地质学基础教学教案(部分)

PAGEPAGE51地质学基础教学教案（部分）绪论一、地质学的研究对象、任务、内容及分科（一）、地质学的研究对象地球是人类赖以生存的地方，目前世界上95%的能源和75%-80%的工业原料主要取自矿产资源；地质环境的变化直接影响生物及人类的生长及生存，也影响到国民经济和社会的发展。人们要了解认识地球，就必须研究地球。地质学就是人类在实践的基础上形成和发展起来的研究地球的科学。地质学的起源可以追溯到远古时代，但其正式诞生的标志是《地质学原理》(英国莱伊尔C.Lyell著)1830年问世，至今近200年的历史。地球的半径有6300多公里。人们只能直接观察地球表面，现在世界上最深的钻井仅仅12.6km，这与地球半径相比是微不足道的。地下深处的情况只能靠间接资料推测。所以，地质学就目前来讲，主要是研究地壳，即研究地球最表层。（二）、地质学的研究任务

地质学对人类社会担负着两大使命：1.寻找矿产资源。如Au、Ag、Cu、Fe、U、煤、石油是人们所熟悉的金属和非金属矿产。而地下水资源，广义地说也是一种矿产资源。我国是地下水资源缺乏的国家，急须加强地下水的勘探与合理开发利用，这是水文地质学的任务。2．环境保护。查明地震、火山爆发、滑坡、泥石流等自然灾害的形成规律，指导人们与自然灾害进行有效的斗争，因为自然灾害会对人民生命财产会造成严重损害。如楼房、城镇、水库等工程建设要考虑许多地质因素，需要加强工程地质的研究；地质环境与人体健康关系非常密切，人与自然是一个统一体，地质环境与生态环境是有机联系的，如一些地方性疾病，常常与该地区岩石和土壤中某些元素元素的缺乏或过多有关。

（三）、地质学的研究内容及分科1．研究地球的物质组成。其分支学科有；矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。2．研究地壳结构、构造及其演变规律。如构造地质学、大地构造学、地球物理学等。3．研究地球的历史。如古生物、地史学等。4．研究地质学应用问题。找矿勘探、水文地质学、工程地质学、环境地质学等。5．研究地质方法学问题。数学地质、遥感地质学等。6．综合性研究。地质学发展经历着由合到分、再由分到合。目前正处于新的联合的过程中。边缘学科、综合性学科的兴起。

二、地质学研究方法自然科学研究的共性；收集资料分析、综合结论，循环、渗透。地质学的特殊性是其研究对象，大到整个地球，小到元素；地质现象形成于过去、漫长历史时期改造变化，带有推测性；地下深处不可直接观察，推断与假说。1．自然为实验室，野外资料的重要性。2．钻探、物探方法。模拟实验。3．“将今论古”现在是认识过去的一把钥匙。用现在的地质作用造成的现象与地球上保存的地质现象相对比，探讨过去的地质作用和过程。但不能简单套用。现代盐湖－－干旱、半干旱、蒸发。珊瑚礁－－温暖、清澈、浅海。

4．建立时空概念。5．本课程与其它学科的关系。一方面需要数理化知识，另一方面为其它专业课铺好基础。

三、地质学在地理专业中的地位和作用第一章总论第一节地球概述一、地球的形状和大小地球的外表被一层大气所环绕，透过大气则为大部分被海水所覆盖的固体地球表面。地球表面起伏不平，为便于测量，以平均海水面所形成的封闭曲面为参考面。此参考面称为大地水准面。它是个假想的通过大陆延伸所现成的曲面。地球的形状和大小就是指大地水准面的形状和大小。赤道半径6378km，两极半径6357km。赤道周长40075km，即两极稍稍压扁的球体，旋转椭球体。长短半径差为21km。实际上北凸(10m)南凹(30m)，略呈一梨形。通常当作球体处理。由于这些差别很微小，故从卫星上看，地球仍是很园的，因有水、植被而呈蔚蓝色的星。二、地球表面的一般特征地球表面高低起伏。71％的面积为海域，29％的面积为陆地。海洋主要分布在南半球，陆地主要在北半球，而且非洲、南美洲、北美洲、大洋洲、欧洲等大陆的形状均为尖端向南的倒三角形。另外，大西洋东西两岸的海岸线形状十分吻合。大陆平均海拔高度800m(0.8km)，最高8848m(8.8km)（珠穆朗玛峰）。大洋底平均深度3700多米(3.7km)，最深11033米(11km)（马里亚纳海沟）。若将地球表面地形拉平，则地球表面位于现在的海平面以下2.44km。

