簡介：,第二章地球概述,1,,,一、宇宙的起源,,宇宙是怎樣形成的宇宙是何時形成的宇宙是什么形狀的宇宙有沒有邊界人們一直在探詢這些問題的答案直至現(xiàn)在,第一節(jié)地球的演化,宇宙,民歌的宇宙天似穹廬，籠罩四野霍金的宇宙無邊界有限宇宙馬克思的宇宙時空無限,3,易,陰陽兩儀變化闡釋宇宙萬物的變化法則無極生太極，太極生兩儀兩儀生四象，四象生八卦，以至無窮,4,“阿波羅”宇宙飛船,人類首次登上月球歷史性的跨越,前蘇聯(lián)“和平號”空間站,人類歷史上最成功的探測器“伽利略”號2003年09月21日撞向木星，結束了長達14年的探測生涯,“伽利略”探測器在木星軌道上,,大爆炸與宇宙的形成,最初，宇宙的全部“物質(zhì)”都集中在一個極度致密、溫度極高的微粒（比一個質(zhì)子還小得多）中。然后空間開始膨脹、爆炸－早期仍非常熾熱和致密－充斥著黑體（BLACKBODY）輻射－但因極其致密，光被吸收（不透明）,溫度最終降低，到能夠形成H原子－黑體輻射可自由傳播了來自當時的光現(xiàn)在應存在于我們的四周、能夠被檢測到－3K背景輻射隨著溫度的繼續(xù)降低，依次聚合生成了氦及其它更重的原子。大爆炸2億年（100萬年）后，開始逐步形成各種天體星系。,計算宇宙的年齡－哈勃定律,根據(jù)計算，從“大爆炸”開始至今，膨脹已持續(xù)了160億年左右宇宙的年齡,,,宇宙的結局,“凡是形成的東西都是要滅亡的?！庇钪嬗衅鹪?，宇宙有終結；“杞人憂天”預言并非都是騙局關鍵是宇宙的平均密度取決于將行星系拉回來的引力的大小引力取決于宇宙中物質(zhì)總量，宇宙半徑,11,宇宙也會衰老,12,二、太陽系的形成－“星云說”,大爆炸產(chǎn)生的氫和氦以及星體內(nèi)的聚變反應或星體爆炸產(chǎn)生的較重元素形成了一團星云。,星云凝聚成一個中心為云球、圍繞以云環(huán)的旋轉的圓盤。,13,,,,,,,,,,,位于盤中央的云球變得不斷致密和熾熱并開始發(fā)生聚變反應－初始太陽形成。塵埃（固體顆粒）在環(huán)中凝聚下來。,,凝聚物質(zhì)的性質(zhì)取決于溫度在距太陽為地球之遠處，溫度約1500℃，凝聚了鐵（熔點1538℃）和橄欖石（熔點1500－1700℃）；在木星所在的距離，凝聚了冰（熔點0℃）和氨（熔點－78℃）；在海王星所在的距離，凝聚了甲烷（熔點－182℃）。,塵埃顆粒碰撞吸積，形成星子。星子繼續(xù)吸積形成行星。,太陽系的形成465億年前,太陽、8顆行星、61顆衛(wèi)星、無數(shù)小行星、彗星、隕星組成。行星由里向外依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。,太陽系中的行星,行星分類體積密度衛(wèi)星表面主要元素類地行星小大少固FE,MG,SI,K,CA,AL,TI,NI類木行星大小多非固H,HE,CH4,氨冰水冰,,,,,,17,類地行星,類地行星水星、金星、地球、火星,①水星,18,其表面厚厚的云層清晰可見一九七四年“水手”10號拍攝的金星,②金星,19,金星上的峽谷,②金星,20,地球的衛(wèi)星照片,③地球,21,火星全貌,④火星,22,一九九一年“哈勃”望遠鏡拍攝的木星，清晰地顯示了在木星大氣層中云的結構,類木行星,類木行星木星、土星、天王星、海王星,⑤木星,23,蘇梅克－列維9號彗星繞木星運動示意圖,萬古奇觀,長達十六萬千米的彗星列車撞擊木星,24,25,土星全貌,⑥土星,26,天王星概貌,⑦天王星,27,海王星全貌,⑧海王星,,海王星及其衛(wèi)星,28,“哈勃”望遠鏡拍攝的冥王星及其衛(wèi)星,冥王星,2006年8月24日，國際天文聯(lián)合會，把冥王星從太陽系的行星中踢出，定義其為“矮行星”。,29,,重力作用將原始地球重塑成球形,三、地球的誕生（455億年前）,星子通過不斷碰撞吸積長大，逐步發(fā)育成原始地球。其內(nèi)部溫度升高并變軟。,地球形成的兩種假說,,1均勻吸積說,,吸積形成一個大的星子,,分異作用導致物質(zhì)分離,,均質(zhì)的原行星形成,,呈圈層的行星地球,地球形成的兩種假說,,2非均勻吸積說,,呈圈層的行星地球,,最后形成地殼,,然后形成地幔,,首先形成鐵－鎳質(zhì)地核,海洋的形成,,剛誕生的地球是裸露的固體巖石表面，幾乎沒有大氣圈,沒有海洋。隕石撞擊頻繁、到處火山噴發(fā),海洋的形成－隨著地球逐漸冷卻，水蒸氣冷凝、成為降雨，海洋形成－彗星撞擊可能也提供了部分水源,生命的起源,美國黃石國家公園,海底的黑煙囪,最近的研究表明，地球上生命的最早共同祖先是嗜高溫細菌，它們能夠耐高達110℃的水溫,地球上最古老的化石在澳大利亞西部年齡為35億年的APEX燧石層中發(fā)現(xiàn)的藍綠藻（CYANOBACTERIA）據(jù)BRASSIER等,2002,NATURE,,活的藍綠藻,寒武紀生物大爆發(fā),545億年前最早的帶殼生物出現(xiàn)大量化石記錄（云南澄江動物群－53億年）,寒武紀的三葉蟲化石,古生代（545－245MA）,,中生代（245－664MA）,新生代（664MA－）,生物種群的數(shù)量,地質(zhì)年代（百萬年）,,,,,伴隨地球的演化，生物的多樣性不斷發(fā)展發(fā)生過幾次重要的生物集群絕滅（MASSEXTINCTION）事件,絕滅一個物種從地球上永遠消失，沒有留下后裔。集群絕滅在某個短時期內(nèi)生物發(fā)生大量絕滅，生物演化突然中斷，使絕滅率劇升，而新生率降到很低。,造成地史上生物集群絕滅的可能原因,全球性氣候及環(huán)境劇變－隕星撞擊－劇烈的火山噴發(fā)生存競爭疾病掠食,人類的起源－圣經(jīng)故事,人類的起源－科學解釋,人類的演化經(jīng)歷了（臘瑪古猿）南方古猿能人直立人早期智人晚期智人,現(xiàn)代人動物界，脊椎動物門，哺乳綱，靈長目，人科，人屬，智人種,,,,,,AUSTRALOPITHECUSAFARENSIS,AUSTRALOPITHECUSAFARENSIS“LUCY”,AUSTRALOPITHECUSAFARENSIS,－目前找到的最早的南方古猿化石（生活在約3百萬年前）,南方古猿,第二節(jié)地球的形狀、大小和表面形態(tài),一、地球的形狀,目前通過人造地球衛(wèi)星觀測和計算能比較精確的獲得地球的形狀和大小。地球不是一個圓球體，而是一個實心橢球體，赤道半徑長，兩極半徑短，而且北極比旋轉橢球體凸出14M，南極卻凹進24M，中緯度在北半球稍凹進，而在南半球稍凸出（不到10M）,因此科學家認為第一、地球近似于旋轉橢球體，這是地球自轉導致的，表明地球有彈塑性；第二、地球不是嚴格的旋轉橢球體，說明地球內(nèi)部物質(zhì)分布不均勻。,二、地球的大小,根據(jù)1975年第16屆國際大地測量和地球物理協(xié)會公布的數(shù)據(jù)介紹如下,赤道半徑A6378137KM兩極半徑C6356752KM平均半徑RA2C1/36371004KM長短半徑差AC21385KM扁平Δ（AC）/A1/298257表面積S4ΠR2510064472KM2體積V4ΠR2/310832億KM2,云層的襯托下顯得輪廊分明阿拉伯在深藍色的海洋和白色的的地球圖片，棕色的非洲和沙特阿波羅17號1972年拍攝,“伽利略”木星探測飛船飛經(jīng)地球時發(fā)回的圖片，圖中央附近是南美洲，下方為白色的南極洲大陸,地球的衛(wèi)星照片，局部,2000年12月22日，美國國家航空和航天局NASA的科學家發(fā)布了全新的地球圖片數(shù)字地球圖，以替代以前由“阿波羅”上的宇航員拍攝的地球圖。這幅數(shù)字地球圖采取了1997年從幾顆人造衛(wèi)星上獲得的數(shù)據(jù)，估算人們在衛(wèi)星軌道上看地球的樣子，然后加以藝術創(chuàng)造，在背景上添加了月亮。圖中的大風暴顯示的是從北美洲西部刮起的LINDA颶風。月亮放大了，有實際比例的兩倍。,三、地球的表面形態(tài),地球表面高低不平，以海平面為界分為海洋和陸地兩大地理單元。海洋面積3億6千萬平方公里占708陸地面積1億449百萬平方公里占292,海洋,平均深度3729M最深11034M（馬里亞納海溝）,陸地,平均高度875M最高884443M（珠穆朗瑪）,兩者相差近20KM,三、地球的表面形態(tài),1、海底地形,（1）大陸邊緣,①大陸架（陸棚）,②大陸坡,③大陸基（大陸裙）,④海溝大洋邊緣緊鄰大陸的長條形洼地。、島嶼,（2）大洋盆地,（3）洋脊洋底山脈,海洋,大西洋的海底地形,海山大洋底孤立的隆起高地。洋脊貫穿大洋中部的巨大喝底山脈。,大陸架與陸地連接的淺海平臺。,大陸坡大陸架外緣的斜坡。,地表及海底地形,2、陸地地形大的陸塊叫大陸、小的叫島嶼,（1）山地500M以上切割度大于200M,（2）高原500M以上廣闊而平坦的地區(qū),（3）丘陵低于500M，相對高差小于200M,（4）盆地四周被山地或高地包圍中間低平，外形似盆的地形,（5）平原海拔＜200M的廣闊而平坦的地區(qū),地形的表示方法最直觀是衛(wèi)星照片等,在地質(zhì)上用的是地形圖法即用地形等高線表示地形的起伏\高低,陸地,世界屋脊青藏高原,世界最高峰珠穆朗瑪峰,第三節(jié)地球的物理性質(zhì),一、地球的質(zhì)量與密度,根據(jù)牛頓萬有引力定律及多次實驗，求出地球的質(zhì)量為,59761027KG,由此求得地球的平均密度,密度5517G/CM３,但是按實際測得的地表巖石密度平均都為2628G/CM3僅為地球平均密度的一半。內(nèi)部有密度更大的物質(zhì)，根據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度與密度的關系，說明地球內(nèi)部的密度隨著深度的增加而逐漸增加。,二、地球的重力和壓力,（一）地球的重力地球的引力（F）與地球自轉產(chǎn)生的離心慣性力（P）的合力（G）。,地球重力隨緯度變化而變化，根據(jù)理論計算出各地的正常重力值稱為理論計算值。,重力異常由于地球各部分的物質(zhì)組成和地殼構造不同，因而實際測量的重力值往往與理論值不符，稱為重力異常。,正異常實測重力值大于理論值，一般為金屬礦區(qū)，由于物質(zhì)密度大，對地面物質(zhì)的引力較大。,負異常實測重力值小于理論值，一般為石油，炔，石膏等非金屬礦區(qū)，物質(zhì)密度小，引力小。,利用重力異常找礦的方法稱為重力探礦法。并且對研究地球的形狀，地殼的物質(zhì)組成，地殼的構造，地殼運動和地震等都是有很高的價值。,（二）地球的壓力,地球的壓力指地球內(nèi)部物質(zhì)受上覆物質(zhì)的重力而產(chǎn)生的壓力即靜壓力。,深度越大壓力越大，并且隨著地球內(nèi)部物質(zhì)密度加大，壓力增加越大。,三、地球的磁性,指南針為什么能夠指示方向，就是因為地球是有磁性的。在它的周圍形成了一個磁力作用的空間地磁場。,地磁場的正常值（背景值）是各地經(jīng)過校正和清除變化等影響的地磁要素數(shù)據(jù)。,地磁異常實地測量的地磁要素數(shù)據(jù)與正常值不符。,磁法找礦就是通過地磁測量尋找有磁性異常的礦產(chǎn)。（如磁鐵礦等）,古地磁法地球磁場是在不斷變化的，有日變化，年變化，也有長期的周期變化（磁極倒轉）。通過對巖石中剩余磁性的研究，了解地質(zhì)歷史上磁場的變化，例如通過對比不同時期的古地磁極的位置或同一地點不同時期所處的磁緯度可以幫助了解地殼不同部分的相對位移情況，據(jù)古地磁場反轉周期則可確定巖石的形成年代。,四、地球的溫度（地熱）,1外熱層（變溫層）來自太陽輻射，向下遞減，日、夜、四季有變化。2常溫層與當?shù)啬昶骄鶞囟却笾孪喈?，常年不變，其深度一般?040M,,受太陽輻射影響,3增溫層地溫隨深度增加而逐漸增加，受地球內(nèi)部熱能影響，深度每增加100米升高的溫度稱為地溫梯度。一般大陸為15℃/100M，海底為48℃/100M。,通過間接測算，越接近地心溫度的增加趨于緩慢,地下100KM約為1300℃1000KM約為2000℃2900KM約為2700℃地心溫度約為4000－6000℃,五、地球的彈性,地震是地下某一點發(fā)生振動，并通過地震波向四周傳播，造成各種破壞。因此說明地球具有一定的彈性，地震波在不同介質(zhì)中傳播速度也不一樣。,地震測量法通過測定人工地震產(chǎn)生的地震波在地下傳播速度的變化情況，探測地下的礦產(chǎn)資源。,第四節(jié)地球的層圈構造,一、地球的外部圈層構造,（一）大氣圈,是地球的最外圈，由空氣、水氣和塵埃組成，對地表氣候分帶和生命活動起著很大的作用。其底界為海、陸表面，沒有明顯的上界，為自然過渡到星際空間。,,1對流層大氣圈的下部，底界為海、陸表面～18KM高空。溫度主要來自地面輻射,隨著高度增加溫度降低由于溫度、濕度分布不均勻，大氣產(chǎn)生對流。是地球上風云，雨雪、冰川等氣候現(xiàn)象以及各種外力地質(zhì)作用的發(fā)源地，對改變地表形態(tài)起著非常重要的作用。,1對流層,2平流層大氣為水平方向運動,無天氣過程,是天高氣爽萬里無云的寧靜景色溫度隨高度增加增加,原因是臭氧層吸收太陽中的紫外線3中間層4電離層暖層,5擴散層大氣圈的最外層，地球引力極小，一部分大氣分子可逃逸到星際空間去。,（二）水圈,通常人們把地球表面上的海洋、河流、湖泊、冰川以及地下水等看成是一個包圍地球的連續(xù)水層，稱為水圈。,水在這樣不停的運動中，以各種方式對地面（或地下）巖石進行破壞、改造，并且把破壞的物質(zhì)帶到另一些地方堆積下來，形成削高補低結果。,其物態(tài)有固、液、氣三種狀態(tài)。水體的形式有河、湖、海、冰川（蓋）水蒸氣、地下水等，并形成一個包裹著地球的完整圈層。地表上直接被液態(tài)水體覆蓋的區(qū)域占地表面積的3/4。在太陽能、重力的作用下，使得水圈中的水體周而復始的運動，形成水循環(huán)。,水循環(huán)的方式有海洋與大陸間的循環(huán)；地表與地下間的循環(huán)；生物體與周圍空間的循環(huán)；水圈與大氣圈間的循環(huán)。,海水9741淡水259,（二）水圈,（三）生物圈,是生命活動的地帶所構成的連續(xù)圈層。生物從高等到低等，從動物到植物，乃至細菌和微生物等生活于地球表面一定范圍的陸地、水體、土壤及空氣中，構成了一個基本連續(xù)的圈層。目前已知的生物有近兩百萬個種。生物的演化發(fā)展受控于自然環(huán)境的演化，通過地質(zhì)歷史時期生物化石的研究就可以知道地質(zhì)演化的歷史。,地球最深的鉆井11000米,風化后露在地表的巖石其形成深度小于25000米,對地球內(nèi)部認識來自物探資料地震波研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度和傳播形式的變化,地球內(nèi)部存在著地震波速度突變的若干界面，顯示了地球內(nèi)部物質(zhì)的差異，具有圈層狀構造。,二、地球的內(nèi)部圈層構造,（一）地球內(nèi)部地震波速度突變的主要界面,1莫霍面位于地表以下數(shù)公里40KM，縱波到達這一界面后，波速突然增加,由平均6－7KM/S，突升為81KM/S。大洋淺（平均8KM）、大陸深（平均33KM）。,是由南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇（MOHOROVICIC）于1909年首先發(fā)現(xiàn)的，因此被稱為莫霍洛維奇面，簡稱莫霍面。莫霍面之上為地殼、之下為地幔。,莫霍面,2古登堡面位于地下2900KM深度。橫波到這一界面就消失了，縱波波速降低。地核是液體以最早（1914年）研究這一界面的美國地球物理學家古登堡的名字命名。,古登堡面之上為地幔，之下為地核。,3內(nèi)核和外核界面位于地核內(nèi)部。表現(xiàn)為縱波速度由10KM/S突變?yōu)?1KM/S。由此而推斷地核分為的內(nèi)、外兩部分，內(nèi)核為固態(tài)，外核為液態(tài)。,MANTLE,CORE,,INNERCORE,4康拉德面位于地殼內(nèi)部。表現(xiàn)為縱波速度由6KM/S突變?yōu)?6KM/S。由此而推斷地殼分為密度不同的上、下兩層，上層為花崗巖層（硅鋁層），下層為玄武巖層（硅鎂層）。,,地殼是莫霍面以上的地球表層。其厚度變化在570KM之間。其中大陸地區(qū)厚度較大，平均約為33KM；大洋地區(qū)厚度較小，平均約8KM；總體的平均厚度約16KM。地殼物質(zhì)的密度一般為2629G/CM3。大陸地殼（上地殼）主要為富硅鋁的硅酸鹽礦物所組成，常稱為硅鋁層；大洋地殼（下地殼）主要為富硅鎂的硅酸鹽礦物所組成，常稱為硅鎂層，因其比重較大，主要分布洋底地殼或大陸地殼的下部。,二、地球的內(nèi)部圈層構造,地幔莫霍面與古登堡面之間的一個巨厚圈層。其厚度約2850KM。平均密度為45G/CM3。根據(jù)次級界面可分為上地幔和下地幔。上地幔從莫霍面至地下1000KM，平均密度為35G/CM3，成分主要為含鐵鎂質(zhì)較多的超基性巖。在上地幔的上部100350KM存在一個由柔性物質(zhì)組成的圈層稱為軟流圈（地震波的低速帶）。此軟流圈之上的固態(tài)巖石圈層稱為巖石圈。下地幔地下1000KM至古登堡面之間，平均密度增大為51G/CM3，成分仍為含鐵鎂質(zhì)的超基性巖，但鐵質(zhì)的含量增加。,二、地球的內(nèi)部圈層構造,地核古登堡面以下地心的一個球體。半徑為3480KM。地核的密度達998～125G/CM3。其成分以鐵鎳物質(zhì)為主．根據(jù)其狀態(tài)可分為外核和內(nèi)核。外核物態(tài)為液態(tài)，其成分除鐵鎳外，可能還有碳、硅和硫；內(nèi)核物態(tài)為固態(tài)，其成分為鐵鎳物質(zhì)。,二、地球的內(nèi)部圈層構造,,,,地球內(nèi)部各層圈的特征,（二）,軟流圈上地幔中地震波變化復雜,在60400KM地震波速度降低,特別是在100150KM波速降低明顯,橫波不能通過,說明該帶物質(zhì)可能局部呈熔融狀態(tài),整體呈塑性狀態(tài)，超過400KM后波速又恢復正常稱該波速降低帶的低速帶為軟流圈受力后易于發(fā)生流動，是巖漿的發(fā)源地。巖石圈固態(tài)的上地幔上部＋地殼；由巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大巖類組成。,,,巖石圈,,軟流圈,地殼,地殼,,上地幔上部（固態(tài)）,三、均衡原理,地勢的起伏同莫霍面的起伏呈鏡像關系。,其原理是，設想在地幔內(nèi)部很可能在軟流圈內(nèi)的某一深度上可以找到一個水平面，稱為補償基面。在此面的單位面積上所承受的上覆巖塊的總重量都相同。即是以此補償基面為準，高山地區(qū)的地勢雖高，但其下部地幔的厚度??；大洋地區(qū)的地勢雖低，但其擁有的地幔厚度大，故兩處巖塊的總重量相等，從而能保持重力均衡。,這種均衡總是暫時的和相對的。因為高處易剝蝕，低處被填平，以及構造運動等因素都可能打破這種平衡。,了解地球的演化及其在宇宙中的位置；地球的形狀、大小及表面形態(tài)特征和外部圈層構造；基本掌握內(nèi)部圈層構造特征及地球的主要物理性質(zhì)。,學習重點,重點是地球內(nèi)、外圈層構造特征及內(nèi)部圈層劃分依據(jù)。,作業(yè),1海底地表形態(tài)怎樣劃分,每一個次級單元具有什么樣的特點,本章學習要求,2地球外部有哪些圈層內(nèi)部又有哪些圈層內(nèi)部圈層主要是依據(jù)什么來劃分的,3陸殼與洋殼有何異同,

