南京大学精品课程《普通地质学》教学大纲及教案.docx
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南京大学精品课程《普通地质学》教学大纲及教案
普通地质学（GeneralGeology,PhysicalGeology）
目录
课程计划3
主要参考文献4
第一章 绪论5
第一节 地球科学的研究对象5
第二节 中国的地学优势6
第三节 当代地质学的特点与最新进展7
第四节 地球科学家的任务7
第五节 地球科学的内容与分科7
地球科学的研究方法8
第二章 矿物MINERAL9
第一节 若干基本概念9
第二节 矿物的物理性质12
第三节 矿物的鉴定13
第四节 常见矿物14
第三章 岩浆作用与火成岩14
引言14
第一节 喷出作用与喷出岩（ExtrusionandEruption）15
第二节 侵入作用与侵入岩18
第三节 火成岩的结构与构造19
第四节 火成岩的主要类型21
第五节 岩浆的形成与地球内热21
第四章 外动力作用与沉积岩22
第一节 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈23
第二节 沉积岩的特性24
第三节 四类沉积岩26
第五章 变质作用与变质岩28
第一节 变质作用基本特征一28
第二节 变质作用中原岩的变化30
第三节 变质作用类型及其代表性岩石31
第六章 地质年代32
第一节 相对年代的确定34
第二节 同位素年龄的测定34
第三节 地质年代表GeologyTimeScale35
第七章 地震（Earthquake）及地球内部构造36
第一节 地震学Seismology基本概念37
第二节 地震波与地震仪38
第三节 地震的分布39
第四节 地震预报与预防40
第五节 地球的内部构造41
第八章 构造运动与地质构造44
第一节 地壳运动Crustalmovement44
第二节 岩石的变形构造45
第三节 六种地层接触关系49
第九章 板块构造PlateTectonic50
第十章 风化作用Weathering55
第一节 风化作用的类型55
第二节 控制岩石风化的因素58
第三节 风化作用的产物58
第十一章 河流及其地质作用59
第一节 河流概述59
第二节 河流的侵蚀作用Erosion60
第三节 河流的搬运作用62
第四节 河流的去均夷化作用64
第五节 准平原化与地貌演化64
第六节 河流发育同地质构造的关系65
第十二章 冰川及其地质作用65
第一节 冰川的形成与运动65
第二节 冰川的类型67
第三节 川的剥蚀作用与冰川地貌67
第四节 冰川的搬运作用与沉积作用68
第五节 水沉积物及其地貌69
第六节 冰川作用及其原因69
第十三章 地下水及其地质作用70
第一节 地下水的基本概念70
第二节 地下水的类型72
第三节 地下热水72
第四节 地下水的地质作用73
第五节 地下水的开发利用74
第十四章 海洋的地质作用74
第一节 概况74
第二节 海水的运动及其地质作用76
第三节 海底沉积物78
第四节 海水的进退82
第十五章 湖泊及沼泽的地质作用82
第一节 湖泊概况82
第二节 湖泊的地质作用85
第三节 沼泽及其地质作用86
第十六章 风的地质作用86
第一节 风的剥蚀作用87
第二节 风的搬运87
第三节 风的沉积作用88
第四节 沙漠与黄土89
第十七章 块体运动90
第一节 控制块体运动发生的因素90
第二节 块体运动的类型90
第十八章 行星地质概述91
第一节 太阳系及其起源92
第二节 类地行星95
第十九章 地球的演化97
第一节 天文时期特征：
地球的层圈构造初步形成97
第二节 隐生宙时期•约3500Ma前，地球上开始出现生命98
第三节 显生宙时期一、生物的全面繁荣和快速演化99
第二十章 人类社会与地质环境100
第一节 环境地质学的一般概念一、环境与地质环境101
第二节 城市兴衰与地质环境一、城市兴衰的地质因素102
第三节 人体健康与地质环境一、人体的元素组成102
第四节 废物处置的地质环境•废物104
第五节 人为地质作用由人类地质活动造成的环境恶化104
课程计划
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要求:
了解地球科学的基本理论和知识,为专业课打基础
专业配置：
构造，岩石，古生物,矿物,矿床,地球化学，水文，工程，信息
专业培养流程：
普地→专业课→野外实习→毕业论文
毕业去向：
考研,科研单位，高校,管理部门,其它
教学安排:
教学20周（复习1周）；周学时6（讲课4,实验2）
学分:
4
考绩计分:
考试50%+实验15%+考试15%+小论文15%+专业表现5%
教学方式:
1.讲课+实习；2.经典+现代；3.理论+图象
实验课：
1.分班；2.时间（第二周开始）；3.普地实验室A103
其他安排：
课间野外；课堂讨论；看录象片等（临时通知）
主要参考文献
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1.JolivetL,NatafH-C.2001.Geodynamique.Paris:
DUUNOD.
