普通地质学书本整理及分类中南大学Word格式.docx

普通地质学书本整理及分类中南大学Word格式.docx

《普通地质学书本整理及分类中南大学Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《普通地质学书本整理及分类中南大学Word格式.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最老的岩石年龄38亿年。

地质年代的记时单位是百万年。

⑵空间广阔:

横向:

遍布全球每个角落（南极、北极、赤道、山地、平原、陆地、海洋。

纵向:

大气圈——上地幔（整个岩石圈。

⑶现象复杂

性质上:

物理的（崩塌、泥石流;

化学的（钟乳石;

生物的（煤、石油形成等各种变化。

规模上:

小到原子、分子的微观过程（矿物形成、化石形成……;

大到整个地球乃至太阳系形成的宏观现象。

范围上:

从无机到有机界、有机界与无相界的相互转化。

环境上:

常温、常压到高温高压,地表环境、地下深处环境。

区域上:

地球上各地区的地质现象均有其差异性。

虽然地质作用的原理及过程均相似或相同,但其产生的结果却可因地区而有所不同。

⑷不可逆性:

地球上所有的地质作用均可为不可逆性,亦即己经过了地质作用的物质或现象,无法再复原为原来的样子,而仅能由模拟来推测过去可能状况。

⑸无法由实验获得

例如火山爆发及地震,其作用规模甚大,无法在实验室中以同等规模进行验证。

充其量只能藉由模拟来研究。

再以现今有许多岩石例如人工钻石,虽可由实验制造出来类似产品,但此等人工钻石只能说二者性质相似,不可能与原来的一模一样。

二、为什么要学习地质学

1为求新知而研究

2为地质学的应用

矿产方面——金属及非金属矿矿产的探勘、开发与利用等。

工程方面——地表上重大的工程如钻隧道、蓄水、筑坝、建筑及石材开采等,均需赖以地质学的帮助。

地下水方面——人类每天饮用的地下水,位居于地表之下,而其地下水水源位置、储量丰富与否、分布状况等与地层的结构、性质及构造息息相关。

农业方面——栽种植物的土壤性质及成份,影响农作物成长甚大。

而土壤的生成,是岩石风化的结果。

因此欲知土壤之一切,必須有丰富的地质知识。

再如造林、池塘的挖掘及灌溉等,均与地质有着密不可分的关系。

在军事方面——在军事上,如战壕、隧道之位置;

军用矿产如核矿、铁矿的开采等,必須根据地区区域构造地质研究,始可顺利完成。

在作战时,

如有精密的军事地质图及地形图相助,则更能发挥其成效。

交通方面——铁路及公路等路线的选择、路基及山洞之勘定,首先需选择地质岩性坚硬的岩层,并需避免经过断层带上,以免日后崩塌。

而位于铁

路、公路沿线矿产的开发,更与铁路及公路之兴建路线及运输事业

息息相关。

国土开发上——在国土开发的规划中,与地质构造以及地表之地形特征息息相关,需赖以全国性高水准而又精确之地质图,如此才可得最安全而

妥当之配置。

3与人类文明方面

衣方面——地质学与衣方面较无直接关连,但由石油中所提煉出來的石化产品,可质成人造纤维,亦可做为人类之衣料及生活用品等。

食方面——人们每日食用的岩盐即是最好的例子,例如早在汉朝四川居民即知自自流井中采取岩盐。

再如人们饮用的地下水、矿泉水等,均需赖以

地质知识来寻找和开采。

住方面——居住于山间的居民直接利用石版为屋顶或墙为建材。

再如加工后的石棉亦为主要的防火材料之一。

再如中国西北部的居民,甚多在黃

土高原上挖洞而居等。

行方面——石油为目前人类日常生活中的最主要的生活必需品之一。

煤的利用虽现不如石油之方便,但在许多国家仍战有一席之地。

而石油及煤均深

埋于地下,在地表无从获市得油气之所在,需藉由各种地质方法,分

析及研究后,始可获知其地下位置及儲量等。

观赏与装饰方面——宝石的开发与鉴定

旅游资源开发方面——有些岩层经侵蚀后形成的地貌,景观独特,往往成为极佳

的观光景点。

如桂林之石灰岩地貌、福建之丹露地貌等。

三、怎样学习地质学

1地质学的研究方法包括两方面:

⑴野外调查和观测;

其它方法:

遥感技术、钻探技术、深海钻探及采取长岩心、各种测井技术、反射地震波谱（地震地层学、层序地层学、航空摄影或地面摄影用的测雷达以及探测水下地形的测视声纳等。

根据野外直接观察及所采得标本,带回实验室利用各种仪器以鉴定和分析、并加以解释和模拟,再由其中获得问题的可能答案。

⑵室内研究

最基本的方法:

显微镜薄片法

其他方法:

粒度分析、重矿物分析、不溶残渣分析、热分析、化学分析、光谱分析、阴极发光显微镜、同位素分析、扫描电镜、X射线衍射分析、图像分析、电子探针、原吸收光谱、红外光谱、气相色谱和古地磁等。

在地质学的研究之中,往往采取类比法,即以类比方法比较各地区各种地质现象间的差异,以后再归纳成各种不同的类別,并分析其产生差异的原因。

将今论古法（ThePresentisthekeytothePast:

研究之中经常以观察现今之各种地质现象,来解释及推测过去地质时代中的各种地质现象所发生的原因及机制。

利用高科技仪器及工程技术:

例如X-射线（X-Ray、高倍电子显微镜（ElectronicMicroscope及深海钻探（DeepSeaDrilling,因而对于地球深层结构有了更进一步的了解,因而使得地球科学的研究,有了突破性的进展。

再如电脑的快速发展,不但能快度处理大量资料,并且可根据简单的地质模式,建立各种立体模型,甚至尚可模拟恢复未经地质作用前各地质时代可能的各种地质原始现象。

第一章地球的一般特征（课件

§

1.地球的基本参数

1极半经:

6,356.8km

赤道半经:

6,378.2km

平均半经:

6,371km

扁率:

1/298

面积:

5.1³

108Km2

最高点:

8848.13m珠峰

最低点:

-11033m马里亚纳海沟

2地球赤道一带稍微凸出,南北半球也不对称,加上表面凹凸不平,是一个不规则的旋转椭球体。

基本上仍是一个圆球.

2.地球的圈层构造及表面特征

一、地球的外部圈层构造

1固体地球之外存在三个圈层,它们分别是大气圈、水圈和生物圈。

2地球的外部圈层---大气圈

（1大气圈:

是指因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层。

（2大气圈中的气体主要集中于地表以上18km的范围内,往上气体变得极为稀薄。

（3大气圈的分层:

对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层。

分层的主要依据:

物质组成、大气的温度变化、电荷、大气运动特征。

（4大气圈的物质组成主要成分为（按体积计算:

氮:

78.09%;

氧:

20.94%;

氩:

0.93%;

其他:

0.04%

地表附近的大气组成成分气体

（5大气环流:

大气大范围内的运动状态。

表现为不同时间尺度和空间尺度的

大气周而复始的运动特点。

（6风:

大气的流动形成了风,风是由于大气不同部位的压力差所造成的,大

气环流的主要表现形式就是不同的“风带”。

（7地球自转偏向力（科里奥利力——由于地球自转引起的一种作用于地表

一切运动物体的力。

（8f=2mv³

ω:

f称为科里奥利力。

式中m为质点的质量,v为质点相对于非

惯性系的速度,ω为非惯性系转动的角速度。

（9科里奥利力的方向:

沿前进方向,北半球右偏,南半球左偏。

3地球的外部圈层---水圈

（1水圈是指地球表层由水体构成的连续圈层。

水体的形式有河、湖、海、冰

川（盖水蒸气、地下水等,并形成一个包裹着地球的完整圈层。

（2水循环:

