地质学概论.docx

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地质学概论

地质学概论

第一章地球概况

第一节地球的形状和大小

第二节地球的外部圈层结构

1）大气圈：

由包围这固体地球的大气层构成。

2）水圈：

地球表面3/4以上的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽、河流中的水体覆盖。

3）生物圈：

生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。

第三节固体地球的主要物理性质

1）地球的质量和密度

2）地球的重力

3）地球的压力

4）地球的磁性

5）地球内部的温度

6）地球的弹性和塑性

第四节地球内部圈层结构

1.地球内部圈层的划分依据

莫霍面：

33km处的界面是南斯拉夫地震学家莫霍诺维奇于1909年首先发现的，因而以他的名字命名，简称莫霍面（M）。

该面上、下纵波波速由6.8km/s陡升至8.1km/s；横波波速由3.9km/s，升至4.5km/s。

现代研究认为，岩石成分由角闪岩、麻粒岩、玄武岩等突变为橄榄岩。

2891km处的界面是由美国地震学家古登堡于1912年发现的。

该面上、下纵波波速由13.7km/s陡降至8.0km/s；横波波速由7.3km/s到突然消失。

2.地球内部圈层的特征

1）地壳：

莫霍面以上是由固体岩石组成的地球最外部圈层，称为地壳。

地壳中部较普遍存在一个次级界面（称为康拉德面），据此将地壳分为上、下地壳。

2）地幔：

莫霍面以下至古登堡面的圈层称为地幔。

分为上、下地幔。

上地幔又分为：

盖层、低速层、均匀层、过渡层。

3）地核：

古登堡面以下直至地心的部分。

4）岩石圈：

地壳与上地幔的顶部，都是由固态岩石组成的，因而称为岩石圈。

第二章岩石圈

第一节岩石圈的表面形态特征

1.陆地地形

1）山地：

一般把海拔高程大于500m、切割深度大于200m的正地形称为山或山地。

其中，500-1000m的地区，称为低山区；1000-3500m的地区，称中山区；3500-5000m的地区，称高山区；超过5000m的地区，称极高山区。

呈线状延伸的山地称山脉。

2）高原：

海波600m以上，广阔而较为平坦的地区，称为高原，如青藏高原、蒙古高原等。

3）盆地：

四周被山地（或较高的高地）包围、中间较低且起伏不大的地区，称为盆地，如塔里木盆地、四川盆地等。

4）丘陵：

海拔低于500m具有一定起伏（相对高差在200m以下）的地区，称为丘陵，如闽浙丘陵、两广丘陵等。

5）平原：

海拔低于500m的广阔而平坦的地区，称为平原，如华北平原、长江中下游平原等。

2.洋底地形

1）大陆边缘：

大陆与大洋相连接的过渡地带，称大陆边缘。

大陆架：

又称陆棚。

是指围绕大陆分布的浅水台地，其表面平坦，平均坡度小于0.3度。

其外缘坡度明显变陡的部分，属于大陆坡。

大陆坡：

大陆架以外坡度明显变陡的斜坡地带称为大陆坡，其平均坡度约4度，最陡的可超过20度。

大陆基：

又称大陆裙。

是介于大陆坡与大洋盆地之间的缓坡地带，其下界水深约4000m，展布宽度数百公里。

海沟和岛弧：

大洋盆地边缘深度超过6000m的带状凹地，称为海沟。

海沟宽度仅数公里至数十公里，长度最大可达几千公里。

海沟则多呈弧形，沿其凸出的一侧排列着大小岛屿，称为岛弧。

岛弧地区的岛屿多数是火山岩岛。

2）洋盆：

指位于海沟与洋脊之间辽阔而平坦的洼地，一般深度4000-5000m。

洋底丘陵：

洋底分布有高几十至几百米的火山丘组成的丘陵地形。

洋底平原：

洋底极为平坦的地区，表面坡度小于1/1000。

海山：

洋底上相对高度超过500m的孤立高地。

3）洋脊：

贯穿于洋盆中央或一侧、延伸几万公里的洋底山脉，称为洋脊。

第2节岩石圈的物质组成

1.岩石圈的化学成分

2.矿物

3.岩石：

是各种地质作用形成的，并在一定地质和物理化学条件下稳定存在的矿物集合体。

第三节岩石圈的构造

1.现代板块的划分

2.板块边界的类型

第五节地质作用的概念

1.一般概念：

由自然动力引起岩石圈或地球的物质组成、内部结构和地表形态变化的作用，统称为地质作用。

引起这些变化的各种自然动力，称为地质营力。

2.内动力地质作用：

能源主要是地热能、重力能和旋转能。

主要类型有：

1）地壳运动：

主要是岩石圈的机械运动，如板块的分离、滑移、俯冲碰撞；区域性沉陷与上隆；岩层的断裂和褶皱等。

2）地震作用：

地震是岩石圈机械运动积累的能量造成岩石圈破裂而突然释放引起的一种现象，是由于地震波的传播引起底面快速颤动的作用。

3）岩浆作用：

是指软流圈和岩石圈中、下部内集聚的高温熔融物质，顺通道运移至浅部甚至涌出地面冷凝成岩石的过程。

4）变质作用：

是指岩石圈内部先存岩石在新的温度、压力条件下，也可能有外来气、液物质参与，使原岩在固态状况下发生结构、构造及矿物组合的改造过程。

3.外动力地质作用

1）风化作用：

岩石在原地因气温、大气、水、生物等的共同作用下逐步分解、破坏的过程。

2）剥蚀作用：

是风、冰川、地面流水、海洋和湖泊水等地质营力在其运动过程中使地表岩石破坏并脱离原地的作用过程。

3）搬运作用：

运动着的介质（水、大气、冰川等）将风化及剥蚀下来的产物进行搬离和卸载的过程。

4）崩滑作用：

特指基岩块体和松散堆积物在重力作用下崩落或沿斜坡下滑的过程。

5）沉积作用：

被搬运的物质到达适当场所，由于搬运动力和介质条件的变化而发生沉淀和堆积的过程。

6）固结成岩作用：

松散的沉积物被压实、固结而形成岩石的地质过程。

4.内动力地质作用

内动力是促使岩石圈板块在软流圈上滑移、升降、分裂和碰撞聚合，导致地震，岩浆上涌和喷发，形成岩浆岩和变质岩，使岩层发生褶皱和断裂，造成海洋盆地和大陆高地以及区域性地面起伏等。