簡介：（1）、對流層,,厚度平均11－13KM，赤道17－18KM，兩極8－9KM,氣溫由下向上是降溫的，大氣降溫率是650C/KM，對流層頂約830C,大氣運動強烈的對流,成分N2、O2、H2O、CO2等，含塵埃,氣象現(xiàn)象風、霜、雨、雪、雹、霧等,質(zhì)量約占大氣圈質(zhì)量的75％,（2）平流層,高度從對流層頂?shù)?5KM,質(zhì)量幾乎占大氣圈質(zhì)量的25％,氣溫從下向上是升溫的，到平流層的頂溫度升到00C,大氣運動水平運動,成分N2、O2、O3幾乎不含水蒸氣、塵埃存在數(shù)層臭氧層,無氣象現(xiàn)象,帶來的問題是什么,平流層臭氧的損耗將導致地表紫外輻射的增強過度暴露于紫外線會導致皮膚灼傷皮膚癌抑制免疫系統(tǒng)人類患白內(nèi)障的危險增加,（3）中間層,高度從平流層頂?shù)?0－90KM,氣溫從下向上是降溫的，到中間層的頂溫度降到800C,大氣運動對流運動,存在電離層（D），反射無線電波,（4）暖層（電離層,熱層）,高度從中間層頂?shù)?00KM。,氣溫由下至上升溫，到300KM高空溫度達10000C。,存在多層的電離層（E、F、G）,（5）散逸層外大氣層,高度從暖層頂?shù)酵鈱涌臻g。,物質(zhì)多以原子、離子狀態(tài)存在。,是地球物質(zhì)向宇宙空間擴散的部位。,2、大氣圈的物質(zhì)組成,大氣圈的總質(zhì)量5?1018KG（5萬萬億噸）大氣密度123?103G/CM3海平面、15OC,,氮，7809％氧，2094％氬，093其他，004％,主要成分,按體積計算,按質(zhì)量計算,氮，7551％氧，2315％氬，128％其他，006％,3、大氣環(huán)流,是指大氣大范圍的運動狀態(tài)。表現(xiàn)為不同時間尺度和空間尺度的大氣周而復始的運動特點。,風,大氣的流動形成了風。風是由于大氣不同部位的壓力差造成的，大氣環(huán)流的主要表現(xiàn)形式就是不同的“風帶”,（二）水圈（HYDROSPHERE）,水圈就是地球表層的水體，其大部分聚集在海洋中，其余一部分以固體形式分布在兩極和高山地區(qū)，一部分分布在大陸上的河流、湖泊、沼澤及巖石、土壤的孔隙中，此外，在大氣和生物中也含有少量的水。這些水包圍著地球，構成一個連續(xù)而又不規(guī)則的圈層，稱為水圈。,水體在太陽的輻射能的驅(qū)動下大量蒸發(fā)，以水蒸氣的形式進入對流層，隨氣流帶到其它地方，在一定條件下凝結成雨、雪等降落在地面或海面。降落在地面的大氣降水在重力作用下沿地表和地下河流流回大海，這種海、陸水分之間的變換叫做水體循環(huán)。,從時間尺度上看，不同規(guī)模的循環(huán)所需的時間差別很大，一般是水循環(huán)的規(guī)模愈大所需的時間就愈長。,三生物圈BIOSPHERE,生物圈是地球表層生命物質(zhì)組成的一個封閉圈層。生物圈的總質(zhì)量約為114800億T，其分布范圍可達大氣圈內(nèi)的10KM的高空中，深可到地表以下3KM深處和深海底部。所以，生物圈和其它兩個外圈的界線并不是截然分開的。生物在地球上分布雖然很廣，但大量的生物主要集中在地表和水圈中，特別是陽光、空氣充足和溫暖潮濕的地區(qū)。,地表，甚至地下3KM，仍有微生物生物的出現(xiàn)在水、氣圈形成之后（地球年齡46億年，大量動物7－8億年）,三個圈層在分布上是互相包容的、互相滲透的，三者沒有一定的界線或界面。生物來源于海洋，水圈是生物圈發(fā)展的基礎，生物圈不能離開水圈和大氣圈而單獨存在。,生物是外動力地質(zhì)作用中比較活躍的因素。一方面自身作為動力參于，另一方面間接改變環(huán)境CO2和O2含量影響外動力地質(zhì)作用。,二、地球內(nèi)圈及其主要特征,地球內(nèi)部也是分為不同的圈層。即是，地球內(nèi)部物質(zhì)分布的圈層。,,借助其他手段推斷,人類對自然界的觀察,肉眼觀察,借助儀器觀察,,,,1849年英國科學家斯托克斯GHSTOKES證實地震時產(chǎn)生兩種彈性波，由地內(nèi)向外釋放能量。,地球內(nèi)部的透視,縱波縱波的速度快總是領先，又稱P波橫波橫波滯后，又稱S波,面波（在介質(zhì)表面?zhèn)鞑ィ腆w地球表面的破壞最強,體波（在物體內(nèi)部傳播）,各種彈性波的傳播速度不同,,透視地球內(nèi)部靠的是地震波，它們是迄今為止、僅有的能穿越地球內(nèi)部的旅行者。,,由震源所發(fā)出的P波與S波都應該沿著直線傳播，傳播速度也應該基本穩(wěn)定?？墒?，當?shù)卣鸩ㄔ趶囊环N介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，會出現(xiàn)折射或反射的現(xiàn)象。如果，地震波的傳播是沿著彎曲的路徑時，則表示沿途介質(zhì)的性質(zhì)在發(fā)生逐漸的改變。實際上，地震波在地球內(nèi)部的傳播，既是沿著曲線的路徑，又有突變的現(xiàn)象。,利用地震波特性分析地球內(nèi)部物性,根據(jù)兩種地震波在地球內(nèi)部的傳播速度及其變化情況，橫波在地球內(nèi)部2900KM處突然消失，而在4600KM深處又出現(xiàn)由縱波轉化成的橫波，說明在2900～4600KM的深度范圍內(nèi)物質(zhì)呈液態(tài)。,地球內(nèi)部有7個顯著的地震波速不連續(xù)界面，其中有2個最明顯、也是最重要的地震波速度變化的界面。一是莫霍面，該界面是南斯拉夫地震學家莫霍洛維契奇于1909年發(fā)現(xiàn)的，是地殼和地幔的分界面，在大陸上其平均深度為33KM左右，在大洋底則為11～12KM；地震波穿越莫霍面時，波速突然增大，縱波由6～7KM／S突增至80KM／S。,根據(jù)兩種地震波在地球內(nèi)部的傳播速度及其變化情況，橫波在地球內(nèi)部2900KM處突然消失，而在4600KM深處又出現(xiàn)由縱波轉化成的橫波，說明在2900～4600KM的深度范圍內(nèi)物質(zhì)呈液態(tài)。,另外一個界面就是古登堡面，它是美國地球物理學家古登堡于1914年提出來的，其深度為2898KM，是地幔和地核的分界面；地震波穿越該面時，波速突然降低，其中縱波速度由133KM／S突降為81KM／S；橫波速度則降為零，表明不能穿越，據(jù)此可以判斷古登堡面以下的地核的部分物質(zhì)是液態(tài)的。除莫霍面和古登堡面外，地球內(nèi)部還有一些次一級的地震界面，它們是進一步劃分二級或三級圈層的依據(jù)。,一地殼CRUST,地殼即A層是固體地球內(nèi)圈最外的一個圈層，由各種巖石組成。其上部表面與大氣和水圈接觸，下界為莫霍面。其厚度變化在570KM之間。平均約為33KM，約占地球半徑的1/400，占地球總體積的155％，占地球總質(zhì)量的08％。地殼物質(zhì)的密度一般為2629G/CM3。地殼為固態(tài)巖石所組成，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大巖類。,是地質(zhì)學研究的重點,,一地殼CRUST,是地質(zhì)學研究的重點,,?地殼厚度（深度）在大洋地區(qū)和大陸地區(qū)不同大陸區(qū)陸殼厚2070公里平均33KM大洋區(qū)洋殼厚510公厘平均7KM?康拉德界面僅存在于陸殼中（1925年發(fā)現(xiàn)），是次一級界面，深約10KM。界面之上，巖石平均密度267,花崗巖質(zhì)，稱硅鋁層SIAL界面之下，巖石平均密度29,玄武巖質(zhì),稱硅鎂層SIMG康拉德界面在橫向上是不連續(xù)界面,,,,,,,需要說明的是大陸地殼和大洋地殼的分界線并不在海岸線處。雖然大陸架和大陸坡被海水淹沒，但就其地殼性質(zhì)來看仍然屬于大陸地殼，所以，大陸地殼和大洋地殼的分界線是在大陸坡腳處。,,二地幔MANTLE,地幔也叫中間層，即B、C、D層，位于莫霍面以下，古登堡面之上；是介于地殼和地核之間的一個圈層，厚度約2860多公里。占地球半徑的將近44％，體積為整個地球的833％，質(zhì)量為地球的678％。平均密度約45G／CM3。由于波速在984KM深度上突然增大，以此為界，將地幔分為上地幔B、C層和下地幔D層兩層。,,二地幔MANTLE,根據(jù)地震波速、密度和隕石等資料分析，認為上地幔的密度在33G／CM3以上，平均為35G／CM3左右。據(jù)分析，該層物質(zhì)成分基本上相當于含鐵、鎂很高的超基性巖。下地幔的密度較高，平均為51G／CM3。一般認為其物質(zhì)成分仍是以鐵、鎂的硅酸鹽礦物為主，與上地幔并無多大的區(qū)別，但由于壓力增大，形成了一些晶體結構更緊密的高密度礦物，因此，下地幔是由超基性巖的超高壓相礦物組成的。,在上地幔中60～400KM深度范圍內(nèi)，地震波的穿越速度下降，特別是在100～150KM的深度范圍內(nèi)降低最為明顯，橫波在此帶的部分地段不能通過，這說明該帶的物質(zhì)可能局部呈熔融狀態(tài)，整體呈塑性狀態(tài)。超過400KM界線，波速又逐漸上升，恢復“正常”，稱該地震波速降低的低速帶為軟流圈。把其上的由固體巖石組成的上地幔的一部分和地殼合稱為巖石圈。因此，巖石圈包括花崗質(zhì)巖層、玄武質(zhì)巖層和超基性巖層，它是地球的一個剛性外殼，“浮”在具塑性狀態(tài)的軟流圈之上。地質(zhì)學研究的各種地質(zhì)作用幾乎全發(fā)生在巖石圈中。,,三地核CORE,地核是古登堡面以下直到地心的地球中心球狀體。半徑約3473KM，它占地球總體積的163％，總質(zhì)量的32％。根據(jù)地震波速度的變化情況，以4640KM和5155KM深度兩個界面為界，將地核分為外核、過渡層和內(nèi)核三個次級圈層。外核厚度為1742KM，平均密度約105G／CM3，由于縱波波速在此急劇降低，且橫波不能通過，證明外核是由液態(tài)物質(zhì)組成。,,三地核CORE,地核是古登堡面以下直到地心的地球中心球狀體。半徑約3473KM，它占地球總體積的163％，總質(zhì)量的32％。根據(jù)地震波速度的變化情況，以4640KM和5155KM深度兩個界面為界，將地核分為外核、過渡層和內(nèi)核三個次級圈層。過渡層厚度只有515KM，這一層波速變化復雜，并已測到速度不大的橫波，可能是由液態(tài)向固態(tài)物質(zhì)轉變的一個圈層，稱為過渡層。,,三地核CORE,地核是古登堡面以下直到地心的地球中心球狀體。半徑約3473KM，它占地球總體積的163％，總質(zhì)量的32％。根據(jù)地震波速度的變化情況，以4640KM和5155KM深度兩個界面為界，將地核分為外核、過渡層和內(nèi)核三個次級圈層。內(nèi)核厚度為1216KM，平均密度130G／CM3左右?？v波和橫波都能穿過，所測到的橫波是由縱波轉化而來。所以，內(nèi)核是由固態(tài)物質(zhì)組成的。,,三地核CORE,地核是古登堡面以下直到地心的地球中心球狀體。半徑約3473KM，它占地球總體積的163％，總質(zhì)量的32％。根據(jù)地震波速度的變化情況，以4640KM和5155KM深度兩個界面為界，將地核分為外核、過渡層和內(nèi)核三個次級圈層。根據(jù)與隕石資料的對比，一般認為地核的成分相當于鐵隕石，即含鐵量80％，含鎳量為5～20％。外核中還混有一些輕元素，如硫和硅等。,第四節(jié)地質(zhì)作用概述,地殼是地球的最外圈層，也是人類了解最多的部分，自形成以來其表面形態(tài)，內(nèi)部結構和物質(zhì)成分無時無刻不在變化和發(fā)展，這些變化和發(fā)展有的速度快而強烈，易為人們察覺，如地震，火山噴發(fā)等；有的卻十分緩慢不易被發(fā)現(xiàn)，如山脈的上升、海底擴張等。促使這變化，發(fā)展的動力，都是自然動力。這些過程就是地質(zhì)作用過程。,,?內(nèi)動力地質(zhì)作用由于地球內(nèi)部能源（自轉能，重力能，放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能等），在地殼深處產(chǎn)生的動力，作用于整個地殼（包括地表和深處）的作用。?外動力地質(zhì)作用大氣、水和生物在太陽輻射能、日月引力能及地球重力能的影響下產(chǎn)生的動力，作用于地殼表層的各種作用。,各種地質(zhì)作用（內(nèi)、外）一方面不斷形成新的物質(zhì)成分（礦、巖）、地質(zhì)構造和地表形態(tài)。另一方面又不斷破壞原有的物質(zhì)成分（礦、巖），地質(zhì)構造和地表形態(tài)。破壞建設再破壞再建設循環(huán)反復促使地殼不斷變化和發(fā)展?！舻刭|(zhì)作用由自然動力促使地殼（巖石圈）的物質(zhì)組成，結構、構造和地表形態(tài)變化和發(fā)展的作用。自然動力根據(jù)其能量來源分為內(nèi)動力（內(nèi)生動力，內(nèi)營力）外動力（外生動力、外營力）,各種地質(zhì)作用（內(nèi)、外）一方面不斷形成新的物質(zhì)成分（礦、巖）、地質(zhì)構造和地表形態(tài)。另一方面又不斷破壞原有的物質(zhì)成分（礦、巖），地質(zhì)構造和地表形態(tài)。破壞建設再破壞再建設循環(huán)反復促使地殼不斷變化和發(fā)展。,研究和闡明各種地質(zhì)作用的過程、規(guī)律是地質(zhì)學的基本內(nèi)容,

簡介：第四節(jié)河流的沉積作用,MADEBYFENGKUN,,1河流沉積的物質(zhì)稱為沖積物（ALLUVIUM）2具有下列基本特征分選性較好磨圓度較好成層性明顯由碎屑物組成韻律性清楚具有波痕交錯層等原始沉積構造,一般來說河流上游及河源地帶，侵蝕作用強烈，是支流及其碎屑物質(zhì)的匯集地帶，沉積作用不強，河谷中只有粗大的沙礫的暫時堆積。河流的中下游河段，河道平緩彎曲度較大是河流的主要沉積場所之一，最常見的沉積地形是心灘和河漫灘。,心灘（CHANNELBAR）及其沉積物特征,心灘形成由于河床剖面形態(tài)多不規(guī)則，水流往往被河床地貌兩股或數(shù)股主流線，水流成對稱雙向環(huán)流。在河底受兩股相向的底流作用的地段，泥沙在那里沉積逐漸形成心灘。由于河流多在心灘上游端分叉，在下游端匯合，因此河床心灘上游端多遭侵蝕，而兩端和下游則不斷堆積增長,心灘沉積物特征,心灘保留的沉積物通常是水流難以帶走的粗粒滯留沉積物，頂部則是洪水期的細粒物質(zhì)。,心灘的遷移,在辮狀河中，由于河道寬，水流和心灘的側向移動迅速。一次洪水來臨時可能把原來心灘的位置變?yōu)楹拥?。這種現(xiàn)象在山區(qū)和上游的辮狀河最為常見。河流不斷改道心灘迅速遷移。,河漫灘及其沖積物的特征,河漫灘的形成曲流沙壩－－＞天然堤－－＞河漫灘（細粒砂）（粉砂粘土）,,,河漫灘沉積剖面具有二元結構,上層粉砂、粘土－－＞沙粒、礪石－－＞,,43三角洲及其沖積物特征,河流入?？诳梢孕纬扇侵藁蚝涌跒?。1河口灣當潮汐能遠遠大于河流水動力能量時，或者河流輸沙量小或砂泥比小。2三角洲河口區(qū)河床縱坡降及其平緩，以及海水頂托，流水分散的影響，使河口區(qū)成為河流最主要的沉積場所，而形成的陸上和水下的連續(xù)巨大的沉積體。,,三角洲的形成過程隨著河流進入河口地區(qū)，河床縱坡降減緩，河道展寬，水流分散，加上海水的頂托，河水流速大減，大量的碎屑物在河口堆積，當河流攜帶到河口區(qū)的碎屑物質(zhì)數(shù)量超過河流和海洋在河口區(qū)沖刷轉移碎屑時，河流首先在河口附近堆積，形成水下淺灘，淺灘進一步增長，形成河口壩，河口吧迫使河流分流在分流河口又形成兩個新的淺灘，淺灘進一步形成新的河口壩，如此反復河口區(qū)不斷向海推進，使水下堆積體不斷淤高形成陸上沙洲最后在河口區(qū)形成一個頂端向內(nèi)陸弧形朝海的三角形堆積體稱為三角洲。,三角洲形成過程,淺灘－＞河口壩－＞新的淺灘－＞新的河口壩|∨三角洲＜－陸上沙洲,三角洲分帶1三角洲平原帶2三角洲前緣帶3前三角洲帶,,三角洲分類1高建設性三角洲（河流作用為主）（1）朵狀三角洲（2）鳥足狀三角洲2高破壞性三角洲（1）浪控三角洲（波浪作用為主）（2）潮控三角洲（潮汐作用為主）,鳥足狀三角洲,此類河口均為弱潮河口，河流作用占主導地位。河流分為若干分流入海，各分流河口泥沙迅速堆積。特點岸線十分曲折，整個三角洲呈鳥足狀。典型的為美國密西西比河三角洲看下圖,美國密西西比河三角洲,朵狀三角洲,河流作用扔居相對優(yōu)勢，但海洋作用相對也較強。特點三角洲呈朵葉狀，指狀河道沙向濱外過渡為長條狀潮流脊狀沙，反應岸線較為平直，沿岸發(fā)育有較大沙堤。,浪控三角洲,波浪強度大于河流水動力能量或大致相等。這類三角洲雖有河流堆積所形成的向海凸出的弧狀堆積體，但波浪作用使供給三角洲前緣的沉積物發(fā)生再分配。特點三角洲前緣被塑造成圓滑形狀的海灘沙壩，沿海有連續(xù)的沙堤或堡島。海岸基本上為沙堤或堡島所封閉。典型的是尼羅河如下圖,,尼羅河三角洲,潮控三角洲,在潮汐作用較強的地區(qū)，三角洲的形態(tài)主要受潮流作用的控制。特點一些分流河口多成喇叭狀，有落潮流所帶出的泥沙在口門外的海底堆積，成為與落潮流大致平行的長條形沙壩，即潮沙壩。潮沙脊從分流河口呈放射狀分布。,