2.JeanDERCPURT,JacquesPaquet.1999.Geologieobjetsetmethodes.Paris:
DUUNOD,1-456
3.AndreBRAHIC,MichelHOFFERT,AndreSCHAAF,MarcTARDY,Jean-YvesDANIEL.1999.SciencesdelaTerreetdel’Univers.Paris:
Vuibert,1-634
4．P.McL.D.Duff.1993（4thedition）.Holmes’principlesofphysicalgeology.London,GLASGOW,NewYork,Tokyo,Melbourn,Madras:
Chapman&Hall,1-7915.KCCondie,1996（4thedition）.PlateTectonicsandCrustalEvolution.PergamonPress，1-536
6.夏邦栋，1995.普通地质学.北京：
地质出版社，1-283
7.赵懿英等,1990.现代地质学讲座.南京大学出版社,1-171
8．成都地质学院,1983.动力地质学原理.地质出版社，1-359
9．孙鼐，1943.普通地质学（1953年第三次修订）.商务印书馆，1-243（中国最早的普通地质学版本之一）
10.舒良树，2002.普通地质学讲义
第一章 绪论
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第一节 地球科学的研究对象
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地球科学是研究地球的科学,重点研究地球表层的物质、结构与构造.
1.研究对象:
地球,地球的时、空、源
①地球的结构：
地球的层圈（slide）
②地球的构造：
指地球各个部分之间关系及其它们的分布规律及演化。
如大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核,壳幔作用,山脉-盆地，大陆-海洋；
③地质事件：
地壳运动在地表反映如地震、火山；
④预测和预防将来发生的地质事件
⑤物质：
各种元素-矿物-岩石-矿床-地层,它们的分布及其迁移富集规律。
2.为什么要学习普地，重视普地？
●“上天、下海、入地”是人类远古以来的梦想。
最难的是入地。
地球科学参与“上天”（航天、遥感，气候环境），主持下海（海洋地质、深海钻探），主攻入地（地质各科）。
●为了了解地球的起源（包括生命起源），了解地球的过去、现在和未来
●为了从地球上获取人类生存必需的各类资源
●为了与危害人类生存的各种地质灾害作斗争（地震、火山、滑坡、洪灾、荒漠化、环境污染）
●为了人类的持续生存与繁衍，为了改善人类生存环境,提高生活质量，经济可持续发展.“人类只有一个地球,应使之清洁、安全、富有”。
3.学习意义
●地球科学是现代科学的重要组成:
天、地、生、化、物密不可分（材料）。
●在国民经济建设和急需目标中有举足轻重的地位（国土资源部,国家地调局,水利部，国家地震局，石油天然气总公司,交通建设部,中国科学院）。
●是高科技研究领域的重要组成：
-地球科学家是遥感与宇航的决策者之一。
-地球科学家参与了历次ERTS的发射与研究（EarthResourcesTechnologySatellite）。
-NASA（美国家宇航局）中有大批地球科学家。
-参与了Apollo登月计划、火星“旅行者”计划的决策，负责月球样品分析。
-我国的多种卫星以及资源遥感飞机等技术设备均为世界一流。
●是科技进步的主要动力之一。
-对资源的需求使世界各国不惜代价、不择手段，发展技术，发射资源卫星、间谍卫星,但解译均少不了地球科学家。
-应用侧视雷达来掌握资源情报。
●受目前科技水平的限制，目前的研究仅限于地壳及上地幔上部。
-地球平均半径6371．229公里;地壳平均厚度30多公里（大陆20-70公里，海洋7-10公里）。
-中国大陆超深钻CCSD:
5000m,“深入地球深部的望远镜”。
-钻孔最深10千米:
俄罗斯地台,德国,东海深钻。
-其他部分只能通过分析地震波、重力、磁力等间接推测其物质组成及存在状态。
第二节 中国的地学优势
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1.中国地域广大，地球各个演化时期信息丰富，物质记录齐全。
2.有地球上最古老和最年轻的造山带、有突特的盆地构造、有巨大面积的花岗岩、有丰富的能源矿产，吸引着各国学者竞相来华，合作研究。
3.我国具有独特的地学优势：
1）独一无二的青藏高原;
2）全球最大面积的西北黄土高原;
3）世界罕见的大别山高压-超高压变质带;
4）震惊世界的辽西中华龙鸟（北票，J3）、中华神州鸟（义县，K1,真正会飞的恐龙）;
5）全球最典型的云南早寒武世密集生物群（生命大爆炸），等等。