（一）、大陆表面的形态（陆地地形）按照高程和起伏特征，大陆表面可分为山地、丘陵、平原、高原、盆地、洼地、裂谷系统。1．山地：海拔高程>500m（高）、相对高差>200m（起伏大）的地区。呈线状延伸的山体叫山脉。如美州西缘安第斯山脉、喜马拉雅山脉。世界上高大的山脉大多是在地壳活动特别强烈的地带。它们可分为两大地带：一为环太平洋两岸地带；另一为略呈东西向横贯亚洲、欧洲南部、非洲北部的地带（地中海沿岸，即阿尔卑斯--喜马拉雅带）。上述两带是现今地球上火山和地震活动最强烈的地带。由此可见，全球的主要山系基本上是南北方向或东西方向延伸。

2．丘陵：地表起伏不大、山峦林立的低矮地形。一般海拔<500m，相对高差几十米(<200m)。它介于山地和平原之间。我国东南丘陵区、川中丘陵。3．平原：地势宽广较平坦，四周为山岳，或山地与海洋之间。如华北平原、松辽平原。低平原海拔<200m，华北平原，东北平原高平原海拔200--600m，成都平原4．高原：海拔600m以上的宽广地区。四周为陡崖。世界上最高的青藏高原，海拔4000米以上。5．盆地：四周为高原或山地。中央低平(平原或丘陵)。四川盆地、柴达木盆地。

6．洼地：高程在海平面以下的低洼区。吐鲁番盆地中的艾丁湖湖水面比海平面低150m，称克鲁泌洼地。7．裂谷系统：东非裂谷为一系列峡谷和湖泊组成，位于高原上。(大陆)裂谷是指大陆上巨型线状低洼谷地，这是地壳上被拉张而裂开的地区。

（二）、海底表面的形态(海底地形)根据海底地形的基本特征，把海底分为大陆边缘，大洋盆地和洋中脊三个单元。1、大陆边缘：大陆与大洋连接的边缘地带，占海底总面积的1/5。（1）．大陆架--大陆在水下自然延伸的部分，围绕大陆的浅水海底平原。表面平坦，坡度<0.1，水深一般200m以内。浅海、陆棚（2）．大陆坡--大陆架外缘坡度变陡，平均4.3°，最大20°，这一斜坡直到深海底，这就是大陆坡。坡脚深度1400--3200米。大陆坡常有海底峡谷横切，呈"V"字形，两岸很陡。（3）．大陆基--大陆坡与大洋盆地的过渡地带，坡度缓。（4）．海沟--岛弧系，海沟--山弧系。有些地方大陆基不发育，却发育海沟。称活动型大陆边缘。太平洋北部和西部的阿留申群岛、日本群岛、琉球群岛、菲律宾群岛，无论是这些岛屿本身，还是把它们连接起来，都成弧形，称为岛弧。岛弧靠大洋一侧常发育有长条状的巨型凹地，横剖面类似不对称的"V"字形，深度在6000m以上，称为海沟。海沟与岛弧常平行伴生，构成海沟--岛弧系。太平洋西岸特点。太平洋东岸，有海沟，无岛弧，但这时大陆西岸为一海岸山脉，称安弟斯山脉，亦呈弧形，称海沟--山弧系。板块消减地带。活动型大陆边缘，陆架、陆坡不宽，缺失陆基；稳定型大陆边缘，陆架、陆坡、陆基环绕着大陆。2、大洋盆地海洋主体，占大洋面积一半(45%)，水深主要4000--5000m，也称深海盆地。深海盆地中最平坦的部分称深海平原。深海平原中可见到范围不大，地形比较突出的孤立高地，称海山。露出水面称海峰。夏威夷群岛为一系列海峰。海山顶部被海浪削平，位于水下，称海底平顶山。