簡介：普通地質(zhì)學,主講人陶曉風成都理工大學地質(zhì)教研室,第七章巖漿作用,巖漿及巖漿作用的概念火山作用巖漿侵入作用巖漿的演化,,第七章巖漿作用,第一節(jié)巖漿及巖漿作用的概念,,巖漿是形成于地下深處，以硅酸鹽為主和揮發(fā)組分的一種高溫熔融物質(zhì)。巖漿的類型通常根據(jù)巖漿中SIO2含量將其分為四類超基性巖漿SIO2＜45％、基性巖漿SIO24552％、中性巖漿SIO25265％、酸性巖漿SIO2＞65％。巖漿的溫度700L300℃。酸性巖漿溫度較低，一般為700900℃，超基性和基性巖漿溫度較高，一般為L000L300℃，中性巖漿則介于二者之間。巖漿的粘度其粘度主要取決于SIO2的含量和溫度。SIO2含量越高，粘度也越大，不易流動；巖漿的溫度越高，則粘度越小，越易流動。因此，酸性巖漿不易流動；而超基性和基性巖漿溫度容易流動。,第七章巖漿作用,第一節(jié)巖漿及巖漿作用的概念,,巖漿作用巖漿的運移、對流、演化、冷卻直至最后冷凝成巖的全過程巖漿巖巖漿冷凝形成的巖石。,巖漿的活動方式,侵入作用巖漿由地下深處運移至地下淺處并冷凝成巖的作用所形成的巖石，稱為侵入巖,噴出作用（火山活動）巖漿噴出地表的作用過程。噴出地表的巖漿冷凝后形成的巖石，稱為噴出巖或火山巖。,,第七章巖漿作用,第二節(jié)火山作用,,火山噴發(fā)是一種極為壯觀而又令人生畏的自然現(xiàn)象，自古以來就給人們留下極其深刻的印象。“火山”一詞源于羅馬神話中火神所居住的一座噴火冒煙的山武爾卡諾VULCANO的名稱。,第七章巖漿作用,第二節(jié)火山作用,火山噴出物的類型,,固態(tài)噴出物火山的固態(tài)噴出物稱為火山碎屑物。按大小分為火山塊（彈）100MM、火山礫（餅）1002MM、火山灰2MM。,液態(tài)噴出物火山的液態(tài)噴出物就是熔融狀態(tài)的熔巖（漿），熔巖主要成分為硅酸鹽根據(jù)熔漿中SIO2含量將其分為基性熔漿SIO24552％、中性熔漿SIO25265％、酸性熔漿SIO2＞65％。,氣態(tài)噴出物主要為水蒸氣，其次為CO2、N2、SO2、CO、H2、F2、S2、CL2,第七章巖漿作用,第二節(jié)火山作用,按噴發(fā)途徑分類,,中心式火山噴發(fā)巖漿沿筒狀的火山口噴出地表。也稱點狀噴發(fā)。,裂隙式火山噴發(fā)巖漿沿大斷裂噴出地表。也稱線狀噴發(fā)。,熔透式火山噴發(fā)巖漿熔透頂部巖石，而溢出地表。也稱面狀噴發(fā)。,火山噴發(fā)的方式,第七章巖漿作用,根據(jù)爆發(fā)程度中心式火山分為,,交替式火山噴發(fā)以寧靜式和猛烈式交替出現(xiàn)的火山噴發(fā)，并形成由冷凝熔巖和火山碎屑物互層的層狀火山錐。,猛烈式火山噴發(fā)噴出物中氣態(tài)和固態(tài)物較多，噴發(fā)時發(fā)生猛烈爆炸。噴出物主要為粘度大、溫度低、不易流動的酸性熔巖。火山口附近冷凝成陡峻的火山錐，稱巖穹錐。,寧靜式火山噴發(fā)火山噴出物主要為熔漿液態(tài)，噴發(fā)時無猛烈爆炸。熔漿成分主要是粘度小、溫度高的基性熔漿。常形成坡度平緩的盾形火山錐。,第七章巖漿作用,寧靜式火山噴發(fā)火山噴出物主要為熔漿液態(tài)，噴發(fā)時無猛烈爆炸。熔漿成分主要是粘度小、溫度高的基性熔漿。常形成坡度平緩的盾形火山錐。,第七章巖漿作用,寧靜式火山噴發(fā)火山噴出物主要為熔漿液態(tài)，噴發(fā)時無猛烈爆炸。熔漿成分主要是粘度小、溫度高的基性熔漿。常形成坡度平緩的盾形火山錐。,第七章巖漿作用,根據(jù)爆發(fā)程度中心式火山分為,,交替式火山噴發(fā)以寧靜式和猛烈式交替出現(xiàn)的火山噴發(fā)，并形成由冷凝熔巖和火山碎屑物互層的層狀火山錐。,猛烈式火山噴發(fā)噴出物中氣態(tài)和固態(tài)物較多，噴發(fā)時發(fā)生猛烈爆炸。噴出物主要為粘度大、溫度低、不易流動的酸性熔巖?；鹕娇诟浇淠啥妇幕鹕藉F，稱巖穹錐。,寧靜式火山噴發(fā)火山噴出物主要為熔漿液態(tài)，噴發(fā)時無猛烈爆炸。熔漿成分主要是粘度小、溫度高的基性熔漿。常形成坡度平緩的盾形火山錐。,,第七章巖漿作用,,猛烈式火山噴發(fā)噴出物中氣態(tài)和固態(tài)物較多，噴發(fā)時發(fā)生猛烈爆炸。噴出物主要為粘度大、溫度低、不易流動的酸性熔巖。火山口附近冷凝成陡峻的火山錐，稱巖穹錐。,第七章巖漿作用,,猛烈式火山噴發(fā)噴出物中氣態(tài)和固態(tài)物較多，噴發(fā)時發(fā)生猛烈爆炸。噴出物主要為粘度大、溫度低、不易流動的酸性熔巖?；鹕娇诟浇淠啥妇幕鹕藉F，稱巖穹錐。,第七章巖漿作用,根據(jù)爆發(fā)程度中心式火山分為,,交替式火山噴發(fā)以寧靜式和猛烈式交替出現(xiàn)的火山噴發(fā)，并形成由冷凝熔巖和火山碎屑物互層的層狀火山錐。,猛烈式火山噴發(fā)噴出物中氣態(tài)和固態(tài)物較多，噴發(fā)時發(fā)生猛烈爆炸。噴出物主要為粘度大、溫度低、不易流動的酸性熔巖?；鹕娇诟浇淠啥妇幕鹕藉F，稱巖穹錐。,寧靜式火山噴發(fā)火山噴出物主要為熔漿液態(tài)，噴發(fā)時無猛烈爆炸。熔漿成分主要是粘度小、溫度高的基性熔漿。常形成坡度平緩的盾形火山錐。,,第七章巖漿作用,,交替式火山噴發(fā)以寧靜式和猛烈式交替出現(xiàn)的火山噴發(fā)，并形成由冷凝熔巖和火山碎屑物互層的層狀火山錐。,第七章巖漿作用,,交替式火山噴發(fā)以寧靜式和猛烈式交替出現(xiàn)的火山噴發(fā)，并形成由冷凝熔巖和火山碎屑物互層的層狀火山錐。,第七章巖漿作用,火山的危害,,火山氣體,第七章巖漿作用,火山的危害,,火山塵埃、煙霧、水蒸汽遮天避日影響氣候,第七章巖漿作用,火山的危害,,第七章巖漿作用,火山的危害,,火山的危害,,公元79年8月24日意大利維蘇威火山爆發(fā)，掩埋了兩座城市，造成了巨大的悲劇。這是被火山灰吞沒的人們。,火山淹沒城市、村莊，毀壞森林,火山給人類帶來益處,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)火山爆發(fā)對自然景觀的影響十分深遠。土地是世界最寶貴的資源，因為它能孕育出各種植物來供養(yǎng)萬物。如果火山爆發(fā)能給農(nóng)田蓋上不到20厘米厚的火山灰，對農(nóng)民來說可真是喜從天降，因為這些火山灰富含養(yǎng)分能使土地更肥沃。旅游療養(yǎng)火山噴發(fā)（特別是寧靜式火山），還可以馬上招來游客；經(jīng)常噴發(fā)的火山，更多成為旅游勝地。世界上許多火山溫泉區(qū)的泥漿水與硫磺水能治療哮喘與皮膚病。地熱是從地下開發(fā)出來的熱量。地熱能用于發(fā)電在冰島，地熱占全國能源生產(chǎn)的５％。礦產(chǎn)資源人們在古老的火山周圍發(fā)現(xiàn)了大量有開采價值的金屬礦床。在智利火山口周圍有銅、黃金等礦床?；鹕揭舶樯y、鐵、鉛、錫、鋅、鈾和鉬等礦床。在印度尼西亞，人們把８０千克重的硫磺。,第七章巖漿作用,火山成因,,板塊擴張作用,第七章巖漿作用,火山成因,,板塊擴張作用,第七章巖漿作用,火山成因,,板塊擠壓作用,第七章巖漿作用,火山成因,,板塊擠壓作用,第七章巖漿作用,火山成因,,板塊擠壓作用,火山的空間分布規(guī)律和發(fā)展規(guī)律,全球有400多座活火山，主要分布在太平洋四周，其次在地中海及大西洋中脊上。火山帶與地震帶在空間上重合。,,火山帶,空間上的帶狀分布,環(huán)太平洋火山帶地中海印度尼西亞火山帶洋脊火山帶,火山帶,,火山活動的歷史發(fā)展特征,,古生代以前以發(fā)育熔透式火山噴發(fā)為特征。2古生代新生代（第三紀）以發(fā)育裂隙式火山噴發(fā)為特征。3第四紀以發(fā)育中心式火山噴發(fā)為特征。,第七章巖漿作用,第三節(jié)巖漿侵入作用,巖漿的侵入作用巖漿在侵位和運移過程中，巖漿自身的演化直至冷凝成巖石（侵入巖）的全部過程。,第三節(jié)巖漿侵入作用,一、巖漿侵入方式及其產(chǎn)物（1）以機械力擠入圍巖處于高壓狀態(tài)下的巖漿，向上運移到地殼明顯部位時，以其巨大的膨脹力沿著圍巖層理和巖石中的裂隙、斷裂等薄弱部分擠入圍巖，并占據(jù)一定空間，同時將熱力傳給圍巖，然后冷卻凝固形成各種不同形態(tài)和產(chǎn)狀的侵入巖體。,第七章巖漿作用,一、巖漿侵入方式及其產(chǎn)物（1）以機械力擠入圍巖,侵入巖的產(chǎn)狀侵入巖體在空間產(chǎn)出狀態(tài)。機械力擠入圍巖的侵入方式多發(fā)生在距地表淺處，統(tǒng)稱淺成侵入，形成的巖體稱淺成侵入體。據(jù)其產(chǎn)狀形態(tài)可分為如下類型巖床、巖盤（蓋）巖墻,第七章巖漿作用,一、巖漿侵入方式及其產(chǎn)物（2）以熱力熔化圍巖,巖漿侵入到地殼的過程中，由于溫度很高，熱量散失少，可以以其極高的溫度熔化圍巖同時也由于一定的機械力擠壓而占據(jù)一定的空間，然后逐漸冷卻凝固而形成侵入巖體。它們的規(guī)模較大，其產(chǎn)出狀態(tài)多為巖基和巖株。,第三節(jié)巖漿侵入作用,二、侵入巖特征侵入巖是巖漿在侵入地殼的過程中逐漸冷凝形成的巖石，四周被圍巖所包繞封閉，其熱量散失較慢，在較高溫度和壓力條件下，巖漿通過緩慢冷凝結晶而最終形成侵入巖。礦物的結晶程度一般都較高，結晶的顆粒也較大，巖石都呈表現(xiàn)為全晶質(zhì)粒狀結構。在整體上呈塊狀，無氣孔和流紋狀構造。,花崗巖,閃長巖,第七章巖漿作用三、侵入巖體與圍巖的接觸關系,,侵入巖體與圍巖的接觸關系,,侵入接觸又稱熱接觸，是由熾熱的巖漿侵入圍巖后，冷凝成巖漿岔體而形成的一種接觸關系。,沉積接觸又稱冷接觸，是巖漿在地下冷凝成巖，經(jīng)地殼上升，并遭受風化剝蝕而出露地表后，其上在地殼下降時又沉積了新的巖層所形成的一種接觸關系。,斷層接觸是侵入巖體形成后，由于地殼運動引起巖石斷裂、位移，致使侵入巖體與圍巖以斷層相接觸。,Γ,Γ,Γ,O,K,T,T,K,T,P,第七章巖漿作用,第四節(jié)巖漿的演化,巖漿分異作用及同化作用巖漿在向上運移和冷卻過程中，由于重力作用或物理、化學條件的影響，使成分比較均一的巖漿分異為幾種成分不同的巖漿，并進而冷凝而成為各種不同的巖漿巖，這種過程就稱為巖漿分異作用。巖漿中熔點較高的、富含鐵鎂的硅酸鹽礦物（如橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等）優(yōu)先結晶，它們在巖體邊部的含量較高；而熔點較低的、鋁硅酸鹽礦物（如鉀長石、斜長石、石英等）后結晶，則在巖體上部與中央部分相對集中些。,第七章巖漿作用,第四節(jié)巖漿的演化,巖漿的分異作用,,液態(tài)分異作用成分復雜的巖漿，隨著外部物化環(huán)境的變化，使之分離成互不混熔的兩種或兩種以上的巖漿。,固態(tài)分異作用又叫分離結晶作用，由于巖漿中各種組分結晶的溫度不同，隨著溫度的逐漸降低，各種組分依此結晶，使巖漿成分發(fā)生變化。橄欖石?輝石?角閃石?黒云母?鉀長石?石英,氣態(tài)分異作用由于巖漿中的揮發(fā)組分的遷移或富集，使巖漿成分發(fā)生變化。,第七章巖漿作用,第四節(jié)巖漿的演化,玄武巖漿結晶（固態(tài)）分異模式（鮑文反應系列）,第七章巖漿作用,第四節(jié)巖漿的演化,巖漿同化及混染作用巖漿利用較高的溫度局部熔化周圍巖石，或者以其較高的流體壓力沖破圍巖的阻擋而向上侵位，使圍巖破碎并落入巖漿體內(nèi)，使其逐漸趨向于變成巖漿體的一部分。這種作用可稱為同化作用。與此同時，由于巖漿不斷熔化各種圍巖的結果，巖漿本身的成分也發(fā)生了“混染”。這種作用就稱之為混染作用。,火山地貌小結,常見的火山地貌火山錐、火山口、火山口湖、火山喉管（也稱火山頸）熔巖流和熔巖被。,火山地貌小結,中心式火山噴發(fā)形成的地形常呈錐狀，稱為火山錐。,火山地貌小結,在火山錐的頂部常有低洼的部位，略呈圓形，邊緣很陡，火山物質(zhì)由此噴出，稱為火山口。,火山地貌小結,火山噴發(fā)停止后，火山口積水就成為火山口湖。,火山地貌小結,與火山口相連的巖漿通道叫火山喉管（也稱火山頸）。,火山地貌小結,基性火山噴發(fā)形成的地形為熔巖流和熔巖被,火山地貌小結,基性火山噴發(fā)形成的地形為熔巖流和熔巖被。,火山地貌小結,基性火山噴發(fā)形成的地形為熔巖流和熔巖被。,火山地貌小結,基性火山噴發(fā)形成的地形為熔巖流和熔巖被。,

簡介：應用第四紀地質(zhì)學,人類活動的地域主要在地球表層的陸地部分，它的特性、資源、環(huán)境特點影響和制約了人類生活、生產(chǎn)和社會的發(fā)展，合理地利用這部分地域是確保人類生存的必要條件。,一、應用第四紀地質(zhì)的基本概念及研究內(nèi)容,1應用第四紀地質(zhì)的概念應用第四紀地質(zhì)是指利用科學有效的方法，主要是應用地質(zhì)科學、環(huán)境科學及其他相關學科的理論和方法，研究第四紀地質(zhì)環(huán)境的基本特性、功能和演變規(guī)律及其與人類活動之間相互作用、相互制約的關系。研究對象人類社會與地球表層環(huán)境,2應用第四紀地質(zhì)研究的主要內(nèi)容,全球變化與未來環(huán)境研究第四紀區(qū)域環(huán)境地質(zhì)問題研究資源開發(fā)與環(huán)境地質(zhì)問題的研究地質(zhì)災害研究與防治城市環(huán)境地質(zhì)研究重大工程建設的環(huán)境地質(zhì)問題醫(yī)學環(huán)境地質(zhì)研究第四紀生態(tài)環(huán)境地質(zhì)研究現(xiàn)代科學技術在應用第四紀地質(zhì)中的應用研究,二、工程建設與第四紀地質(zhì),第四紀地質(zhì)工程把第四紀環(huán)境作為某項具體工程的建筑環(huán)境地面沉降問題松散第四紀地層中過渡開采地下水或新構造運動所致第四紀工程地質(zhì)評價在實施較大工程中，第四紀工程地質(zhì)評價是重要的基礎前提,三、農(nóng)業(yè)與第四紀地質(zhì),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有區(qū)域性特點地質(zhì)背景是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地理因素是第四紀環(huán)境學必須關注的問題土壤侵蝕土地沙化,1國外農(nóng)業(yè)地質(zhì)發(fā)展簡況,農(nóng)業(yè)地質(zhì)（AGROGEOLOGY）一詞最早是19世紀中葉德國地質(zhì)學家法魯（FAFELLOW）和李?；舴遥‵VRICHTHOFEN）提出的，簡單應用于解釋土壤的形成關系；1916年劍橋大學RASTALL出版了農(nóng)業(yè)地質(zhì)；1946年美國EMEISON出版農(nóng)業(yè)地質(zhì)學；20世紀50年代后，環(huán)境地質(zhì)學逐漸興起，相當多的農(nóng)業(yè)地質(zhì)問題被列作環(huán)境地質(zhì)范疇。。。,2國內(nèi)農(nóng)業(yè)地質(zhì)研究進展,農(nóng)田供水水文地質(zhì)勘察與鹽堿地改良工作農(nóng)用巖礦的利用與開發(fā)區(qū)域農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、評價與區(qū)劃名優(yōu)特農(nóng)林作物的農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查,3第四紀地質(zhì)與農(nóng)業(yè)的關系,巖石是組成土壤的物質(zhì)基礎巖石提供了各種營養(yǎng)物質(zhì)巖石是決定農(nóng)業(yè)利用的主要因素地質(zhì)條件是農(nóng)業(yè)科學規(guī)劃、農(nóng)作物布局的重要依據(jù),4我國農(nóng)業(yè)地質(zhì)發(fā)展趨勢,當前，我國農(nóng)業(yè)總的趨勢是主要農(nóng)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)數(shù)量不足、特別是“入世”以后，農(nóng)業(yè)結構亟待調(diào)整；農(nóng)業(yè)國土資源利用水平有待提高；農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設的矛盾突出。關注農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，是當今我國農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)發(fā)展的一大亮點,5應用第四紀地質(zhì)綜合服務領域,土地資源及其合理利用編制圖件糧食、林果基地建設，其規(guī)模與合理布局，在很大程度上受制于當?shù)氐牡谒募o環(huán)境影響農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展及合理布局農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng),四、人體健康與第四紀地質(zhì),地質(zhì)地貌對表生環(huán)境中元素的影響人類活動對原生地球化學環(huán)境的影響原生地球化學環(huán)境異常與人體健康人體健康與氣候環(huán)境疫災,五、第四紀礦產(chǎn)與第四紀地質(zhì),構造運動在第四紀演變中對礦產(chǎn)資源的控制作用沉積型、風化型、火山型、熱液型新構造運動對前第四紀資源的改造與破壞新構造運動對自然資源利用的限制,六、地貌景觀與旅游地質(zhì),1、地貌景觀的類型山岳地貌景觀水體和流水地貌景觀巖溶地貌景觀鳳成地貌景觀海岸地貌景觀丹霞地貌景觀冰川地貌景觀火山地貌景觀,2地貌景觀資源與旅游學的發(fā)展,豐富人們的生活重要的旅游資源理想的地學科研基地,3、旅游地質(zhì)可持續(xù)發(fā)展的新途徑地質(zhì)公園,