其成果均为国际领先水平，一直是国际上的研究热点，并带动了其它学科的发展。
第三节 当代地质学的特点与最新进展
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当今地学理论突飞猛进,知识更新速度很快。
激光、遥感、数字系统、高分辨分析测量仪器等高新技术进入地学领域。
●服务目标日益和城市建设、生存环境、地质灾害、气候变迁、能源矿产等紧密联系。
●近年国际上取得了一系列重大的理论突破和学科进展,如地球内外核间的旋转、大陆深俯冲、太空新发现、臭氧层空洞、盆地分析、计算机数字模拟、韧性剪切带与构造运动学等，大大拓宽了地学的科学内涵，推进了地学界的前进步伐，并带动了其它学科的发展。
第四节 地球科学家的任务
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1.寻找急缺资源：
水,黄金,油气,富铁,地热。
2.对地质灾害进行预测预报:
地震,火山,海平面变化,洪灾,滑坡
-1902-5-8夜,Pelee火山爆发,200km/h下泻,St.Pierre市2.8万人死亡,仅2人幸存,形成1397米高的火山岛。
-79-8-24,（意）Vesuvius火山爆发,埋没了Pompeii城和Herculaneun城。
-98年中国洪灾,损失数百亿元;1976-8,唐山8级大地震,数十万人死亡;99年9月台湾7级地震,日月潭被严重破坏。
3.为工程建设提供可靠的地质资料（成渝铁路；沪宁高速公路；长江大桥；黄河小浪底；三峡大坝;高楼地基）。
4.为解决重大理论问题提供线索（材料力学，长时间变形结果分析，高压高温实验,矿物岩石形成条件模拟实验）。
5.普及地学知识，让全人类都来关心地球家园（黄河断流、三峡库区、黄山、华山滑坡问题）。
第五节 地球科学的内容与分科
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1.研究地球结构构造的分科
a.构造地质学（StructureGeology）
研究地壳岩石-变质变形（Metamorphism-deformation）-运动学（Kinematics）-地球动力学（Dynamics）-地质历史。
b.地球物理学（Geophysics）
●研究地球重力、地磁、电性、地震波传播特性。
●与构造地质结合，研究地球深部的成分、结构、构造。
2.研究地球的物质组成及其迁移富集规律的分科。
a.矿物学（Mineralogy）:
矿物形态、成分、结构构造。
b.岩石学（Petrology）:
岩石类型、成因、年龄。
c.矿床学（EconomicGeology）:
矿体的形成条件、机制、过程。
d.地球化学（Geochemistry）:
元素迁移富集过程、地质作用的化学过程。
3.研究地球历史的分科
a.地史学（HistoricalGeology）:
地球历史上的重大事件。
b.古生物学（Paleotology）:
研究地质时期地球上的生物及其演化。
4.地球科学应用的分科
a.水文（Hydrology）:
地下水的分布、活动规律。
b.工程（Engineering）:
研究基岩的稳定性（路基、大坝、厂址、核电站）。
c.遥感（Remotesensing）:
空间对地观测。
地球科学的研究方法
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1.收集资料:
了解现有研究成果，确定研究方案。
2.现场考察:
验证前人结果，采集样品，记录测量结果和现场分析结果。
3.分析化验:
确定样品中元素含量、样品的年龄。
4.模拟实验:
野外地质现象再现。
5.综合分析:
各种资料汇总-实事求是合乎逻辑的分析-科学解释-演化模型的建立-结论。
6.将今论古（历史比较法）:
用现在发生的地质作用去推测过去的过程。
●如螺蚌，现在是水生动物；如在岩石中找到其化石，可知该岩石形成于有水的环境。
●至今人们对生物习性的变化仍知之甚少：
深海-浅海。
●人类历史中尚未发生的仍靠推测：
恐龙的灭绝（全球火山？
外星撞击？
）。
7.现代技术的广泛应用
a.高新技术GPS,RS，GIS,CS：
Globalpositionsystem,Remotesystem,Geographyinformationsystem（储存、分析大量的地球科学信息）,Communicationsystem
b.分析测试技术：
正确、全面的测定成分；可观察超微结构（TEM,SEM）
c.高温、高压、模拟实验：
>100公里处,30千巴，近2千度；正常结构石英变为紧密堆积柯石英;碳变为金钢石
d.计算机应用：
各种专门应用软件（复杂运算、模拟），各种文字处理和绘图软件
8.新理论、新技术、新方法
科学的特点:
不失一般性；可检验与重复；定量性,预见性
目前,地球科学正处在一个多学科交叉、跨学科联合的新时代;各学科相互渗透，不断发生着从定性朝定量的质的飞跃，使地学进入崭新的阶段；并形成了一系列新的边缘学科生长点.