大洋盆地中较宽阔的隆起区，称海底高地(海底高原)。海底的山脉(长条状隆起区)，无地震活动的，称海岭。

3、洋中脊洋中脊是位于大洋中间，经常发生地震，正在火山活动的海岭。洋中脊是大洋中央的巨大"山脉"，延伸于四大洋，连绵数万公里。占大洋面积1/3。大西洋中脊，中央部有一巨大的裂谷，称中央裂谷。陡，宽数十公里，深1--2km。太平洋洋隆，中央裂谷不发育。洋中脊被一系列横向断裂错开。转换断层。板块构造基本概念。三、地球的物理性质（一）、密度和压力根据万有引力公式可计算出地球质量，为5.976*1027g；地球质量与地球体积之比，求得地球平均密度5.52g/cm3。按实际测得地表岩石的平均密度2.7，地表水的密度为1，故推测地球内部物质的密度较大。地心最大达13。地球内部的压力主要是静压力，是由上覆地球物质的重量所产生的压力。Ph=h*dh*ghdh--该深度以上平均密度，gh--该深度以上平均加速度。10km处压力为3000atm，地心350万atm；深度越大，压力越大。

（二）、重力地面重力的变化随纬度增加而增加，随海拔高度增加而减少。两极重力最大。因为：地面重力为地面某处所受地心引力和该处地球自转离心力的合力。地心引力与物体的质量成正比，而与地心距离的平方成反比，赤道半径最大，故赤道地心引力最小，两极最大。离心力与该处自转线速度的平方成正比，因此，赤道离心力最大。合力赤道重力最小。赤道重1000g的物体拿到两极就重1005g。离心力比地心引力小得多，赤道最大也只有地心引力的1/289，假若，地球自转速度比现在快17倍，赤道离心力增大17*17，即289倍，与地心引力相等，物体就无重量了。可以把地心引力近似当作重力。把地球作为一个均匀球体，以海平面为基准计算出来的各地重力值，称理论值，但实际各地测定的重力值不同于理论值，这种现象称重力异常。实测值大于理论值，称正异常，反之负异常。引起重力异常的原因很多，最主要是地下物质组成不同，不均匀。根据重力异常范围大小分为区域重力异常、局部重力异常。前者范围大，可据以了解地球内部结构；后者范围小，可用以探矿。在进行小面积重力测量时，常常以区域重力异常值作为标准值(背景值)。在埋有密度较小物质如石油、煤、盐等非金属矿产及沉积岩、酸性岩等的地区显示负异常。在埋有密度较大物质如Fe，Cu，Pb，Zn等金属矿产以及基性岩等的地区，显示正异常。浮土或植物覆盖区，用重力探测地下矿产、岩石和构造，叫重力勘探。重力在地球内部随深度而有不甚规则变化。在2900km内，随深度增大，2900km以下，随深度减小，地心为零。

