普通地质学-教学大纲 2014

1、普通地质学An Introduction to Physical Geology教学大纲授课对象：北京大学城市与环境学院本科生3学时/周、总学时57绪 言一、地质学的研究对象地质学(geology)是研究地球(the Earth)及其演变的一门自然科学，研究内容包括地球的组成、构造、发展历史和演化规律，目前的主要研究对象是岩石圈(lithosphere)。地质学学科分支。二、地质学的特点和研究方法（一）、地质学的特点地质学的研究对象涉及到悠久的时间和广阔的空间地质现象具有多因素相互制约的复杂性地质学来源于实践又服务于实践 （二）地质学的研究方法地质学的学科特点决定了其研究方法建立在实践的基础上

2、，根据地质事实进行推理论证，推理的基本方法是演绎和归纳。野外调查 野外调查是进行地质学研究的基本方法。室内实验和模拟实验 野外调查采集的样品和数据等资料，进行试验分析、鉴定。历史比较方法 对现代地质过程和方式进行研究获得规律性认识，把它应用到分析地质历史时期的地质现象分析中去。这种方法也叫“现实主义方法，或现实主义原则”，也即“以今证古”或“将今论古”的研究方法。第一章 总 论第一节 地球概况一、地球的形状和大小地球的平均半径 6371 km地球的面积 51000万 km2 （其中海洋面积70.8%，陆地29.2） 地球的平均密度 5.517g/cm3 二、地球的物理性质地球的密度 地球的平均

3、密度是5.517g/cm3 ，由地表向下地球的密度随深度增加，推测地核的密度可达13g/cm3 。地球的重力 地球的万有引力。理论重力值-将地球理想化为旋转椭球体，且内部密度横向均匀，由此计算的重力值为理论重力值。重力异常-实测重力值不同于理论重力值，即重力异常。地壳均衡说 (isostatic theory，isostasy) 是描述地壳状态和运动的一种理论，阐明地壳的各个地块趋向于静力平衡，即在大地水准面以下某一深度处常有相等的压力，大地水准面之上山脉（或海洋）的质量过剩（或不足）由大地水准面之下的质量不足（或过剩）来补偿。运用地壳均衡学说可以研究地球内部构造，如上地幔的起伏等。地磁(ge

4、omagnetism) 地球是一个磁性体。表征某地地磁特征的要素：磁场强度、磁偏角、磁倾角。磁偏角-某地地磁经线与地理经线的夹角。磁倾角-某地地磁线与水平面的夹角。地磁异常(geomagnetic anomaly)-地磁要素偏离正常值古地磁(paleomagnetism)-矿物岩石中保存的反映岩矿形成时地磁特征（要素）的信息。地热(geotherm) 地球内部的热能。地热增温级指常温层以下，温度每升高一度所增加的深度，单位m/，平均33m/；地热梯度(geothermal gradient ),地热增温级的倒数，即深度每增加100m所增加的温度，平均3/100m。第二节 地球的结构地球由不同状

5、态和不同物质构圈层(sphere)组成，具有圈层构造。分为外部圈层和内部圈层，外圈层有大气圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)和生物圈(biosphere)，内圈层有地壳(crust)、地幔(mantle)和地核(core)。一、地球的外圈层大气圈 在10000km高空仍有大气分子存在，但其主要集中在500km以下。大气的主要成分是氮（78%），其次是氧（21%），还有少量二氧化碳、水气、惰性气体、尘埃。由地表向上又划分出：对流层、平流层、中间层、热力层等；大气密度、气压、温度向上降低。水圈 水圈主要有海洋、江河、湖泊、冰川、地下水、大气中的水分，以及生物中的水分构成，与

6、大气圈、生物圈和岩石圈有交叉。生物圈 生物主要生存在地表、水体中，分布范围包括大气圈下层、整个水圈和岩石圈上层。二、地球的内圈层地球物理学(geophysics)研究探明，能够反映地球物质密度和物态的地震波(seismic wave)在地下某些深度发生明显的速度剧变，地球物理学家认为在这些地方存在着“不连续面”(discontinuity)，表明地球内部物质组成和物态有明显的圈层分异。在地下平均33km深度存在第一个主要“不连续面”，由南斯拉夫地球物理学家莫霍洛维奇（Moholovicic, 1909）发现，称为“莫霍洛维奇不连续面”(Moholovicic discontinuity)，简称

7、“莫霍面”(Moho)。莫霍面是地壳与地幔的分界面。在地下2900km深度存在第二个主要“不连续面”，由德国地球物理学家古登堡（Gutenberg, 1914）发现，称为“古登堡不连续面”(Gutenberg discontinuity)，简称“古登堡面”。古登堡面是地幔和地核的分界面。（一）地壳 crust地壳的化学组成 组成地壳的主要化学元素有O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg等，占地壳元素重量的98%以上。各元素在地壳中平均重量百分含量值，也称“克拉克值”(Clark)。地壳的厚度 地壳的平均厚度33km，最厚78km，最薄不足5km。地壳的类型 地壳分为大陆型地壳