附:
本章图象19个
第二章 矿物MINERAL
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第一节 若干基本概念
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1.地壳由岩石组成；岩石由矿物组成；矿物由元素组成.
2.元素是构成地球的最基本物质,由同种原子所组成.
2.1元素（Element）:
周期表共有112种,天然界存在92种
2.2同位素:
是中子数不同（原子量不同）的同种元素的变种.同种元素的同位素，物化性质基本相同.总共有300余种。
2.3可分放射性和稳定两种同位素.
放射性同位素:
主要有U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等。
稳定同位素：
主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1。
2.4半衰期（Half-Life）：
放射性元素蜕变到其原来数量的一半所需时间.
半衰期:
Rb87-Sr87:
500亿年,Th232-Pb208:
139亿年,U238-Pb20645亿年,
K40-Ar40:
15亿年,U235-Pb207:
7.13亿年,C14-N14:
5692年
放射性同位素主要用来测定火成岩石的绝对年龄;
稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源.如地壳,地幔,水圈,大气圈,生物圈,月球,陨石等
2.5同位素研究是当代倍受重视的国际前沿,地化专业主攻.
3.克拉克值:
中上地壳中50种元素的平均含量.美国科学家克拉克采集了世界各地的样品5159个；用取得的化学分析数据,求出了16公里厚的地壳内50种元素的平均百分重量,后人称克拉克值.国际通用.单位ppm=10-6,即克/吨.目前还用ppb=10-91克=5克拉
3.2地壳中各元素的含量差别很大.
其中,O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,H10元素占99.96%;
而O,Si,Al,Fe,Ca5元素占了92.46%
4.晶体（Crystal）定义：
内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固体.或晶体是具有晶格构造的固体.
这种固态物质称结晶质（晶质）;晶质构成的物体即晶体.
习惯上，将具有几何多面体外形的物体称为晶体;
将不具几何多面体外形的晶体称为晶粒。
非晶质体：
内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体.如火山玻璃。
自然界极少。
在一定条件下，非晶质体可向晶质体转化。
如火山玻璃→玉髓。
准晶体定义：
是一种其内部结构由多级呈相似的配位多面体在三维空间作长程定向有序分布的固体。
quasicrystal为一种新的凝聚态固体，但其内部原子既不像非晶质体那样成完全无序的分布，又不具有像晶体那样的三维周期性排列有序。
目前尚未发现天然产出的准晶体。
5矿物定义：
由天然产出且具有特定的（但一般并非固定的）化学成分和内部结构构造的均匀固体.自然界广泛。
准矿物Mineraloid:
在产出状态、成因和化学组成等方面均具有与矿物相同的特征，但不具有结晶构造的均匀固体.主要有A型蛋白石、水铝英石。
自然界极少。
6矿物的6项基本特征
特征1.绝大多数矿物都是晶体。
特征2.矿物随处可见.现已发现矿物3300余种，绝大部分（99%）分布于地壳中。
特征3.矿物的化学成分基本稳定,但可有杂质。
特征4.矿物可分为三大类
①自然元素矿物:
Au,Cu,S,C（金钢石,石墨）.自然界很少.
②分子化合物（分硫化物，卤（氟与氯）化物，氧化物三种）:
如SiO2-石英,NaCl-石盐,FeS2-黄铁矿.自然界常见.
③复杂分子团矿物:
主要是硅酸盐矿物.种类多,含量高,分布广,占地壳总重量75%.如K（Mg,Fe）3[SiO3AlO10]（OH,F）2,黑云母。
特征5.水,石油,天然气不是矿物（非固体）；煤也不是（排列无序）；花岗岩不是矿物（岩石）。
特征6.矿物具有同质多象现象。
同质多象定义:
化学成分相同、但质点的排列方式不同（结构不同）的现象。
将形成不同的矿物。
如：
C金刚石（高压）-石墨（常压）
7.五类矿物
1自然元素:
Au黄铜矿,C石墨,金刚石
2硫化物:
FeS2黄铁矿
3卤（氟与氯）化物:
CaF2萤石,NaCl石盐
4氧化物:
SiO2石英,Al2O3刚玉
氢氧化物:
Mg（OH）2水镁石
5含氧盐（复杂分子团矿物）.主要包括四种:
硫酸盐:
CaSO4硬石膏
磷酸盐:
Ce,La）[PO4]独居石
碳酸盐:
CaCO3方解石,MgCO3白云石
硅酸盐:
KAl2[Si3AlO10]（OH）2白云母
8.岩石:
由一种以上矿物构成的集合固体.
