2 地质学基础

1、地质学基础第一章 地 球本章讲授内容：本章讲授内容：绪论第一节 地球概述第二节 地球的圈层构造第三节 地球的物理性质第四节 地质作用绪 论地质学：地质学：研究地球的科学，重点是地球的外表部分（地壳）。Geology: ge地,logy学问，国外“地质”和“地质学”均为Geology。我国“地质学”是研究“地质”的科学，“地质”泛指地球或地球某一部分的性质和特征。如：物理性质、化学性质、矿物特征等。地球科学地球科学:包括一切与地球有关的科学总称 “Earth science”地学地学：地质科学内各学科总体的简称。地球科学的同义词。地质学的同义词。绪 论 地质学的主要分支学科：地质学的主要分支学科

2、： 1、研究地壳的物质成分及其成因和变化规律的科学有：矿物学、岩石学、矿床学、地球化学、有机地球化学等。 2、研究地壳结构和地表形态的变化特征和发展规律的学科有：构造地质学、大地构造学、地质力学、地貌学等。 3、研究地壳的形成历史和演化规律的学科有：古生物学、微体古生物学、地史学、地层学。 4、研究矿产分布、调查、勘探理论的学科有：地质矿产调查勘探、煤田地质学、煤田地质勘探、地球物理勘探、探矿工程、水文地质、工程地质、石油地质、非金属地质。 5、研究地球对人类影响及防范、改造其危害的科学有：环境地质学、地震地质学、深部地质学。 6、研究地球的形成原因和促使其变化与发展的作用原理的学科有；动力地

3、质学。 第一节 地球概述一、地球和宇宙一、地球和宇宙（一）太阳系的（一）太阳系的组成组成太阳系是由太阳、围绕太阳运转的九大行星及九大行星的34颗卫星以及为数众多的彗星、流星群等天体组成。依次顺序是：依次顺序是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星第一节 地球概述1、太阳、太阳：是一颗自己能发光发热的恒星，其体积比地球大130万倍。太阳本身是一团炽热的气体，时刻进行着热核反应，表面温度约6000度。太阳散发着巨大的能量，其中只有很小一部分（约20亿分之一）照射到地球上，它是万物生长的能源。第一节 地球概述2、月球、月球：是地球惟一的卫星。3、彗星、彗星：太阳系中的特种星体。

4、彗星由彗核、彗发和彗尾三部分组成。彗核-气体冻结的冰块组成，彗发-靠近太阳时，彗核蒸发而成，彗尾-与彗发同时形成。4、陨星、陨星：既流星第一节 地球概述 （二）银河系（二）银河系 是一个巨大的旋涡状星系，由较明亮的星体、较暗淡的星云、星团等物质组成。总质量是太阳系的1400亿吨。直径10万光年，银河系中有1400亿颗恒星，银河系也不是恒定的，它也在不断运动。 近年来，天文工作者已在银河系之外拍摄到许多个旋涡状星系，其中有许多星系的质量和体积比银河系还大。随着科学的进展，现已证明宇宙在时间和空间上是无限的第一节 地球概述（三）天体的运动和年龄（三）天体的运动和年龄据天文学提供的数据，任何天体都有

5、新生、演化和衰亡。太阳从出现 50亿年 到现在，属于壮年期，在过50亿年 “红巨星”属中年期，再经过10亿年，它将变成“白矮星”，属于末期，再过10亿年“黑矮星”、死亡。第一节 地球概述第一节 地球概述二、地球的形状和大小二、地球的形状和大小赤道半径比极半径约大21km，地球的赤道半径是一个椭圆形，其最长半径比最短半径大213米；北极凸18.9米；南极凹25.8米的梨形。第一节 地球概述有关地球形状和大小的主要数据如下：有关地球形状和大小的主要数据如下：赤道半径：6378.140km 极半径：6356.779km 地球表面积：5亿1千万km2 地球体积：1.08*1012km3 扁率：1/29