8、(continental crust)，简称陆壳和大洋型地壳(oceanic crust)，简称洋壳。陆壳的厚度较大（30-78km），具有花岗岩岩(granite)性质，也称花岗岩层，或硅铝层(sial)，密度较小（2.6-2.7g/cm3）。洋壳的厚度较小（5-12km），具有玄武岩岩(basalt)性质，也称玄武岩层，或硅镁层(sima)，密度较大（2.9-3.0g/cm3）。（二）地幔(mantle) 莫霍面到古登堡面之间的圈层。根据地球物理资料，地幔内部深度100km、400km和1000km处有次一级的不连续面。100km以上为固态，具有橄榄岩(peridotite)性质，他与地壳

9、一起构成所谓的岩石圈(lithosphere)；100-400km之间的上地幔物质处于熔融或部分熔融状态，可以发生塑性流动，称之为软流圈(asthenosphere)；以1000km为界，把地幔分为上地幔和下地幔。（三）地核(core) 古登堡面以下至地心的圈层为地核，再以5100km深度将其分为外核和内核。外核为液态，内核为固态，地核的密度和温度都达到最大，密度在9-13g/cm3，温度在3000，最高5000。第三节 地质作用地质作用 作用于地球的自然力，使地球的物质组成、内部构造和地表形态发生变化的作用，总称为地质作用。地质营力 引起地质作用的自然力称为地质营力(geologic age

10、nts)。地质作用分类 由地球内部的能引起的地质作用称为内力地质作用，外力地质作用是由地球以外的能引起的地质作用。内力作用：构造运动(tectonic movement)、岩浆活动(magmatic activity)、变质作用(metamorphism)、地震(earthquake)。外力作用：风化作用(weathering)、剥蚀作用(denudation)、搬运作用(transportation)、沉积作用(sedimentation)、成岩作用(lithogenesis)。第二章 矿 物矿物(mineral) 矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质体(isot

11、ropic body)，是组成岩石的基本单位。第一节 矿物的基本特性一、矿物的内部结构和晶体形态大部分矿物都是晶质体(crystal)。晶质体内部质点（化学元素的离子、离子团或原子）按一定规则重复排列而成。规则排列的质点使晶质体内部具有一定的晶体构造(crystal structure)，或晶体格架(crystal lattice)。晶体(crystal) 具有良好几何外形的晶质体为晶体。单形晶体 由同形等大的晶面组成的晶体。聚形晶体 由两种(含)以上单形组成的晶体。双晶(twin) 两个或两个以上同类晶体有规则地连生在一起。晶体习性 在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态。分为：一向延伸

12、型晶体，如石棉、辉锑矿等；二向延伸型晶体，如云母、石墨等；三向延伸型晶体，如萤石、石榴子石等。矿物集合体的形态：粒状矿物集合体片状矿物集合体（鳞片状）柱状矿物集合体（针状、纤维状、放射状）晶簇(crystal druse)杏仁体和晶腺(druse)结核(nodule)和鲕状体(oolith)钟乳状(stalactite)等二、矿物的化学成分单质矿物 由一种自然元素组成的矿物，如金刚石、石墨。化合物矿物 由多种元素化合而成的矿物，如石英、方解石。类质同像(isomorph) 在结晶格架中，性质相近的离子可以相互顶替的现象。如闪锌矿中的Zn可以部分被Fe代替，而不改变其晶体格架。如,橄榄石里的Mg

13、和Fe也可以按一定比例置换。同质多像(polymorphism) 同一化学成分的物质，在不同的外界条件（温度、压力、介质）下可以结晶成两种或两种以上构造的晶体，其晶体形态和物理性质不同，这种现象叫同质多像。如,金刚石和石墨的化学成分都是C。三、矿物的物理性质颜色 自色 矿物本身固有化学组成中含有某些色素离子呈现的颜色。 他色 矿物所含杂质成分引起的颜色，与其本身化学成分无关。 假色 矿物表面的干涉色、氧化膜的锖色等。 条痕(streak) 矿物粉末的颜色。光泽(luster) 矿物表面对光线反射形成光泽。金属光泽半金属光泽非金属光泽玻璃光泽金刚光泽(adamantine luster)透明度(

14、transparence) 光线透过矿物的程度。透明矿物半透明矿物不透明矿物硬度(hardness) 矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。摩氏硬度计(Mohs hardness)矿物硬度矿物硬度滑石 talc1正长石 orthoclase6石膏 gypsum2石英 quartz7方解石 calcite3黄玉 topaz8萤石 fluorite4刚玉 corundum9磷灰石 apatite5金刚石 diamond10解理(cleavage) 在力的作用下，矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质。只在一个方向上产生解理，则该矿物有一组解理。有些矿物存在二、三、四或六个方向上的解理，即有二组解

15、理，三组解理等。不同的矿物，或同一矿物不同方向上，其解理面的光滑平整程度不一样，分为以下等级。最完全解理完全解理中等解理不完全解理极不完全解理断口(fracture) 矿物受力破裂面不规则的断开面。其他 比重、磁性、电性、发光性、脆性、延展性、弹性、挠性第二节 重要矿物简述矿物分类 根据化学成分，矿物分为五大类型：自然元素矿物、硫化物、卤化物、氧化物和氢氧化物、含氧盐矿物。然后再根据阴离子或络阴离子细分。矿物命名（看书）。以下重点矿物按照化学成分、晶体形态、光学性质、力学性质掌握。一、自然元素矿物石墨 graphite 化学式C，鳞片状、片状或块状集合体，铁黑或钢灰色，条痕黑灰色，金属光泽，不

