自然地质学复习课.ppt

1,考试题型：一、单选题（20分，每题1分）二、是非判断题（15分，每题1分）三、填空题（20分，每空1分）四、名词解释（15分，每题5分，4选3）五、简述题（30分，每题10分，4选3）,2,矿物（mineral）是由地质作用或宇宙作用所形成的,具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿石的基本组成单位。,矿物,矿物：是自然产出且内部质点（原子、离子）排列有序的均匀固体。其化学成分一定并可用化学式表达。,3,说明：,1）矿物系地球、月球及其他天体中天然形成的产物。2）矿物具有一定的成分、结构、形态和性质，藉此可鉴别矿物种。,3）任何一种矿物均只是在一定的物理化学条件下相对稳定，得以保存。当外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，矿物即会变成在新的条件下稳定的其他矿物。4）矿物的集合体即组成岩石或矿石。,4,元素克拉克值克拉克值：各种化学元素在地壳中的平均含量(即元素在地壳中的丰度)之百分数。,地壳中化学元素的丰度,5,地壳中分布最广泛的八种元素,6,决定因素：矿物的成分和结构矿物的形成条件,矿物的物理性质,1、矿物的光学性质：矿物对可见光的反射、折射、吸收等所表现出来的各种性质。包括：颜色：矿物对入射的白色可见光（390770nm）中不同波长的光波吸收后，透射和反射的各种波长可见光的混合色。条痕：矿物粉末的颜色，通常是以矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色透明度：矿物允许可见光透过的程度，分为三级：不透明、半透明和透明光泽：矿物表面对可见光的反射能力，金属光泽、半金属光泽、非金属光泽（如金刚光泽、玻璃光泽、油脂光泽等）,7,2、矿物的力学性质：矿物在外力（如敲打、挤压、拉引、刻划等）作用下所表现出来的性质。解理：矿物晶体受应力作用而沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面（解理面）的能力。据其产生的难易程度及完好性，分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和极不完全解理。裂开：某些矿物晶体在应力作用下，有时可沿着晶格内一定的结晶方向破裂成平面。裂开的平面称裂开面。断口：矿物受外力打击后不沿固定的结晶方向断开时所形成的断裂面。如贝壳状断口、参差状断口等。硬度：矿物抵抗外来机械作用(如刻划、压入或研磨等)的能力。摩斯硬度计：以十种硬度递增的矿物为标准来测定矿物的相对硬度。滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石,矿物的物理性质,8,矿物的物理性质,3、矿物的弹性与挠性：弹性：某些层状或链状结构的矿物在外力作用下发生弯曲形变，当外力撤除后，在弹性限度内能自行恢复原状的性质。挠性：某些层状结构的矿物在撤除使其发生弯曲形变的外力后，不能恢复原状的性质。4、矿物的脆性与延展性：脆性：矿物受外力作用时易发生破碎的性质。见于绝大多数非金属晶格矿物。延性：矿物受外力拉引时易成为细丝的性质。展性：矿物在锤击或碾压下易形成薄片的性质。5、矿物的其它物理性质：矿物的密度和相对密度，矿物的磁性，矿物的电学性质，导热性、热膨胀性、易燃性、挥发性、吸水性、可塑性、放射性,9,常见主要造岩矿物,自然界中，矿物种类虽然名目繁多，但主要造岩矿物却只有少数几十种。一些常见的矿物，如石英、长石类、铁镁矿物、云母类、碳酸盐类矿物等。,10,石英,化学组成：SiO2玻璃光泽贝壳状断口，断口油脂光泽无解理硬度=7比重2.65常发育成单晶并形成晶簇，或成致密块状或粒状集合体。,11,长石类(feldspar)（架状结构硅酸盐）,长石是硅酸盐矿物中分布最广的一类矿物，约占地壳重量的50，长石包括3个基本类型：钾长石(Or)KAlSi3O8钠长石(Ab)NaAlSi3O8钙长石(An)CaAl2Si2O8其中，钾长石和钠长石因其中含有碱质元素Na和K，常称为碱性长石。