簡介：儲層地質(zhì)學,油氣,儲層,,,★碎屑巖★碳酸鹽巖★其他巖類,,▲形成▲演化▲微觀特征▲空間展布▲地質(zhì)模型,,儲層地質(zhì)學,儲層評價技術,碎屑巖儲層地質(zhì)學,儲層形成儲層演化微觀特征空間展布儲層地質(zhì)模型儲層對油氣運聚、驅(qū)替的控制作用,儲層形成,儲層演化,儲層微觀特征,儲層空間展布,儲層地質(zhì)模型,儲層對油氣運聚、驅(qū)替的控制作用,,,,,,一、儲集層的形成,沖積形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性河流形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性湖泊三角洲形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性扇三角洲形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性水下沖積扇形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性濱淺湖形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性深半深湖濁積扇形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性深半深湖重力流水道形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性風成形成環(huán)境、類型、微相劃分、儲集相帶、各微相物性,（一）、沖積環(huán)境,形成環(huán)境干旱半干旱，山間河流出山口進入沖積平原,坡度突然變緩,流速驟減,水流分散類型旱地扇濕地扇微相劃分扇根扇頂,扇頭,近端,近基主水道泥,砂,礫混雜泥石流漫流沉積扇中辮狀河泥石流沉積扇端扇緣,遠端洪水漫流砂,粉沙,泥沉積儲集相帶物性特征一般較差,難以成為儲層泥,砂,礫混雜分選差濕地扇稍好因泥石流不發(fā)育,泥少,河流發(fā)育孔隙度幾滲透率幾幾十MD孔隙結構由于巖石結構為典型的復模態(tài)泥砂礫,孔喉分布為多峰多個總體,非均質(zhì)性極復雜,（二）、河流環(huán)境,形成環(huán)境半干旱半潮濕潮濕,沖積扇辮狀河進入沖積平原變?yōu)槌Ｄ旰恿黝愋颓ё税賾B(tài),多種多樣順直河,辮狀河,曲流河,網(wǎng)狀河微相劃分河道滯留沉積,心灘,邊灘,河道填積溢岸沉積漫灘天然堤,決口扇,泛濫平原順直河河道填積為主,漫灘不發(fā)育辮狀河心灘發(fā)育,河道不固定,改道明顯,漫灘不發(fā)育,缺乏二元結構曲流河邊灘為主,漫灘發(fā)育具典型的二元結構網(wǎng)狀河固定心灘儲集相帶物性特征一般較好，尤其是河道相孔隙度1020滲透率幾十幾百MD,（三）、湖泊環(huán)境,湖泊劃分按構造分斷陷湖，坳陷湖按地理分近海湖，內(nèi)陸湖按鹽度分淡水湖，咸水湖，鹽湖按水深分砂體類型水下沖積扇扇三角洲三角洲濱淺湖半深湖深湖,1、水下沖積扇,形成環(huán)境山間河流直接入湖在水下（淺湖）中形成沖積扇微相劃分扇根主水道扇中分流水道，分流水道間，遠端扇端儲集相帶物性特征,2、扇三角洲（沖積扇三角洲，缺河流）,A、靠山型扇三角洲（沖積扇三角洲平原相（缺/不發(fā)育）三角洲前緣）形成環(huán)境山間河流形成沖積扇，入湖形成三角洲微相劃分三角洲平原分流河道，分流河道間，河道溢岸三角洲前緣水下分流河道，分流河道間，河口壩，遠砂壩，席狀砂前三角洲儲集相帶物性特征,B、靠扇型扇三角洲（沖積扇三角洲平原相三角洲前緣）形成環(huán)境山間河流形成沖積扇，入湖形成三角洲微相劃分三角洲平原分流河道，分流河道間，河道溢岸三角洲前緣水下分流河道，分流河道間，河口壩，遠砂壩，席狀砂前三角洲儲集相帶物性特征,A、辮狀河三角洲（短程河三角洲）形成環(huán)境沖積扇辮狀河三角洲微相劃分三角洲平原分流河道，分流河道間，河道溢岸三角洲前緣水下分流河道，分流河道間，河口壩，遠砂壩，席狀砂前三角洲儲集相帶物性特征,3、三角洲,B、正常三角洲（長程河三角洲）形成環(huán)境沖積扇辮狀河曲流河三角洲微相劃分三角洲平原分流河道，分流河道間，河道溢岸三角洲前緣水下分流河道，分流河道間，河口壩，遠砂壩，席狀砂前三角洲儲集相帶物性特征,4、濱淺湖,形成環(huán)境濱淺湖地區(qū)類型砂灘，砂壩物性差中等（因粒度細）,5、半深湖深湖,A、濁積扇（1）、近岸濁積扇；陡坡（2）、遠岸濁積扇緩坡水道供給水下沖積扇前緣滑塌三角洲前緣滑塌B、重力流水道（1）、軸向重力流水道（2）、拐彎型重力流水道,（四）、風成環(huán)境,二、儲集層的演化,1、成巖作用（1）成巖演化壓實機械（高巖屑）顆粒定向，移動，旋轉彎曲變形；緊密接觸；線接觸；鑲嵌接觸；假雜基；破裂等化學（高石英）壓溶膠結粘土泥晶方解石石英次生加大亮晶方解石泥晶白云石石英次生加大長石次生加大鐵方解石鐵白云石沸石溶蝕長石、巖屑；碳酸鹽；硫酸鹽交代碳酸鹽交代長石、巖屑、石英（2）構造演化碳酸鹽巖2、成巖階段劃分（1）早成巖AB（2）晚成巖ABC3、孔隙演化,三、儲集層的微觀特征,巖石學特征成分、粒度、分選、圓度、雜基含量、膠結類型儲集空間類型按大小分；按成因分；按成因結構分儲集空間中的喉道縮小型；縮頸型；彎曲或彎曲偏狀型；管束狀型物性特征孔隙度（總孔隙度、有效孔隙度、有效流動孔隙度）滲透率（絕對滲透率、有效滲透率、相對滲透率）孔隙結構孔隙特征大小、形態(tài)、分布喉道特征大小、形態(tài)、分布孔吼連通性孔隙結構特征參數(shù)孔隙結構分類孔隙結構與儲集性能物性控制因素沉積條件成分、粒度、分選、圓度、雜基含量、膠結類型成巖作用膠結、溶蝕、壓實,四、儲層非均質(zhì)性,儲層非均質(zhì)分類PETIJIOHN1973WEBER1986HALDORSON1983裘亦楠1992熊琦華1997儲層非均質(zhì)表征層間非均質(zhì)性平面非均質(zhì)性層內(nèi)非均質(zhì)性微觀非均質(zhì)性非均質(zhì)性與油田開發(fā),五、儲層空間展布,平面展布席狀土豆狀帶狀鞋帶狀樹枝狀不規(guī)則狀縱向展布透鏡狀板狀楔狀不規(guī)則狀,六、儲層地質(zhì)模型,儲層地質(zhì)模型分類按開發(fā)階段及模型精度分概念模型；靜態(tài)模型；預測模型按儲層表征內(nèi)容分儲層結構模型（千層餅狀模型；拼合板狀模型；迷宮狀模型）流動單元模型參數(shù)預測模型按儲層規(guī)模分油藏規(guī)模砂層組規(guī)模單砂層規(guī)模孔隙規(guī)模儲層建模確定性建模建模方法；建模步驟隨機建模建模方法；建模步驟,,,,七、儲層對油氣運聚驅(qū)替的控制作用,孔隙微觀特征與油氣二次運移孔隙微觀特征與油氣聚集孔隙結構與驅(qū)油效率孔隙結構與剩余油分布,1、重力流發(fā)育層位及平面位置2、重力流儲層物性特征及含油氣性3、重力流沉積砂體預測方法4、整體研究思路5、巖心觀察及各類重力流沉積特征6、各地區(qū)各類型測井相模式7、未取心井段重力流沉積類型識別8、重力流砂層厚度計算9、重力流類型平面組合分析10、古地形恢復11、砂體厚度追蹤12、搬運方向和堆積場所分析13、砂體平面展布預測14、重力流砂體發(fā)育規(guī)律,研究實例一重力流儲層預測遼河油田西部凹陷重力流沉積砂體預測,1、儲層巖石學特征及儲集巖類型2、儲集空間類型原生；次生3、儲層成巖作用壓實；膠結；溶解4、成巖序次與孔隙演化5、成巖階段劃分早成巖A,B、晚成巖A,研究實例二儲層演化分析準葛爾盆地東部阜東斜坡侏羅系儲層成巖演化、儲層特征與次生孔隙預測,1、儲層特征孔隙度滲透率孔隙結構2、物性影響因素定性；定量,1、縱向預測孔滲深關系孔滲長石,碳酸鹽溶蝕2、平面預測成巖分區(qū)沉積相儲層埋深,成巖作用與孔隙演化,物性特征及其影響因素,次生孔隙預測,,,,,,一、成巖作用與孔隙演化,1、儲層巖石學特征巖屑砂巖長石巖屑砂巖,巖屑長石砂巖2、儲集巖類型礫巖礫狀砂巖含礫砂巖粗砂巖中砂巖細砂巖粉砂巖3、儲集空間類型原生；次生4、儲層成巖作用壓實膠結粘土,石英長石,碳酸鹽,高嶺石溶解長石,碳酸鹽5、成巖序次與孔隙演化6、成巖階段劃分早成巖A,B、晚成巖A,二、物性特征及其影響因素,1、物性特征孔隙度；滲透率；孔隙結構；孔滲關系全區(qū)不同地區(qū)不同層位不同巖石類型2、物性影響因素定性沉積相,粒度壓實膠結溶解定量,三、次生孔隙預測,1、縱向預測孔滲深度關系孔滲長石溶蝕關系碳酸鹽溶蝕關系高嶺石膠結關系2、平面預測成巖分區(qū)沉積相儲層埋深,1、儲層巖石學特征2、儲集空間類型原生；次生3、儲層物性特征孔隙度、滲透率、孔滲關系4、儲層孔隙結構研究方法、孔隙特征、喉道特征、影響滲透率的孔隙結構參數(shù)5、根據(jù)物性參數(shù)預測孔隙結構6、物性影響因素沉積相、壓實、膠結、溶解7、儲層非均質(zhì)性微觀（物性，孔隙結構）、宏觀8、儲層分類與綜合評價,研究實例三儲層微觀特征研究遼河油田新開地區(qū)儲層微觀特征研究,

簡介：第五講多點地質(zhì)統(tǒng)計學（MPG）基本原理與應用,多點地質(zhì)統(tǒng)計學的提出多點地質(zhì)統(tǒng)計學的基本原理應用實例問題與展望,一多點地質(zhì)統(tǒng)計學的提出,1多點地質(zhì)統(tǒng)計學是相對于傳統(tǒng)的兩點地質(zhì)統(tǒng)計學而言的。,傳統(tǒng)的地質(zhì)統(tǒng)計學在儲層建模中主要應用于兩大方面其一,應用各種克里金方法建立確定性的模型．其二,應用各種隨機建模的方法建立可選的、等可能的地質(zhì)模型,這類方法主要有高斯模擬如序貫高斯模擬、截斷高斯模擬、指示模擬如序貫指示模擬等。上述方法的共同特點是空間賦值單元為象元即網(wǎng)格,故在儲層建模領域?qū)⑵錃w屬為基于象元的方法。這些方法均以變差函數(shù)為工具,亦可將其歸屬為基于變差函數(shù)的方法。變差函數(shù)是傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計學中研究地質(zhì)變量空間相關性的重要工具。然而,變差函數(shù)只能把握空間上兩點之間的相關性,亦即在二階平穩(wěn)或本征假設的前提下空間上任意兩點之間的相關性,因而難于表征復雜的空間結構和再現(xiàn)復雜目標的幾何形態(tài)如彎曲河道．,,,,河道的3種不同的空間結構圖A,B,C在橫向上東西方向，圖D和縱向上南北方向，圖E的變差函數(shù)十分相似，這說明應用變差函數(shù)不能區(qū)分這3種不同的空間結構及幾何形態(tài)。因此，基于變差函數(shù)的傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計學插值和模擬方法難于精確表征具有復雜空間結構和幾何形態(tài)的地質(zhì)體。,鑒于傳統(tǒng)的基于變差函數(shù)的隨機建模方法和基于目標的隨機建模方法存在的不足,多點地質(zhì)統(tǒng)計學方法應運而生。在多點地質(zhì)統(tǒng)計學中,（1）應用“訓練圖像”代替變差函數(shù)表達地質(zhì)變量的空間結構性,因而可克服傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計學不能再現(xiàn)目標幾何形態(tài)的不足。（2）方法兼具基于目標與基于像元的兩種算法的優(yōu)點，即仍然以象元為模擬單元,而且采用序貫算法非迭代算法,因而很容易忠實硬數(shù)據(jù),并具有快速的特點,故克服了基于目標的隨機模擬算法的不足。,,,,多點統(tǒng)計學著重表達多點之間的相關性?！岸帱c”的集合則用一個新的概念，即數(shù)據(jù)事件DATAEVENT來表述。圖A為一個五點構形的數(shù)據(jù)事件，由一個中心點和四個向量及數(shù)值組成。圖B為一個反映河道黑色與河道間白色分布的訓練圖像。一個給定的數(shù)據(jù)事件的概率則可通過應用該數(shù)據(jù)事件對訓練圖像進行掃描來獲取。,二多點地質(zhì)統(tǒng)計學的基本原理,多點地質(zhì)統(tǒng)計學首先引入一訓練圖像,通過在訓練圖像中尋找與待估點內(nèi)條件數(shù)據(jù)分布完全相同的事件的個數(shù)來確定概率分布,因此它可以反映出多個位置的聯(lián)合變異性。,與傳統(tǒng)地質(zhì)統(tǒng)計學隨機模擬的主要區(qū)別,主要區(qū)別在于未取樣點處條件概率分布函數(shù)的求取方法不同傳統(tǒng)的地質(zhì)統(tǒng)計學如序貫指示模擬SIS通過變差函數(shù)分析并應用克里金方法求取條件概率分布函數(shù)MPG如SNESIM算法應用多點數(shù)據(jù)樣板掃描訓練圖像以構建搜索樹并從搜索樹中求取條件概率分布函數(shù),例如,計算圖1A中U點的概率時,相應的條件數(shù)據(jù)場DN{ZU1,ZU2,ZU3,ZU4}其基本方法首先要在訓練圖像B中尋找與圖A中數(shù)據(jù)分布完全相同的事件的個數(shù),即要在訓練圖像中找出與圖A幾何完全相同的區(qū)域,同時在該區(qū)域中相同的位置處ZU1,ZU2,ZU3,ZU4的值完全相同在訓練圖像中一共找到4個既能滿足條件數(shù)據(jù)U1,U2,U3,U4數(shù)值,同時又能滿足它們分空間幾何形狀的事件,在這4個事件中,3個事件的U點的值為0,只有1個事件中U點值為1,因此U點巖相為1的條件概率為P{U1|DN}1/4,而P{U0|DN}3/4,這樣便可求出了U點的條件概率,這一方法不僅考慮了區(qū)域內(nèi)條件數(shù)據(jù)的值,而且也考慮了條件數(shù)據(jù)的幾何形狀而兩點地質(zhì)統(tǒng)計學只是依靠ZU1,ZU2,ZU3,ZU4的值及各點與U點距離通過求解克里格方程組來確定U點的概率,并沒有考慮DN的幾何形狀和各條件數(shù)據(jù)的配位關系,STREBELLEANDJOURNEL2001提出了SNESIM模擬算法,利用該算法可以快速、靈活地模擬巖相分布該方法的具體步驟為1利用非條件模擬建立三維訓練圖像2定義通過所有待估結點的隨機路徑3對隨機路徑中的任意待估點L1,2,,L①定義查找范圍內(nèi)的條件數(shù)據(jù)②保留鄰區(qū)的數(shù)據(jù)點③在訓練圖像中尋找與該區(qū)域內(nèi)條件數(shù)據(jù)完全相同的事件,計算該點巖相的分布概率④由MONTOCARLO法得到位置處的一個模擬值⑤將模擬結果歸入條件指示數(shù)據(jù)集中4重復上一步模擬,直到所有的點全被模擬訓練圖像既可以通過非條件模擬如布爾模擬方法求出,也可以通過該地區(qū)的地質(zhì)露頭資料分析得出,多點地質(zhì)統(tǒng)計學的建模方法,三應用實例,開發(fā)中后期的砂巖油藏儲層參數(shù)模擬模擬區(qū)域選擇我國東部某砂巖油藏第15小層,在該層一共有64口井,測井資料解釋結果表明有26口井鉆遇砂體,另外38口井鉆遇泥巖,砂體比例為40對巖相進行編碼,砂巖為1,泥巖為0右圖為井位分布圖。,采用SNESIM方法模擬砂體的分布,首先建立訓練圖像,運用布爾模擬方法,把砂體比例40輸入,為保證訓練圖像數(shù)據(jù)充足,網(wǎng)格劃分為2502501,一共由62500個模擬數(shù)據(jù)組成。右圖為布爾模擬結果,,把條件數(shù)據(jù)和布爾模擬生成的訓練圖像,輸入到SNESIM模擬算法中進行模擬根據(jù)該區(qū)域的特點,橢圓最大搜索半徑選為300M,搜索半徑內(nèi)最多的條件數(shù)據(jù)設為30,搜索主方向選擇物源方向，得到該層的砂泥巖分布如右圖,模擬結果分析它很好地滿足了條件數(shù)據(jù),即在各井點處的模擬結果與數(shù)據(jù)相一致,這表明該方法為條件模擬同時,模擬的砂體展布方向和趨勢與依靠地質(zhì)經(jīng)驗手工繪制的砂體展布圖下圖比較吻合,在模擬的左下角與左上角砂體的展布與手工勾繪的幾乎完全一致。該方法在局部區(qū)域表現(xiàn)出砂體展布的非均質(zhì)性和不確定性,與手工勾畫砂體展布的平滑而唯一的表現(xiàn)是具有一定差別的,它充分體現(xiàn)了砂體局部的變異性和非均質(zhì)性,四國內(nèi)外研究狀況,多點地質(zhì)統(tǒng)計學的發(fā)展迄今只有十多年的研究歷史,而真正作為一種可實用的隨機建模方法則是STREBELLEANDJOURNEL2001提出訓練樹的概念及SNESIM算法之后。多點統(tǒng)計學隨機建模方法尚需在以下幾方面進行深入的研究。,1訓練圖像平穩(wěn)性問題任何空間統(tǒng)計預測均要求平穩(wěn)假設。在二點統(tǒng)計學中,要求二階平穩(wěn)或內(nèi)蘊假設,即協(xié)方差或變差函數(shù)與空間具體位置無關而與矢量距離有關。同樣,在多點統(tǒng)計學中,要求訓練圖像平穩(wěn),即訓練圖像內(nèi)目標體的幾何構型及目標形態(tài)在全區(qū)基本不變,不存在明顯趨勢或局部的明顯變異性。ZHANG2002提出了一個幾何變換的方法,即通過旋轉和比例壓縮將非平穩(wěn)訓練圖像變?yōu)槠椒€(wěn)訓練圖像,并建立多個訓練圖像以獲取未取樣點條件概率分布函數(shù)。但是,這一方法仍是一種簡單化的解決途徑,可以解決具有明顯趨勢而且用少量定量指標如方向和壓縮比例能夠表達的非平穩(wěn)性,而對于無規(guī)律的局部明顯變異性,尚需要更為有效的解決方案。,2目標體連續(xù)性問題目前的SNESIM算法為一序貫模擬算法,每個未取樣點僅訪問一次,已模擬值則“凍結”為硬數(shù)據(jù)。這一方法雖然保證快速且易忠實硬數(shù)據(jù),但可能導致目標體的非連續(xù)性。APARTANDCAERS2003提出了一個型式PATTERN模擬的算法,稱為SIMPAT算法,通過對訓練圖像數(shù)據(jù)事件進行分類、多重網(wǎng)格模擬時不“傳遞”硬數(shù)據(jù)而“傳遞”概率值、同時模擬一個數(shù)據(jù)樣板內(nèi)的所有節(jié)點等措施,在一定程度上改進了目標體不連續(xù)的問題。,

簡介：第四章隨機模擬（條件模擬）,估計和模擬,用克立格法來估值雖然有不少優(yōu)點，但也有缺點，即它有圓滑修勻效應。若用克立格估值的離散方差來估計真實品位的離散方差，則估計往往偏小。而在編制采礦計劃中很需要了解各種礦石特征如品位或礦化厚度等）真實值的離散方差，叫其波動性大小。怎樣才能更好地估計礦石特征真實值的離散方差呢?條件模擬的方法來重現(xiàn)真實值的離散方差。因為，用條件模擬方法得出的模擬值不但能保持與ZX的數(shù)學期望、方差和分布函數(shù)一樣，而且還能保持協(xié)方差函數(shù)或變差函數(shù)一樣，同時在各實測點處的模擬位還等于該點的實測值。但是，如果要用模擬值來估計其一點處的品位值或礦體厚度則是不好的，模擬值不是最優(yōu)的估計值，因為其估計方差太大?？肆⒏窆乐登€平均地說更接近于真實曲線，條件模擬曲線卻較好地再現(xiàn)真實曲線的被動性。用克立格法來估計，用條件模擬來重現(xiàn)波動性，二者結合起來，體現(xiàn)地質(zhì)統(tǒng)計學的全部威力。,傳統(tǒng)模擬與地質(zhì)統(tǒng)計學模擬,傳統(tǒng)統(tǒng)計模擬要求偽隨機數(shù)服從一定的概率分布，具有相同的數(shù)學期望與方差。地質(zhì)統(tǒng)計學模擬除上述要求外，還要保持一定的的空間自相關性，即保持與實際數(shù)據(jù)有相同的協(xié)力差函數(shù)或變差函數(shù)。這是因為區(qū)域化變量不僅有隨機性的一面，而且還有空間結構性的一面。保持上述性質(zhì)的模擬在地質(zhì)統(tǒng)計學中稱為非條件模擬。如果再增加一個條件，要求在各觀測點處的模擬值均等于該點處的實例值。這時的模擬就稱為條件模擬。,地質(zhì)統(tǒng)計學條件模擬,條件模擬是地質(zhì)統(tǒng)計學里特有的內(nèi)容，可說是一種新的蒙特卡洛法。它比起傳統(tǒng)的蒙特卡洛模擬有以下幾個特點1它能保持變量的空間自相關函數(shù)即指協(xié)方差圖數(shù)或變差函數(shù)不變，因而更適用于區(qū)域化變量的模擬；（2它能使觀測點處的模擬恒等于實測值，因而，觀測點越多，則模擬就越接近客觀實際；條件模擬在地質(zhì)統(tǒng)計學中占有一個很重要的位置，它與克立格估計配合使用，可以解決地質(zhì)、石油、礦業(yè)中的許多實際問題。,條件模擬的基本原理和方法,設ZX為滿足二階平穩(wěn)假設的區(qū)域化變量，EZXM，并存在協(xié)方差函數(shù)CH及變差函數(shù)ΓH。要想求ZX的條件模擬ZSCX，就是要找出與ZX同構的區(qū)域化變量ZSCX的一個現(xiàn)實，且在實測點XA上模擬值等于實測值，即ZSCXAZXA注所謂ZSCX與ZX同構，是指它們有相同的數(shù)學期望和相同的分布直方圖或頻率密度曲線，以及相同的CH或ΓH。,如何求得條件模擬ZSCX的計算公式呢需要引入克立格估值和非條件模擬ZS（X）,ZX在任一點X處的真實值ZX可表為其克立格估值與其誤差之和，即ZXZKXZXZKXZKXRX其中誤差RX是未知的?？