16、透明，一组极完全解理，硬度1-2。导电。金刚石 diamond 化学式C，晶体常见八面体，无色透明，强金刚光泽，完全解理，硬度10。二、硫化物方铅矿 galena 化学式PbS，晶体六面体或六面体与八面体的聚形，铅灰色，不透明，金属光泽，三组完全解理，硬度2.5-3。比重较大。闪锌矿 sphalerite 化学式ZnS，一般为致密块状或粒状集合体，浅黄、黄褐到铁黑色，半透明到不透明，金刚光泽、松脂光泽、半金属光泽，条痕浅黄至褐色，六组完全解理，硬度3.5-4。黄铁矿 pyrite 化学式FeS2，六面体、八面体、五角十二面体等晶体，浅黄色，不透明，强金属光泽，无解理，硬度6-6.5。黄铜矿 c

17、halcopyrite 化学式CuFeS2，一般为致密块状集合体，金黄色，不透明，金属光泽，条痕墨绿色，无解理，硬度3.5-4。三、卤化物萤石 fluorite 化学式CaF2，六面体或八面体晶体，无色透明，或浅绿、浅紫、白色，玻璃光泽，四组完全解理，硬度4。石盐 halite 化学式NaCl，六面体晶体，无色透明或白色，玻璃光泽，三组立方完全解理，硬度2-2.5。四、氧化物和氢氧化物赤铁矿 hematite 化学式Fe2O3，板状、片状晶体，或块状、鲕状、肾状集合体，钢灰-铁黑-暗红色，条痕樱红色，金属-半金属-土状光泽，硬度变化较大。磁铁矿 magnetite 化学式Fe3O4，八面体、菱

18、形十二面体晶体，常呈粒状或块状集合体，铁黑色，条痕黑色，金属-半金属光泽，硬度5.5-6，强磁性。石英 quartz 化学式SiO2，有多种同质多像变体。最常见为六方柱与菱面体的聚形，柱面上有晶面条纹。无色透明为水晶，因含杂质呈紫色、烟色、蔷薇色等，玻璃光泽，贝壳状断口，硬度7。五、含氧盐类矿物（一）硅酸盐类矿物正长石 orthoclase 化学式KAlSi3O8，板状或短柱状晶体，肉红、浅黄、黄白色，玻璃光泽，半透明，两组解理近直交，硬度6。斜长石(plagioclase),化学式Na2OAl2O36SiO2 CaOAl2O32SiO2，细柱状或板状晶体，白至灰白色，玻璃光泽，半透明，两组解

19、理斜交（86°），硬度6-6.5。橄榄石 olivine 化学式(Fe,Mg)2SiO4，扁柱状晶体，橄榄绿色，玻璃光泽，透明至半透明，解理中等，硬度6.5-7。普通辉石 augite 化学式(Ca,Na)(Fe,Mg,Al)(Si,Al)2O6，短柱状晶体，横剖面近八边形，绿黑至黑色，玻璃光泽，半透明，两组解理近直交，硬度5-6。普通角闪石 hornblende(amphibole) , Ca2Na2(Fe,Mg)4(Al,Fe)(Si,Al)4O112OH2，长柱状晶体，横剖面近六边菱形，绿黑至黑色，玻璃光泽，半透明，两组解理交角124°，硬度5-6。云母 mica 有

20、三种常见种类：白云母(muscovite) KAl2(AlSi3O10)OH2，金云母(phlogopite) KMg3(AlSi3O10)OH2，黑云母(biotite) K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)OH2，假六方柱状或板状晶体，白色、金黄色、黑色，玻璃及珍珠光泽，透明至半透明，一组极完全解理，硬度2-3。蛇纹石 serpentine 化学式Mg6Si4O10OH8，一般呈致密块状或纤维状集合体，浅黄至深绿色，有时白色，条痕白色，脂肪光泽-丝绢光泽，半透明，硬度2.5-3.5。石榴子石 garnet 化学式(Ca,Mg,Fe,Mn)3(Al,Fe,Cr,Ti)2SiO43，菱形十二

21、面体、四角三八面体，或二者的聚形晶体，深红至黑色，玻璃光泽，半透明，无解理，硬度6.5-7.5。红柱石 andalusite 化学式Al2O3·SiO2，长柱状晶体，横截面近正方形，灰白色，有时浅红色，玻璃光泽，半透明，硬度6.5-7.5。晶体中心常有碳质黑心。（二）碳酸盐类矿物方解石 calcite 化学式CaCO3，晶体常为菱面体，无色透明者叫冰洲石（有重折射现象），一般白色，玻璃光泽，三组完全解理，硬度3。白云石 dolomite 化学式CaMgCO32，晶体常为菱面体，但晶面稍弯曲成弧形，乳白、粉红等色，半透明，玻璃光泽，三组完全解理，硬度3.5-4。（三）硫酸盐类矿物石膏

22、gypsum 化学式CaSO4·2H2O，菱形板状晶体或纤维状，白色，玻璃光泽，纤维状丝绢光泽，透明至半透明，一组最完全解理，硬度2。第三章 火成岩(Igneous Rocks)岩石（rocks） 岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，他是构成地壳及地幔的主要物质。根据成因，岩石分为火成岩、沉积岩、变质岩。第一节 岩浆、岩浆作用和火成岩的概念岩浆(magma)是在地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体，他是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。岩浆作用(magmatism)是指岩浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程。火成岩（igneo