6、8.25 （长短半径之差与长半径之比）第一节 地球概述三、地表面特征三、地表面特征陆地面积1.495亿平方公里，占地球表面积的29.2%；海洋面积为3.61亿平方公里，占地球表面积的70.8%。海陆面积之比为2.5:1。它们在地表的分布是极不均匀的，陆地多集中在北半球，占全球陆地总面积的67.5%，而南半球仅为32.5%。地球上最高处-珠穆朗玛峰（8848.13m），最低处-马利亚纳海沟11033m），最大高差为20km。第一节 地球概述第一节 地球概述 （一）陆地地形（一）陆地地形 1、山地：是指海拔高程在500m以上的低山、1000m以上的中山和3500m以上的高山的总称。 2、丘陵：地表

7、起伏数十米（最大不超过200米）的低缓地形。 3、平原：地势宽广平坦或略具有起伏的地带。 4、高原：海拔高程大于600米的宽广地区，如青藏高原。 5、盆地：四周是高原或山地，中央低平的地区，如柴达木盆地。 6、洼地：陆地上某些高程低于海平面的低洼地区。第一节 地球概述第一节 地球概述第一节 地球概述 （二）海底地形（二）海底地形 1、大陆边缘、大陆边缘：大陆与大洋连接的边缘地带。它包括： 1）大陆架：围绕大陆的浅水平原。坡角小于0.1，海水深度一般小于200m。 2）大陆坡：大陆架外缘倾斜部分，坡角4.3。 3）大陆基：大陆坡与大洋盆地之间的平坦地区。 2、大洋盆地、大洋盆地：大洋盆地是海洋的

8、主体，约占海洋总面积的45%。 3、洋中脊：、洋中脊：大洋中的线状海底隆起。其规模超过陆地上最大的山系。洋中脊均由火山岩组成，有地震和火山活动，其发生地震时引起海啸。第一节 地球概述大洋盆地大洋盆地第一节 地球概述洋中脊洋中脊大洋山脉大洋山脉第一节 地球概述 四、地球的起源四、地球的起源 地球是怎样形成的？这个问题很早就引起了人们的注意，并发生了激烈的争论。历史上盛行的是18世纪后期的康德拉普拉斯云假说：太阳、行星在未形成以前是一团分散的气体，通过引力作用逐渐凝聚形成的。这一假说统治了一百多年。 1944年前苏联地球物理学家施密特提出了“俘获说”：六、七十亿年前，太阳在银河系旋转运动中穿过浓厚

9、的星际物质，由于太阳本身的引力作用，吸引了一大批星际物质，这些星际物质经过一系列的变化，形成了行星。第一节 地球概述关于地球的起源，至今仍是科学上的“老大难”，由于科学发展水平的限制，人类虽已作了多次尝试，但至今仍是假说阶段。根据最近若干年内地球化学和地球物理获得的科研成果，现在人们倾向于一种新的新的星云假说星云假说：地球的起源与太阳系的形成是一个统一的过程，太阳系的各个行星是由星云中温度并不高的气体、尘埃及类似各种陨石的固体物质逐渐聚集而成的。第二节 地球圈层构造地球的圈层构造地球的圈层构造大气圈水 圈生物圈地 壳地 幔地 核外圈层内圈层地球第二节 地球圈层构造一、地球的外圈层一、地球的外圈

10、层根据组成外圈层物质的性质状态不同，可分为三个圈层：大气圈、水圈、生物圈。第二节 地球圈层构造 （一）大气圈（一）大气圈 是地球的最外圈，由空气、水气和尘埃组成，对地表气候分带和生命活动起着很大的作用。其底界为海、陆表面，没有明显的上界，为自然过渡到星际空间。 1.对流层大气圈的下部，底界为海、陆表面18KM高空。由于温度、湿度分布不均匀，大气产生对流。是地球上风云，雨雪、冰川等气候现象以及各种外力地质作用的发源地，对改变地表形态起着非常重要的作用。 2.平流层 3.中间层 4.热成层 5.扩散层大气圈的最外层，地球引力极小，一部分大气分子可逃逸到星际空间去。 空气稀薄，在宇宙射线和太阳辐射的