地表上直接被液态水体覆盖的区域占地表面积的3/4。

在太阳能、

重力的作用下,使得水圈中的水体周而复始的运动,形成水循环。

（3水循环的方式有:

海洋与大陆间的循环;

地表与地下间的循环;

生物体与周围空间的循环;

水圈与大气圈间的循环。

4地球的外部圈层---生物圈

（1生物圈:

是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。

生物从高

等到低等,从动物到植物,乃至细菌和微生物等生活于地球表面

一定范围的陆地、水体、土壤及空气中,构成了一个基本连续的

圈层。

（2目前已知的生物有近两百万个种。

（3生物的演化发展受控于自然环境的演化,通过地质历史时期生物化石的研

究就可以知道地质演化的历史。

5地球的内部圈层构造

（1人类对地球内部的了解仍是“肤浅”的:

目前最深的钻井<

13km

（2内部圈层划分依据:

地震波在地球内部传播波速变化

（3地震波（机械波或弹性波:

纵波（P,横波（S

纵波----质点的震动方向与波的传播方向一致,能通过固体、液体、气体。

横波----质点的震动方向与波的传播方向垂直,只能通过固体。

震源:

天然、人工地震、核爆炸、地震勘探（炸药、电弧花、重锤、枪击。

（4纵波、横波在地球内部传播（体波,遇到不同物性界面时,波速发生变化。

（其原因:

发生反射、透射、折射、终止（吸收或分解、激发新纵波、横波和面波（L

（5波速不连续面-----地震波在地球内传播,波速发生较大变化的界面（统称

是物性差异界面。

（6全球两个大的波速不连续面:

1莫霍面（M.1909（Moho-dscontinuity:

大陆平均33km,max70km

大洋平均11-12km,min5km2古登堡面（G.1914（Gutenberg-discontinuity:

2900km

（7莫霍洛维奇面（简称莫霍面

最先由克罗地亚学者莫霍洛维奇（A.Mohoroviche,1857-1936于1909年发现。

在莫霍面上下,纵波速度从7.0km/s迅速增加到8.1km/s左右;

横波速度则从4.2km/s增加到4.4km/s左右.莫霍面出现的深度,全球平均为33km,在大洋之下平均仅为7km。

后来,人们就把莫霍面之上称为地壳,莫霍面之下到古登堡面之间称为地幔。

（8古登堡面

这个界面是1914年由美籍德裔学者古登堡（B.Gutenberg,1889-1960发现的。

在此不连续面上下,纵波速度由13.6km/s突然降低为7.98km/s;

横波速度从7.23km/s到突然消失。

此界面位于地下2885km深度,此界面之下到地心,称为地核。

6地球圈层划分:

地壳

地幔:

上地幔、下地幔

地核:

外核、过渡层、内核

7地壳明显地存在上下两层:

上硅铝层,也称为花岗质层,只存在于大陆;

下硅镁层,也称为玄武质层,分布于全球。

由于地壳厚度的差异和物质在水平与垂直方向的不均匀性,导致地壳经常进行物质的重新分配调整,这是引起地壳运动的重要因素之一。

8大陆型地壳与大洋型地壳比较

9地球圈层

10软流圈（astherosphere

（1软流圈:

上地幔中的地震波速的低速层,范围60—250km,物质具有软塑

性和流动性。

（2软流圈发现的意义:

岩浆的发源地;

中源地震的发源地（地下70--300km;

软流圈的发现,使大陆漂移学说得以成为可能,也支

持了板块构造运动;

软流圈的运动波及全球构造。

11地核、地幔、地壳的形成:

原始地球是均质球体,主要成分C、O、Mg、Si、Fe、Ni。

放射性元素辐射能、引力收缩、重力压缩使原始地球温度升高,产生机械和化学分异。

比重大熔点低的铁、镍等元素向地心集中,形成地核。

在重力分异过程中,伴有物质位能向热能转化,岩石发生熔融,较轻的铁镁硅酸盐向上集中,原始地幔形成。

原始地幔表层同时失热,变硬,形成坚硬外壳,即原始地壳。

12推断地球内部各圈层物质组成的主要依据:

（1根据各圈层密度和地震波速度与地表岩石或矿物的有关性质对比进行推测。

（2根据各圈层的压力、温度,通过高温高压模拟实验进行推测。

（3根据来自地下深部的物质进行推断。

火山喷发和构造运动有时能把地下深部

（如上地幔的物质带到地表。

（4与陨石研究的结果进行对比。

13地球内部圈层物质组成

岩地壳:

Si、Al层花岗岩质

石Si、Mg层玄武岩质

圈上地幔顶部:

超基性岩（Fe、Mg含量多

软流圈:

石陨石1300oC近岩石熔点

地幔圈:

铁石陨石

外核液体圈:

Fe、Ni（少量Si、S;

铁陨石

内核固体圈:

Fe、Ni,铁陨石

思考题

1地球自转产生的偏转力——科里奥里力在赤道处最大,两极处最小。

2大气圈中与地质作用关系最密切的次级圈层是（。

a.平流层;

b.对流层;

c.中间层;

d.热成层。

3划分地球内部圈层构造时所用的主要地球物理方法是（

a.古地磁法;

b.地电法;

c.地震波法;

d.重力法。

4地壳与地幔合在一起又被称为岩石圈。

5软流圈的物质全部处于熔融状态。

6划分地球内部圈层,推断地球内部各圈层物质组成与状态的主要依据有哪些?

二、地球表面的地形

1陆地地形

（1按照高程和起伏特征,陆地地形可分为:

山地、丘陵、平原、高原、盆地、

洼地等类型

（2

山地:

海拔高程在500米以上,地形起伏较大,相对高程大于200米的地区。

低山--海拔500米-1000米

中山--海拔1000米-3500米

高山--海拔大于3500米

线状分布的叫山脉

丘陵高低不平,相对高程在200米以下的小山丘。

平原宽广平坦或略有起伏的地区。

高原海拔高程在600米以上表面平坦或略有起伏的地区。

盆地四周是高原或山地中央低平（平原或丘陵的地区。

洼地陆地上高程在海平面以下的地区（如新疆鲁克沁洼地为-155m

2海底地形

（1三大单元:

大陆边缘、大洋盆地、洋中脊

（2大陆边缘:

大陆与大洋连接的边缘地带,为海水覆盖,包括:

大陆架:

近陆浅水海底平原,地势平坦,坡度<

0.1°

一般指水深<

200米的水域。

大陆坡:

大陆架外缘的倾斜部分,平均坡度4.3°

（最大20°

宽度20~90km,平均28km,常见横切大陆坡的海底峡谷。

大陆基:

大陆坡与大洋盆地之间比较平坦的地区,大面积覆盖了堆积物。

岛弧:

一系列岛屿,无论岛屿本身形态还是把它们连接起来都成弧形,称为岛屿。

海沟:

大洋边缘紧邻大陆的长条形洼地。

多为板块的结合部位,是由于大洋板块向大陆板块下俯冲造成的。

在岛弧靠大洋一侧,常发育几乎平行的巨形凹地,深约6000米,称海沟。

大洋中最深的海沟为马里亚纳海沟,其深度为11km。

岛弧与海沟总是平等伴生的

（3大陆边缘类型

①被动性大陆边缘（大西洋型大陆边缘[无海沟]

大陆→大陆架→大陆坡→大陆基→大洋盆地

②主动性大陆边缘（太平洋型大陆边缘[有海沟]

安弟斯型:

大陆→大陆边缘山脉→大陆架和大陆→海沟→洋盆

日本海型:

大陆→边缘海→岛弧海沟→洋盆

（4大洋盆地:

海洋的主体部分,水深4000~6000米,平坦,坡度<

1/1000。

（5洋中脊:

屹立于大洋底部的巨大“山脉”延伸于四大洋,连绵数万公里,

是大洋底部很重要的地势特征。

洋脊高2~4KM,宽1000~4000

KM,垂直于洋脊延伸方向,被一系列横向断裂错开。

3.固体地球的物理性质

一、地球的密度与压力

1地球的平均密度为5.52g/cm3。

地壳的平均密度为2.8g/cm3。

2地球的重力

（1F=K²

M1M2/R2——地心引力

P——离心力

G——重力

（2重力值是地心引力与离心力的合力,主要由于万有引力造成

（3在地球的上部层位,由于地球物质的密度较小,引起的质量变化要小于半

径变化造成的影响,故重力随着深度的增加而缓慢增大,

而在地球内部,由于要同时考虑质量（密度和半径两方面的变化,情况

与地表相比不尽一致。

一方面,深度增加使半径减小,使重力加速度增大;

另一方面,随着深度增加,球内的质量也在减少（因为上部物质产生的附加引力向上,这导致重力加速度随之变小。

因此在地球内部,重力究竟是变大或变小,取决于谁的影响占主导地位。

（4到2891km即古登堡面附近达到极大值1068cm/s2;

在越过2891km界面后,

地球物质的密度变化造成的影响开始大于半径引起的变化,地球的重力也随之急剧减小;

地心处的重力仍递变为零

3进行重力研究时,将地球视作一个圆滑的均匀球体,以其大地水准面为基准,计算得出的重力值称作理论重力值。

4重力异常:

地表的理论重力值应该只与地理纬度有关。

但实际上,不仅地球的地面起伏甚大,内部的物质密度分布也极不均匀,在结构上还存在

着显著差异。

这些都使得:

实测的重力值与理论值之间有明显的偏

离,在地学上称之为重力异常

5利用重力异常可判断地下密度的变化指导找矿。

正异常:

G实测〉G理论密度大如:

Fe,Cu,Pb等金属矿床

负异常:

G实测<

G理论密度小如:

煤、石油、盐类等矿床

地球物理勘探中的重力勘探方法,就是利用这一原理,通过发现各地的局部重力异常来进行找矿和勘查地下地质构造的。

6地球的压力:

是一个与重力直接相关的地球物理性质。

（1地球某处的压力是由上覆地球物质的重量产生的静压力。

（2静压力的大小与所处的深度、上覆物质的平均密度及重力加速度呈正相关

关系。

由于物质的密度随深度的增加是一种非线性递增的关系,压力-深度

图也不是一条直线而是一条曲线。

地球内部压力是随深度加大而逐渐增高

的。

深度每增加1km,压力增加27.5MPa（1MPa=1兆帕斯卡=106N/m2。

深部随着岩石密度的加大,静岩压力增加得更快些。

静岩压力在莫霍面附近约1200MPa,古登堡面附近约135,200MPa,地心处可达361,700Mpa,相当于360万个大气压力。

在地球表层、地壳和接近地心附近时压力增长较平稳,在下地幔和外核部分增长得较快。

二、地球的温度

1据估计,地球每年通过地表热传导和热辐射到空间的热量达8.368³

1020J,相当于现代人类消耗总能量的10倍以上.地球内部的总热量相当于地球全部煤炭储量的1.7³

108倍。

2地球内部温度的变化是不均匀的,总的来说:

从地表向地心温度逐渐升高。

按温度变化的特征可以划分为三层:

（1外热层（变温层:

该层地温主要是受太阳光幅射热的影响,其温度随季节、昼夜的变化而变化。

日变化造成的影响深度较小,一般仅1—1.5m,年变化影响的范围可达地下20—30m。

（2常温层:

处于变温层下部,地温与当地的年平均温度大致相当,且常年基本保持不变,其深度大约为20—40m。

一般情况下在中纬度地区较深,在两极和赤道地区较浅;