23、us rock）（岩浆岩magmatic rock）是地下深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的岩石。岩浆作用的主要方式有两种，一是喷出作用，即火山作用(volcanism)，形成火山(volcano)和火山岩(volcanic rock)；另一种是侵入作用(intrusion)，即岩浆在地表某个深度停止活动，冷凝成岩，形成侵入岩(intrusive rock)。第二节 喷出作用（火山作用）一、火山活动火山活动贯穿在整个地壳演化历史中，是地壳运动和增长的主要方式之一，随着地球演化和地壳加厚，火山活动有减弱的趋势。火山活动情况有活(active)火山、休眠(dormancy)火山和死(extin

24、ct)火山之分。二、火山构造火山构造也叫火山机构，包括火山通道(vent)、火山锥(cone)、火山口(crater)等。火山通道是岩浆由地下上升的通道。火山锥火山口(破火口,火口湖)三、火山喷发物火山喷发时，首先喷出气体物质，然后是固体的火山碎屑物，最后流出炽热的岩浆。但具体到某一个火山的某一次喷发，变化很大，不可一概而论。气体喷发物（火山气体） 火山气体中水分最多，此外还有H2S，SO2，CO2，HF，HCl，NaCl，NH4Cl等。固体喷发物 即火山碎屑物质。按照粒径大小分为火山灰（<2mm）、火山砾(2-100mm)、火山弹(熔浆被抛到空中，又落地而成)。液体喷发物（熔浆） 喷出

25、地表的岩浆，其中挥发成分大量逸出，称为熔浆。熔浆冷凝后即为熔岩(lava)。火山喷发物常形成以下形态（产状）：块状熔岩 aa flow绳状熔岩 pahoehoe flow枕状熔岩 pillow lava熔岩锥 lava cone熔岩被 lava sheet熔岩台地 lava plateau/terrace四、火山喷发类型火山分为裂隙式(fissure)喷发和中心式喷发两种，后者又有宁静式喷发和爆烈式喷发之分。裂隙式喷发（冰岛式喷发）-岩浆沿着狭长的裂隙喷发。中心式喷发-岩浆沿管形通道喷出地表。宁静式喷发-也叫夏威夷式喷发(Hawaiian eruption)，以基性岩浆喷发为主，岩浆宁静地溢出

26、地面形成玄武岩，常形成盾形火山。爆烈式喷发-也称培雷式喷发(Peléan eruption)，大多以中、酸性岩浆喷发为主，气体较多，强烈爆炸喷发，气体与火山碎屑（火山灰、火山弹）常形成高大的烟柱，坠落的火山碎屑形成火山锥。斯特龙伯利式喷发(Strombolian eruption)-宁静式与爆烈式的过渡类型。五、近代火山分布规律全世界的火山大体呈带状分布。环太平洋(Circum-Pacific)火山带-从南北美西海岸逆时针到阿拉斯加，经阿留申群岛、勘察加半岛、千岛群岛、日本群岛、台湾、菲律宾群岛、印度尼西亚诸岛到新西兰，有300多座活火山。阿尔卑斯-喜马拉雅(Alps-Himalay

27、as)火山带-又称地中海火山带，从地中海向东，经土耳其、伊朗至喜马拉雅山脉，有近100座活火山。大西洋中脊(Mid-Atlantic Ridge)火山带-北起冰岛，经亚速尔群岛、佛得角群岛到圣保罗岛，又40多座活火山。第三节 侵入作用地下岩浆上升侵入地壳并占据一定空间的作用，叫侵入作用(intrusion)。根据岩浆侵入方式和深度，分为深成侵入作用和浅成侵入作用。岩浆岩的产状(occurrence)指岩体的形状、大小、与围岩的接触关系以及形成时所处的地质构造环境。深成侵入作用及其岩体的产状：岩基(batholith)-出露面积大于100km2，向下延伸10-30km，多由花岗岩类岩石构成，经常

28、为大型褶皱山脉的核心，与围岩不整合，使围岩产生蚀变。岩株(stock)-出露面积小于100km2，由中、酸性岩组成，与围岩不整合。浅成侵入作用及其岩体产状岩盘(laccolith)-又称岩盖，顺岩层侵入，将上覆岩层拱起成中间突起，边缘变薄的穹隆形。多为中、酸性岩体。岩床(sill)-顺着岩层层理侵入的板状岩体。多为基性岩体。岩墙和岩脉(dike)-斜切岩层的小规模板状侵入岩体。第四节 火成岩的成分一、火成岩的化学成分化学分析表明，火成岩中的主要化学元素以O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti等为主，占总元素总重量的99%以上，以氧化物言，则SiO2, Al2O3, F

29、eO, Fe2O3, CaO, Na2O, K2O, MgO, H2O, TiO2为主，占总量的99%。SiO2是火成岩中的主要成分，他与多种金属元素组成硅酸盐矿物，构成火成岩的主体，因此火成岩即硅酸盐岩石。根据岩石中SiO2含量，将其分为超基性岩（SiO2<45%）、基性岩（SiO245-52%）、中性岩（SiO252-65%）和酸性岩（SiO2>65%）。由超基性岩到酸性岩，K, Na的含量越来越多，Fe, Mg, Ca的含量减少。二、火成岩的矿物成分火成岩中的矿物以硅酸盐(silicate)矿物为主，长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等最多，占火成岩矿物总量的99%，称

