自然地理学课件4-第二章(1)2010.ppt

1、 第二章 地壳第一节 地壳的组成物质第二节 构造运动与地质构造第三节 大地构造学说第四节 火山与地震第五节 地壳的演变地壳是地球硬表面以下到莫霍面之间由各类岩石构成的壳层，在大陆上平均厚度是35km，在大洋下平均厚度为5km。青藏高原尤其南部边缘山系喜马拉雅山是全球地壳最厚的地区。喀尔巴阡山系、科佩特山脉和地中海造山带也是地壳很厚的地区。地壳由沉积壳、花岗质壳层与玄武质壳层组成。只有很小一部分地壳作为物质基础参与自然地理环境的组成，但整个地壳甚至地壳地幔物质构成的“地球构造圈”的活动对自然地理环境的形成与发展都具有重大的影响。地壳概述地壳概述第一节 地壳的组成物质1、化学成分与矿物2、岩浆岩3

2、、沉积岩4、变质岩1 化学成分与矿物1.1化学成分 在108种已知元素中，自然界存在92种，并有300余种同位素。1924年，F.W.克拉克与华盛顿依据来自世界各地的5159个岩石样品首次测定了16km厚度内地壳中的63种化学元素的平均质量百分比即元素的丰度，所获数据后来被命名为克拉克值。克拉克值表明氧与硅两元素共占地壳总质量的74左右，铝、铁、钙、钠、钾、镁六元素共占24上下，即八大元素的丰度共占98，其他所有元素不超过2。高丰度元素的地球化学行为对地壳的矿物组成将发生积极影响。而地壳中尤其是地表某一局部环境中某些元素的相对富集将造成环境污染，危害人类和其他生物。1.2 矿物特性1.3 主要

3、造岩矿物与常见矿物 硅酸盐类与其他含氧盐类这两种矿物是地壳的主要造岩矿物。主要造岩矿物包括石英、钾长石、斜长石、云母、角闪石、辉石和橄榄石。鉴定特征：石英：六方柱及晶面横纹，典型的玻璃光泽，很大的硬度（小刀不能刻划），无解理，隐晶质各类具明显的脂肪光泽。辉石：绿黑或黑色，近八边形短柱状，解理近直交。橄榄石：橄榄绿色，玻璃光泽，硬度高。钾长石：肉红、黄白等色，短柱状晶体，完全解理，硬度较大（小刀刻不动）斜长石：细柱状或板状，白到灰各色，解理面上具双晶纹，小刀刻不动云母：单向最完全解理，硬度低，有弹性角闪石：绿黑色，长柱状（横剖面菱形）晶体，相交成交角较大的解理，小刀不易刻划。2 岩浆岩2.1 岩

4、浆岩的矿物组成依据矿物组成的差别，岩浆岩可分为四类：类别二氧化硅主要矿物代表性岩石超基性岩45橄榄石、辉石橄榄石基性岩4552辉石、钙斜长石、辉长岩、玄武岩中性岩5265角闪石、长石闪长岩、安山岩、正长岩、粗面岩酸性岩 65长石、石英、云母花岗岩、流纹岩 2.2 岩浆岩的产状、结构与构造岩浆岩的产状、结构与构造 地壳中的岩浆岩体有不同的形状和规模，与围岩的接触关系、形成时的深度与构造都有差别，因而产状各异。岩浆喷出地表形成喷出岩，在地壳深处冷凝形成深成侵入岩，在浅层冷凝形成浅成侵入岩。依据岩体形状及与上覆岩层的关系，可分为整合侵入体与不整合侵入体两类。岩浆岩的结构玻璃质结构熔岩快速冷却，来不及

5、结晶隐晶质结构熔岩较慢冷却显晶质结构岩浆在地下缓慢冷却充分结晶斑状结构冷却速度先慢后快，先形成斑晶，后形成基质岩浆岩的构造：块状构造矿物排列无定向斑杂构造矿物成分、结构、颜色、粒度杂乱排列或分布不均匀流纹构造保留熔岩流动形迹，矿物与气孔定向排列气孔构造气体逸出后残留的构造杏仁状构造喷出岩气孔被次生矿物充填2.3 2.3 岩浆岩的主要类型岩浆岩的主要类型根据化学成分与矿物组成，岩浆岩可分为酸性、中性、基性和超基性岩四种；依据其结构、构造与产状又可分为深成岩、浅成岩和喷出岩三种。综合两种分类即得出综合的分类。（见表2-2）3 沉积岩成岩过程：原有沉积物被后续沉积区覆盖而与上层水体隔离各种还原过程（

