地质学基础讲义概论.docx

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地质学基础讲义概论

地质学基础讲义

第一章绪论

第一节：

地质学的研究对象和内容

一、基本概念

地质学的定义：

地质学是研究地球的学科之一。

它是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史的知识体系。

在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，也涉及水圈、气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位，以及某些地外物质。

地质学的研究对象：

为地球的固体外壳—岩石圈（Lithosphere）,因此确切的说，地质学主要是研究岩石圈的一门学科。

二、地质学的研究内容与分科：

1.研究地球物质组成及元素分布规律的学科：

矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。

2.研究地壳运动及地表形态变化的学科：

动力地质学、构造地质学、地貌学等。

3.研究地壳演变历史的学科：

古生物学、地层学、地史学等

4.其它：

煤田地质学、工程地质学、灾害地质学、宇宙地质学等。

第二节：

地质学的特点与研究方法

由于地质学研究内容的特殊性，因而地质学具有以下特点：

1.学科的实践性

地质学科的大部分研究对象存在于野外，因此地质学是一门实践性很强的学科，只有深入到大自然中去，才能较好的理解和掌握地质学。

2.地质现象的复杂性

由于地质现象种类繁多，每一种现象都具有独特的形成原因和过程，因此在研究地质现象时应树立正确的时空观。

例如当我们研究晶体的结构时常用微米、纳米作为尺度单位，而一次造山作用则用百万年作用时间单位等。

3.认识的局限性

由于人类的技术手段及地质现象的复杂性，造成人类对地质现象的认识十分有限。

例如，目前世界上最深的钻孔大约为12公里，不到地球半径的2‰，因此我们无法直接观察地球内部的情况，另外，人类的寿命一般不超过100岁，而一次造山运动的形成过程则长达数百万年至上千万年，因此对单个人来说我们也无法观察到其形成的全过程。

大陆科学钻——江苏省东海市

鉴于地质现象的特殊性有别于其它学科，其研究方法可分为以下几类：

1.野外观察

对野外地质现象进行详细、系统地观察是获取第一手资料的基本手段。

因工作目的的不同，野外观察的要求与精度也不同，并制定了相应的工作规范。

2.现实类比与历史分析法

现实类比法——“将今论古”原则，即对现代正在进行的地质现象进行研究，找出它们的形成原因、过程及结果等的内在规律，然后利用这种规律对地质历史时期同类地质现象进行类比，得出其相应形成原因与过程。

“将今论古”原则是研究地质历史事件最常用的方法之一，其根本思想为：

今天是研究过去的钥匙。

例如，通过对现今植物的研究我们发现，不同气候条件下的植物具有不同的特征，寒带植物以针叶林为主，温带以落叶林为主，而热带以阔叶林为主等。

根据此规律，当发现地层中含有针状植物叶化石时，可以判断地层形成于寒冷气候环境。

在应用“将今论古”原则时，我们不可盲目、不加分析地套用，而应用历史分析方法——辩证唯物主义思维方法。

这是因为今天地质作用与地质历史时期同类地质作用的形成原因与条件不可能完全相同，因而我们不可将今天的地质作用完全与地质历史时期的地质作用类化，而不加区别。

例如腕足动物现今多生活在水体较深的海洋环境，而地质历史时期则多生活在水较浅的海洋环境等。

3.综合分析法

地质作用的原因是多种因素共同作用产生的。

在对一具体地质现象进行分析时，我们应充分考虑其各种因素的影响结果，分析它们的关系，这样我们才能得出正确的答案。

例如，当我们对地层的沉积环境进行分析时，应对地层中的生物标志、岩矿标志、物理标志等进行综合分析，来正确判断地层的沉积环境。

4.实验模拟

为了验证地质结论的正确性，通常要进行模拟实验。

例如，一般的模拟（泥巴实验）、数字模拟、计算机模拟、高温高压试验等。

第三节：

地质学的形成与发展

地质学发展史是人类在生产和探索地球奥秘的过程中，逐步认识地球的组成和结构，地球及其生物界演变的规律，特别是地壳和岩石圈运动规律，并为人类合理开发、利用和保护矿产资源，保护环境的历史。