梢宰C明（略），只要用一個與此誤差同構且獨立的非條件模擬的克立格誤差ZSXZSKX來代替上述未知克立格誤差ZXZKX,就可得到條件模擬ZCSX的計算公式ZSCXZKXZSXZSKX,,線性地質(zhì)統(tǒng)計學（王仁鐸等）,一旦生成了非條件模擬，就可在有數(shù)據(jù)的位置處進行采樣，再用它們進行克里格內(nèi)插估值，進而比較內(nèi)插結果與非條件模擬的差異，該差異加上根據(jù)實際數(shù)據(jù)進行內(nèi)插后的結果就是一個條件模擬。它不僅具有正確的空間變異性，而且正好也忠實于觀察的實際值。,隨機建模和地質(zhì)統(tǒng)計學原理、方法和實例研究,ESE方法（估計加模擬誤差法）用于模擬孔隙度的例子,該例中，非條件模擬是由白噪的加權滑動平均生成的。,隨機建模和地質(zhì)統(tǒng)計學原理、方法和實例研究,地統(tǒng)插值,地統(tǒng)插值,,,條件模擬計算公式的另一種比較實用的表示法由于ZSX與ZX有相同的變差函數(shù)，且求克立格估值ZSKX與ZKX時數(shù)據(jù)構形又相同，故其克立格方程組也一樣。方程組的解也一樣，即有相同的權系數(shù)ΛA，A1,2,，N。于是因此，要計算條件模擬ZSC（X），先要求出一個非條件模擬值ZSX，再對實測點XA上的差值ZXAZSXA，A1,2,,N進行克里格估計，最后再把這二者相加，即可得ZSC（X）。該公式比較更為簡單、實用，可減少一次解克立格方程組的運算。,線性地質(zhì)統(tǒng)計學（王仁鐸等）,常見的隨機模擬方法,序貫模擬SEQUENTIALSIMULATIONSEQUENTIALGAUSSIANSIMULATIONSEQUENTIALINDICATORSIMULATIONGAUSSIANTRUNCATEDSIMULATIONSEQUENTIALINDICATORSIMULATION布爾模擬BOOLEANSIMULATION估計加模擬誤差ESE轉向帶模擬分形模擬模擬退火SIMULATEDANNEALING概率場模擬PROBABILITYFIELDSIMULATIONLU矩陣分解模擬LUSIMULATION迭代方法混合方法蒙特卡洛法MONTECARLODRAWING,隨機建模和地質(zhì)統(tǒng)計學原理、方法和實例研究,序貫模擬,序貫模擬框架,所有的“序貫”方法都采用下圖所示的基本算法1隨機地選擇一個還沒有模擬值的網(wǎng)格節(jié)點。2估計該處的局部條件概率分布LCPD。3從局部條件概率分布中隨機地抽取一個數(shù)值。4使剛模擬的數(shù)值也作為條件化數(shù)據(jù)。5重復步驟1～4，直到所有的網(wǎng)格節(jié)點都有一個模擬值為止。,隨機建模和地質(zhì)統(tǒng)計學原理、方法和實例研究,各種序貫方法之間的主要區(qū)別在于估計局部條件概率分布的方式任何一個能夠生成局部條件概率分布估計量的方法都可以作為序貫模擬的基礎。例如，多元高斯克里格可以產(chǎn)生局部條件概率分布的估計量，它是通過假設該估計量服從經(jīng)典的鐘形正態(tài)分布來估計其均值和標準偏差來實現(xiàn)的。如果將多元高斯克里格方法用于序貫模擬方法中，則該算法通常稱之為序貫高斯模擬（下圖）。又如，指示克里格也可以用于估計局部條件概率分布，采用這種方法時就不用對分布形態(tài)作任何假設，它通過直接估計小于一系列門檻值的概率或直接估計屬于一系列離散區(qū)間的概率等來估計其局部條件概率分布。若將該方法用于序貫模擬，則該算法通常稱之為序貫指示模擬。,,,,,,,,,,,,名義型變量的序貫指示模擬,,,,,,,,,,,,,,,孔隙度序貫高斯模擬,,,,,,,,,數(shù)據(jù)綜合的模擬退火法,砂、泥巖模型的退火程序該模型的凈毛比為70％，泥巖平均長度為60M，平均厚度為10M。,模擬退火法示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,END,

簡介：第二章地質(zhì)統(tǒng)計學理論基礎,一、隨機場與區(qū)域化變量1．定義以空間點X的三個直角坐標XU,XV,XW為自變量的隨機場ZXU,XV,XW）ZX）稱為一個區(qū)域化變量。區(qū)域化變量具有兩重性觀測前，將ZX）看作隨機場；觀測后，將ZX）看作一個普通的三元實值函數(shù)。即空間點函數(shù)，一次觀測后，就得到它的一個實現(xiàn)ZX。,第一節(jié)區(qū)域化變量的理論,2功能能同時反映地質(zhì)變量的結構性與隨機性。①當空間點X固定后，ZX）即為一個隨機變量；②X與XH兩點處的ZX）具有某種程度的相關性（因隨機場有相關函數(shù)R（X，XH））即為一個隨機變量；3物理學或地質(zhì)學特征①空間局限性；②不同程度的連續(xù)性；③不同類型的各向異性。,1協(xié)方差函數(shù)若ZX）是隨機場，在空間兩點X和XH處兩個隨機變量ZX）和Z（XH）的二階中心混合矩稱為隨機場的ZX）自協(xié)方差函數(shù)，簡稱協(xié)方差函數(shù)。一般地講，它是依賴于點X和向量H的函數(shù)。特殊地當H0時，就等于方差函數(shù)當其不依賴于X時簡稱方差，故有,二、協(xié)方差函數(shù)與變差函數(shù),基本公式,,在二維、三維情況下定義時，以一維變差函數(shù)為基礎，需考慮各向異性，結構套合等問題。當R（X，H）與X的取值無關時，R（X，H）只依賴與H（滯后、間隔、步長），則可將R（X，H）寫成R（H），此時以H為橫坐標，R（H）為縱坐標作出圖形謂之變差圖。,問題由數(shù)理統(tǒng)計知要估計變差函數(shù)值就要估計數(shù)學期望值這必須有若干對Z（X）和Z（XH）的值才可通過求平均數(shù)的辦法來估計上述數(shù)學期望。而這在實際地質(zhì)，采礦工作中是不可實現(xiàn)的，因為不可能恰在空間同一點上重復直接取得二個樣品。這就使統(tǒng)計陷入困境。需借助假設來解決。,三．平穩(wěn)假設與本征假設,兩個重要的假設條件,1平穩(wěn)假設2本征假設,1．平穩(wěn)假設①嚴格的平穩(wěn)假設區(qū)域化變量Z（X）的任意N維分布函數(shù)不因空間點X發(fā)生位移H而改變。即這種要求是Z（X）的各階矩存在，且平穩(wěn)，這在實際中不能滿足，且不好驗證。所以實用上采用的只需一、二階矩且平穩(wěn)就夠了?！A平穩(wěn)（弱平穩(wěn)）。,,②二階平穩(wěn)假設滿足下列兩個條件1）整個研究區(qū)內(nèi)，Z（X）的數(shù)學期望存在，且等于常數(shù)，2）整個研究區(qū)內(nèi)，Z（X）的協(xié)方差函數(shù)存在且平穩(wěn)（即只依賴于滯后H，而與X無關）特殊地當H0時C（0）即方差存在且為常數(shù)。當上述條件仍不能滿足時，條件進一步放寬，導致本征假設。,對平穩(wěn)的理解空間變異性只與兩點間的距離和方向有關，而與點的位置無關。,,,X1,X2,,,X1,X1H,,,X2,X2H,,,X3,X3H,,,,,2本征假設區(qū)域化變量Z（X）的增量Z（X）Z（XH）滿足下列兩個條件1）在整個研究區(qū)內(nèi)有2）增量Z（X）–Z（XH）的方差函數(shù)存在且平穩(wěn)（不依賴于X）即2RH,即Z（X）的變差函數(shù)存在且平穩(wěn)。,,3二階平穩(wěn)假設與本征假設的比較總的結論二階平穩(wěn)假設較強，本征假設較弱1）由二階平穩(wěn)假設的第一個條件可推出本征假設條件一。如設Y為一服從柯西分布的隨機變量，其概率密度為則,不存在但，存在且為0,1）二階平穩(wěn)假設的第二個條件可以推出本征假設條件之二在二階平穩(wěn)假設滿足時由二階平穩(wěn)假設條件之二C（0），，當HO故同理有而由H≠0時的二階平穩(wěn)假設條件二有則只要協(xié)方差函數(shù)存在，則C（0）存在，于是RH存在,協(xié)方差函數(shù)不存在，而RH存在的例子,步朗運動其隨機函數(shù)的理論模型即WIENERLEVY過程隨機游走過程，其驗前方差和協(xié)方差函數(shù)皆不確定。但其增量卻具有限方差如一維隨機游走,1）隨機過程的方差無限2）的增量的方差（的變差函數(shù)）存在且平穩(wěn)。可設（M,N均為正整數(shù)），令HMN，于是有故的變差函數(shù)確實存在且平穩(wěn)。,,4．準二階平穩(wěn)假設與準本征假設,區(qū)域化變量在整個區(qū)域內(nèi)并不滿足二階平穩(wěn)（或本征）假設而在有限的領域（如以X為中心，X為半徑的圓）內(nèi)是二階平穩(wěn)（本征）的，則稱區(qū)域化變量Z（X）是準二階平穩(wěn)（或準本征）的。這才是在大多數(shù)情況下適用的，有了這一假設，我們便可根據(jù)N對ZX和ZXH（I1，2，，N的數(shù)值，通過求某種平均值的辦法來估計變函數(shù)值了。,一、協(xié)方差數(shù)C（H）的性質(zhì)（在二階平穩(wěn)假設下）,第二節(jié)變差函數(shù)及結構分析,,4設其中權系數(shù)為任意的，則有,2．變量函數(shù)Γ（H）的性質(zhì)（Z（X）滿足二階平穩(wěn)假設）（1）Γ（0）0（2）Γ（H）≥0（3）Γ（H）Γ（H）（4）Γ（H）必須是條件非負定函數(shù)（即由Γ（XIXJ）構成的矩陣必須是條件非負定矩陣）。具體地，若成立，則Γ（XIXJ）為非負定陣。（5）Γ（∞）C（0）,,,4交叉協(xié)方差函數(shù)和交叉變差函數(shù)的性質(zhì)（1）協(xié)同區(qū)域化用一組K個相關的區(qū)域化變量Z1X,Z2X,ZKX來表示的區(qū)域化謂之協(xié)同區(qū)域化（2）在二階平穩(wěn)假設條件下，定義①EZKXMK常數(shù)，∨X，K1,2,,K②對每對區(qū)域化變量ZKX和ZK’X，交叉協(xié)方差函數(shù)為EZK’XHZKXMK’MKCK’KH∨X③對每對區(qū)域化變量ZKX和ZK’X，交叉變差函數(shù)為1/2EZK’XHZK’XZKXHZKXΓK’KH∨X,,（3）交叉協(xié)方差函數(shù)的性質(zhì)①當K’K時，交叉協(xié)方差函數(shù)（變差函數(shù)）變?yōu)閰f(xié)方差（變差）函數(shù)CKKHCKH，ΓKKHΓKKH∨X②ΓK’KH可以取負值，而ΓKH總是≥0，?負相關③交叉變差函數(shù)關于K’和K對稱，關于H和（H）對稱ΓK’KHΓKK’H，ΓK’KHΓK’KH④交叉協(xié)方差函數(shù)CK’KHCKK’H對K對稱CK’KH≠CKK’H對H不對稱⑤在二階平穩(wěn)假設下，交叉協(xié)方差函數(shù)和交叉變差函數(shù)皆存在，且⑥協(xié)同區(qū)域化中互相矢函數(shù)可定義為在同一點X處兩個變量ZK’X和ZKX之間點對點的互相關函數(shù),,證性質(zhì)③,證性質(zhì)③因ΓK’KH1/2EZK’XHZK’XZKXHZKX1/2EZKXHZKXZK’XHZK’XΓKK’H又ΓK’KH1/2EZK’XHZK’XZKXHZKX令YXH，則XYH，代入上式ΓK’KH1/2EZK’YZK’YHZKYZKYH1/2EZK’YHZK’YZKYHZKYΓK’KH證性質(zhì)④CK’KHEZK’XHZKXMK’MK令YXH,則XYH代入上式得CK’KHEZKYHZK’YMK’MKCKK’H因EZKYHZK’Y不一定等于EZK’YHZKY，故CKK’H不一定等于CK’KH，即交叉協(xié)方差函數(shù)CKK’H對H和（H）無對稱性，這是較特殊的情況。因此，在兩個變量出現(xiàn)遲后效應時，應采用交叉協(xié)方差函數(shù)進行研究。,,證性質(zhì)⑤,,二、變差函數(shù)的功能1．通過“變程”反映變量的影響范圍2．變差函數(shù)在原點處的性狀反映了變量的空間連續(xù)性（1）拋物線型（或連續(xù)性）?高度連續(xù)性當|H|?0時，ΓH?A|H|2（A為常數(shù)）（2）線性型?平均連續(xù)性（均方意義下連續(xù)）當|H|?0時，ΓH?A|H|（A為常數(shù)）（3）間斷型（或有“塊金效應型”）?連續(xù)性很差（無平均連續(xù)性），Γ00（4）隨機型（“或純塊金效應型）（5）“過度型”?介于（1）和（4）之間3．不同方面上的變差圖反映礦化的各向異性。,,設Z（X）是滿足本征假設的區(qū)域化變量，它具有各向同性的變差函數(shù)ΓH，則常見的變差函數(shù)理論模型有,三．變差函數(shù)的理論模型,三種有基臺值模型的比較,證明,（1）對標準球狀模型求原點處的導數(shù)過原點的切線方程為基臺值為解得所以（2）對標準指數(shù)函數(shù)模型求原點處的導數(shù)過原點的切線方程為基臺值為解得所以,（4）冪函數(shù)模型實踐上，常采用線性模型注意Θ必須嚴格地小于2，因Θ≥2，則（RΘ）不再是條件非負定，RΘ就不能作為變差函數(shù)。（5）對數(shù)函數(shù)模型六十年代的DEWIJS模型由于當R→0時，LOGR→∞，這與變差函數(shù)的性質(zhì)不符合。因此，對數(shù)函數(shù)模型不能用來描述點承載的區(qū)域化變量。但卻可以用來作為正則化變量的變差函數(shù)ΓVR的模型。如對鉆孔巖心樣品以L1進行正則化后，點對數(shù)函數(shù)模型ΓRLNR變?yōu)檎齽t化對數(shù)函數(shù)模型,,（6）純塊金效應模型（7）空穴效應模型當ΓR并非單調(diào)遞增，而顯示出有一定的周期性的波動時，叫做空穴效應（也叫孔穴效應）常見的空穴效應模型公式其中C0塊金常數(shù)，C拱高，B高品位帶的平均距離，A變程（指數(shù)模型）,0,1,1,0,ΓR,ΓR,R,R,1A的情況都很簡單，所以僅討論0H≤A的情況令YΓH，X1H，X2H3，B0C0，則上式變?yōu)閅B0B2XB2X2這樣對球模型變差函數(shù)的擬合問題就變成了多元線性回歸問題。,第五節(jié)變差函數(shù)計算一般軟件界面圖示,第六節(jié)、變差函數(shù)的應用,變差函數(shù)在地質(zhì)統(tǒng)計學中具有特別重要的地位，它除了主要用來進行克立格估值之外，在實際工作中，變差函數(shù)本身還有一些直接的應用。1．反映礦體變化程度的綜合指標2．變差等值線圖可劃分礦體的空間變化類型3．在給定精度下確定最優(yōu)勘探網(wǎng)的形狀和大小,SPATIALSAMPLING空間采樣/勘探網(wǎng)度的確定,克里格估計方差,根據(jù)普通克里格法,在已知地質(zhì)變量理論變差函數(shù)時,可以計算出地質(zhì)變量的估計方差點估計塊估計可以看出主要取決于1變差函數(shù)模型2待估塊段的大小和形狀3信息數(shù)量與空間分布4待估塊段與信息點之間的距離,,如果網(wǎng)型固定（矩形或三角形等），則減小估計方差的辦法只有減小采樣間隔，以減小變差函數(shù)值增加估計塊段的大小,,,⊙,⊙,,,,,,勘探網(wǎng)度的最優(yōu)確定,在待估塊段和形狀確定后，在不同的網(wǎng)度下以鉆孔數(shù)表示由疏到密模擬勘探網(wǎng)度,可獲得礦床在各種網(wǎng)度下的鉆孔數(shù)與估計標準差之間的定量關系曲線一般認為曲線由陡變緩的部位所對應的橫坐標即為最佳勘探網(wǎng)度即勘探所需的鉆孔數(shù)將計算結果與實際勘探網(wǎng)度下的標準差對比,就可以了解勘探過程對礦床的實際控制程度。,,估計方差除了與網(wǎng)度、網(wǎng)型有關以外,還與控制的地質(zhì)變量的量綱、量級有關，在實際應用,常用相對估計標準差來表達勘探網(wǎng)度對該地質(zhì)變量的控制程度，設控制系數(shù),勘探網(wǎng)度優(yōu)化步驟,一是建立地質(zhì)變量的最佳理論變差函數(shù)正確地計算實驗變差函數(shù)并通過交叉檢驗優(yōu)選最佳的理論變差函數(shù)模型。在統(tǒng)計分析勘探區(qū)原始數(shù)據(jù)的基礎上,合理剔除異常值,求出勘探區(qū)主采煤層地質(zhì)變量在特征方向上的實驗變差函數(shù),經(jīng)過理論擬和交叉檢驗優(yōu)選,得出最佳的理論變差函數(shù)模型二是用地質(zhì)變量的估計方差評價勘探過程對礦床的控制程度,實例,某露天礦勘探區(qū)有效鉆孔655個首采區(qū)勘探網(wǎng)度160190M,每平方公里平均38個鉆孔在首采區(qū)附近,勘探網(wǎng)度為500M左右其余地區(qū)勘探線網(wǎng)度為1000M左右,,,,,,結論該露天礦首采區(qū)地質(zhì)變量的實際控制程度為89,已達到最佳控制網(wǎng)度。后續(xù)區(qū)則勘探控制程度較低,實際網(wǎng)度為1000M1000M左右,與最佳控制網(wǎng)度300300相差甚遠實踐證明,地質(zhì)統(tǒng)計學不僅可以對區(qū)域變量進行無偏“最優(yōu)”估計,而且在勘探網(wǎng)度的研究方面也有著廣闊的應用前景,