（三）、地磁地球是一个球形磁铁，磁力线在地球周围分布，形成一个偶极地磁场。地磁场的南北两极与地理南北两极不重合，相距甚远，地磁极位置也在不断变化。1970年磁北极位于76°N和101°W，磁南极位于66°S和140°E。地磁极的迁移可能是地内深部物质运动引起的。由于地磁极与地理极不相吻合，从而地磁轴与地理轴(地球自转轴)不相重合，两者交角目前约11.5°。因此，地磁子午线与地理子午线(经线)之间也就有交角，这个交角叫磁偏角。罗盘指针是地磁南北，指北针偏在经线东边叫做东偏角，符号为正，偏在经线西边叫西偏角，符号为负。用罗盘测方向时应加以校正才能得到地理方向。如南京西偏4°(-4°)，正北罗盘刻度盘读数应是356°。磁针的空间位置与水平面之间夹角叫磁倾角。磁针与磁力线重合，赤道水平，两极直立。我国地处北半球，南翘北倾，故南针绕有铜丝。使磁针偏和倾的磁力大小的绝对值叫磁场强度。地磁场三要素：磁偏角、磁倾角、磁砀强度。把地磁场近似地看成是均匀磁化球体产生的磁场，这种磁场叫正常磁场。磁异常：正磁异常——实测磁场大于正常磁场，磁性岩体和矿体（如磁铁矿、镍矿、超基性岩、高磁性物质）；负磁异常——实测磁场小于正常磁场，低磁性或反磁性矿物和岩石（如金、铜、盐、石油、花岗岩）。（四）、地电地球具有电性，发电厂是以大地作为回路的。电导率随深度增加而增加。电暴。地电异常，电法勘探。

（五）、放射性在地表的岩石、水、大气、生物中都有放射性元素存在，地球内部深处也有存在，但主要集中在地球上部特别是酸性岩浆岩中。238U、235U、232Th、40K、87Rb，这些寿命长的放射性元素才有地质意义。放射性的主要表现是放出热量，是地热的主要来源之一(能源)。利用放射性元素衰变产物数量计算岩石年龄放射性年代学。放射性元素集中的矿物或岩石，射线强度大，用仪器测量放射性异常，寻找放射性元素矿床，放射性物探。放射性检测环保。

（六）、地热火山爆发、温泉等现象说明地球内部具有很高温度。地内温度分布状况可分为三个层：1．外热层(变温层)地球表层，温度来自太阳热。太阳热大多数辐射回空中。外热层温度向下减小。昼夜变化、四季变化。2．常温层(恒温层)内、外热层的分界面，相当于年平均温度。中纬度地区深(比两极、赤道)，内陆深(比滨海)。3．内热层(增温层)热能来自地球内部，即放射性元素衰变产生的热能。每增深100m，增加2.5度，这叫地热梯度(深度增加100m所增加的温度)。地温极(地热增温级)，增加1度所需的米(深度)。40m地热会从高温流向低温(传导、对流、辐射)。在单位时间内通过单位面积的热量叫热流。大洋区热流值比大陆区高，大洋中以海岭和大陆边缘最高，海沟最低。地热从海岭上升而在海沟下沉之故。年青山区高于时代老山区。地热异常区(温泉、火山地区)，热水、发电、医疗。（七）、弹塑性地球具有弹性，能传播地震波。地球又有塑性，有时强烈弯曲的岩层不会破裂。在作用速度快、持续时间短的力的条件下，地球表现为弹性；在作用速度慢、持续时间长的力的条件下，地球表现为塑性。地震波有纵波、横波两种：纵波（p波）——传播介质质点振动方向与波传播方向相同；横波（s波）——传播介质质点振动方向与波传播方向垂直，速度慢，只能在固体中传播。地震波在不同密度和刚性程度的介质中传播的速度不一致；在地下压力很高的情况下，固体物质密度大，波速快；遇到不同物理性状介质的界面时，发生折射与反射；在液体介质横波不能通过，纵波减速。人工地震地震勘探法。