钠长石和钙长石常按照不同比例混溶在一起，组成类质同像系列，称为斜长石。,12,普通橄榄石一般为黄绿色，玻璃光泽，结晶好的透明，两组解理，硬度大于小刀（6.5-7），贝壳状断口。主要化学成分为（Mg,Fe)2SiO4。随着橄榄石中铁，镁的含量的比例变化，分为镁橄榄石和铁橄榄石两大系列。色泽美丽的可作绿宝石,橄榄石(olivine)（岛状结构硅酸盐）,颜色：自色矿物，致色元素为Fe，含铁越多，绿色越深，通常为特征的橄榄绿色，也有棕色者。多色性：绿色者：绿色-弱绿黄-绿(仅在深色石头上出现)；棕色者：棕色-淡棕-深棕。,13,为超基性岩和基性岩的主要矿物常呈墨绿色短柱状二组解理，解理夹角约为90硬度大于小刀化学成分为XYSi2O6。Y=Mg，Fe2+，Mn，Al，Fe3+;X=Ca，Mg，Fe2+，Mn，Na，Al；,辉石(pyroxene)(链状结构硅酸盐单链),14,常见于闪长岩，辉长岩等岩石中一般呈暗绿色至黑色，条痕无色或白色玻璃光泽，半或不透明长柱状，两组解理，夹角56硬度（56）主要化学成分有：Ca、Na、Mg、Fe、Al、Si、O,普通角闪石(链状结构硅酸盐双链),15,云母类(mica)(层状硅酸盐）,黑云母(biotite)K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2。薄片状;深褐色至黑色，透明至半透明，玻璃光泽;一组极完全解理，硬度小于指甲。,16,1、方解石(calcite)CaCO3常见于各种碳酸盐岩中。结晶好的方解石呈无色，透明至半透明，透明的方解石称作冰州石玻璃光泽;三组菱形完全解理，有双折射现象。硬度介于小刀与指甲之间。加稀盐酸强烈起泡。,碳酸盐类,17,2、白云石(dolomite)CaMg(CO3)2纯净的白云石多呈白色，含铁者灰色暗褐色，表面为褐红色玻璃光泽三组菱形完全解理硬度介于指甲与小刀之间（3.5-4）比重较方解石大加冷盐酸缓慢起泡,碳酸盐类,18,组成地球的物质岩石,19,岩浆岩的物质成分-化学成分1.造岩元素：O,Si,Al,Fe,Mg,Ca,Na,K,Ti等，其总和约占岩浆岩总重量的99.25%氧的含量最高,占岩浆岩重量的46.59%,占体积的94.2%2.次要元素：P,H,Mn,B等,岩浆岩,20,3.以氧化物表示:SiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MgO,CaO,K2O,Na2O和H2O等9种最重要,占岩浆岩平均化学成分的98%左右.SiO23475%少数可达80%Al2O31020%在纯橄榄岩中较低MgO125%CaO015%但某些辉长岩中达23%Fe2O3+FeO0.515%一般FeOFe2O3Na2O015%霞石岩中可达19.48%K2O一般10:1短轴褶皱:长/宽3:1-10:1穹盆褶皱:长/宽3:1上凸为穹下凹为盆,55,4、褶皱的野外识别标志：地层对称、重复出现。b.产状变化背斜：中间老、二侧对称变新（3-2-1-2-3）.向斜：中间新、二侧对称变老（1-2-3-2-1）.地形倒置：地貌山-谷与褶皱凸凹相反的现象。,向斜成山和背斜成谷示意图,56,五、断裂1.定义:岩石中沿不同方向发生的破裂构造。破裂面两侧岩石有明显位移的为断层；无明显位移的为节理。2.断层的几何要素断层面：分隔两个岩块并使其发生相对滑动的面.断层盘：断层两侧的岩块，分上盘与下盘（根据所处位置）、上升盘与下降盘（根据动向）等。断层线：断层面与地面的交线（与本身形态有关、与地形起伏有关）断层位移：断层两盘相对移动的距离,57,3、断层分类根据两盘动向,分3种:,正断层：上盘下降、下盘上升的断层。特征：断面产状陡，倾角一般在450以上。断层线也比较平直，通常是在拉张和重力作用下形成的。,五、断裂,58,逆断层：上盘上升，下盘下降的断层。逆断层一般是在较强的水平挤压力的作用下形成的。,59,平移断层：断层两盘顺断面走向相对运动的断层。特征：平移断层倾角通常很陡，甚至直立，断层线延伸较平直。