簡介：礦產(chǎn)資源,礦床的概念,,一、礦石與礦床,（一）礦石,指在現(xiàn)有技術和經(jīng)濟條件下，能夠從中提取有用組分（元素、化合物或礦物）的天然礦物集合體。,礦石的品位指礦石中有用元素、組分或礦物的含量。,礦石的品位表示法金屬礦石按提供金屬的質(zhì)量分數(shù)來表示，或按其氧化物（AL2O3、P2O3等）質(zhì)量分數(shù)來表示。貴金屬（如金、銀、鉑等）及砂礦以G/T、MG/T、G/M3、MG/M3來表示。非金屬礦石如石英，石棉等按其有用礦物的質(zhì)量百分數(shù)來表示；云母含量以KG/M3來表示。,礦床的概念,,一、礦石與礦床,（一）礦石,（二）礦床,礦床在一定的地質(zhì)作用下形成的質(zhì)量和數(shù)量上都能滿足當前開采利用要求的有用礦物的富集地段。,礦床的概念,,一、礦石與礦床,礦點發(fā)現(xiàn)礦石存在的地方或地段,（二）礦床,礦床的概念,,一、礦石與礦床,礦體是礦床的基本組成單位，是達到工業(yè)要求的含礦地質(zhì)體，又是開采的直接對象。圍巖是礦體周圍暫無經(jīng)濟價值的巖石。,同生礦床礦體和圍巖是同一地質(zhì)作用中的產(chǎn)物，即兩者是同時生成的。后生礦床礦體在圍巖之后生成。,礦床的概念,,二、礦產(chǎn)的分類,一切埋藏在地下或分布于地表的可供人類開采利用的天然礦物資源。,（一）金屬礦產(chǎn),（1）黑色金屬鐵、錳、鉻、釩、鈦等,按照工業(yè)用途分類,（2）有色金屬鋅、鋁、鎳鉬等,（3）貴金屬金、銀、鉑、鈀鋨、釕等,（4）放射性金屬鈾、鐳、釷等,（5）稀有、稀土和分散金屬礦產(chǎn)如鉭、鈮、鋰、銫等,（二）非金屬礦產(chǎn),可以提供非金屬元素及其化合物或直接利用非金屬及其集合體的礦產(chǎn)。,礦床的概念,,二、礦產(chǎn)的分類,（1）冶金輔助原料螢石、耐火粘土、白云巖和石灰?guī)r等,（2）化學工業(yè)及化肥工業(yè)原料磷灰石、黃鐵礦、明礬石等,（3）壓電及光學原料壓電石英、冰洲石和螢石等,（4）陶瓷及玻璃工業(yè)原料石英砂、石英巖、高嶺土等,（5）建筑材料及水泥材料大理巖、石膏、花崗巖等,（6）寶石及工藝美術材料硬玉、軟玉、剛玉、瑪瑙、水晶、石榴子石、橄欖石等,（三）能源礦產(chǎn),礦床的概念,,二、礦產(chǎn)的分類,主要是指能夠轉換成為機械能、熱能、電磁能和化學能的各種能量的資源。,常規(guī)能源煤、石油、天然氣,新能源核燃料、海洋能、地熱能等,潛在能源天然氣水合物等,礦床的概念,,三、礦床的成因分類,內(nèi)生礦床,,主要是在巖漿活動過程中，在一定條件下，有用組分富集起來所形成的礦床。,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,是巖漿在冷凝過程中，由于巖漿分異作用使分散在巖漿中的有用組分聚集而成的礦床。,形成環(huán)境地下深處，較高溫、高壓環(huán)境,物質(zhì)來源上地?；虻貧ど钐?內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,早期巖漿礦床、晚期巖漿礦床、熔離礦床,（一）早期巖漿礦床,指有用礦物在巖漿冷凝過程中，比主要造巖礦物的硅酸鹽礦物早結晶或同時結晶所形成的礦床。,主要形成作用結晶分異作用,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（一）早期巖漿礦床,1）產(chǎn)在一定的巖漿巖母巖體中。如鉻鐵礦礦床產(chǎn)在超基性巖（橄欖巖、輝石巖等）中。稀土元素礦床產(chǎn)在堿性巖中。,2）早期形成的有用礦物，由于重力作用，可富集在巖體底部礦體；也可在動力作用之下，富集在巖體邊部成為邊緣礦體。一般很少超出母巖體外,這類礦床的特點,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（一）早期巖漿礦床,3）礦體和圍巖（母巖）基本上是同時生成的，所以這類礦床只是巖體中金屬礦物含量較高的部分，因此礦體和圍巖的界線是逐漸過渡的，邊界不是很明確。,4）礦石礦物先結晶，一般多呈自形晶，被硅酸鹽類礦物包圍。,指有用礦物在巖漿冷凝過程中，在主要硅酸鹽礦物結晶后形成的礦床。,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（二）晚期巖漿礦床,主要形成作用氣體分異作用,,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（二）晚期巖漿礦床,這類礦床的基本特點和早期巖漿礦床相似，但由于有用組分晚于硅酸鹽礦物結晶，所以礦石中的有用礦物多呈它形晶；礦石中有富含揮發(fā)性組分礦物（如磷灰石、鉻電氣石等）；礦體附近圍巖也出現(xiàn)蝕變現(xiàn)象（如綠泥石化）。,內(nèi)生礦床,,一、巖漿礦床,（三）熔離礦床,熔離作用（液態(tài)分異作用）由于物理或化學條件使巖漿在液態(tài)情況下發(fā)生分異的作用。,形成特點早期巖漿階段熔離分異晚期巖漿階段結晶成礦,內(nèi)生礦床,,二、偉晶巖礦床,在偉晶巖形成過程中，在揮發(fā)成分的影響下，通過巖漿分異或氣液交代作用，使有用組分富集而形成的礦床。,主要礦床花崗偉晶巖礦床,內(nèi)生礦床,,二、偉晶巖礦床,偉晶巖礦床的重要特征1、產(chǎn)狀和形狀礦床受構造控制，常常沿大構造帶成群構成偉晶巖帶。礦體受裂隙控制，因此形態(tài)和產(chǎn)狀常脈狀、透鏡狀等。,2、礦石的礦物成分和結構、構造礦石的成分即與相應巖漿巖相似，又具有巖漿期后礦床的某些特點，故在礦物成分上除石英、長石、云母外，還有由交代作用生成的氣相、熱液相礦物，如綠柱石，錫石、黑鎢礦、輝鉬礦及其它硫化物礦物，稀有元素礦物等；礦物的偉晶巖結構。,1）邊緣帶（細?；◢弾r帶）晶體細小，主要由長石、石英組成；2）外側帶（文象花崗巖帶）礦物顆粒較粗，主要由斜長石、鉀微斜長石、石英和白云母組成；有時有綠柱石等稀有元素礦物出現(xiàn)；3）中間帶（中粗粒偉晶巖帶）礦物顆粒比外側帶更大，主要由塊狀長石、石英組成，有時有綠柱石、鋰輝石等稀有元素礦物出現(xiàn)，此帶的連續(xù)性和對稱性也較前兩帶明顯；4）內(nèi)核（單礦物帶）有巨大的長石或石英晶體，并常發(fā)育有晶洞構造，其中發(fā)育完整的晶簇，為壓電石英和貴重寶石的來源。,偉晶巖礦物分布四個帶的特征,二、偉晶巖礦床,內(nèi)生礦床,,三、氣化熱液礦床,成礦物質(zhì)在熱氣或熱液中被搬運并填充到巖石裂隙里所形成的礦床。,成礦溶液和成礦物質(zhì)來源目前認識一般有四種,1）巖漿熱液2）地下水熱液3）海水熱液4）變質(zhì)熱液,內(nèi)生礦床,,三、氣化熱液礦床,成礦作用方式氣水溶液與圍巖發(fā)生化學反應和物質(zhì)交換，形成接觸交代礦床。由于物理化學條件的改變，使填充于圍巖裂隙中的氣水溶液發(fā)生沉淀而形成充填礦床（熱液礦床）。,內(nèi)生礦床,,三、氣化熱液礦床,一接觸交代礦床,巖漿侵入體與圍巖接觸地帶，由于氣水熱液的交代作用而形成的礦床（矽卡巖礦床）,交代作用氣水溶液在化學性質(zhì)較活潑的圍巖裂隙和孔隙中流動時，溶液與圍巖中某些礦物起化學反應，并同時發(fā)生極細微狀態(tài)下的溶解作用和沉淀作用，原有礦物逐漸被溶解掉而代之以新礦物。,內(nèi)生礦床,,三、氣化熱液礦床,二熱液礦床,由各種成因的含礦氣水溶液在一定的物理化學條件下，在有利的構造或圍巖中，以充填或交代成礦方式所形成的有用礦物堆積體。（這類礦床不伴生有矽卡巖化圍巖蝕變，有用礦物的沉淀即可有化學交代作用又可有充填作用。）,充填作用氣水溶液在化學性質(zhì)不活潑的圍巖中流動時，一般與圍巖沒有明顯的化學反應和物質(zhì)的相互交換，氣水溶液中的有用組分是由于物理化學條件變化的影響，直接沉積在圍巖裂隙和空洞中。,形成礦產(chǎn)礦石礦物以高溫氧化物和含氧鹽為主，如黑鎢礦、錫石、輝鉬礦等為主。脈石礦物除石英外，還常有含揮發(fā)成分的礦物如電氣石（含硼）、綠柱石（含氯）、螢石（含氟）、磷灰石（含氟、氯）等，這些礦物可以作為判斷高溫熱液礦床的一種標志。,根據(jù)溫度分類,內(nèi)生礦床,,三、氣化熱液礦床,二熱液礦床,1）高溫熱液礦床形成溫度為500300℃，礦體多位于花崗巖體頂部及與其靠近的非碳酸鹽圍巖中，多呈脈狀，其發(fā)育程度往往與裂隙發(fā)育程度有關。,根據(jù)溫度分類,內(nèi)生礦床,,三、氣化熱液礦床,二熱液礦床,2）中溫熱液礦床形成溫度約為300200℃，礦體位于距侵入體較遠的圍巖中，并往往為圍巖的斷裂等構造條件所控制。,形成礦產(chǎn)礦石礦物以高溫氧化物和含氧鹽為主，如黑鎢礦、錫石、輝鉬礦等為主。脈石礦物除石英外，還常有含揮發(fā)成分的礦物如電氣石（含硼）、綠柱石（含氯）、螢石（含氟）、磷灰石（含氟、氯）等，這些礦物可以作為判斷高溫熱液礦床的一種標志。,根據(jù)溫度分類,內(nèi)生礦床,,三、氣化熱液礦床,二熱液礦床,3）低溫熱液礦床形成溫度約為20050℃，礦體多發(fā)現(xiàn)于距侵入體很遠的沉積巖中，形成部位較淺。,形成礦產(chǎn)礦石礦物亦以硫化物為主，輝銻礦、辰砂、雄黃、雌黃等為典型的低溫熱液礦物，有時也有方鉛礦、閃鋅礦等；脈石礦物有石英、方解石，重晶石以及膠體礦物蛋白石等。,內(nèi)生礦床,,四、火山礦床,指在火山活動過程中，產(chǎn)于地表或接近地表（0－15KM）的礦床。,火山巖漿礦床是由于巖漿的噴發(fā)作用，把早期結晶的有用礦物和熔融狀態(tài)的有用組分帶至地表或抵近地表，所形成的一些特有礦床?；鹕綒庖旱V床是火山噴發(fā)或噴發(fā)期后的氣體和熱液，在一定地質(zhì)條件下，氣液相互作用或氣液與圍巖作用，促使有用組分富集和沉淀所形成的礦床火山沉積礦床是火山噴發(fā)過程中產(chǎn)生的有用組分，溶解在水中經(jīng)過搬運和沉積所形成的礦床。,外生礦床,,在地表外力作用下使有用元素或有用組分聚集所形成的礦床。,外生礦床,,一、風化礦床,地殼表層巖石在風化作用過程中，使某些穩(wěn)定的有用組分在原地或原地附近富集起來所形成的礦床。,物理風化成礦作用原巖或原礦石在崩解、破碎之后，其中的某些有用組分可在不改變其化學狀態(tài)下，在空間上得到相對富集并具備易于選礦的有利因素，從而形成礦床。,化學風化成礦作用在化學風化之中，原巖或原礦石中某些礦物成分要分解成為兩部分物質(zhì)一部分成為可溶鹽類隨地表流失或被淋慮到露頭底部；另一部分難溶物質(zhì)則殘留在原地，這兩部分物質(zhì)，如含有有用組分，可在它們的相互分離之下得到相對富集、具有工業(yè)意義，從而形成礦床。,,（一）殘積－坡積砂礦床,外生礦床,,一、風化礦床,殘積砂礦床有用礦物堆積在原地形成的礦床；坡積砂礦床有用礦物沿地表移動堆積于山坡上形成礦床。,這類礦床的明顯特點是礦石礦物及脈石礦物未經(jīng)膠結，呈疏松散離狀態(tài)，因而常是以砂礦形式存在。,,（二）殘余礦床,外生礦床,,一、風化礦床,易溶組分被地表水或地下水帶走，難溶組分在原地彼此互相作用，或者單獨從溶液中沉淀出來形成新礦物，由這些物質(zhì)堆積而形成的礦床。,（三）淋積礦床（滲濾礦床）,外生礦床,,一、風化礦床,地表巖石或品位較低的礦床，在風化過程中有一部分溶于水的組分滲入地下，因沉積作用或沿途與圍巖發(fā)生交代作用所形成的礦床。,這類礦床是含礦原巖地表露頭部分在風化帶中發(fā)生次生變化的產(chǎn)物。這種次生變化對一些金屬硫化物礦床來說，表現(xiàn)得比較明顯金屬硫化物礦床露出地表以后，其整個礦體，自上而下，是分處于三種化學環(huán)境之中，這三種化學環(huán)境是由地下水活動情況決定的。,（三）淋積礦床（滲濾礦床）,外生礦床,,一、風化礦床,1）氧化帶從地表到地下潛水面以上的地帶；2）還原帶在潛水面以下，到一定深度，地下水由高向低進行側向流動的地帶；3）原生硫化物礦石帶位于還原帶以下的地帶，地下水基本處于停滯狀態(tài)的地帶。,,外生礦床,,二、沉積礦床,在地表外力作用下，主要通過沉積分異作用使有用組分富集而成的礦床。,外生礦床,,二、沉積礦床,（一）機械沉積礦床,巖石風化形成的碎屑產(chǎn)物，在搬運過程中，按粒級和比重大小進行沉積分異，使有用成分聚集形成礦床，叫做機械沉積礦床，通常簡稱為砂礦床。,沖積砂礦床由河流作用形成的砂礦床；海濱砂礦床由河流帶來的或海岸巖石被破壞物質(zhì)，經(jīng)海浪和岸流的沖刷、分選和沉積，往往使有用礦物富集，形成海濱砂礦床。,,外生礦床,,二、沉積礦床,（二）化學及生物沉積礦床,1）蒸發(fā)沉積礦床指溶解于水的鹽類物質(zhì)，由于蒸發(fā)作用在地表水體中沉淀結晶而成的礦床，也叫蒸發(fā)鹽礦床或真溶液礦床。,2）膠體化學沉積礦床巖石風化所形成的膠體溶液，除部分殘留原地外，還有一部分在腐殖酸的作用下形成穩(wěn)定絡合物長距離搬運入湖入海，在電解質(zhì)中和作用下發(fā)生沉淀，聚集成礦。,3）生物及生物化學沉積礦床指生物遺體堆積或由生物作用直接間接引起有用物質(zhì)的聚集所形成的礦床。,外生礦床,,三、可燃有機巖礦床,這是一類有機成因的可以作為燃料能源的礦床，包括煤、石油、天然氣、油頁巖等。,,變質(zhì)礦床,,變質(zhì)礦床是原巖或原礦床經(jīng)變質(zhì)作用的轉化再造后形成的或改造過的礦床。,生成變質(zhì)巖的地質(zhì)作用稱為變質(zhì)成礦作用，主要有以下幾種,1）脫水作用當溫度和壓力升高時，原巖中的含水礦物經(jīng)脫水形成一些不含水礦物，如褐鐵礦變?yōu)槌噼F礦；2）重結晶作用細粒、隱晶質(zhì)結構變?yōu)橹写至＝Y構，如灰?guī)r變成大理巖，蛋白石變?yōu)槭ⅲ?）還原作用礦物中一些變價元素由高價轉變?yōu)榈蛢r，使礦物成分變化，如赤鐵礦變?yōu)榇盆F礦；,4）重組合作用溫度、壓力等變化使原來穩(wěn)定的礦物平衡組合被新條件下穩(wěn)定的礦物組合代替，如粘土礦物轉變?yōu)樗{晶石和石英；5）交代作用在區(qū)域變質(zhì)作用和混合巖化過程中產(chǎn)生的變質(zhì)熱液交代原巖，使其礦物成分發(fā)生變化；6）塑性流動和變形在高溫、高壓條件下巖石可發(fā)生揉皺、破碎和塑性流動，使巖石產(chǎn)生定向構造；7）局部熔融高溫、高壓及流體的參與，巖石出現(xiàn)選擇性重熔和局部熔融，形成混合巖化巖石。,變質(zhì)礦床,,變質(zhì)礦床,,受變質(zhì)礦床指原已形成的礦床，后又受到區(qū)域變質(zhì)作用改造所形成的礦床。,變成礦床指原來巖石中含有某些有用礦物組分但未形成礦床，在區(qū)域變質(zhì)作用過程中使某些成分活化、集中，重結晶所形成的礦床。,混合巖化礦床原巖在變質(zhì)作用后期受區(qū)域混合巖化作用及部分深熔作用所形成的礦床。這類礦床主要是礦源層中的成礦組分，在混合巖化流體（包括來自地幔的上升流體以及從混合巖漿析出的熱液等）的作用下，發(fā)生運移和集中而形成的,變質(zhì)礦床分類,,,河北大廟釩鈦磁鐵礦,,,

簡介：12SR同位素演化/SR同位素地球化學,隕石和整體地球的SRNDOS同位素組成和演化整體地球的同位素演化，是示蹤地球上各種地質(zhì)過程的基準。而要理解整體地球的同位素演化，必須首先知道整體地球的初始同位素組成。但是，由于地球的質(zhì)量大、散熱慢，而發(fā)生長期的熱重力化學分異作用，因此在地球上很難取到反映整體地球的樣品。,121隕石和整體地球SR同位素組成和演化一些同屬太陽系與地球同源的小星體，質(zhì)量小、散熱快，只經(jīng)歷了相對短期（N?101102MA）化學分異可能發(fā)生熔融作用并伴隨金屬FENI和硅酸鹽熔體的分離，很快冷卻形成成分不同的固體，因而保持了太陽系較早期分異時的同位素成分。小星體之間碰撞產(chǎn)生的碎片，落到地球上就成為隕石，如果沒有受到地質(zhì)作用的改造，則其同位素成分可以代表整體地球的組成。,大部分隕石來自火星和木星之間繞太陽而行的小游星，小游星（ASTEROID）是較大母體的碎塊，而較大母體來源于小行星，小行星（PLANETOID）是在通過太陽系中太陽星云凝結和俘獲星子而形成太陽和行星過程中形成的。此外，一小部分石隕石來自月亮和火星被小游星撞擊而濺出的碎塊。,隕石由與地球上基性巖礦物類似的硅酸鹽和氧化物礦物組成，此外含有分散狀的金屬鐵和鎳顆?；虺疏F和鎳存在。因此隕石被劃分為石隕石、石鐵隕石、鐵隕石。所收集到的隕石中石隕石占95％鐵隕石4％石鐵隕石1％,石隕石又分為球粒隕石CHONDRITE球粒隕石含有直徑1MM左右的小球（CHONDRULE。許多球粒隕石是復礦碎屑角礫巖，顯示不同范圍的熱和沖擊變質(zhì)效應；無球粒隕石ACHONDRITE玄武質(zhì)無球粒隕石與地球上基性、超基性巖成分和結構相似,SUMMARYCLASSIFICATIONOFMETEORITES,參考資料,頑輝隕石,鈣長輝長巖,中鐵隕石和石鐵隕石,1211石隕石和鐵隕石大部分石隕石的RBSR等時線年齡為455GA，誤差較小隕石名稱RBSR等時線年齡KR?HENBERG球粒隕石4600±0014GA1CARICH無球粒隕石430±026GA27個鐵隕石的硅酸鹽包體455±0077GA3COLOMERA鐵隕石硅酸鹽包體礦物451±004GA4LL型球粒隕石4493±0018GA51KEMPEB,NUKGNEISSC,KETELIDIANGNEISSD,QUORGUQGRANITES,AFTERMOORBATHANDTAYLOR1981,無論怎樣，陸殼的87SR/86SR比值大于地幔的比值，這是解釋火成巖和沉積巖初始比值及其物源的基礎。多數(shù)花崗巖的87SR/86SR比值較高，其形成是以先存硅鋁層物質(zhì)為主要源巖。而玄武質(zhì)巖石和超基性巖石則來源于地幔。,值得注意的是，北美的一些大花崗巖基的SR同位素初始比值只比地幔的比值高少許，可能原因這些花崗巖可能是由經(jīng)歷了麻粒巖相變質(zhì)作用而貧RB的下地殼熔融形成；或者是由深海沉積物、海底玄武巖和上地幔組成的巖石圈板塊向北美板塊俯沖過程中，俯沖板塊的上述巖石的混合物發(fā)生熔融形成。,控制因素●來源●存留時間（TR）→隨洋流的遷移,海洋SR同位素分布,123海洋SR同位素,SR的來源2/3來自陸源風化剝蝕1/3來自海底熱液來自碳酸鹽沉積物成巖作用來自地下水（量）,SR在海洋中的存留時間2MA海水循環(huán)時間1500ASR同位素全球海洋均勻87SR/86SR07091其演化反映全球性的物源變化,表中數(shù)據(jù)代入上式，得大陸河流來源SR為66±2，火山來源SR為338±2,,根據(jù)質(zhì)量平衡混合方程,,而河流中的SR來自灰?guī)r和硅酸鹽風化,表中數(shù)據(jù)代入上式，得大陸河流中的SR71來自灰?guī)r,海洋中SR的來源,,HESSETAL,1986,87SR/86SR升高←喜瑪拉雅隆升剝蝕,海洋SR同位素和SR同位素地層學,VEIZERETAL1999,