30、为造岩矿物。石英、长石等为浅色矿物，也叫硅铝矿物；黑云母、角闪石、辉石、橄榄石为暗色矿物，也叫铁镁矿物。矿物是火成岩分类的重要依据之一，含量较多的矿物，即主要矿物作为岩石分类的依据；含量较少的矿物，叫次要矿物，作为岩类内细分的依据；含量很少的矿物（<1%），叫副矿物，不起分类作用。鲍温反应系列 Bowens Reaction Series -岩浆中矿物结晶顺序和共生组合规律。基性岩浆结晶规律，首先析出橄榄石，然后是辉石和基性斜长石，角闪石和中性斜长石，黑云母和酸性斜长石，正长石、白云母、石英。第五节 火成岩的结构和构造一、火成岩的结构结构(texture)是指岩石中矿物颗粒本身的特点（结

31、晶程度、晶粒大小、晶粒形状等）以及颗粒之间的相互关系所反映出来的岩石构成特征。结晶程度全晶质结构-全部结晶半晶质结构-部分结晶玻璃质结构（非晶质结构）-全部为玻璃质晶粒大小显晶质结构(phaneritic texture)-用肉眼或放大镜可以看出晶体颗粒。粗粒结构-晶粒直径大于5mm中粒结构-晶粒直径1-5mm细粒结构-晶粒直径0.1-1mm隐晶质结构(cryptocrystalline texture)-晶粒小于0.1mm，用显微镜才能识别昆购物颗粒。晶粒相对大小等粒结构-主要矿物粒径大致相等斑状结构(porphyritic texture)-岩石中矿物颗粒大小相差悬殊，大的叫斑晶，斑晶之间

32、的物质叫基质，基质为隐晶质或玻璃质。似斑状结构-与斑状结构类似，斑晶更大，基质为显晶质。晶粒形状-岩石中晶体的发育程度。自形晶(automorphic crystal)-晶体发育成应有的形状（晶面、晶棱完整）半自形晶-晶体部分发育成应有的形状（只有部分晶面、晶棱）他形晶(anhedral crystal)-晶形不规则。二、火成岩的构造火成岩的构造(structure)指岩石中矿物集合体的形状、大小、排列和空间分布等所反映出的岩石构成特征。块状构造岩石中矿物无定向，均匀分布，侵入岩最常见。流纹构造熔浆流动使不同颜色成分的隐晶质和玻璃质或拉长气孔定向排列而成的流状构造。常见于酸性喷出岩。流动构造岩

33、浆在流动过程中形成的构造，包括流线构造和流面构造。流线构造(linear flow structure)长条状、柱状矿物的长轴定向排列呈现出流线构造。流面构造(planar flow structure)片状、板状矿物的扁平面平行定向呈现出流面构造。气孔构造(vesicular structure)喷出岩中包裹的气体空洞。杏仁构造(amygdaloidal structure)气孔被以后的矿物质填充。第六节 火成岩分类常见的火成岩分类主要根据岩石化学成分、矿物成分，以及岩石的产状、结构和构造进行。根据岩石中SiO2化学成分含量分为：超基性岩、基性岩、中性岩和酸性岩。超基性岩(ultrabasi

34、c rock) SiO2含量小于45%，主要矿物有橄榄石和辉石，深成侵入岩为橄榄岩，浅成侵入岩为苦橄玢岩，喷出岩为金伯利岩。基性岩(basic rock) SiO2含量介于45-52%，主要矿物有辉石和富钙斜长石（基性斜长石），深成侵入岩为辉长岩，浅成侵入岩为辉绿岩，喷出岩为玄武岩。中性岩(neutral rock) SiO2含量介于52-65%，主要矿物有角闪石、中性斜长石、黑云母、钾长石和石英，深成侵入岩为闪长岩，浅成侵入岩为闪长玢岩，喷出岩为安山岩。酸性岩(acid rock) SiO2含量大于65%，主要矿物有钾长石、富钠斜长石、角闪石、黑云母和石英，深成侵入岩为花岗岩，浅成侵入岩为花

35、岗斑岩，喷出岩为，流纹岩。第七节 主要火成岩 主要火成岩按照岩石类型-SiO2含量、主要矿物、产状、结构和构造进行分类。一、超基性岩 SiO2<45%，主要矿物-橄榄石和辉石深成侵入岩，橄榄岩 peridotite，中、粗粒结构，块状构造。浅成侵入岩，苦橄玢岩 picrite-porphyrite，细粒或斑状结构，块状构造。喷出岩，金伯利岩 kimberlite，斑状结构，斑晶为橄榄石，角砾状构造或块状构造,常以岩筒（岩颈）、岩脉等形式产出。二、基性岩 SiO2 45%-52%，主要矿物-辉石和富钙斜长石(基性斜长石)深成侵入岩，辉长岩 gabbro，中、粗粒等粒结构，块状构造。浅成侵入