这种断层多是在水平剪切力偶或水平挤压力的作用下形成的。,60,五、断裂,4.判别断层的存在及其形成年代(1)断层证据a.相当层错开（相当层：地层、矿层）b.层的重复或缺失（不对称重复，区别于褶皱）c.擦痕和镜面岩块相互运动时，由于摩擦而在断层面上形成的痕迹。d.阶步和反阶步,e.拖曳褶皱dragfold,牵引构造，断层使两侧岩层发生变薄和弯曲，弧形突出的方向指示本盘动向f.断层泥、断层角砾g.密集的节理：进一步发展便成断裂；先成节理常控制断层的延伸方向。h.其他证据：山区、平原的平直界线；地形上的陡崖；三角面山（时代较新）矿化带和泉水（断层是矿液和地下水的通道和储集场所）,61,（2）断层的时代时代：根据断层与地层的关系确定相对时代。断层形成年代晚于被切割的最新地层的时代,老于覆盖其上的最老地层。,确定绝对时代测定断层过程中新形成的矿物年龄（如多硅白云母）,六、节理1.定义:岩块发生破裂,但两侧无明显的位移。节理是应力作用下岩石破裂的原始记录。岩石变形越强烈，节理也越发育；岩石越老，保留的节理也就越多。分为：构造节理（内动力作用所形成的破裂）；风化节理（外动力作用所形成的破裂）；柱状节理及横节理（火成岩冷凝收缩形成的节理）.,62,板块构造,地球的岩石圈并非浑然一体，而是被一些构造活动带（如大洋中脊、海沟、大断裂等等）分割成若干块体，这些块体就是岩石板块，简称板块；板块的驱动力来自地幔的热对流，每个板块都驮在地幔软流圈上漂移运动，板块之间的相互作用而产生的一系列构造现象，称为板块构造。板块的内部是比较稳定的，而板块的边界则是构造活动带。板块相背运动处，是新海底产生的地方；而在板块相向运动处，则形成深海沟或山脉。,63,1、板块边界的基本类型:离散型板块边界汇聚型板块边界平错型板块边界,2、板块的划分,1968年，法国地质学家勒比雄将全球岩石圈划分为六大板块，即太平洋板块、亚欧板块、印度洋板块（包括澳大利亚）、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。只有太平洋板块几乎全是海洋，其余五个既包括大块陆地，又包括大片海洋。板块的划分不受陆地和海洋的限制，只根据板块边界而划分。随着研究的深入，板块的划分越来越细，板块数量越来越多。,64,3、板块构造与岩浆作用岩浆作用分侵入作用和喷出作用。喷出作用是侵入作用进一步发展到地表的结果，其活动特征与规律往往是岩浆作用的体现。现代活火山已知共有523座（其中455座在陆地上，68座位于海底），而死火山则多得无法统计。这些火山在地理位置上分布很不均匀，呈狭长的火山带分布，主要集中在以下三个带。,65,(1)环太平洋火山带集中分布于太平洋西缘和北缘的岛弧及东缘的沿岸山脉，占世界活火山的3/5，火山活动频繁而强烈，素有“火环”之称。(2)阿尔卑斯（地中海）喜马拉雅印度尼西亚火山带横贯欧亚大陆南部，向西延入大西洋中脊，东南端与环太平洋火山带相接，有活火山百余座，占世界活火山的1/5。(3)大洋中脊及大陆裂谷火山带主要包括太平洋、印度洋、大西洋洋中脊及红海、东非裂谷带等。,66,胚胎期：大陆裂谷，如东非裂谷幼年期：出现洋中脊和狭窄洋盆，如红海、亚丁湾成年期：出现大型成熟洋盆，如大西洋衰退期：洋盆开始收缩，洋壳向大陆下俯冲，如太平洋残余期：洋脊扩张减弱，两侧大陆逼近，仅存残留海盆，如地中海消亡期：海域完全消失，两侧大陆直接碰撞拼合，形成高峻山系，如阿尔卑斯喜马拉雅山脉,4、威尔逊旋回,67,震中,震源深度,震源,地球表面,震源：指地球内部发生地震的地方（实际上为一区域）；震源深度：将震源视为一点，此点到地面的垂直距离，称为震源深度；震中：震源在地面上的投影点（区域），称为震中区；震中距：从震中到地面上任何一点，沿地球表面所量得的距离。,（来源:中国地震信息网）,地震,68,地震的类型A按照成因1、构造地震（tectonicearthquake)又称断裂地震，由构造运动所引起的地震。这种地震约占地震总数的90，其特点是活动性频繁、延续时间较长、影响范围最广、破坏性最大。,69,2、火山地震（volcanicearthqrake）由火山活动所引起的地震。