簡介：10、KAR法和ARAR法同位素年代學,1、地球化學性質(zhì)K是IA族堿金屬元素，是地殼中8種最豐富的元素之一，是許多造巖礦物（如云母、鉀長石、粘土礦物和某些蒸發(fā)鹽礦物）的主要成分。,K有3個天然出現(xiàn)的同位素，其豐度如下39K932581（穩(wěn)定）；（輻照可轉變?yōu)?9AR）40K001167（放射性）41K67302（穩(wěn)定）由此計算得原子量為390983（GARNERETAL,1975）。,AR是一個惰性氣體元素，原子量為39948，AR在地球大氣中的含量為093。根據(jù)NIER1950的測定，地球大氣中AR的同位素豐度為40AR996038AR006336AR0337因而大氣40AR/36AR2955。,2、KAR法定年放射性的40K分支衰變?yōu)?0CA和40AR,比較LRB1421011A1LSM6541012A1,,40K的相對豐度僅001167，40K中的8884衰變形成的40CA，在大多數(shù)巖石中被非放射成因的40CA所淹沒，故放射成因的40CA的豐度在大多數(shù)巖石中的變化很小。加之自然和工業(yè)過程中CA同位素會發(fā)生分餾，因此這一衰變母子體定年方法只有很局限的應用。本課不擬介紹。,40K中雖然只有1116衰變?yōu)?0AR，但由于AR是稀有氣體，其中放射成因AR占主導。故KAR法定年是最早發(fā)展起來并被廣泛應用的方法之一。,在一個含K的封閉體系中，放射成因40AR和40CA的增長可表達為40AR40CA40KE?T1（1）式中?是40K的總衰變常數(shù)，??E??5543?1010A1。衰變?yōu)?0AR的那部分40K原子數(shù)為?E/?40K。因此含K礦物或巖石中總40AR為40AR40ARI?E/?40KE?T1（2）,40AR40ARI?E/?40KE?T12如果礦物或巖石形成時完全去氣，不存在初始40ARI，即所含氬都為放射成因40AR40AR?E/?40KE?T13式（3）即為KAR年齡方程。,40AR?E/?40KE?T13通過測定含K礦物中的K含量和放射成因40AR的量，即可從此方程求得T,由此求得的T只有當下述條件滿足下才是有意義的年齡值條件1礦物結晶后不久即對AR封閉（礦物結晶后冷卻很快）；條件2礦物在形成時及其以后沒有外來40AR（通常稱為過剩AR或繼承AR）加入，也沒有因擴散等而丟失。,條件3礦物也必須對K保持封閉，K同位素相對豐度的變化只由40K衰變引起，而沒有同位素分餾作用發(fā)生；條件4必須能夠?qū)y定過程中由于儀器內(nèi)部不可避免地存在的大氣40AR進行扣除校正。,由于AR是惰性氣體，在礦物晶格中不與其它原子鍵合，因此AR丟失是可能發(fā)生的。要使KAR定年結果有意義，所選礦物和巖石必須含有一定量的K并不易發(fā)生化學變化?；鹕綆r中的長石、黑云母和角閃石是KAR定年最有用的礦物。深成巖和變質(zhì)巖中的這些礦物也被用來進行KAR定年。,HART（1964）對受新生代巖枝侵入熱影響的前寒武紀變質(zhì)巖的礦物KAR定年研究表明，角閃石抵御熱擾動而保存AR的能力最強，黑云母次之，鉀長石最差。沉積巖中最合適的是含有海綠石的巖石。,由于全巖抵御熱擾動保存AR的能力最差，因此KAR定年中，只有當所有礦物相都太細而無法分離時，才采用全巖樣品。一般而言，KAR年齡代表礦物/巖石冷卻到AR擴散丟失微乎其微的溫度以來所經(jīng)歷的時間。,另一方面，一些含K礦物中發(fā)現(xiàn)存在過剩的40AR，在K含量較低或較年輕的礦物中，過剩40AR的存在對KAR定年的影響最明顯。堇青石、輝石和電氣石經(jīng)常含有過剩40AR，而角閃石、長石、金云母、黑云母和方鈉石中較少出現(xiàn)過剩40AR（YORKANDMACINTYRE,1965LIVINGSTONETAL,1967）。過剩40AR也曾經(jīng)在金剛石中發(fā)現(xiàn)（OZIMAETAL,1983）。注所謂過剩40AR或繼承40AR，與初始87SR等的含義相類似。,一般而言，受AR分壓高的區(qū)域變質(zhì)、偉晶巖和金伯利巖影響的礦物往往存在過剩40AR；DALRYMPLEANDMOORE1968在海底玄武巖中也發(fā)現(xiàn)過剩40AR，他們認為這是在靜水壓力下噴發(fā)的巖漿快速淬火，繼承40AR沒有象陸上噴發(fā)巖那樣完全去氣的緣故。,3、KAR等時線針對上述過剩AR存在使計算年齡偏老的問題，MCDOUGALLETAL1969提出用測定的總40AR（未經(jīng)大氣AR校正）除于穩(wěn)定的36AR對40K/36AR作圖，構作與RBSR法類似的等時線。,方程40AR40ARI?E/?40KE?T12兩邊除于36AR，得,該方程具有以下形式YBXM5,,4,Y,X,把方程4中初始40AR/36ARI一項擴展為包括大氣AR和繼承AR兩項,該方程具有以下形式Y2955CXM（6）,Y2955CXM當所分析的一套的火山巖樣品來自一個已完全去氣的單一巖漿體系，則C項為零。因此分析數(shù)據(jù)點構成的等時線的截距應為2955，從其斜率可以計算出火山巖的噴發(fā)年齡。,事實上，該等時線是樣品和大氣AR之間的混合線。圖說明地質(zhì)樣品繼承AR和分析過程大氣AR混染的情況，,在只有繼承AR和放射成因AR的情況下，數(shù)據(jù)點組成A、B、C排列；,但在發(fā)生不同程度大氣AR混染的情況下，會產(chǎn)生數(shù)據(jù)點散布（DEF）的結果。,原則上，KAR等時線圖上很好的線性分布將給出有意義的年齡和初始AR同位素比值。然而，由于這種復雜的大氣AR混合作用，有時很好的線性分布的斜率也可能沒有任何實際意義。盡管如此，對懷疑有過剩AR的體系，尤其是深成巖體系，進行等時線圖處理，仍然是一種很好的檢驗方法。,KAR等時線法定年可應用于除了滿足同時形成的條件外，還滿足以下兩條件之一的礦物或合適的全巖進入所分析礦物或巖石的初始AR具有相同的同位素組成所分析的礦物或巖石具有很高的放射成因40AR，以致于這些礦物或巖石在初始40AR/36AR比值方面的差異無關緊要,KAR法最重要的應用之一，是用來標定海底磁異常條帶的時標。由于從海底取到可進行KAR定年的新鮮巖石很有限，因此多數(shù)研究集中在對陸上具有很好磁性地層記錄的玄武質(zhì)熔巖剖面。KAR法幾乎是能夠測定年輕玄武巖的唯一方法。自從該方法建立以來，磁異常條帶時標被不斷地用KAR法進行修訂。,對于變質(zhì)巖，K－AR年齡往往代表最后一期變質(zhì)幕的退變質(zhì)作用（達到AR封閉溫度）的時間,AR丟失事件科羅拉多一個年齡為60MA的ELDORA二長巖巖枝侵入到年齡為1450MA的角閃巖和片巖中,離開巖枝的距離,1400MA,,角閃巖和片巖中礦物KAR表面年齡與侵入巖枝接觸帶距離圖AFTERHART1964,4、40AR39AR定年40AR39AR法與KAR法相比，具有下列特點/優(yōu)點能夠克服傳統(tǒng)的KAR法因發(fā)生AR丟失而產(chǎn)生偏差的缺點。只需測定AR同位素比值，排除了KAR法因需用兩份樣品測定K、AR的絕對含量、樣品存在不均一性等所產(chǎn)生的誤差。因此該方法特別適用于很小或很珍貴的樣品的定年,（1）原理含K礦物中的穩(wěn)定同位素39K可通過在核反應堆中受快中子輻照原位轉化為39AR,這樣，使KAR定年中對K含量的測定轉化為對AR同位素的測定，從而提高精度（MERRIHUEANDTURNER，1966。,KN中子ARP質(zhì)子,39AR是放射性的，但其半衰期T1/2269A相對于質(zhì)譜分析過程而言較長，因此可以當作穩(wěn)定同位素來對待。,KN中子ARP質(zhì)子,39K通過輻照轉化為39AR的產(chǎn)量可表達為,式中ΔT為輻照時間，?E是能量為E的中子的通量密度，?E為受能量為E的中子所輻照的截面。計算39AR的產(chǎn)量必須是對整個中子能量范圍進行積分，但這是很難實現(xiàn)的。因此一般用已知年齡的標樣來監(jiān)測反應堆中子通量。,自然衰變方程40AR?E/?40KE?T1,兩方程相除得到,,反應堆輻照方程,中括號內(nèi)的項對于待測樣品和標樣而言，具有相同的值。習慣上將該項的倒數(shù)用J表示,,對標樣而言，J可由下式求得（式中T已知）,,從而，樣品的年齡T可由下式求得,＝EΛT－1/J,為了獲得一起放入反應堆的每一個未知樣品的精確J值，需要同時放置幾個標樣，每一個樣品的J值由相對于標樣放置位置進行內(nèi)插獲得（MICHELL,1968）。,矯正消除大氣AR假定輻照樣品中39AR由39K與中子反應產(chǎn)生（大氣中沒有39AR）40AR由從40K衰變產(chǎn)生的、以及分析過程中混染的大氣AR兩部分組成，36AR完全來自大氣。則式,中的40AR/39AR可通過以下大氣AR矯正獲得。,大氣40AR的矯正,對于礦物年齡大于1MA并且K/CA比值大于1，只需作大氣AR矯正（MITCHELL，1968。,36AR完全來自大氣,因大氣40AR/36AR2955,但在反應堆中輻照39K的過程中，中子與CA的同位素反應產(chǎn)生一些起干擾作用的AR同位素（36AR、37AR、39AR。因此，對于年齡小于1MA并且K/CA比值小于1的礦物樣品，必須進行干擾AR同位素的矯正（BRERETON,1970DALRYMPLEANDLANPHERE,1971,式中37AR/39AR是從樣品中測定的用于監(jiān)測干擾的AR同位素比值，由于37AR是放射性的（T1/235天），故該比值必須進行從輻照至質(zhì)譜分析這段時間內(nèi)所發(fā)生的37AR的衰變校正；式中36AR/37ARCA、39AR/37ARCA和40AR/39ARK分別是輻照過程中從CA和K所產(chǎn)生的這些同位素的比值，可分別用純CA鹽和純K鹽經(jīng)反應堆輻照后測定，它們反映了反應堆中子通量特征。,2逐級加熱分析技術40AR39AR方法將樣品的39K原位轉化為了39AR而礦物或巖石中不同區(qū)域的AR，有可能被分階段釋放出來，并且恢復每一階段所包含的年齡信息。,與傳統(tǒng)的“全熔”技術相比，該技術的優(yōu)越性在于其逐步去氣可以識別樣品中可能存在的異常子系統(tǒng)，從而有可能把它們排除在樣品的正常部分以外。該方法通常用于遭受過AR丟失的單礦物或全巖樣品，并且也有助于對存在繼承AR的樣品的解釋。,在部分遭受擾動的樣品中，最易發(fā)生AR擴散丟失的區(qū)域（如礦物晶體的邊部），在較低的溫度下就釋放AR；而那些對AR禁錮較牢的區(qū)域抵御擾動也較強，在溫度較高時間才釋放AR。,為理解受擾動樣品的歷史，對逐級加熱分析的結果，可用下述兩方式之一來處理/表述ARKAR等時線圖（相似于傳統(tǒng)KAR法對一套樣品分析結果的處理），對研究有繼承AR的樣品很有用年齡譜圖對評估AR丟失更有用。,ARKAR等時線圖（相似于傳統(tǒng)KAR法對一套樣品分析結果的處理），對研究有繼承AR的樣品很有用,圖顯示了BJURBOLE隕石的逐級加熱分析結果，數(shù)據(jù)點的直線分布顯示了該隕石的單階段封閉體系歷史。等時線初始40AR/36AR比值是初始AR和大氣AR的混合體的值。,（據(jù)MERRIHUEANDTURNER,1966）,作業(yè)推導此公式,,反轉等時線圖,設想一個樣品中的AR是放射成因AR和捕獲AR兩組分的混合物。這樣逐步釋放的各部分AR應該在左圖上投在一條直線上，放射成因AR組分的36AR/40AR0因為36AR不是衰變產(chǎn)生的,而捕獲AR即非放射成因AR可以從39AR/40AR外延到0而得到對應于39K/40AR0，因為39K與40K正相關,因此它也對應于40K/40AR0,FROMWHITE，2000,39AR/40AR,,?,反轉等時線揭示存在兩個過剩AR組分B同一樣品的AR坪年齡圖,FROMWHITE,2000,年齡譜圖（對評估AR丟失更有用）,為了構筑年齡譜圖，每升高一級溫度所釋放的氣體量在質(zhì)譜儀器中用39AR離子流的強度來度量。每一級釋放的氣體畫作一橫檔（沿X軸方向），其長度代表其占樣品釋放39AR總量的分數(shù)，其在Y軸方向上的高度位置等于矯正后的40AR/39AR比值（此比值與年齡正相關）。,圖兩個得克塞斯玻隕石的理想的40AR/39AR年齡譜（據(jù)YORK,1984）,從年齡譜圖上確定可靠的結晶年齡取決于識別出一個年齡平臺。年齡平臺的嚴格標準，是一系列連續(xù)逐級釋放具有相似40AR/39AR比值（在平均值的2?標準偏差范圍內(nèi)）的AR占總釋放AR量的50以上（DALRYMPLEANDLANPHERE,1974LEEETAL,1991）。但在許多情況下，確認年齡平臺沒有那么嚴格。,沒有受到風化影響的玻隕石能產(chǎn)生完滿的年齡平臺（如圖）。但40AR39AR法最有用的應用是研究歷史復雜、有后期AR丟失的樣品。,AR丟失事件科羅拉多一個年齡為60MA的ELDORA二長巖巖枝侵入到年齡為14501600MA的角閃巖和片巖中,離開巖枝的距離,1400MA,,角閃巖和片巖中礦物KAR表面年齡與侵入巖枝接觸帶距離圖AFTERHART1964,巖枝鄰區(qū)變質(zhì)巖中角閃石、黑云母、長石的坪譜圖，BERGER1975得出結論認為角閃石能夠給出表面上很好而實際無意義的年齡，這使得僅依靠角閃石年齡來進行地質(zhì)解釋是危險的。BERGER認為黑云母的部分重置都產(chǎn)生容易辨認的不規(guī)則坪譜圖，因此黑云母的坪年齡比較可靠。,,,DISTANCEMETER,①,②,③,逐步加熱定年的理論前提沒有考慮輻照核反應N,P過程中質(zhì)子釋放時的后坐力可能至39AR丟失或再分布的情況如果有相當一部分39AR丟失了,40AR/39AR升高從而定年結果老于地質(zhì)年齡,輻照過程中質(zhì)子釋放至39AR丟失對定年影響,KN中子ARP質(zhì)子,質(zhì)子釋放后坐力至39AR丟失效應的大小取決于含K礦物顆粒的大小，礦物顆粒小效應則大。坪年齡圖型式為低溫部分40AR/39AR高，數(shù)據(jù)在中溫部分趨向“真實坪年齡”,過剩40AR坪年齡圖型式含有過剩40AR的礦物的傳統(tǒng)KAR定年結果老于礦物冷卻年齡，無實際意義。40AR/39AR逐步加熱法獲得的坪年齡圖有時能夠探測過剩40AR的存在即馬鞍形SADDLESHAPED的坪年齡圖下圖表示有過剩40AR存在。,從馬鞍形圖上無法獲得有意義的年齡。用等時線法有可能獲得有意義的年齡值。,對逐級加熱分析的結果處理方法效果小結ARKAR等時線圖對研究有繼承AR的樣品很有用年齡譜圖對評估AR丟失更有用。,40K40AR、39AR40AR法定年小結,如在常溫下，40AR的擴散系數(shù)D為1020CM2S1量級，在1GA時間內(nèi)擴散的距離為X≈DT1/2X≈310710910201/20005CM但在250℃時（相當于低級變質(zhì)作用），40AR的擴散系數(shù)為1012CM2S1量級，則在100MA時間內(nèi)X≈310710010610121/254CM此結果表明，此條件下所有礦物體系對AR都是開放的?！咀⑦@樣的溫度、時間條件對應于地殼10KM深度的巖石，如一個花崗巖由于構造運動發(fā)生褶皺或由于沉積盆地形成過程中被上覆沉積巖層覆蓋】,對于大于10億年的樣品，40K40AR不能提供可靠的年齡數(shù)據(jù)，39AR40AR要可靠得多?？膳袛嘤袩o擴散丟失，若找到無丟失的礦物則可獲得年齡,對于古老的研究對象，我們用UPB、SMND等測定年齡，而用KAR表面年齡來研究巖石的復雜地質(zhì)歷史如果KAR年齡接近于真實年齡，就表明其地質(zhì)歷史比較平靜。如果KAR年齡比可靠年齡小得多，則說明該巖石遭受了熱事件，如果KAR年齡老于可靠年齡（較少出現(xiàn)），可能是由于風化溶解丟失了K。,

簡介：,51同位素稀釋法分析,（ISOTOPEDILUTION）,,例如RB－SR同位素定年公式中,,87SR/86SR87SR/86SRI87RB/86SR（EΛT－1）,,測定比值,,,稀釋劑法分別測定,,進行同位素含量分析，需采用同位素稀釋法，即在樣品進行離子交換色譜分離以前，加入同位素稀釋劑SPIKE,某一個同位素的成分人工富集，與樣品溶液充分混合平衡后，再進行前述色譜分離后，進行同位素質(zhì)譜分析。,稀釋劑87RB＝9940％，85RB＝060％，85RB/87RB＝000604,天然樣品87RB＝2783％，85RB＝7217％,85RB/87RB＝25933,例如,,,右邊分子分母同除于87RBSPIKE，爾后在分子的85RBROCK/87RBSPIKE項上乘于87RBROCK/87RBROCK得,,,稍作變換得,,,一般地,已知巖石中RB同位素豐度87RB＝2783％，85RB＝7217％（現(xiàn)今太陽系行星所有樣品都為此值），即85RB/87RBROCK25933，巖石RB的原子量MROCK854677,,025G巖石粉末中加350G稀釋劑溶液，即87RBSPIKE350G750MG/G/8689710994AV0300269?MOLEAV；加HF＋HCLO4溶解，離子色譜法分離提純RB，質(zhì)譜測定得87RB/85RBMIXTURE＝155或85RB/87RBMIXTURE＝0645161,已知稀釋劑RB同位素豐度87RB＝9940％，85RB＝060％，稀釋劑溶液濃度為750PPM,即85RB/87RBSPIKE0006036，稀釋劑RB的原子量MSPIKE868971,例如用同位素稀釋法測定巖石中RB含量,00985119?MOLEAV,代入,得,即上述025G巖石樣品中87RB原子數(shù)為87RBROCK00985119?MOLEAV加入SRSPIKE,同理可得86SRROCKN?MOLEAV由此可獲得87RB/86SRROCK00985119/N,,RB－SR同位素定年公式中,,87SR/86SR87SR/86SRI87RB/86SR（EΛT－1）,,測定比值,,,稀釋劑法測定的原子數(shù),還可計算得巖石中元素RB的含量87RBROCK的質(zhì)量00985119?MOLE854677842?G85RBROCK的質(zhì)量00985119?MOLE259338546772183?G巖石中RB元素的質(zhì)量84221833025?G因此，該巖石樣品025G的RB元素濃度為3025?G/025G1210PPM,注85RB/87RBROCK25933,當待測元素具有多于2個天然同位素，可以測定2個或以上的同位素比值，從這些與稀釋劑混合后的同位素比值測定值，不僅可以計算出普通樣品的該元素含量，而且可以計算出該元素的同位素比值（如PB，SR同位素等）。計算方法參考以下文獻,LONG,1996,EPSL,128992BOELRIJIK,1968,CHEMGEOL332325KROGHHURLEY,1968,JGEOPHYSRES73710725DODSON,1970,GCA,34124144GALE,1970,CHEMGEOL630510RUSSELL,1971,JGEOPHYSRES76494955RUSSELL,1977,CHEMGEOL20307314CUMMING,1973,CHEMGEOL11157165HAMELINETAL,1985,GCA,49173182,,稀釋劑方法的誤差,誤差放大倍數(shù)ERRORMAGNIFICATIONFACTORFERROR,,,如前例85RB/87RBROCK25933，85RB/87RBSPIKE0006036則誤差放大倍數(shù)FERROR,,所加稀釋劑的量要確保85RB/87RBMIXTURE0021之間,,稀釋劑方法誤差及稀釋劑添加量控制,,對上述稀釋劑，加多少才能確保85RB/87RBMIXTURE0021之間,設,,,,則,變換后得,記為,,,變換得,誤差,,要使誤差最小，需RSRR要達到最大，即SPIKE的同位素與樣品同位素的差別盡可能地大，越大價格越貴；對給定的RS和RR，1/W1W要達最大，即WX/XY05，也就是所秤的樣品和所加的SPIKE中目標同位素的量要盡可能相等。,相對誤差ΔX/X隨WX/XY值的變化見圖，圖中采用ΔRM/RSRM104和ΔY/Y104,FROMALLEGRE,2008,其中XKEROCKYKESPIKE,即所加SPIKE中87RB的量要與樣品中87RB近等量,ΔX/X,,例如RB－SR同位素定年公式中,,87SR/86SR87SR/86SRI87RB/86SR（EΛT－1）,,測定比值誤差在十萬分之3左右,,,稀釋劑法測定的原子數(shù)此項比值的差誤在15‰左右而ICPMS含量測定誤差在5左右,,對PB同位素有用三稀釋劑精確測定法SJGGALER，1999,OPTIMALDOUBLEANDTRIPLESPIKINGFORHIGHPRECISIONLEADISOTOPICMEASUREMENTCHEMICALGEOLOGY,VOLUME157,255274,,