36、岩，辉绿岩 dolerite，细-中粒结构，块状构造。喷出岩，玄武岩 basalt，细粒-隐晶质结构，气孔、杏仁构造。三、中性岩 SiO2 52%-65%，主要矿物-角闪石和中性斜长石深成侵入岩，闪长岩 diorite，中、粗粒结构，块状构造。浅成侵入岩，闪长玢岩，斑状结构，块状构造。喷出岩，安山岩 andesite，斑状或隐晶结构，气孔、杏仁构造。四、酸性岩 SiO2>65%，主要矿物-石英、钾长石、富钠斜长石、角闪石、黑云母。深成侵入岩，花岗岩 granite，中、粗粒结构，块状构造。浅成侵入岩，花岗斑岩 Granite prophyry，斑状结构，块状构造。喷出岩，流纹岩 rhyo

37、lite，斑状结构，流纹构造。五、脉岩类伟晶岩 pegmatite 具有伟晶结构的浅色脉岩。常见的是伟晶花岗岩。细晶岩 aplite 具有细粒结构的浅色脉岩。常见的是花岗细晶岩。煌斑岩 lamprophyre 深色脉岩的总称。主要由暗色矿物黑云母、角闪石、辉石组成。常具有粒状结构。第四章 沉积岩 暴露在地表的岩石受到外力作用的风化剥蚀，经过搬运、沉积以及成岩作用形成的岩石叫沉积岩（sedimentary rock）。第一节 沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程包括先成岩石的风化作用和剥蚀作用，搬运作用、沉积作用和成岩作用。 一、先成岩石的破坏引起岩石破坏的有风化作用和剥蚀作用。（一）风化作用暴露于

38、地表或接近地表的各种岩石，在温度变化、水及水溶液的作用、大气及生物作用下在原地发生的破坏作用，称为风化作用(weathering)。1、风化作用的类型风化作用的类型分为物理风化、化学风化和生物风化作用三种。物理风化作用(physical weathering) 地表和近地表岩石因温度变化等在原地发生机械破坏而不改变化学成分、不形成新矿物的作用。引起物理风化的主要因素有：温度变化、冰冻风化、层裂作用等。化学分化作用(chemical weathering) 地表和近地表岩石因与水溶液、气体等发生化学反应而在原地不仅改变其物理状态，而且改变其化学成分，发生化学分解，形成新的矿物的作用。引起化学分化

39、作用的主要方式有：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用等。生物风化作用(biological weathering) 由于生物作用引起岩石在原地发生破坏叫生物风化作用。生物风化作用又分为生物物理风化作用和生物化学风化作用。2、影响风化作用的因素岩石性质 包括岩石的矿物组成、结构、构造、成因、产状等。气候条件 主要是温度和降水的影响。地形条件 地形起伏程度、坡度等的影响。3、风化产物岩石的风化产物分三类：（1）岩石和矿物的碎屑，矿物碎屑常见石英、长石、云母、石榴子石等，岩石和矿物碎屑是构成所谓碎屑岩类的主要成分；（2）溶解物质，由化学和生物化学作用产生，以离子状态在水中迁移，沉积下

40、来就形成所谓的化学岩；（3）难溶物质，风化作用残留的高岭石、铝土矿、赤铁矿、褐铁矿等，他们是构成粘土岩类的主要成分。（二）剥蚀作用(denudation) 各种外力在运动状态下对地面岩石及风化产物的破坏作用，总称为剥蚀作用。分为机械剥蚀作用、化学剥蚀作用。二、搬运作用风化作用和剥蚀作用的产物被流水、冰川、海洋、风、重力等转移，离开原地的作用叫搬运作用(transportation)。搬运方式有机械(mechanical)搬运和化学(chemical)搬运两种。（一）机械搬运作用机械搬运作用的主要营力和方式有，风的机械搬运、流水的机械搬运、冰川的机械搬运、海洋的机械搬运、以及重力机械搬运等。被搬

41、运的碎屑从上游到下游、从垂直剖面上（由下到上）颗粒由大变小叫分选作用(sorting)。被搬运的碎屑在搬运途中相互冲撞摩擦，使得颗粒形状逐渐圆化，叫磨圆作用（roundness）。风、流水和海洋等搬运介质携带风化剥蚀碎屑的方式有推移质、跃移质和悬移质三种。 （二）化学搬运作用 风化物质在河流、湖泊、海洋中以真溶液和胶体溶液的方式搬运。三、沉积作用 由于搬运介质的物理或化学条件发生变化，使得搬运能力下降，导致被搬运物质沉积下来，叫沉积作用（sedimentation）。分为：机械沉积作用、化学沉积作用、生物沉积作用。发生沉积作用的场所叫沉积环境，可以是陆地，也可以是海洋。陆地沉积环境可以分为河流

42、、湖泊、冰川、沙漠等。海洋沉积环境分为海岸、浅海、深海等。（一）、机械沉积作用 岩石和矿物碎屑由于搬运介质能力下降而导致沉降。一般规律是粗大的先沉积下来，细小的后沉积；比重大的先沉积，比重小的后沉积。这种粗细、重轻按一定顺序依次沉积的作用叫机械沉积分异作用。 （二）、化学沉积作用 分为胶体溶液沉积和真溶液沉积。胶体溶液沉积 胶体溶液由于加入新溶液发生电中和导致的沉淀。真溶液沉积 由于溶解度、温度、pH值等变化影响导致真溶液结晶沉淀。真溶液沉积也有先后远近顺序，叫化学沉积分异作用。化学沉积分异的一般规律：氧化物-铁的硅酸盐-碳酸盐-硫酸盐-卤化物。（三）、生物沉积作用 包括生物遗体沉积和生物化学