11、作用下气体分子被电离，故统称为电离层，是无线电波的传播层。 大气圈大气圈第二节 地球圈层构造 （二）水圈（二）水圈： 地球的水圈是在原始大气圈的成分中有了大量的水蒸汽之后才逐渐形成的。 水圈是地球表层的水体，大部分汇集在海洋，另一部分分布在陆地上的河流、湖泊、孔隙和土壤中。大气下层和生物体内也有水分。这些水分包围着地球形成连续的封闭圈。 水圈的总质量为166.4亿吨，海洋水体积为陆地水体积的34倍。 海洋水体中已测出近60种元素，其主要元素成分是：O、H、Cl、Na、Mg、S六中元素。海洋水的平均盐度为35。第二节 地球圈层构造（三）生物圈（三）生物圈即地球上一切生物生存和活动的范围，在大气圈

12、10km的高空，地壳3km深处和深海底部，都发现有生物存在。大量生物则集中在地表和水圈上层，包围地球形成一个封闭圈。第二节 地球圈层构造第二节 地球圈层构造第二节 地球圈层构造（一）地壳：（一）地壳： 地壳厚度的一般规律地壳厚度的一般规律是：大陆所在的地方较厚，海洋所在的地方较薄，地壳平均厚度33km。1、上层为花岗岩层2、下层为玄武岩层第二节 地球圈层构造（二）（二）地幔：地幔：1、上地幔：33km984km，平均厚951km。成分以超基性橄榄岩类为主。因此这一层又叫橄榄岩层。2、下地幔：984km2898km，平均厚1914km。成分：金属氧化物和硫化物。因此，这一层又叫金属矿层圈。第二节

13、 地球圈层构造（三）地核：（三）地核：是指古登堡分界面到地心。主要成分是高磁性的铁、镍物质，故又称铁镍核。关于地核成分目前还有争议。地核温度达3000，压力300万个大气压，物质密度较大。 第三节第三节 地球的物理性质地球的物理性质 一、密度一、密度： 地球单位体积的质量。 二、压力二、压力： 主要指静压力，既由上覆岩石的重量所产生的压力。 三、重力三、重力： 地心对地面物质引力和地球自转离心力的合力。 正常重力值 - 把地球看作均质体，从理论上计算出地表各处的重力值。 重力异常-实测重力值与正常重力值（理论上的）之差。 正异常-实测值大于理论值，表明地下存在密度较大的物质。 负异常-实测值小

14、于理论值，表明地下存在密度较小的物质。第三节第三节 地球的物理性质地球的物理性质 四、温度四、温度 1）地壳浅部温度变化）地壳浅部温度变化 （1）变温层：自地表向下约30米，受太阳辐射热的影响。 （2）恒温带：此带深度大约在地下30米处。既变温层的下界。 （3）增温带：在恒温层以下，温度随深度而逐渐增加，表示增温规律的方法两种： 地温梯度（地热增温率）：深度每增加100米，所升高的温度。 地温级（地热增温级）：温度升高1，所增加的深度，以米表示。 地温梯度（地热增温率）：深度每增加100米，所升高的温度。 地温级（地热增温级）：温度升高1，所增加的深度，以米表示。 2）地热利用）地热利用 地热

15、增温率较大的地区地热异常区。第三节第三节 地球的物理性质地球的物理性质 五、磁性五、磁性 地球是一个球形磁铁，在其周围形成一个地磁场。地磁子午线（磁针所指南 北方向的延长线）与地理子午线有一个夹角，这个夹角磁偏角（），磁针偏东为正，偏西为负，因此，使用罗盘时必须加以校正。磁倾角磁针的空间位置与水平面之间的夹角。赤道为0，两极为90，指北针向下倾为正（北半球），向上倾为负（南半球）。磁场强度地磁场中，使磁针偏转和倾斜的磁力大小的绝对值。磁偏角、磁倾角和磁场强度合称地磁三要素，它们共同表示一点的地磁状况。若某地区实测值与理论值不同时，称为地磁异常，利用该异常可查明地下地质情况，如：高磁性岩石、地质

16、构造，这种方法叫磁法勘探。第四节第四节 地质作用地质作用 地质作用：由于自然动力引起的地壳的物质组成、内部结构、外部形态变化与发展的作用, 称为地质作用。 地质作用具有三个涵义： 1、地质作用是自然界发生的复杂的物质运动形式； 2、这个复杂的物质运动形式的表现是对地球的改造和建造； 3、对地球的改造和建造是一对矛盾的统一。 地质作用分类：地质作用外动力地质作用内动力地质作用风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用负荷地质作用硬结成岩作用地壳运动地震作用岩浆作用变质作用第四节第四节 地质作用地质作用一、一、 内力地质作用内力地质作用内力地质作用发生在地球内部，能量来自于地球本身。 内力地质作用按其活动方