人们对地球的认识源远流长。

在曲折的历史发展过程中，原始朴素的地质知识逐渐形成了地质科学的知识体系。

根据地质知识发展的程度，并参照其社会文化背景,可将地质学发展史划分为5个时期。

1.地质知识积累和地质学萌芽时期（远古～1450）

这一时期，人们对地球和地质现象的认识是直观的，解释是猜测的、思辨的，体现了朴素的唯物主义自然观为主要特征。

远古时代人类通过石器的采集和制作，逐步了解了岩石、矿物的某些性质。

在经受地震、火山、洪水的灾害并与之斗争的过程中，逐步认识了大自然中的地质现象和过程。

主要表现在：

1）岩石和矿物知识的积累；2）对地质作用的认识；3）对地球的启蒙认识；4）中世纪的地质学等方面。

2.地质学奠基时期（1450～1750）

其特征为：

随着自然科学的诞生，地质知识趋向系统化。

对地质现象试作理性解释，并逐步建立了观察和推理方法。

主要表现在：

1）地质哲学思想的初步发展（哥白尼的《天体运行论》）；2）对化石和地层的认识（丹麦的N.斯泰提出地层的①叠置律，②原始连续律，③原始水平律）；3）岩石学、矿物学和矿床学的发展（德国的G.阿格里科拉的矿物学和矿床学理论）。

3.地质学的形成时期（1750～1840）

从18世纪下半叶到19世纪上半叶，工业革命促进了生产的发展和科学技术的进步。

其特点为：

地学研究从对地球的思辨性研究转变为以野外观察分析为主，地壳成为直接观察研究的对象。

各种学说与理论的建立，使地质学科逐渐完善。

主要表现在：

1）瑞士学者J.A.德吕克于1793年提出具有近代意义的geology（地质学）一词；2）地层系统与地层年代的建立；3）灾变与均变（将今论古原则）论的提出等。

4.地质学的发展时期（1840～1910）

其特点为：

随着生产的发展和科学技术的进步，推动了地质学各分支学科的全面发展，新的研究领域不断出现。

许多国家成立了地质学学术机构和调查机构。

大规模的区域调查所取得的丰富资料，使得全面的历史地质学及全球地质史的综合研究成为可能，也为全球构造理论的产生创造了条件。

主要表现在：

1）地层学和古生物学；2）岩石学、矿物学和矿床学：

3）动力地质学；4）地槽地台学说和全球地质构造的理论综合等。

5.二十世纪地质学的发展（1910～　　）

其特点为：

地质学的基础学科向纵深发展，并开拓许多新的研究领域。

社会和工业的发展形成新的分支学科。

地质学各分支学科间的相互渗透和新技术方法的应用导致了新的边缘学科出现。

主要表现在：

1）地层学、古生物学、岩石学、矿物学和构造地质学等的进一步完善与深化；

2）石油地质学、水文地质学和工程地质学等都形成独立的各分支学科；

3）地球化学、古地磁学、海洋地质学、地质年代学等边缘学科的形成；

4）大陆漂移、海底扩张、板块构造学说的建立与完善等。

总结

了解和掌握地质学的定义、研究对象与研究方法，以及正确的理解和应用“将今论古”原则是学好地质学的前提。

另外了解地质学的发展历史，吸取前人的经验教训，是我们求得进一步发展，少走弯路的捷径。

思考题：

1.什么是地质学，地质学的研究对象是什么？

2.举例说明如何正确地应用“将今论古”原则。

第二章：

地球

第一节：

地球概况

地球是一颗迷人而复杂的星球，了解她的过去、现在与将来，合理的利用她赋予给我们的资源，为我们及子孙后代创造良好的生活环境是地质工作者应尽的职责与义务。

一、地球在宇宙中的位置

茫茫宇宙有一个称之为银河的星系——银河系，在银河系中有大约1400亿颗恒星，其中有一颗称之为太阳的恒星围绕太阳有九大行星，并与太阳合称为太阳系，九大行星中有一颗兰色行星—地球，各行星按与太阳的远近依次为：