按形成方式，岩石可分三大类：
火成岩:
占地壳岩石体积64.7%;沉积岩:
占地壳岩石体积7.9%，地表面积75%;
变质岩:
占地壳岩石体积27.4%.
第二节 矿物的物理性质
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1外形（Shape）
1.1单晶体（Singlecrystal）:
一向延伸呈针状柱状,如辉锑矿Sb2S2（Stibnite）;
二向延伸呈板状、片状,如长石,云母;
三向延伸呈菱面体,八面体,立方体,复合体,如方解石,萤石,角闪石,辉石,黄铁矿,金刚石
1.2集合体（Aggregate）:
矿物微粒聚集体。
一向的呈纤维状,如石棉;二向的呈鳞片状,绢云母;三向的呈粒状,橄榄石。
1.3特殊集合体:
放射状,如硅灰石CaSiO3;钟乳状,如钟乳石;晶族状,如石英;鲕状、葡萄状、肾状,如赤铁矿.
2光学性质（Optical）
2.1透明度（Transparency）:
矿物薄片（厚0.04mm）能透过光线者,称透明矿物,如石英,云母,长石,方解石等.反之,称不透明矿物.所有金属矿物都是不透明矿物.
2.2光泽（Luster）:
矿物的反光能力金属光泽:
反射很强,所有金属矿物均此光泽.
非金属光泽:
反射较弱，透明矿物的光泽.
可细分金刚光泽（金刚石）,玻璃光泽（长石）,油脂光泽（石英断口）,丝绢光泽（绢云母）,珍珠光泽（白云母）,土状光泽（高岭石）6种
2.3颜色（Color）与条痕（Streak）
●颜色:
白,蓝,红,黑,浅绿,紫红等
●自色（Diochromatic）:
被化学成分和内部结构所决定的矿物本色.如方铅矿的铅灰色.
●他色（Allochromatic）:
混入杂质后的矿物颜色.
如石英（无色）,紫晶（紫色,Fe多）,蔷薇石英（Fe少）,烟水晶（含Mn）
●假色:
表面氧化或吸附他物后的颜色.如褐色黄铁矿.
●条痕色:
矿物粉末的颜色。
用瓷板划之,紫红的赤铁矿呈樱红色,黄铜的黄铜矿呈墨绿色
3力学性质（Mechanical）:
在外力下的表现
3.1硬度（Hardness）:
抵抗外力的强度
记牢10种不同硬度的矿物摩氏硬度记:
1滑石,2石膏,3方解石,4萤石,5磷灰石,6长石,7石英,8黄晶9刚玉10金刚石
硬度大的可刻动小的.指甲为2-2.5,小刀为5-5.5,玻璃6
3.2解理（Cleavage）:
外力下矿物的定向开裂
极完全解理（云母）-完全（方解石）-中等（角闪石）-
不完全（橄榄石）-极不完全（石英）
3.3断口:
解理不发育矿物在外力下的不规则裂开.
贝壳状（石英）,锯齿状（石膏）,参差状（黄铁矿）,平坦状（高岭土）
3.4弹性:
受力后能恢复原状的.如云母.
3.5挠性:
受力后不能恢复原状的,又称范性变形,如蛭石
3.6延展性:
可用外力任意改变其形状的。
延:
一维;展:
二维（黄金）
4其它物理性质
4.1比重（Specificgravity）:
与同体积40C水的重量比.
轻:
<2.5;中:
2.5-4;重>4（方解石2.7,黑钨矿7.5,金19.3）
4.2磁性:
本身有磁性或能被磁铁吸引.如磁铁矿
4.3发光性:
外光照射后能发光.
荧光:
切断光源后,发光消失;
磷光:
切断光源后,仍发光一时.白钨矿,萤石（紫外光）-浅蓝荧光;金刚石（X射线）-天蓝荧光
4.4双折射:
冰洲石;导电:
石墨;滑感:
滑石
第三节 矿物的鉴定
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常规鉴定：
看（外形,色,光泽）-掂（比重）-敲（硬度）。
精确鉴定：
偏光显微镜,化学成分分析,激光探针，SEM（ScanElectricMicroscope）,TEM（TransmissionElectricMicroscope）,。
第四节 常见矿物
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1常见的：
方解石CaCO3,石英SiO2,长石
2贵重的：
金刚石C,金Au,银Ag
3工艺品：
玛瑙
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