使用的时间单位“时”组成。其中,宙、代、纪、世是国际性的时间单位,期是大区域性的时间单位,时是地方性的时间单位。例如,代可分为元古代、古生代、中生代等;纪有寒武纪、侏罗纪、白垩纪等,见表2-2。 在自然界,水平运动和垂直运动其实是相伴发生的。在不同区域和不同时期,两者常有主次之分。但就全球而言,地壳运动主要以水平运动为主,垂直运动为辅。 3)地核从2900km以下至地心称为地核。地核占地球体积的16.2%,占地球总质量的31.3%。在2900km以下,地震波速急剧降低、横波中断,表明物质发生剧变。根据地震波速变化可把地核分为外核、过渡层和内核。外核是液体,内核是固体,中间层呈过渡状态。根据分析对比认为地核是由钛、镍组成的。地核内的温度和压力非常高,地心物质密度达13 g/cm3。 自然界中,地质作用是相当复杂的。不同的地质作用形成不同类型的岩石。按其成因岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。这三类岩石在地壳中的分布很不均匀。岩浆岩和变质岩占地壳总体积的95%,仅占地表面积的25%。而沉积岩占地壳总体积的5%,却占地表面积的75%。尽管沉积岩占地壳的体积很小,但其内部却蕴藏着丰富的矿产。石油主要生成于沉积岩中,而且绝大部分也储集在沉积岩中,因此沉积岩是石油工作者研究的重点。 根据地质作用的动力来源,可将地质作用分为内力地质作用和外力地质作用两大类。 由于99%的石油和天然气都聚集在沉积岩中,因此石油地质学家对沉积岩最感兴趣。沉积岩可以简单地分为碎屑岩和非碎屑岩(表2-1)。碎屑岩是由原生岩石受侵蚀所派生的单个颗粒组成,并且被晶质或非晶质胶结物固结在一起。通常按颗粒的大小将其分为砾岩、砂岩、页岩等。非碎屑岩来自其他类型的沉积物,由化学沉淀物或生物遗体堆积而成,并且在结构上各不相同。某些岩石如石灰岩,由于形成过程和出现的情况不同,而分别列在几种不同的类别中。 内力地质作用是由地球内部的热能、重力能和地球自转产生的动能所引起的。主要发生在地壳深处和地球内部,其表现形式有地壳运动、岩浆作用、变质作用和地震作用等。内力地质作用改变了地壳的内部结构,直接控制着岩浆岩、变质岩的形成和分布。 如果在背斜的附近有油、气源,则该背斜可能含有烃类,形成油、气藏。因此,在油、气勘探中,背斜是石油地质学家最感兴趣的构造,成为他们寻找的主要目标之一。 2.地质构造地壳运动使沉积岩层发生弯曲,产生裂缝、断裂,并留下永久形迹,这样就形成了地质构造。地质构造就是由地壳运动引起的岩层变形和变位的结果。地壳运动是产生地质构造的原因,而地质构造则是地壳运动的结果。 地球表面压力以海平面上的大气压力为标准,取0℃时干燥空气的压力为1个大气压。地球内部压力是上覆地球物质质量所产生的静压力。地下深10km处的压力大致为300MPa,25km深处的压力为1000MPa,在2900km深处的压力可达150000MPa。 6)地球的电性地下电流来源很多,包括大气高层电离对地面的感生电场、大雷雨时的放电、地内不同岩体温差电流和大面积电磁场感应电流等。地球内部的电性变化主要由地内物质的电导率决定。对大地电流变化和局部的电异常进行测量,可以研究地球的内部结构和构造,进行矿产资源的勘探。 地球是太阳系中的一颗行星,与太阳相距1.496×108km。地球大约是在46亿年前由宇宙“尘云团”形成的。在地球的形成过程中,其内部放射性元素衰变致热和原始地球重力收缩,使地球内部温度升高,结晶水汽化。地球内部的物质运动(例如火山爆发),加速了水汽从地球内部逸出的过程。随着地表温度的逐渐下降,水汽经过凝结、降雨,落到地面低洼处,形成原始的大洋。经历漫长时期的地质作用和地壳运动,地壳逐渐变厚并且更为稳定,适宜生物生存。 板块相对移动而发生的彼此碰撞或张裂,形成了地球表面的基本面貌。在板块张裂的地区,常形成裂谷或海洋。