九大行星基本在同一平面上围绕太阳作椭圆形运动，太阳在椭圆形的一个焦点上。

地球不仅绕太阳公转，而且还自转，自转周期约为23时56分4秒。

地球绕太阳公转一周为一个恒星年，由于地球的自转轴与黄道平面呈23°27’交角，因此地球的自转与公转形成了地球的昼夜与四季的变化。

另外地球有一个卫星——月亮

二、地球的形状与大小地球

形状；指大地水准面所圈闭的形状，近似于扁球体。

大小：

见P9相关数值。

三、地球的表面形态

现今地球表面形态的基本特征：

按地貌特征可分为陆地和海洋两大地理单元。

海洋占70.8%，陆地占29.2%。

只有统一的大洋，没有统一的大陆。

陆地被海洋分割包围，最高峰8848.13M，最低点菲律宾海沟为-11515M。

（一）陆地地形

按起伏高度和形态的不同可分为以下单元：

1.山地：

海拔500米以上，相对高差200米以上的地区称为山地，进一步划分为：

1）低山，海拔500—1000米。

2）中山，海拔1000—3500米。

3）高山，海拔大于3500米。

呈线状延展山地，称其为山脉。

具有成因联系的若干平行或大致平行的山脉，称其为山系，例如阿尔卑斯—喜马拉雅山系。

2.丘陵：

海拔500米以下，相对高差200米内的伏不平的地区。

3.平原：

地势相对平坦、面积较大，相对高差仅几十米的地区。

4.高原：

海拔600米以上，地势平坦广阔的地区。

5.盆地：

四周高，中间低形似盆状的地区。

（二）海底地形

海洋是由海（SEA）和洋（OCEAN）组成的。

海是围绕大陆边缘与洋有一定间隔的水体较浅的水域，分为陆缘海与陆间海。

洋为远离大陆、面积宽广、深度大的水域。

根据海底地形的基本特征，可把海底分为大陆边缘、洋中脊和大洋盆地三个单元。

1.大陆边缘——大陆与大洋连接的边缘地带，通常可分为以下次一级单元：

1）大陆架——围绕大陆的浅水台地，平均坡度0度7分平均宽度约75公里，深约60米，下界深度约为130米。

2）大陆坡——大陆架外侧坡度明显变陡的地带，水深范围约为130——2000米，平均坡度约为4度17分。

宽度各地不，其上常发育海底峡谷和陆坡阶地。

第一节地球概况

3）大陆基——大陆坡与大洋盆地之间的缓倾斜地带，坡度通常为5′——35′，多分布于水深2000-5000米的海底。

大陆基主要由大陆坡上发育的浊流物质及滑塌物质堆积而成。

4）海沟与岛弧

岛弧——延伸远，呈带状分布的弧形列岛。

岛弧向洋凸出，内侧为大陆。

海沟——岛弧外侧常发育深度大于6000米的狭长形凹地。

宽约几-几十公里。

岛弧与海沟组成了弧—海沟体系，常发育于陆、洋交界地带。

2.大洋盆地——海底的主体，它是介于大陆边缘与洋中脊之间的较平坦地带，一般水深4000—6000米，由以下次一级单元构成：

1）深海平原——靠近大陆边缘一侧、平均深度约为4877米，坡度极小（<1/1000）的平缓地带。

2）海山与无震海岭

海山——洋盆中高度>1000米，呈孤立的锥状高地。

多为海底火山喷发形成。

无震海岭——多分布于洋中脊两侧，呈脊状隆起的高地，以无地震或少地震为其特征。

3.大洋中脊

横穿大洋的全球性洋底山系称之为洋中脊。

它是洋壳生成的地带，其地震与火山活动十分强烈，在大洋中脊的中央部位存在一巨大裂谷称之为中央裂谷。

思考题:

1.简述现今地球表面的基本特点。

2.地球为什么是一个椭球体？

为什么又是一不规则椭球？

3.按地形起伏特征，大陆与海洋可进一步划分为哪些主要单元。

第二节：

地球的物理性质

一、地球的密度、重力和压力

1.地球的密度

根据万有引力定律，可得出地球的质量，同时根据已知的地球体积，可得出地球的平均密度（5.517克/cm3）。

野外常见的岩石的密度通常为2.5-3克/cm3，地球内部的物质密度应远远大于其平均密度。

通过地球物理和实验岩石学方法研究发现，地球内部的密度存在数个不连续界面；

0-670公里存在三个小台阶。

670公里处密度由3.99g/cm3突变到4.39g/cm3cm3

2891公里处密度由5.57g/cm3突变到9.90g/cm3

5150公里处密度由12.17g/cm3突变到12.76g/cm3

地心