43、沉积。 四、成岩作用-diagenesis由松散沉积物变为坚固岩石的作用叫成岩作用，包括以下几种方式。压固作用随着沉积物不断增厚，下伏的岩层受到上覆岩层的压力，使得孔隙度减少，体积缩小，密度加大，水分排除，增加颗粒之间的联系力，使沉积物固结变硬。脱水作用沉积物在上覆岩层的压力下，温度会升高，使颗粒间的附着水排出，使胶体矿物和含水矿物失水，使沉积物体积缩小，硬度变大。胶结作用沉积物颗粒之间的孔隙被矿物质填充，使分散的颗粒粘结在一起。重结晶作用沉积物在压力和温度增大的情况下，可以发生溶解或部分溶解，导致物质质点重新排列，使非晶质变为结晶质。第二节 沉积岩的特征 一、沉积岩的成分 （一）化学成分沉积

44、岩的化学成分和火成岩类似，但由于形成于地表，Fe2O3含量多于FeO，富含H2O, CO2，富含有机质。 （二）矿物成分 1、碎屑矿物 母岩风化继承下来的矿物，石英、钾长石、钠长石、白云母等。 2、粘土矿物 母岩风化后新生的矿物，高岭石、铝土等。 3、化学和生物成因的矿物 从溶液、胶体溶液中沉淀以及生物作用形成的矿物，方解石、白云石、铁锰氧化物、石膏、磷酸盐矿、有机质等。二、沉积岩的颜色有些沉积岩的颜色取决于它的主要矿物成分或化学成分，如石英砂岩呈白色；有些沉积岩的颜色由杂质、次要组分决定，如含高价铁氧化物杂质的沉积岩为红色，含有机质杂质的沉积岩呈灰色到黑色。三、沉积岩的结构 沉积岩的结构是指

45、沉积岩组成物质的形状、大小和结晶程度。它分为碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。 （一）碎屑结构(fragmental texture) 母岩风化破碎的岩石碎屑和矿物碎屑经剥蚀、搬运、堆积、成岩而成的岩石叫碎屑岩。碎屑岩具有碎屑结构。碎屑结构由碎屑物质和胶结物质组成。胶结物填充在碎屑颗粒孔隙中，主要是钙质或硅质化学沉淀物，也有非常细碎的矿物（称为杂基或基质）。粒度(grain size) 碎屑颗粒的粒径大小>2mm，砾石2-0.05mm，砂0.05-0.005mm，粉砂<0.005mm，粘土分选(sorting) 描述沉积岩中碎屑颗粒大小一致性程度的术语。分选好分选中等分选差圆

46、度（磨圆度 roundness） 碎屑颗粒的棱角被磨蚀圆化的程度。极圆状圆状次圆状次棱角状棱角状 （二）泥质结构 由极细小的粘土矿物质点组成的、比较致密均一和质地较软的结构。 （三）化学结构和生物结构 化学沉淀物形成的沉积岩具有化学结构。生物遗体（骨骼）出现在沉积岩中，形成生物结构。四、沉积岩的构造 沉积岩在沉积过程中，或在沉积岩形成后的各种作用影响下，使其各种物质成分形成特有的空间分布和排列方式，称为沉积岩的构造。 （一）层理构造(stratification, bedding) 沉积岩沉积过程中由于搬运介质和沉积物本身发生变化，使沉积物在垂直方向上出现成分、颜色、结构的不同，形成层状构造，

47、即层理构造(stratification)。层bed 在一个基本稳定的物理条件下形成的沉积单位叫层。层面bedding plane 一个层的顶面和底面叫层面。层的厚度分类：块状 层厚>100cm厚层 层厚50-100cm中厚层 层厚10-50cm薄层 层厚1-10cm微层 层厚0.1-1cm 层理的形态分类：水平层理 horizontal bedding 在一个层内的微细层理比较平直，并与层面平行，称为水平层理。波状层理 wave bedding 微细层理呈波状起伏，但总的方向平行层面的层理。斜层理 oblique bedding, diagonal bedding 微细层理呈直线或波状

48、与层面斜交，叫斜层理。交错层理 cross bedding 如果斜层理中的微细层理的倾斜方向不一致，就叫交错层理。递变层理 graded bedding 一个层内碎屑颗粒由下向上逐渐变细的层理。块状层理 massive bedding 层内物质分布均匀或者没有分异现象，层理不清楚。 （二）层面构造 层面上保留的反映形成环境的各种形迹。 1波痕ripple mark 层面上最常见的一种构造痕迹，它是由一定速度的风、流水和波浪作用于非粘性的(如沙和粉沙的)松散沉积面上形成的波状构造。 2干裂 保存在层面上的干缩裂隙。 3盐类的晶体印痕和假象 层面上保留的盐类晶体的凹入印痕和凸起的晶体假象。 4雨痕