如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的。在板块相撞挤压的地区,常形成山脉。当大洋板块和大陆板块相撞时,大洋板块因位置较低,俯冲到大陆板块之下,这里往往形成海沟;大陆板块受挤上拱,隆起成岛弧和海岸山脉。在两个大陆板块相撞处,则形成巨大的山脉。喜马拉雅山脉就是亚欧板块和印度洋板块碰撞产生的。 石油和天然气储集在地下的岩石中。要有效地勘探开发油气田就必须研究岩石,而研究岩石的一个重要方面就是要识别矿物。在实际工作中,对矿物的识别是通过对矿物本身的外形和物理性质的鉴定来进行的。每一种矿物都有一定的物理性质,这些物理性质能用以鉴定未知矿物标本。各种矿物的原子或离子按不同的规则排列,因而其外部形态表现出晶面不同的规则几何体,并表现出不同的颜色、条痕、光泽、硬度、密度、解理和断口、透明度以及放射性等。 板块构造学说是20世纪60年代后期形成的一种全球构造理论。该学说认为:地球的岩石圈不是整体一块,而是被一些断裂构造带,如海岭、海沟等,分割成许多单元,叫做板块。全球岩石圈分为六大板块,每个大板块又可以划分为若干小板块。这些板块处于不断运动之中。一般来说,板块的内部地壳比较稳定。两个板块之间的交界处,是地壳比较活跃的地带,火山和地震也多集中分布在这个区域。 1.矿物自然界的一切物质都是由化学元素组成的。根据地球化学分析,地壳中自然存在的化学元素已发现的有90多种,这些元素的含量差别很大,其中氧占48.60%,硅占26.30%,铝占7.73%。就是同一种元素在地壳中的分布也是不均匀的。一些稀有元素,如金、铂等,尽管在地壳中含量甚微,但在一定的地质条件下,也可能在一定的地段富集,被人类开发和利用。 根据地震波和重力资料,可将地壳分为上、下两层。上层叫硅铝层,其化学成分以硅、铝为主;下层叫硅镁层,主要成分是硅、铁、镁和铝等。 岩层沿断层面作水平错动,无明显的上升或下降的断层称平推断层,如图2-7所示。 地壳中的化学元素,在一定的地质条件下结合而成的天然化合物或单质,就是矿物。矿物在地球上分布十分广泛,随处可见。它们与人们的日常生活和生产关系密切。例如,我们吃的盐、做铅笔芯用的石墨、制玻璃用的石英、炼铁用的铁矿石等都是矿物。在地壳中或在地表富集的有用矿物,能够被人们开采利用的,就是矿产。矿产是人类生产资料和生活资料的重要来源。 3.岩石的循环从上述各类岩石的形成过程中不难看出,三大类岩石可以相互转化。地壳的岩石从一种类型改变成另一种类型要经历几种地质作用,包括侵蚀、沉积、胶结、压缩和熔融。侵蚀通常是水流动造成的结果,但也可能是风、水冻结、冰移动和波浪作用的结果。岩石的循环过程是这样进行的:大陆高地(如岩浆岩)被剥蚀的物质以水平层的形式堆积在低洼或浅海处。当沉积物进一步连续地堆积时,早期未固结的堆积物被上覆的沉积物压实,并与水生矿物相互胶结形成沉积岩。这些沉积岩的一部分被侵蚀再产生沉积物,另一些被埋藏在深处,在高温、高压下形成变质岩。随着温度和压力的进一步增加,岩石中的一些矿物质将熔化成岩浆。岩浆喷出地壳、冷却和重结晶后又形成了岩浆岩。变质岩和新形成的岩浆岩再被剥蚀成沉积物,形成新的沉积岩。因此,侵蚀、沉积、变质作用的循环,将不断地产生不同类型的岩石(图2-2)。在内陆,由于湖泊的形成,也会产生类似海洋的陆相沉积条件和环境。 7)地球的弹性地球具有弹性,表现在它能传播地震波,因为地震波是弹性波。固体地球在一定条件下还表现为塑性体。野外观察到的许多岩体发生剧烈而复杂的弯曲却没有断开,就是岩体塑性的表现。地球内部的弹塑性状况可通过地震波在地球内部的传播速度来确定。地震波传播速度的快慢与物体的密度和弹性有关。地球的密度是随深度增加而增加的,因此地震波的传播速度也随之增加。但在地下2900km深处,地震波突然消失,于4640km深处又再次出现,这说明在2900~4640km之间的物质应该是液态的。 