17、式,可划分为地壳运动、岩浆作用和变质作用。第四节第四节 地质作用地质作用（一）地壳运动（一）地壳运动1、运动的证据、运动的证据（1）我国舟山群岛、台湾岛和海南岛在第四纪早期（距今约300万年）与大陆是连在一起的，后来由于台湾海峡地区下沉才分开的。（2）意大利那不勒斯湾海边的古罗马庙宇前的三根大理石柱，每根柱子高12m，它们保留有同样的地质遗迹：第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用2、地壳运动的基本形式、地壳运动的基本形式（1）水平运动）水平运动：是指平行于地表的运动。如郯庐断裂。（2）垂直运动）垂直运动：是指垂直于地表的运动。如大理石柱。3、构造变动、构造变动：由地壳运

18、动所造成的岩层产状和构造形态的改变，叫做构造变动。构造变动可分为：褶皱变动变形；断裂变动变位。第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用 4、确定地壳运动的方法、确定地壳运动的方法（在地质历史时期） 在地质历史时期的地壳运动无法直接观察，只能根据地壳运动 所留下的各种遗迹进行研究，常用的方法有以下几种： （1）岩相分析法）岩相分析法： A.岩相岩相：是指岩石的沉积特征及古生物特征的总和。 a.横向相变横向相变： 横向上的相变反映了同一时期不同地区的自然地理条件的差异： 陆相滨海相浅海相

19、砾岩砂岩滨海砂岩石灰岩第四节第四节 地质作用地质作用b.纵向相变纵向相变纵向即垂直岩层剖面方向上，纵向上的相变反映了同一地区不同时间的自然地理环境 的 改 变 ， 其 改 变（环境）是地壳运动的结果。如太行山东麓煤田的某剖面。第四节第四节 地质作用地质作用B、海侵层位和海退层位、海侵层位和海退层位： a.海侵海侵：地壳下降，海水侵漫大地。 由海侵时期形成的岩层海侵层位b.海退海退：地壳上升，海水退出陆地海退。由海退时期形成的岩层海退层位。地壳的上升与下降往往是交替出现的一套海侵层位和一套海退层位说明本区曾经历了一次下降和一次上升的完整的地壳运动。岩性在剖面上有规律的交替现象旋回结构。第四节第四

20、节 地质作用地质作用(2)厚度分析法厚度分析法岩相分析可以得出地壳升降的定律结论，而厚度分析可以得出升降运动的定量结论。第四节第四节 地质作用地质作用 (3)岩层接触关系分析法：岩层接触关系分析法： a.整合接触关系整合接触关系：新老两套地层彼此平行接触,它们之间是连续沉积，没有沉积间断。 b.假整合假整合（平行不整合（平行不整合）：新老两套地层彼此平行，但它们之间 并不是连续沉积，曾有过或长或短的沉积间断，因此地层有缺失。 c.不整合不整合（角度不整合或斜交不整合）：新老两套地层有一定交角，其间有地层缺失，有明显的侵蚀面。不整合和假整合反映了当时所发生的地壳运动，它们是划分地层的重要依据。第

21、四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用 （三）岩浆作用（三）岩浆作用 岩浆在上升过程中与围岩相互作用，不断改变自身的化学成分和物理状态，这种从岩浆形成、活动直至冷凝的全部地质作用，统称为岩浆作用。 1、岩浆的喷发作用、岩浆的喷发作用 岩浆喷出地表火山喷发。由岩浆喷出地表而形成的岩石喷出岩（火山岩）。 1）火山喷发的类型）火山喷发的类型 （1）熔透式喷发 （2）裂隙式喷发 （3）中心式喷发 2）火山喷发物）火山喷发物 （1）气态物质 （2）液态物质 （3）固态物质第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用2、岩浆的侵入作用、岩浆