第二章矿物

第一节矿物通论

1.矿物与晶体的概念

1）矿物：

岩石圈是由岩石构成的，而岩石则是由矿物组成的。

矿物是天然产出的，可以是化合物，也可以是单质元素。

2）晶体：

指内部质点（原子、离子或分子）在三维空间呈周期性重复排列的固体。

2.矿物的化学成分与化学式

1）元素的离子类型：

惰性气体离子、铜型离子、过渡型离子。

2）引起矿物化学成分变化的原因

类质同像：

矿物结晶时，晶体中的某些质点被性质相似的质点以各种比例相互置换或取代，而晶体结构类型和化学键性基本不变的现象。

3）矿物的化学式：

指用化学元素符号表示矿物化学成分的方式。

有结构式和实验式两种表示。

3.矿物的形态与物理性质：

矿物的肉眼识别特征是指凭借肉眼（或放大镜）和小刀等简单工具，能够直接观察到的矿物特征。

主要包括矿物的形态、颜色（包括条痕）、光泽、透明度、硬度、解理或断口等主要物理性质。

1）矿物晶体的形态：

理想晶体、实际晶体的形态和晶体的习性

晶体的习性：

矿物晶体在一定条件，常常趋向于形成的某一习惯性形态。

三向等长：

晶体在三维空间发育程度基本相等，晶体呈粒状，如石榴子石、黄铁矿等。

二向延展：

晶体沿两个方向特别发育，而另一个方向不太发育，晶体呈板状或片状，如重晶石、云母等。

一向伸长：

晶体只沿一个方向特别发育，而另两个方向均不发育，晶体呈柱状、针状或纤维状，如红柱石、软锰矿、纤维石膏等。

4.矿物集合体的形态：

1）肉眼可以辨认出单体的，称显晶集合体；显微镜下才能辨认出单体的，称隐晶集合体；在显微镜下也不能辨认的称胶态集合体。

显晶集合体：

规则和不规则。

规则集合体：

指矿物晶体按照一定规律连生在一起而形成的集合体（有穿插双晶和接触双晶两种类型）。

穿插双晶：

构成双晶的两个单体之间相互穿插，如萤石的穿插双晶。

接触双晶：

双晶单体之间以简单平面相接触，如石膏的燕尾双晶。

不规则集合体：

有粒状、板状、片状、柱状、放射状、纤维状等集合体和晶簇（丛生与同一基底上，另一端自由生长并具有良好晶形的一群晶体，如石英晶簇。

2）隐晶质或胶态集合体：

有结核体（由隐晶质或胶态非晶质围绕某一核心自内向外逐渐生长而成的矿物集合体）、分泌体和钟乳状集合体。

常呈球状、透镜状或不规则状。

根据大小可分为：

鲕状（直径小于2mm，形如鱼卵）豆状（直径2-5mm，形如豆粒）结核（直径大于5mm，常星散分布）。

分泌体：

是在形状不规则或球状空洞中，由洞壁向中心逐层沉淀而成的矿物集合体。

常具有同心层状构造，各层在成分和颜色上往往有所差别，从而构成条带状色环，如玛瑙。

中心未被填满的空腔壁上常见晶簇。

钟乳状集合体：

在同一基底上逐层向外生长而成的矿物集合体，常呈圆柱形或圆锥形。

这种集合体多具有同心层状、放射状或晶粒状构造。

在石灰岩地区的溶洞中洞顶上悬挂的石钟乳和洞底上生长的石笋就属这种类型，通称为钟乳状集合体。

有些钟乳状集合体的外形似堆起的葡萄，则称葡萄状集合体；有的外形似蚕豆或动物的肾，特称为肾状集合体。

此外，有一些矿物的胶体覆盖于岩石或矿石表面呈薄膜状产出，可称之为薄膜状集合体；若呈较厚的层状产出，则称之为皮壳状集合体。