簡介：普通地質(zhì)學GENERALGEOLOGY,南京大學地球科學系舒良樹,第一章緒論CHAPTER1INTRODUCTION,普通地質(zhì)學GENERALGEOLOGY,南京大學地球科學系舒良樹,普通地質(zhì)學GENERALGEOLOGY,PHYSICALGEOLOGY目的與要求了解地球科學基本理論和知識,為專業(yè)課打基礎專業(yè)對象構造地質(zhì)學，固體地球物理學，古生物學,巖石學，礦物學,礦床學,地球化學，放射地質(zhì)學，水文學，工程地質(zhì)學,地球探測與信息,地理學基地班屬于GENERALEDUCATION專業(yè)培養(yǎng)流程普地→野外實習→專業(yè)課→野外實習→畢業(yè)論文實習→畢業(yè)論文畢業(yè)去向考研,高校,科研單位，管理部門,其它安排教學20周復習1周；周學時6（講課4,實驗2）學分4考試記分考試50實驗15考試15小論文15專業(yè)表現(xiàn)5教學方式1講課實習；2經(jīng)典理論現(xiàn)代最新進展；3理論圖象實驗課1分班；2時間第一周開始；3普地實驗室A103其他安排10月課間野外；課堂討論；看錄象片臨時通知,FURTHERREADINGSUGGESTIONS1JOLIVETL,NATAFHC2001GEODYNAMIQUEPARISDUUNOD2JEANDERCPURT,JACQUESPAQUET1999GEOLOGIEOBJETSETMETHODESPARISDUUNOD,14563ANDREBRAHIC,MICHELHOFFERT,ANDRESCHAAF,MARCTARDY,JEANYVESDANIEL1999SCIENCESDELATERREETDEL’UNIVERSPARISVUIBERT,16344PMCLDDUFF19934THEDITIONHOLMES’PRINCIPLESOFPHYSICALGEOLOGYLONDON,GLASGOW,NEWYORK,TOKYO,MELBOURN,MADRASCHAPMAN地殼平均厚度30多公里（大陸2070公里，海洋710公里）超深鉆“深入地球深部的望遠鏡”。中國大陸超深鉆CCSD，僅鉆探5KM深度（東海縣）；俄羅斯地臺鉆孔最深，也僅10KM,德國78KM。其他部分只能通過分析地震波、重力、磁力等間接推測其物質(zhì)組成及存在狀態(tài),SECTION2PREDOMINANCEOFCHINAONGEOSCIENCE1中國地域廣大，地球各個演化時期信息豐富，物質(zhì)記錄齊全。2有地球上最古老和最年輕的造山帶、有獨特的盆地構造、有巨大面積的花崗巖、有豐富的能源礦產(chǎn),吸引著各國學者競相來華研究。3我國具有獨特的地學優(yōu)勢1）獨一無二的青藏高原TIBETPLATEAU2）全球最大面積的西北黃土高原LOOSE3）世界罕見的大別山高壓超高壓變質(zhì)帶HPUHPMETAMORPHICZONE,4）震驚世界的遼西北票中華龍鳥（J3、中華神州鳥（義縣，K1,真正會飛的恐龍）DRAGONBIRD5）全球最典型的云南早寒武世密集生物群生命大爆炸；BIGEXPLOSIONOFLIFE6分布面積最廣的華南喀斯特地貌,等等。KARSTLANDFORM成果均為國際領先水平,一直是國際上的研究熱點,并帶動了其它學科發(fā)展。,SECTION3CHARACTER19768,唐山8級大地震,數(shù)十萬人死亡99年9月臺灣集集7級地震,日月潭被嚴重破壞3為工程建設提供可靠的地質(zhì)資料（青藏鐵路；高速公路；長江大橋；城市地鐵；黃河小浪底；三峽大壩高樓地基）4為解決重大理論問題提供線索（材料力學，長時間變形結果分析，高壓高溫實驗,礦物巖石形成條件模擬實驗）5普及地學知識，讓全人類都來關心地球家園（黃河斷流、三峽庫區(qū)、黃山、華山滑坡問題）,SECTION5CONTENTSANDBRANCHESOFEARTHSCIENCES1研究地球結構構造的分科A構造地質(zhì)學（STRUCTURALGEOLOGY）研究地殼巖石變質(zhì)變形（METAMORPHISMDEFORMATION）運動學KINEMATICS地球動力學GEODYNAMICS地質(zhì)歷史B地球物理學（GEOPHYSICS）●研究地球重力、地磁、電性、地震波傳播特性●與構造地質(zhì)結合，研究地球深部的成分、結構、構造2研究地球的物質(zhì)組成及其遷移富集規(guī)律的分科A礦物學（MINERALOGY）礦物形態(tài)、成分、結構構造B巖石學PETROLOGY巖石類型、成因、年齡C礦床學ECONOMICGEOLOGY礦體的形成條件、機制、過程D地球化學GEOCHEMISTRY元素遷移富集過程、地質(zhì)作用的化學過程,3研究地球歷史的分科EARTHHISTORYA地史學HISTORICALGEOLOGY地球歷史上的重大事件。B古生物學PALEOTOLOGY研究地質(zhì)時期地球上的生物及其演化。4地球科學應用的分科APPLIEDEARTHSCIENCESA水文地質(zhì)學HYDROLOGYGEOLOGY地下水的分布、活動規(guī)律B工程地質(zhì)學ENGINEERINGGEOLOGY研究基巖的穩(wěn)定性（路基、大壩、廠址、核電站）C遙感REMOTESENSING空間對地觀測D放射性地質(zhì)學（RADIOLOGICALGEOLOGY物質(zhì)的同位素成分，火成巖結晶年齡。E經(jīng)濟地質(zhì)學（ECONOMICGEOLOGY）金屬和非金屬礦產(chǎn)、油氣能源,SECTION6STUDYINGMETHODSOFEARTHSCIENGS1收集資料了解現(xiàn)有研究成果，確定研究方案2現(xiàn)場考察驗證前人結果，采集樣品，記錄測量結果和現(xiàn)場分析結果（野外地質(zhì)學和填圖）3分析化驗確定樣品中元素含量、樣品的年齡4模擬實驗野外地質(zhì)現(xiàn)象再現(xiàn)5綜合分析各種資料匯總實事求是合乎邏輯的分析科學解釋演化模型的建立結論6將今論古（歷史比較法）用現(xiàn)在發(fā)生的地質(zhì)作用去推測過去的過程●如螺蚌，現(xiàn)在是水生動物；如在高山上找到其化石，可知當時屬于水體環(huán)境●人類歷史中尚未發(fā)生的仍靠推測恐龍的滅絕（全球火山外星撞擊）7以古論今、論將來“將今論古”和“以古論今、論將來”是兩大最基本的地質(zhì)學思維方法論,7現(xiàn)代技術MODERNTECHNOLOGYA高新技術GPS,RS，GIS,CSGLOBALPOSITIONSYSTEM,REMOTESENSING,GEOGRAPHYINFORMATIONSYSTEM（儲存、分析大量的地球科學信息）,COMMUNICATIONSYSTEMB分析測試技術正確、全面的測定成分；可觀察超微結構TEM,SEM；質(zhì)譜儀（MASSSPECTROMETER）C高溫、高壓、模擬實驗100公里處,30千巴，近2千度；正常結構石英變?yōu)榫o密堆積柯石英碳變?yōu)榻痄撌疍計算機應用各種專門應用軟件（復雜運算、模擬），各種文字處理和繪圖軟件8新理論、新技術、新方法科學的特點不失一般性,可檢驗與重復,預見性,定量性。目前,地球科學正處在一個多學科交叉、跨學科聯(lián)合的新時代各學科的相互滲透，促使地學從定性朝定量發(fā)生質(zhì)的飛躍，使地學進入嶄新階段；并形成了一系列新的邊緣學科生長點。,本章重點1地質(zhì)學的研究對象、內(nèi)容2地質(zhì)學的研究方法3地質(zhì)學科的分支領域4中國的地學優(yōu)勢5“將今論古”和“以古論今、論將來”的兩大地質(zhì)學思維方法論,

簡介：4地質(zhì)年代學GEOCHRONOMETRY/GEOCHRONOLOGY一般原理,十九世紀中葉關于地球年齡爭論的歷史當時還未知道放射性及其熱英國著名物理學家WILLIAMTHOMSON從地球形成時的熱球冷卻到今的熱流值計算出地球年齡只有40–100MA許多地質(zhì)學家直覺這一年齡太短，尤其是地質(zhì)學的奠基人之一CHARLESLYELL以及博物學家CHARLESDARWIN對此不能接受。CLYELL當時爭辯說地球內(nèi)部存在一種未知的熱源，地球年齡遠超過40–100MA，但被WTHOMSON后被冊封為LORDKELVIN斥為不是科學推理。PIERRECURIEN＝N0E－?T,D＝D0＋D＝D0＋NE?T－1該方程是同位素地質(zhì)學的基礎。若T＝0時體系中初始的子體原子數(shù)D0已知，則通過測定體系中目前的放射性母體的原子數(shù)和子體的原子總數(shù)，由上式可求得體系封閉以來所經(jīng)歷的時間T,,D＝D0＋NE?T－1質(zhì)譜測量中不是測定絕對量，而是測定比值，因此將上式兩邊同除于一個子體元素的穩(wěn)定同位素，得I＝I0＋RE?T－1式中I為樣本測定的子體同位素比值，R為樣本測定的母體同位素與子體元素的穩(wěn)定同位素的比值，I0為樣本形成時的子體同位素比值年齡T為,42定年的一般前提1用作定年的巖石或礦物樣品中除了母體衰變?yōu)樽芋w以外，沒有發(fā)生母子體的獲得或丟失封閉2衰變常數(shù)不隨時間和物理條件變化，其值已知3計算中使用的初始子體數(shù)值（D0或I0）合適；4巖石或礦物樣品中母體和子體的測定值準確。,D＝D0＋D＝D0＋NE?T－1,I＝I0＋RE?T－1,前提1體系封閉由于放射成因子體元素與母體元素地球化學性質(zhì)存在差異，在原來的礦物中不穩(wěn)定，趨向于逃逸出原礦物而破壞體系的封閉性。如何判斷封閉/開放由于樣品和地質(zhì)作用的復雜性，沒有直接的數(shù)學方法標準，只有一些經(jīng)驗方法。,影響巖石或礦物對母、子體元素的封閉性的因素包括A）礦物對母、子體元素的保存性B）母、子體元素的物理－化學性質(zhì)C）巖石或礦物的變質(zhì)程度D）熱事件的冷卻速率E）受水溶液的作用,不同的母－子體同位素體系對上述因素的響應是不同的，因此許多情況下一巖石或礦物的各同位素體系定年結果并不完全一致。因此需要根據(jù)巖石/礦物性質(zhì)和母－子體同位素的特點來判斷記錄巖石/礦物年齡。,對于深成巖來說，礦物結晶后緩慢的冷卻使得一些元素的子體（如40AR）可以逃離礦物直到一定低的溫度門檻，因此火成巖或變質(zhì)巖中云母的K－AR年齡常常低于RB－SR或SM－ND年齡。,如在常溫下，40AR的擴散系數(shù)D為1020CM2S1量級，擴散距離X≈DT1/2，在1GA時間內(nèi)X≈310710910201/20005CM但在250℃時（相當于低級變質(zhì)作用），40AR的擴散系數(shù)為1012CM2S1量級，則在100MA時間內(nèi)X≈310710010610121/254CM此結果表明，該條件下所有礦物體系對AR都是開放的?！具@樣的溫度時間條件對應于地殼10KM深度的巖石，如一個花崗巖由于構造運動發(fā)生褶皺或由于沉積盆地形成過程中被上覆沉積巖層覆蓋】,前提2衰變常數(shù)恒定且已測定放射性核素的?、?＋、電子俘獲EC、?衰變和自發(fā)裂變不受原子核周圍電子密度和環(huán)境溫度－壓力的影響，因此其衰變常數(shù)是定值。唯一可能受核外環(huán)境影響的衰變方式是EC，核外電子密度可能影響此衰變的幾率。研究表明，在100KBARS以上高壓下，7BE和131BA的衰變EC常數(shù)有微小增加。在270KBARS壓力下7BE的衰變常數(shù)增加059％,在用作定年的天然放射性核素中只有40K有EC衰變（形成40AR）。并沒有證據(jù)表明現(xiàn)在地殼中的40K長期受到幾百千巴壓力而影響40AR產(chǎn)物量。因此沒有理由懷疑用作定年的長壽命放射性核素的衰變常數(shù)恒定的認識。,衰變常數(shù)測定方法放射性衰變計數(shù)法（Α、Β計數(shù)儀等）放射成因同位素量的測定法從已知年齡計算法,放射性衰變計數(shù)法（Α、Β計數(shù)儀等）如D87RB/DTL87RB即衰變放出的Β粒子數(shù)為L87RB取1KG87RB,其原子數(shù)為103/8760231023若L1421011/YR，則1年3107秒產(chǎn)生的Β粒子數(shù)103/87602310231421011982641013即每秒3275106個Β粒子,數(shù)已足夠,10G87RB也夠測了但測量困難在于Β粒子容易被吸收。,,放射成因同位素子體量的測定法例如對87RB，測量積累的87SR。如1KG87RB1年產(chǎn)生的87SR為87SR87RB1ELT≈87RBLT103G1421011142NG這個量用同位素稀釋法可精確測定用同位素分離法獲得純的87RB很貴昂而一般用化學方法將RB分離出來包括87RB、85RB，故要分離1KG的RB，不容易,其中還可能存在少許87SR，該方法的誤差來源于此。,從已知年齡計算法如果我們已經(jīng)從比較容易測定L的同位素體系如U獲得了樣品的年齡，通過測定樣品的87SR/87RB可獲得LRB該方法也是較難實施的，因為要確保樣品對這些同位素體系都保持封閉。往往采用多個實驗室相互校驗過的隕石和月巖樣品，因為它們一般未受后期作用影響,MOONROCK10072,EUCRITES鈣長輝長巖，BASALTICACHONDRITES,?,ORDINARYCHONDRITES,?,?,測定衰變常數(shù)方法比較,FROMALLEGERE，2008,前提1初始子體含量值估計合適在前述定年計算公式中需要知道D0或I0,在某些情況下D0或I0可以估計例如對富K礦物（云母）進行40K－40AR定年，云母中幾乎所有的40AR都是40K衰變產(chǎn)生的，即D0或I0＝0，因為AR是惰性氣體，在巖漿中的溶解度很低，故結晶時沒有40AR進入礦物晶格。,D0或I0也可以通過測定不含放射性母體元素的礦物中的子體同位素含量來估計，如磷灰石中SR含量很高，而RB含量極低，因此測定磷灰石中87SR的相對豐度，可以作為巖漿結晶時的初始87SR的相對豐度。另一種測定放射成因子體同位素含量的方法是等時線法。（4）巖石或礦物樣品中母體和子體的測定值準確。,43等時線來自一個均一巖漿源的巖漿同時結晶形成的一個火成巖體，其各部位巖石或礦物應該具有相同的年齡（T）和相同的初始子體含量（D0）。在此情況下，測定一系列樣品的母體（N）和子體含量值（D），它們都滿足前述方程D＝D0＋NE?T－1這些樣品點定義出一條直線Y＝B＋MX稱為等時線ISOCHRON（此線上所有點代表巖石或礦物體系具有相同的年齡）。,D＝D0＋NE?T－1質(zhì)譜測量中不是測定絕對量，而是測定比值，因此將上式兩邊同除于一個子體元素的穩(wěn)定同位素，得I＝I0＋RE?T－1式中I為樣本測定的子體同位素比值，R為樣本測定的母體同位素與子體元素的穩(wěn)定同位素的比值，I0為樣本形成時的子體同位素比值這同樣為一條直線等時線Y＝B＋MX,I＝I0＋RE?T－1,等時線的斜率M為（E?T－1），截距B為I0由樣品點擬合直線獲得斜率M和截距為I0從斜率ME?T－1計算得到年齡,等時線定年法同時也可用來評估所分析樣品具有相同的I0和T值的假定是否正確任何偏離等時線的程度大于I和R分析誤差的樣品不符合定年的一個或多個假定前提。,等時線定年的條件A礦物或巖石形成以后保持封閉，未受蝕變、變質(zhì)等外來影響，B礦物或巖石樣品具有相同同位素初始比值I0，C礦物或巖石樣品具有相同的年齡，D樣品的母體同位素與子體元素的穩(wěn)定同位素的比值R具有一定的變化范圍。,?42定年的假設前提1用作定年的巖石或礦物樣品中除了母體衰變?yōu)樽芋w以外，沒有發(fā)生母子體的獲得或丟失封閉2衰變常數(shù)不隨時間和物理條件變化，其值已知；3計算中使用的初始子體數(shù)值（D0）合適；4巖石或礦物樣品中母體和子體的測定值準確。,44等時線的擬合1單誤差回歸法擬合最小二乘法LEASTSQUARESREGRESSIONMETHOD擬合的最佳直線的斜率M和截距B為,公式中N為數(shù)據(jù)點數(shù)目,最小二乘法回歸的假設前提是數(shù)據(jù)點偏離最佳直線是由于Y軸誤差引起，而X軸沒有誤差。顯然該假設前提并不符合實際，因為子體（Y軸）和母體（X軸）都存在分析誤差。,,（2）雙誤差回歸法擬合好的回歸法應該考慮數(shù)據(jù)點在Y軸和在X軸上的誤差。有興趣的同學可參考以下文獻YORK,1966,CANJPHYS46184547MCINTYREETAL,1966,JGEOPHYSRES71545968YORK,1967,EPSL247982YORK,1969,EPSL532024BROOKSETAL,1972,REVGEOPHYSSPACPHYS1055177CAMERONETAL,1981,GCA45108797POWELLETAL,2002CHEMGEOL185191204LUDWIG,2000,SPECPUB56BERKELEYGEOCHRONLOGICALCENTER,BERKELEY,CALIFORNIAISOPLOT程序,（3）擬合程度判別一套數(shù)據(jù)與所擬合直線的吻合程度用MSWD表示MEANSUMOFWEIGHTEDDEVIATIONSMSWD＝S/N2其中S∑YIMXIB2ZI,N樣品數(shù)YI,XI測定的每個數(shù)據(jù)點的Y、X值M＝擬合直線的斜率B＝擬合直線在Y軸上的截距ZI＝回歸過程中每一個樣品的加權項,式中RI樣品I之X和Y分析誤差的相關性＝樣品I之X和Y權重因子,式中?2是X和Y分析誤差的方差,MSWD值的計算ISOPLOT程序LUDWIG,2000,SPECPUB56BERKELEYGEOCHRONLOGICALCENTER,BERKELEY,CALIFORNIA,MSWD值的大小取決于樣品數(shù)多少和分析誤差大小。當樣品數(shù)很大（N＝∞）且分析誤差由很多次重復分析得到，則MSWD值應該等于或小于1。在此情況下，數(shù)據(jù)點相對于擬合直線的離散與數(shù)據(jù)點在X和Y軸方向上的誤差一致，該直線就是等時線。,當樣品數(shù)和重復分析次數(shù)都較小時，檢驗所擬合直線是否符合等時線的MSWD的限定值升高。BROOKS等1972構筑了一個表，列出在95％置信水平下樣品數(shù)（NS）和重復分析次數(shù)（NR）對應的MSWD的限定值。例如由5個樣品和5次重復分析得到的有效等時線的MSWD的限定值應該為541（95％置信水平）。,如果由這樣一套分析數(shù)據(jù)（NS＝5，NR＝5）得到的MSWD計算值541，則表明數(shù)據(jù)點的離散大于預期。這種情況表明數(shù)據(jù)點相對于擬合直線的偏離不僅由分析誤差造成，還由地質(zhì)因素造成。換言之，分析樣品不符合定年的前提條件，所擬合的直線不是等時線稱為ERRORCHRONS，所計算得到的年齡不可靠。,下圖顯示了MSWD的限定值與樣品數(shù)（NS）、重復分析次數(shù)（NR）之間的關系。,多次重復分析將增加實驗室工作量和費用，因此年代學實驗室一般根據(jù)以往的經(jīng)驗來估計誤差，并且選用一定的NR（如20，40，60）來確定MSWD的限定值。,思考題1、定年的一般前提有哪些2、影響礦物/巖石同位素體系封閉性的因素有哪些,