研究各种矿物在石油地质中有着重要的意义,例如对矿物的鉴定,可以确定古沉积环境、流体排出及运移等情况。 2.地球的物理性质1)地球的形状和大小地球是一个边缘光滑的旋转椭球体。赤道半径较长,两极半径较短,北极凸出约10m,南极凹进约30m。赤道半径为6378.140km,两极半径6356.755km,长短半径差21.385 km,平均半径是6371.004 km;扁率为0.0033528;赤道周长为40075.36 km,子午线)地球的密度和压力根据万有引力公式,计算出的地球质量为5.9742×1021t,平均密度为5.516g/cm3。实际测得的地表岩石的平均密度为2.7~2.8g/cm3。地球内部密度随深度增加而逐渐增加,到地心达最大值13g/cm3。 三、矿物与岩石在自然界里,除了有生命的生物界外,还有无生物界。矿物和岩石就属于无生物界,矿物有一定的化学分子式,岩石则没有。 图2-9地堑4)裂缝裂缝就其成因可分为成岩缝和构造缝两种。对于构造裂缝,它是在地壳运动构造力作用下,使岩层发生变形,这种变形超过了岩石的弹性极限,使其发生破裂,但岩层沿破裂面没有发生明显的位移。地下水沿裂缝进行溶蚀并发生次生变化,使裂缝在原来的基础上进一步扩大和互相连通,这样就造成了形成油气藏有利的地质条件。 2)地幔深度从莫霍面以下至2900km为地幔,占地球体积的82.3%,占地球总质量的67.8%。根据地震波速的变化,以距地表1000km为界分为上、下地幔。上地幔物质平均密度为3.5 g/cm3,物质状态多变。下地幔平均密度为5.1 g/cm3,成分比较均匀。地幔的温度和压力随深度而增加,在地幔上部离地表100~150km范围内,温度和压力急剧增高,有些区域的温度已达到岩石的熔点以上而形成液态区。由于离地壳很近,这些液态区就成为岩浆作用的发源地。地幔下部温度可达4000℃以上,压力高达150000MPa。 (1)倾斜岩层的产状要素。倾斜岩层的产状要素是指岩层的走向、倾向及倾角。一旦知道这三个要素,岩层在空间的位置就可以确定。根据岩层产状要素的变化,銆愬厤璐广€戜綋绯婚敋鏉嗛挗绛嬬綉鐗囨柦宸ュ姛璇炬寚寮曚功。用制图法可以了解与判断地质构造的形态。 长期以来,科学家们一直在探索有关地壳运动的奥秘,并且对地壳运动的机制提出了几种不同的理论。目前比较盛行的是板块构造学说。 图2-1地球的结构示意图1)地壳地壳是固体地球最外面的一圈。主要是由富含硅和铝的硅酸盐岩石所组成的一层薄薄的固体硬壳,又称为岩石圈。地壳表面凹凸不平,与地球外圈的大气圈、水圈及生物圈直接接触。地壳下界为与地幔的交界面,称为莫霍面。 4)地球的放射性岩石、水、大气、生物等都含有放射性元素。地壳中酸性岩浆岩的放射性元素含量最高。放射性元素中地质意义最大的是铀、钍、钾,它们的半衰期长,可与地球年龄相比。测定这些元素可以确定岩石或矿物等的地质年龄。 岩层面与水平面交线的方向叫走向。一般用方位角表示,如图2-3中AA′线是倾斜岩层的走向线,AA′方向即为岩层走向。岩层倾斜的方向叫趋向,也用方位角表示。沿岩层倾斜面垂直于走向线中OB线,其水平投影OC线即是倾向线。倾斜线OB与倾向线OC之间的夹角叫倾角,如图2-3中∠BOC。它是倾斜岩层的最大倾斜角,故又称线)产状要素的确定方法。在地面用地质罗盘直接测量岩层的产状,既简单又轻便。地质罗盘的结构很简单,有磁针、刻度盘、测斜器及水准器,可以直接在岩层地面露头上测得岩层的走向、趋向及倾角。 外力地质作用是由地球范围以外的能源引起的,是指由于太阳辐射能和重力能引起的温度、风、雨水、河流、地下水、生物的活动和变化,对地表岩石进行风化剥蚀,继而搬运和沉积,促使地表不断夷平,改变地表面貌的地质作用。包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。