49、 层面上保留的雨痕。 5生物痕迹 层面上保留的生物遗体印痕、足迹、爬痕、虫孔等。 （三）结核 concretion,nodule 沉积岩中含有的与围岩成分有明显区别的矿物质团块，叫结核。根据成因分为：原生结核-沉积过程中某些矿物质或化学成分凝聚成结核，这种结核一般不穿过层理；后生结核-岩石生成后含矿物质的溶液渗入围绕某些中心沉淀，或者交代原岩成分形成的结核，其特点是可以穿过层理。第三节 沉积岩的分类和主要沉积岩 按成因和组成成分，沉积岩分为碎屑岩类、化学岩和生物化学岩两大类。 一、碎屑岩类 1砾岩、角砾岩 碎屑直径大于2mm。 2砂岩 碎屑直径在2-0.05mm。 3粉砂岩 碎屑直径在0.05

50、-0.005mm。 4泥岩 颗粒直径小于0.005mm的粘土矿物组成，致密块状的固结粘土岩。 5页岩 颗粒直径小于0.005mm的粘土矿物组成，薄层状页理构造发育，固结的粘土岩。 6粘土 颗粒直径小于0.005mm的粘土矿物组成，固结程度较差的粘土岩。 二、化学岩及生物化学岩类 （一）铝、铁、锰质岩类 1铝土岩 allite 主要由三水铝石(AlOH3)、软水铝石和硬水铝石(AlOOH)等组成，具有致密块状、鲕状和豆状结构，系硅酸盐矿物化学风化形成的氧化铝沉积。 2铁质岩 ferruginous rock 主要矿物有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿组成，具有致密块状、鲕状、豆状或肾壮结构。 3锰质岩 m

51、anganous rock 主要矿物有软锰矿、硬锰矿、菱锰矿等，具有致密块状、鲕状或肾壮结构。 （二）硅、磷质岩类 4燧石岩 chert 以二氧化硅为主要化学成份的岩石，主要矿物有玉髓、石英、蛋白石等，常产于石灰岩中，形成结核或条带。 5碧玉岩 jasper rock 以二氧化硅为主要化学成份的岩石，主要矿物有玉髓、石英等，常产于火山岩中。 6硅藻土 diatomite 由硅藻遗体组成。 7磷块岩 phosphorite 主要矿物为磷灰石，通常把P2O5大于5-8%的岩石统称为磷块岩。（三）碳酸盐岩(carbonate rocks)类碳酸盐矿物含量大于50%，主要矿物为方解石、白云石等，通常具

52、有结晶粒状结构、鲕状结构、豆状结构、内碎屑结构和生物结构，形成于海湖环境中。根据主要矿物成份划分为石灰岩类和白云岩类。 8石灰岩(limestone)类 根据成因和结构分为：化学灰岩（结晶灰岩） 通过化学方式沉淀而成的石灰岩，具有隐晶、泥晶等结晶结构。鲕状灰岩 oolitic limestone 鲕粒含量大于50%的石灰岩。竹叶状(edgewise)灰岩（砾屑灰岩） 具有内碎屑结构的石灰岩。生物碎屑(bioclastic)灰岩 由各种生物碎屑被碳酸钙胶结的石灰岩。 9白云岩(dolomite)类 白云石含量在50%以上的碳酸盐岩。 10泥灰岩(marl)类 石灰岩中粘土含量在25-50%，即为

53、泥灰岩。（四）蒸发盐岩类11岩盐、钾盐、石膏、芒硝、苏打，等 （五）可燃有机岩类 12煤coal、褐煤lignite、泥炭peat，等第五章 变质岩-metamorphic rocks先成岩石受到高温、高压和化学活动性流体的改造，使得岩石成分、结构和构造发生变化，称为变质作用(metamorphism)。由变质作用形成的岩石叫变质岩(metamorphic rock)。火成岩变质形成正变质岩，沉积岩变质形成负变质岩。变质岩一方面受原岩控制，具有一定的继承性；另一方面经过变质作用改造，其矿物成分、结构构造具有独特性。第一节 变质作用的因素agents of metamorphism岩石变质主要由

54、其所处物理化学条件发生变化引起，物理条件主要是温度（热-heat）和压力-pressure，化学条件主要是从岩浆等中分异出来的化学活动性流体-chemical activity（气体、液体），他们是变质作用地主要因素。引起变质作用的地质动力主要是地壳运动、岩浆作用和地下热流。一、温度地壳运动、岩浆活动总是使得岩石的温度上升，即温度变化，因此温度（热）是变质作用的最积极因素。他主要引起：重结晶作用 在温度（热）等影响下岩石中矿物晶体内的质点活力增强，导致质点重新排列，使晶粒变粗，这种作用称重结晶作用(recrystallization)。例如，石灰岩经热力重结晶作用后形成大理岩marble。产生新的矿物 由于岩石受热，促进矿物成分间的化学反应，重新组合结晶，形成新的矿物。例如，高岭石经热力作用产生新的矿物红柱石和石英，形成红柱石角岩-hornfels。 二、压力地壳中的岩石受到两种压力作用，一是静压力，又叫围压，即地下深处的岩石受到上覆和周围岩石的压力，这种压力具有均向性，岩石所处的部位越深，静压力就越大；另外一种是侧向压力，由地壳运动和岩浆活动等引起。在静压力作用下，岩石中的矿物往往重结晶成体集缩小而密度增大的新矿物，例如基性岩在压力作用下，钙长石（密度2.76）和橄榄石(密度3.3)变成石榴子