在内陆地区较深,在滨海地区较浅。

（3增温层:

在常温层以下,地下温度开始随深度增大而逐渐增加。

大陆地区常温层以下至约30km深处,大致每往下30m,温度会增加1°

大洋底到15km

深处,大致每加深15m,地温增高1°

。

3地温梯度:

将深度每增加100m时所增高的温度,其单位是°

C/100m。

（1不同的地区地温梯度是不一样的,大陆区一般为3℃/100m,洋底为4-8℃

/100m。

（2地温梯度除与热源距离有关外,还与热导率有关,热导率低的地区,地温

梯度较高。

（3地温较高的地区称为地热（温异常区,可用于开发地下热水和热气。

4地热流值:

单位时间内由地内向外通过岩石单位截面积放出的热量。

（1与岩石的热导率有关,与地内温度有关。

（2地表有一些地热异常区（地热流值高;

如火山地区、温泉、海底某些地区,这与一定的地壳活动、地质构造有关,将深处地热带到地表。

5地热流的基本规律

（1地表活动带（包括年青山脉、大陆裂隙谷、岛弧、深大断裂等地热流值高。

（2大陆与海底的地热流平均值基本相等

6地热来源:

目前普遍认为,地热有三个可能的来源:

（1地球残余热:

地球形成过程中,因星际物质撞击而产生大量热量,地球收缩过程也使地内物质受到压缩放出热量。

这部分热量估计可使地球温度升高到几XX并部分残余在地球内部。

（2重力位能降低热:

地球形成后,由于增温放热过程而发生轻重物质分化,轻物质上升,重物质下降,重力位能降低,转化成热量。

这部分热量可是地球温度提高1500℃

（3放射性元素蜕变热:

放射性元素在蜕变过程中,不仅要放出射线,而且也放出巨大热能。

地球上部的放射性元素含量高于下部,故放射热主要集中在地球的上部圈层。

同时,放射热随时间的推移是逐渐降低的,据有关资料显示,40

亿年前全球的放射热大约是现在的4倍。

三、地球的磁性

1地球如同一个巨大的磁铁,有磁南、磁北极。

目前,磁北极与地理北极交角11.5°

地磁南北极与物理学相反。

2地磁场:

地球周围存在的磁场

3地磁场三要素:

（1磁感应强度;

（2磁偏角;

（3磁倾角。

4磁感应强度:

为某地点的磁力大小的绝对值（磁场强度。

是一个具有方向（磁力线方向和大小的矢量。

在磁两极附近磁感应强度大（约为60μT（微特拉斯;

在磁赤道附近最小（约为30μT。

5磁偏角:

是磁力线在水平面上的投影与地理正北方向之间形成的夹角,即磁子午线与地理子午线之间的夹角。

（1在北半球,如果磁力线方向在正北方向以东称为东偏,在正北方向以西称为西偏。

我国东部地区磁偏角为西偏,甘肃酒泉以西地区为东偏。

（2磁轴与地球自转轴的夹角现在约为11.5度。

长期观测证实,地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。

1980年实测的磁北极位于北纬78.2度、西经102.9度（加拿大北部,磁南极位于南纬65.5度,东经139.4度（南极洲。

6磁倾角:

磁针北端与水平面的交角。

通常以磁针北端向下为正值,向上为负值。

地球表面磁倾角为零度的各点的连线称为地磁赤道;

由地磁赤道到地磁北极,磁倾角由0°

逐渐变为+90°

;

由地磁赤道到地磁南极,磁倾角由0°

变成-90°

7地球磁场产生的原因:

一般认为,在地球自转过程中,由于液态外核产生了复杂的对流,产生了电流体系,从而导致了磁场产生。

8地球磁场产生的影响:

（1地球磁场的存在大大减少了太阳辐射对地球的影响,极光的形成是太阳风从地球磁场两极薄弱处进入地球所产生的景观。

（2地球磁场