火山活动时，由于岩浆及其挥发分物质向上运移，冲破附近围岩而发生地震。这类地震有时发生在火山喷发的前夕，可作为火山活动的预兆；有时则直接与喷出过程相伴随。通常，火山地震强度不太大，震源较浅，影响范围较小。这类地震为数不多，约占地震总数的7。主要见于现代火山分布地区。,70,3、陷落地震（depressionearthquake）易溶岩石被地下水溶蚀后所形成的地下空洞，经过不断扩大，上覆岩石突然陷落所引起的地震。这类地震震源极浅，影响范围很小，只占地震总数的3，地震能源主要来自重力作用，主要见于石灰岩及其它易溶岩石（石膏、石盐等）广泛分布的地区。此外，山崩、地滑及矿洞塌陷也可产生类似的地震。,71,4、诱发地震由某种人为因素的激发作用而引起的地震。其中较常见的是水库地震和人工爆破地震等。水库地震是因水库蓄水而引起的地震。因为水库蓄水后，厚层水体的静压力作用改变了地下岩石的应力状态，加上水库里的水沿岩石裂隙、孔隙和空洞渗透到岩石中，起着润滑剂的作用，从而导致岩层滑动或断裂引起地震。地下核爆炸也可诱发出一系列的地震活动。一般认为，爆炸诱发地震是由于爆炸时产生的短暂巨大压力脉冲的影响，使原有的断层发生滑动而造成地震。,72,B、按震源深度1、浅源地震070km,分布最广，占地震总数72.5，其中大部分的震源深度在30km以内。2、中源地震70300km,占地震总数的23.5。3、深源地震300720km，较少，只占地震总数4。,C、按震级大小1、微震：小于2级的地震人们感觉不到。2、有感地震：24级的地震。3、强震：5级以上的地震，开始引起不同程度的破坏。4、大震：7级以上的地震。,73,1、地震纵波（P波),速度快,最先到达震中,引起地面最先发生上下振动.但破坏性较弱.,地震波,2、地震横波（S波）,为剪切波(shearwave),速度较慢,晚于纵波到达震中,引起地面前后左右振动.破坏性较强.,3、地震面波（L波):,为S波和P波在地表相遇激发产生的一种弹性波.仅沿地表面或弹性分界面传播,不能传入地下.特点是：波长大、振幅大、传播慢、破坏性最大.,74,一、震级（magnitude）指地震能量大小的等级，是衡量地震绝对强度的级别。一次地震只有一个震级，以这次地震中的主震震级为代表。,地震的强度,二、烈度（intensity）指地震对地面和建筑物的影响或破坏程度。烈度的影响因素：地震烈度往往与地震震级、震中距及震源深度直接有关。震区的地质构造、建筑地基、建筑的结构等也影响烈度的大小。,75,各类板块边界的地震活动特点,76,风化作用和土壤,77,一、风化作用的类型根据风化作用的方式和特点，风化作用可分为物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用,物理风化作用指主要由气温、大气、水等因素的作用引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。1、特征:机械风化与破碎不能改变化学成分,不会形成新矿物温差大的沙漠、戈壁及干旱地区表现明显,2、物理风化作用方式,(1)热涨冷缩（温差大的沙漠、戈壁）;(2)冰劈作用（指因充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石崩解的过程）；（3）层裂或卸载作用（指岩石因卸载而产生向上或向外的膨胀作用，从而形成一系列平行、垂直地表的裂隙，促使岩石层层剥落与崩解）；（4）盐类的结晶与潮解（指充填于岩石孔隙、裂隙中含盐分的溶液，因水溶液浓度的变化，盐类出现结晶和溶解使岩石破碎的过程）,78,二、影响风化作用的因素,1、气候因素包括温度、降雨量和湿度，它们是控制风化作用的重要因素。温度一方面通过控制化学反应速度来控制化学风化作用的进行，另一方面又直接影响物理风化作用，如冰劈作用。降雨量和湿度则是通过介质的温度变化、水溶液成分的变化、植被的生长来影响物理、化学和生物的风化作用。