外力地质作用主要是在地表进行,结果形成沉积岩,同时修饰了地表的形态。 不同的岩石所含的放射性元素的量不同,放出的射线强度也就不同。在放射性矿物多而集中的地区,射线强度就大,从而形成放射性强度局部增高的异常区,据此可进行放射性勘探。 1)岩浆岩岩浆岩是岩浆活动的产物。岩浆是地下深处一种粘稠的高温熔融物质,含有大量的挥发性气体。岩浆在地下巨大压力的作用下,沿着地壳薄弱地带侵入地壳上部或喷出地表(即火山喷发)。随着温度、压力的变化,岩浆冷却、凝固。形成的岩石叫做岩浆岩或火成岩。岩浆岩种类很多,常见的有花岗岩、玄武岩等。 矿物是地壳物质最基本的组成单元。矿物具有一定的化学成分、物理化学性质以及比较均匀的内部结构。自然界中已发现3000多种矿物,但常见的不过数十种,如石英、云母、长石和方解石等。 地壳在不断地运动。按照地壳运动的性质和方向,可以分为水平运动和垂直运动两种类型。水平运动是指构成地壳的物质沿平行于地球表面的方向运动。这种运动使地表岩层受到挤压、拉伸或平移甚至旋转。在有些地方产生弯曲隆起,形成巨大的褶皱山系;而在另一些地方则断裂张开,形成裂谷或海洋。垂直运动又称升降运动,是指构成地壳的物质沿垂直于地球表面的方向运动,即地壳上升或下降,从而引起地表高低起伏和海陆变迁。 四、地壳运动及地质构造沉积岩大多数是在广阔的海洋和巨大的湖泊中形成的,起初都是水平的。这些水平的岩层都是按老的在下、新的在上,一层盖一层地分布于地壳之中。但通常所看到的岩层大多数都不是水平的,而是出现了各种各样的变化。有的发生了倾斜,有的变得弯曲,有的发生了断裂,也有的产生了错动。这就是说沉积岩层的原始形态发生了巨大改变。是什么原因造成了这种改变呢?是地壳运动,也称构造运动。 可选中1个或多个下面的关键词,搜索相关资料。也可直接点“搜索资料”搜索整个问题。 5)地球的磁性地球是一个均匀的磁化球体,在它周围形成了一个偶极地磁场。地磁场的南、北极与地球的南、北极是不一致的,而且地磁场是在不断地变化着。由地球外部原因引起的变化称作短期变化,由内部原因引起的变化称为长期变化。因此,测量地下局部磁异常,可以寻找矿藏和进行地质构造研究。 1)倾斜岩层倾斜岩层,是指岩层层面和水平面形成一定的交角,而且岩层倾斜方向、倾角在一定范围内基本一致的岩层。它往往是其他地质构造的一部分,如后面介绍的褶曲构造的一翼、断层的一盘等。因此,在油气勘探钻井过程中,会经常遇到这样或那样的倾斜岩层。研究倾斜岩层是搞清地质构造的基础。 自然界弯曲的岩层虽然形态千变万化,褶曲的幅度有高有低,岩层出露时代有老有新,但按它们的外表形态来看仅有两大类,即背斜构造和向斜构造。 1.地质时代地层是在不同的时代里沉积的,先沉积的是老地层,后沉积的是新地层。把各地大致相同时期沉积的某一地层,称为某某时代的地层。这种表明地层形成先后顺序的时间概念称为地质时代。 1.地球的内部结构目前,人们能够直接观察到的地下深度是有限的,世界上最深的钻孔也仅有一万二千多米。因此,更深处的地球内部构造只能借助于间接的方法来研究。根据重力学、地震学和陨石学等学科的资料、数据研究地球的内部构造,得知地球不是一个均质体,而是一个由不同状态和不同物质组成的呈若干同心圈层构造的椭球体。以地表为界分为内圈和外圈。外圈包括大气圈、水圈和生物圈。根据地震波在地内传播速度的变化,自地球表面向地心,内圈分为三个圈层(图2-1)。 2.地层单位地球自形成以来,在历史发展的每一个阶段,地球表面都有一套相应的地层形成。这些地层用地层单位来划分。地层单位包括宇、界、系、统、阶、时带、群、组、段、层等。宇、界、系、统、阶、时带几个单位,主要是根据生物的发展演化阶段来划分的,适用范围比较大,是国际性、全国性和大区域性的单位。而群、组、段、层四个单位则主要是根据地层岩性和地层接触关系来划分的,适用范围比较小,是地方性的地层单位。 