6、有机质、碳酸基矿物、金属高价氧化物等）重新组合成新的次生矿物脱体脱水、压缩、胶结等作用沉积岩沉积物来源沉积物来源：先成岩石风化产物、火山喷发沉降物、生物成因的各种有机物、宇宙灰尘等。沉积物依据其成因与性质可分为：碎屑沉积物：砾、砂、粉砂、黏土化学沉积物：氧化物、硅酸盐等有机沉积物：泥炭、珊瑚礁等3.1 沉积岩的基本特征：沉积岩具有层理，富含次生矿物、有机质，并有生物化石。层理、层纹、层面沉积岩具有碎屑结构与非碎屑结构之分。通常情况下沉积岩由岩石碎屑、矿物碎屑、火山碎屑、生物碎屑等构成。沉积岩层面呈波状起伏，或残留波痕、雨痕、干裂、槽模、沟模等印模，或层内出现锯齿状缝合线或结核。3.2 沉积岩的

7、主要类型碎屑岩类 主要指母岩风化碎屑经搬运再堆积后胶结而成的岩石，包括：砾岩与角砾岩，具砾状结构。砂岩。具砂状结构，颜色多样。粉砂岩。具粉砂状结构，颗粒细小，断面粗糙，矿物以石英为主，兼有少量长石与白云母，多钙质、硅质与铁质胶结。黏土岩类具泥状结构，由黏土矿物及其他细粒物质组成，硬度低。依据固结质量好坏分泥岩、页岩和黏土。生物化学岩类多由化学和生物化学形成物组成并主要见于海相或湖相沉积物，具显晶或隐晶结构、鲕状或豆状结构、生物结构，成分单一而种类繁多，且常为单矿岩。硅质岩。其矿物主要是SiO2，质坚性脆，常含有机质，大部分具非碎屑结构。主要物质来源一为由硅质生物骨骼堆积而成，二为由海底火山或热

8、泉分泌SiO2凝聚而成。石灰岩。由方解石组成，性脆，有碎屑结构和非碎屑结构之分，遇稀盐酸有泡沫反应，极易被溶蚀成喀斯特地貌。白云岩。其组成物质为白云石，由化学沉积或CaCO3被白云石交代而成。粒状断口，遇稀盐酸无泡沫反应。白云岩与石灰岩之间存在一种过渡性岩石，即以白云石为主含方解石的钙质白云岩和以方解石为主含白云石的白云质石灰岩。4 变质岩4.1 变质作用与变质岩固态原岩因温度、压力及化学活动性流体的作用而导致矿物成分、化学结构与构造的变化，统称为变质作用，其形成的岩石即为变质岩。变质岩既继承了原岩的某些特点，也具有自己的特点，如含有变质矿物，具有变成构造与变余构造。温度、压力与化学活动性流性

9、是控制变质作用的三个主要因素。当地热、岩浆侵入时传向围岩的热及岩石断裂、错动与挤压产生的热使岩石温度上升到180以上，甚至接近一般岩石的熔融温度即800900 时，岩石矿物与元素活动性增加，从非晶质变为晶质，或由一种矿物变为另一种矿物。压力导致岩石体积压缩，形成密度大的新矿物或控制化学反应过程，从而对岩石变质发生影响。化学活动性流体是以H2O和CO2 为主并包括一些易挥发与易流动的物质，来源于岩石孔隙水、矿物结构水、岩石分泌与地壳深部分泌的热液，可促进某些元素的溶滤、扩散、迁移与岩石变质。4.2 变质作用类型与常见变质岩变质作用动力与存在地带常见变质岩动力变质作用构造运动引起的定向压力；断裂带

10、构造角砾岩、破碎岩、糜棱岩接触热变质作用 发生于侵入体与围岩接触地带斑点板岩、角岩、大理岩、石英岩接触交代变质作用发生于侵入体与围岩接触地带矽卡岩区域变质作用区域性构造运动；古老结晶基底及褶皱带板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩混合岩化作用或超变质作用区域变质与岩浆作用间的一种过渡性作用混合花岗岩第二节 构造运动与地质构造1.构造运动的特点与基本方式2.构造运动与岩相、建造和地层接触关系3.地质构造1构造运动的特点与基本方式构造运动的特点与基本方式1.1 构造运动的一般特点构造运动主要是地球内力引起的地壳机械运动，使地壳发生变位与变形、形成各种地质构造，促进岩浆活动与变质作用。构造运动具有普遍

11、性、永恒性、方向性、非均速性、幅度与规模差异性等特点。任何区域和任何时间，构造运动都在不断进行。快速构造运动如地震常常造成灾难性后果，缓慢构造运动很难凭感官察觉；但即使非常缓慢的构造运动也不是均速进行的。1.2 构造运动的基本方式水平运动水平运动是地壳或岩石圈块体沿大地水准面切线方向的运动。相邻块体因水平运动而相互分离、分裂，或相向汇聚，或侧向错位。垂直运动即块体的升降运动。地壳因上升运动而隆起形成山地与高原，因下降运动而坳陷形成盆地与平原。2 构造运动与岩相、建造和地层接触关系构造运动与岩相、建造和地层接触关系从地层的岩性、岩相、厚度与接触关系上，都可以发现构造运动的痕迹。沉积岩的组成、结构