,北方:花岗岩(低山、圆滑的山头);灰岩(高山)南方:花岗岩(高山峻岭),灰岩(低山溶洞),79,2、地形条件高度(高易遭风化),起伏(起伏大，易带走风化物),坡向(南坡易风化）3、岩石的特征a岩石成分：单矿物岩石抗风化强，如石英,膨胀、收缩系数相同；早结晶者易风化，火成岩中矿物的风化能力与鲍文反应系列中的晶出顺序一致。b、岩石的结构、构造疏松的结构易风化;坚硬的岩石抗风化力强。c、节理发育状况,二、影响风化作用的因素,80,差异风化:由于岩石性质不同,其抗风化能力不同,使岩石表面形成凸凹不平的现象.,风化壳地表岩石经物理、化学、生物风化的长期作用形成的由风化产物组成的、分布于大陆基岩面上的不连续薄壳。,1、典型特征：没有层理、底界起伏、结构松散。,2、风化壳的结构：风化壳覆盖在陆地表面，由于表层和下部的岩石所经受的风化强度不一样，表层风化程度深，下部风化程度浅，剖面自上而下的风化产物在成分和结构上都有明显差异，所以风化壳在剖面上可分为若干层。,81,河流:地表上具经常性流水的线形凹地。河流形成过程:片流洪流河流,河流的侵蚀作用：河水以自身的动力和夹带的砂石对河床进行破坏，使河谷加深、增长和拓宽过程。一、侵蚀作用的方式：熔蚀(溶解矿物岩石)、水力冲蚀和磨蚀（带岩块的水体）二、侵蚀作用的方向：下蚀（底蚀）、侧蚀（旁蚀）和向源侵蚀,地面流水,82,二.侵蚀作用的方向:1.下蚀:河水向下侵蚀，使河床加深的作用2.旁蚀（侧蚀）:河流对河床二侧及谷坡的侵蚀，其结果是使河床和谷底加宽。旁蚀的动力学原因是弯道离心力与科里奥利力弯道离心力和横向力的联合作用，造成河流凸岸堆积、凹岸侵蚀（物质搬运至凸岸，能量减弱而沉积，形成点沙坝）。科里奥利效应由于地球自转，而使地表运动物体改向的力（取决于不同的纬度和线速度）.N半球:物体偏转方向向右；S半球:物体偏转方向向左。北半球，河流由南向北流，科氏力作用于右岸（东岸）；南半球，河流由北向南流，科氏力作用于左岸（东岸）。,83,二.侵蚀作用的方向:3溯源侵蚀:朝源头加长的侵蚀。发生在沟头处：片流在此集中，流量、流速增加，侵蚀力加强，发生溯源侵蚀。若河口处侵蚀面下降,也会发生溯源侵蚀。溯蚀、下蚀总是相伴而生，下蚀必导致溯蚀。溯源侵蚀使河流变大、变长，并且把许多支流连成一片。主流+支流=水系，分布区称流域(如长江流域)分水岭：流域与流域之间的高地.秦岭-巴颜克拉山是长江、黄河的分水岭。二侧河流的溯源侵蚀会降低分水岭高度。如果二侧溯源侵蚀能力相同，分水岭仅降低高度，位置不变；如果溯源侵蚀能力不同，分水岭向着侵蚀能力弱的一侧迁移。河流袭夺：由于溯源侵蚀，一条河流将另一条河流上游的水截夺过来。在二条流向垂直的河流之间最易发生。,84,三、河流的沉积作用：专指河流范围内的沉积1.沉积的原因：流速降低、流量减小、搬运物增多（搬运力小于搬运量）。2.沉积作用形成的地形a心滩河流开阔处流速变小产生双向环流粗碎屑沉积在河流中部不断淤积成心滩。心滩在洪水期淹没、枯水期露出水面。b江心洲心滩进一步扩大为江心洲。江心洲的特点是：洲头侵蚀、洲尾沉积、向下游迁移。一般洪水不会淹没。如移向河边，则和河漫滩会合。如湘江橘子洲。c边滩点沙坝,凸岸的堆积体.洪水期淹没;由单向环流形成。,85,2.沉积作用形成的地形d河漫滩与冲击平原边滩加宽、加高，面积加大，形成河漫滩。洪水期淹没、枯水期露出水面。河漫滩的二元结构：下部为河床砂砾沉积；上部为河漫滩泥质粉沙质沉积。,冲积平原：河床连续摆动，河漫滩连片扩大，形成冲积平原；主要由河流冲积物组成.,e三角洲:在河口部位，因流速降低，动能减小，形成的大规模沉积体平面上呈三角形。进一步发展则形成三角洲平原。三角洲的形成条件：1有充足的沉积物来源；2河口处坡度较小，易于沉积；3水动力较小，沉积物易于保存。,86,3、河流的去均夷化作用可形成：(1)深切河曲:切入基岩的河流。(2)河流阶地:已形成河漫滩的河流因去均夷化作用而重新下蚀时，原来的谷底呈阶梯状残留在新的谷坡上，成为在河谷两坡的阶梯状地形。具有以下特征：a.原谷底残留在新的谷坡之上;b.形态上具平坦的表面和陡坎,陡坎向河；c.沉积物为泥、沙、砾；d.可对称也可单侧；e.洪水季节也不淹没；f.形成多级阶地，底新顶老。,87,二、根据埋藏条件分类1.包气带水：