有一些矿物呈粉末状堆积，具有较大量的微细孔隙，可称之为土状集合体，如高岭石就常以这种形态产出，因而俗称为高岭土。

5.矿物的物理性质

1）矿物的光学性质

a.颜色：

是矿物对不同波长可见光线吸收、反射的效应。

有自色：

指矿物自身固有的颜色。

他色：

指矿物由于外来带色杂质的机械混入而呈现的颜色，它与矿物本身的主要成分无关。

假色：

由于某种物理原因或氧化作用所引起的，常见的有锖色和晕色两种。

锖色是指矿物表面氧化膜所引起的颜色。

晕色是指某些透明矿物的表面呈现出的一种彩虹状色彩，它是由于照射到矿物表面的光线受到矿物解理面或薄层包裹体表面的层层反射造成的干涉现象。

b.条痕：

指矿物粉末的颜色。

一般是指矿物在白色无釉瓷板上擦划时所留下的痕迹。

c.光泽：

反映的是矿物表面对可见光波的反射能力。

分四级：

金属光泽（反光很强，好像金属的新鲜面一样，光亮耀眼。

）半金属光泽（反光较强，呈较暗的金属状光泽。

）金刚光泽（反光较强，但无金属色彩，有像金刚石那样灿烂耀眼的光泽。

）玻璃光泽（反光弱，像玻璃表面那样。

）

当矿物表面不平坦或呈集合体时，常会呈现一些特殊光泽。

常见有：

油脂光泽（矿物表面像涂了一层油脂似的，多见于透明矿物的断口面上）蜡状光泽（有些矿物有像蜡烛表面那样的光泽，在透明矿物的隐晶质或非晶质致密快状集合体表面常见）丝绢光泽（在纤维状集合体表面呈现出这种光泽，好像丝绸的表面一样）珍珠光泽（似珍珠或贝壳内壁的光泽。

）土状光泽（有些矿物表面暗淡无光，像土一样）

d.透明度：

指矿物允许可见光波透过的程度。

一般以0.001mm厚的矿物薄片透过光的程度为标准，分三级：

透明（隔着透明矿物可见到另一侧物体的清晰轮廓）半透明（隔着半透明矿物仅能看到另一侧物体的模糊阴影）不透明（隔着不透明矿物完全不能见到另一侧的物体）

2）矿物的力学性质：

包括解理、断口和硬度

a.解理和断口：

矿物晶体在外力作用下，严格沿着一定结晶方向裂开称光滑平面的性质，称为解理。

矿物受力后，形成的方向不定、不规则的裂开面

称为断口。

极完全解理（矿物晶体在外力作用下极易沿着某些结晶方向裂成薄片）完全解理（具这种解理的矿物很易裂成规则的块体，解理面光滑、

平整）中等解理（沿解理方向裂成平面，但每个解理面的面积较小，各小解理面间与断口交叉出现，因而呈现不平整的状态）不完全解理（具这种解理的矿物较难沿解理面裂开，解理面常为小面积的零星出现，断口常见）极不完全解理（有些矿物很难或实际上无解理，见到的断面一般都是断口）。

b.矿物在受外力打击时，不沿一定结晶方向破裂而形成的断面，称为断口。

贝壳状断口（断口面呈弯曲的凹面，且具有不很规则的同心纹，形似贝壳）参差状断口（端口面很粗糙，而且参差不齐）平坦状断口（断口面虽然粗糙，但还平坦）土状断口（断口面粗糙，好像土块的表面）

c.硬度：

指矿物抵抗外来某种机械作用的能力。

一般用摩氏硬度计测定矿物的相对硬度。

摩氏硬度计分为10级，以始终不同硬度的矿物为标准，这十种矿物硬度由低到高的顺序是滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、