12、、构造与化石特点也能综合反映地层的岩相古地理情况。沉积厚度也可大致反映地壳沉降的幅度。2.1 岩相地壳上升时岩相从海相向陆相转变，沉积物粒级增大，厚度变小，形成海退层序；反之，地壳下沉则形成海侵层序。浅海相地层厚度极大，说明地壳大幅度下沉，深海相地层很薄甚至缺失，则表明该地区曾经历大幅度上升直到成为陆地。2.2 沉积建造彼此有共生关系的地层或岩相的组合，或岩性大致相同的沉积物组合，就是沉积建造。一个建造相当于大地构造旋回的一定阶段。基本建造类型有三：地槽型建造。主要由海相地层组成，厚度很大，无沉积间断或仅有极短间断，是产生于强烈构造下降区的建造。岩浆岩与火山碎屑岩也分布较广。地台型建造。以陆相

13、碎屑沉积为主，厚度不大，未受强烈构造变动，地壳升降幅度较小的地台上的建造。过渡型建造。兼有地槽型与地台型建造的特征，但以碎屑岩占优势，陆相沉积与澙湖相沉积分布广泛，海相沉积只见于剖面下部。2.3 地层的接触关系主要分为整合、假整合、不整合三类。整合。指相邻新老地层产状一致且互相平行，时代连续，没有沉积间断，表明两种地层是在构造运动持续下降或上升而为中断沉积的情况下形成的。假整合。又称平行不整合，指两相邻地层产状平行但时代不连续，表明曾发生上升运动致使沉积作用一度中断，而后下船堆积了上覆新地层。不整合。又称角度不整合，指上下两地层产状既不一致，时代也不连续，其间有地层缺失。表明老地层沉积后曾发生

14、褶皱与隆升，沉积一度中断而后再下沉接受新沉积。上述三种接触关系均系沉积岩间的关系。侵入岩体与围岩间，后期沉积岩与前期侵入体间也存在一定的接触关系，即：侵入接触。指侵入体与围岩的接触关系。侵入体边缘有捕掳体，接触带界面不规则，围岩有变质现象，表明围岩形成在先，岩浆活动后构造运动在后，即围岩老而侵入体新。侵入体的沉积接触。指后期沉积岩覆于前期侵入体所形成的剥蚀面之上的接触关系。表明侵入体形成后曾因构造上升而遭受剥蚀，而后下沉堆积了上覆新地层，上覆地层年轻而侵入体老。3地质构造岩体或岩层经构造运动而发生的变形与变位称为地质构造。地质构造是构造运动的形迹。引起地质构造的力主要有压应力、张应力和扭应力三

15、类，分别形成压性、张性与扭性构造。层状岩石受地应力作用后，构造变动表现最明显，主要有水平构造、倾斜构造、褶皱构造和断裂构造四种类型。水平构造水平岩层虽经垂直运动而为发生褶皱，扔保持水平或近似水平产状者，称为水平构造。桌状台地、平顶山、方山、层状山丘、构造 阶地、丹霞地貌等。倾斜构造岩层经构造变动后层面与水平面形成夹角时，即为倾斜构造。褶皱、断层、不均匀升降运动都可造成岩层的倾斜。其产状以走向、倾向和倾角三要素确定。单面山、猪背岭褶皱构造岩层在侧向压力下发生弯曲的现象称为褶皱，褶皱能直观地反映构造运动的性质与特征。褶皱包括若干形态要素（或几何要素）：翼、轴面、核、枢纽、倾伏。褶皱有两种基本类型，

16、即上凸的背斜和下凹的向斜，两者并存且共用一个翼。断裂构造岩石因所受应力强度超过自身强度而发生破裂，使岩石连续性遭到破坏的现象称为断裂，虽有破裂而破裂面两侧岩块未发生明显滑动者叫做节理，破裂而又发生明显位移的则称断层。节理面可光滑平直，也可粗糙弯曲，有张开的也有闭合的。如：试剑石、一线天等著名的风景名胜区多为张开的节理面。断层由断层面、断层线、断层盘和断距等要素组成。断层面是岩层和岩体发生断裂时的破裂面，断层线是断层面与地面的交线。断层面两侧的岩块叫断层盘，期中位于倾斜断面之上者为上盘，位于倾斜面之下者为下盘。两盘想对位移的距离则是断距。正断层：上盘相对下降的断层逆断层：上盘相对上升的断层逆掩断层：断面倾角小于25冲断层：断面倾角大于40平移断层：沿断层走向即在水平方向上发生位移枢纽断层：两盘沿断面某一点发生旋转垂直断面：断层面直立若干断层常构成巨大的断裂带，其中断层的组合形式非常复杂。阶状断层：数条产状相同的平行正断层组合地垒与地堑：正断层与逆断层相间分布时上升盘形成地垒，下降盘形成地堑。断裂构造与地震、褶皱、岩浆活动等常有成因上的联系，其分布也常与地震带、褶皱带、岩浆活动带相接近。对