二、地质作用在地球漫长的发展和演化过程中,地壳每时每刻都处在不断的运动和变化之中。无数地质资料表明,地表形态和地下各种物质的成分都经过了许多变化。强烈的地震造成山崩地裂,给人类带来灾难。火山喷发改变了地壳内部的结构和成分,形成新的物质并改变了地表的地形。缓慢的地壳运动可以形成高山和海洋。喜马拉雅地区,在3000万年以前一直是一片汪洋,海相沉积岩厚度达三万多米,化石丰富。从距今2500万年开始,由于受地壳运动的影响,该区的岩层露出海面,逐渐上升,变为今日挺拔耸立的喜马拉雅山。河流入海所携带的大量泥砂在河口处淤积,使海洋逐渐变为陆地,泥砂淤积后逐渐固结变成岩石。这些自然现象都说明了地壳是在不断变化的。这种由于自然力引起的地壳物质组成、内部结构、地表形态变化和发展的作用,称为地质作用。 在自然界中,断层往往不是孤立存在的,而是成群成组出现的。它们的组合关系大致有地垒构造(图2-8)、地堑构造(图2-9)、阶梯状正断层(图2-10)和叠瓦状构造。 3)断层断层是指在构造力作用下,岩层沿破裂面发生显著位移的构造现象。一方面它可以使油气藏遭到破坏;另一方面它也可以形成断层封闭类型的油气藏。 五、地质时代与地层单位地球自形成以来经历了漫长的地质历史。在地质历史发展的每一阶段,地球表面都有一套相应的地层形成。地层是地壳历史发展过程中,在一定地质时期内所形成的岩石总称。石油和天然气都聚集于地层之中。欲正确认识油气田的地质情况,进行有效的油气勘探和开发,就必须首先搞清地质时代及其相应地层。 2)褶曲构造一本平整的书放在桌面上,两端受到挤压后将会弯曲变形。这种弯曲有的部分向上隆起,有的部分向下凹陷。同样,地壳表面沉积的水平岩层,在地壳运动过程中受到构造力的作用,会发生弯曲,这种发生弯曲的岩层叫做褶曲构造。 2.岩石地壳中的矿物很少单独存在,它们通常按照一定的规律聚集在一起,这就形成了岩石。例如,大理石主要由方解石集合而成;花岗岩则是由长石、石英和云母等组成。岩石是岩石圈的组成体。各种构造、沉积、构造变化以及地下流体的形成、流动、聚集等都发生在岩石之中,因此对岩石的研究不但对地质学是十分重要的,而且也是石油地质学的基础。 地壳分为两种,即海洋地壳和大陆地壳。海洋地壳为岩浆冷却后形成的重的岩浆岩,较薄,最厚约8km,最薄处不到5km,平均厚度6km。大陆地壳相对较厚,平均厚度35km,最厚可达70km,且相对较轻。整个地壳平均厚度约16km,只有地球半径的1/400、体积只占地球体积的1.5%,质量为地球质量的0.8%。地壳表面岩石的平均密度是2.7~2.8g/cm3,处于常温常压状态。随着地壳深度的增加,密度从2.7 g/cm3增至3.1g/cm3,温度可达1000℃左右,压力最大可增至1000MPa。 上盘相对上升,下盘相对下降的断层称逆断层,如图2-6所示。逆断层在地面或井下的标志为地层重复。 3)变质岩在岩浆活动、地质作用产生的高温、高压条件下,地壳中已生成的岩石的成分、性质会发生改变,由此形成的岩石称为变质岩。例如,石灰岩受热变成大理石;页岩受挤压变质成为坚硬的板岩。 2)沉积岩裸露在地表的岩石,在风吹、雨打、日晒以及生物的作用下,逐渐成为砾石、沙子和泥土。这些碎屑物质被风、流水等搬运后沉积起来,经过压紧固结作用而形成的岩石叫做沉积岩。由于沉积岩是一层一层地沉积下来生成的,因而形成了不同的岩层。在岩层中常常能发现已经变成岩石的古生物遗体(如贝壳、骨骼)或遗迹(如足迹、虫穴),即化石。沉积岩是地球历史的记录,而岩层和化石则是记录地球历史的“书页”和“文字”。 1.地壳运动地壳运动是指由地球内力引起的地壳内部物质缓慢变化的机械运动。它使地球表面海陆发生变化,并使岩层发生变形和变位,形成各种各样的形态。

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