22、的侵入作用侵入作用：岩浆上升运移到地壳中的活动过程。侵入体：由侵入作用形成的岩体。 根据岩浆侵入的环境，可分为两种类型：第四节第四节 地质作用地质作用1）深成侵入作用）深成侵入作用 是指距地表3km以下的岩浆活动。（1）岩基）岩基：一种规模巨大的深成侵入体，出露面积大于100km2，多由酸性岩组成，常见者为花岗岩体，形状为不规则的椭圆形，长轴方向与山脉走向一致。（2）岩株）岩株：一种规模较小的深成侵入体，平面形状近似圆形，出露面积小于100km2，向下呈柱状延深。第四节第四节 地质作用地质作用2）浅成侵入作用）浅成侵入作用是指距地表03km范围内的岩浆侵入活动。（1）岩盘和岩盆）岩盘和岩盆岩浆

23、沿断裂上升侵入到岩层中，冷凝成一个上凸下平的透镜状侵入体岩盘（岩盖），其规模不大。若中央凹下，四周高起岩盆，规模较大。（2）岩床）岩床：岩浆顺岩层层面侵入而形成的板状侵入体。第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用（四）变质作用（四）变质作用变质作用变质作用：地下深处的固体岩石在高温、高压和化学活动性流体作用下，引起岩石的结构、构造或化学成分发生变化形成新岩石的一种地质作用。第四节第四节 地质作用地质作用1、变质作用的因素、变质作用的因素1）温度）温度：（1）再结晶作用：非晶质矿物结晶质矿物晶体细小的矿物颗粒大的矿物（大理岩）（2）矿物成分之间

24、重新组合形成新矿物：例如：含SiO2的石灰岩，在高温（550）下，可生成新矿物硅灰石（CaSO3）：CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2第四节第四节 地质作用地质作用 2）压力：）压力： （1）静压力）静压力：由上覆岩层重力引起的，它可使矿物成分重新组合，在温度不变的情况下，它将产生体积小；比重大的新矿物。 （2）定向压力）定向压力：是具有方向性的压力，它伴随构造运动和岩浆活动而产生，它可使岩石中的柱状及片状矿物重新排列形 成垂直于压应力方向的片理构造。 （3）化学活动性流体）化学活动性流体：主要成分H2O，其次是CO2、F、Cl等。在适当的温度和压力条件下，便和围岩发生交代作用，使围岩

25、成分、结构、构造发生一系列变化。例如：H2O和CO2作用于超基性岩形成蛇纹岩。第四节第四节 地质作用地质作用2、变质作用的类型、变质作用的类型根据变质因素、变质方式的不同，变质作用可分为三种类型：区域变质作用；区域变质作用；接触变质作用；接触变质作用；动力变质作用。动力变质作用。第四节第四节 地质作用地质作用 二、二、 外动力地质作用外动力地质作用 外动力地质作用发生在地表层，能量来自于地球以外，主要是太阳的辐射能、日月吸引能。 （一）风化作用（一）风化作用： 1、物理风化作用、物理风化作用：主要是指岩石发生机械破坏。 1）温度变化的影响： 2）冰劈作用： 2、化学风化作用、化学风化作用： 1

26、）氧化作用：黄铁矿被氧化转变成褐铁矿。 2）水溶液的作用。第四节第四节 地质作用地质作用3、生物风化作用、生物风化作用-是指生物的活动对岩石所产生的破坏作用。1）根劈作用：植物根使岩石裂隙扩大，从而使岩石崩解。2）生物化学作用：由于生物参与，引起介质条件改变，使岩石遭到分解的过程。4、风化作用的产物、风化作用的产物：1）溶解物质； 2）残余物质； 3）碎屑物质。第四节第四节 地质作用地质作用岩石物理风化结果图第四节第四节 地质作用地质作用风化作用图风化作用图第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用第四节第四节 地质作用地质作用 （二）剥蚀作用（二）剥蚀作用 1、机械剥蚀作用、机械剥蚀作用 1）风的剥蚀作用： 2）地表水流的侵蚀作用： （1）坡流的洗刷作 （2）洪流的冲刷作用 （3）河流的侵蚀作用 3）地下水的冲刷作用 4）冰川的抱蚀作用 5）海水的侵蚀作用 2、化学溶蚀作用、化学溶蚀作用 各种水体对岩石以溶解方式进行破坏的过程。第四节第四节 地质作用地质