第二节地球的结构地球不是均质体，具圈层结构。以地表为界分内圈、外圈。一、地球外部圈层地球外部圈层(外圈)是指包围着固体地球表层的地球组成部分。(一)大气圈：气体组成，厚度大于几万公里，由于地心引力作用，大气密度以地表附近最大，随高度增大而迅速减小，最后逐渐过渡为星际气体，因而大气圈没有明显的上界。1．根据气温的垂直变化和密度状况，把大气圈自下而上分为五层，与我们关系最密切的是对流层，其次是平流层。A．对流层：从地面到温度最低处，平均10.5km；赤道17km，两极9km。气温来自地面辐射热(地面太阳热得增温后反射出来热)。所以越高越冷。高外不胜寒。B．平流层：自平流层顶到50公里高空。平流层顶园形。气流水平运动，温度随高度增加。臭氧吸收太阳紫外线，成为生物的天然保护层。C．往上还有中间层、暖层、散逸层。2．根据大气成分把大气圈分为均匀层(低层大气)和非均匀层(高层大气)。A．在100公里以下是低层大气，大气由18种气体混合组成，分布均匀，故叫均匀层。也就是人们所说的空气--低层大气。主要成分N2、O2，次要成分对地质作用意义较大的有CO2、O3、H2O。O2是生物生命活动的重要条件，促使岩石氧化分解的重要成分。N2是植物造蛋白质的主要原料。CO2地面温度保护层，促使岩石碳酸盐化。促使岩石分解的主要因素。温室效应。H2O水汽吸收地面辐射热，保护大气温度，包裹大气微粒成云、雾、雨、雪。常年湿度大，即年降水量大于蒸发量，或降水量大于500mm的地区称为潮湿区；常年湿度小，年降水量小于蒸发量，或小于250mm的地区称干旱区。介于两者之间称半干旱区。B．100公里以上为高层大气，分O2、N2、H2三层，不均匀。(二)水圈地球表层的水体。大部分汇集在海洋里(97%)，另一部陆地、河、湖、岩石土壤中。高山和两极的冰。盐度：水中所溶解的固体物质的含量称盐度。(单位用％。)淡水0.3‰。半咸水24.7‰。咸水海水平均盐度为35‰。，故为咸水。盐成分主要为NaCl，MgCl2等。大陆中水平均盐度<1％。。流动水(河流、泄水湖)--淡水；死海(不泄水湖)--咸水。水循环--海陆水分之间的交换。(三)生物圈地球表层生命物质组成的一个封闭的圈层。植物、动物、微生物。10公里高空、3公里深处，水圈中都有生物，界线不截然。大量生物集中在地表和水圈。生长三要素：水分、空气、阳光。生物生命活动，造成生命元素C、O、H、N等化学循坏；微生物是地质作用的重要因素。

二、地球内部圈层据物探资料推测(地震波、重力)。地震波的研究，发现地球内部存在着几个突变面，显示了地球内部具有圈层构造。地球内部有两个最明显的地震波速度变化界面，称为不连续面。莫霍面、古滕堡面，据此划分地壳、地慢、地核。南斯拉夫地质学家莫霍洛维契奇于1909年发现的，地震波穿过此界面时，波速突然增大。美国地球物理学家古滕堡1914年提出来的，此界面地震波波速突然减小，横波其至不能通过，即Vs=0，推测为液态(外核)。(一)地壳厚度

大陆平均33公里(最厚70km青藏高原，平原20km)，大洋底平均6公里，总平均为16公里，为地球半径的1/400，很薄。固态物质，密度2.7。(上部地壳)硅铝层(花岗质层)大陆地壳才有硅铝层康拉德界面(下部地壳)硅镁层(玄武质层)科拉半岛超深钻中未发现预计的康拉德面。洋壳为玄武岩，陆壳为花岗闪长质(表层为沉积岩，下层为深变质岩)。(二)地幔

厚约2860公里(古滕堡面约2900公里)。占地球体积的82%，基本上为固态。超基性岩。以1000公里为界，分上地幔、下地幔。上地幔密度3.5，下地幔5.1。在上地幔60--400公里范围内，有一个地震波低速带，推测属熔融状态，液态，可以蠕动变形而缓慢流动。称软流圈。软圈上、下界线是渐变的、起伏的。软流圈以上，上地幔的刚性顶盖和地壳一起合称岩石圈。(三)地核

密度10--13；由Fe-Ni组成。外核：液态；过渡层；内核：固态。通过内、外核界面时，波速增加。第三节地质作用和地质年代地质作用：（一）、基本概念：（二）、地质作用的能源：（三）、地质作用的分类：地质年代系指地质体形成或地质事件发生的时代。包括二层含义(二种计时方法):1.相对年代地质体形成或地质事件发生的先后顺序;(相对先后关系)2.绝对年龄地质体形成或地质事件发生距今有多少年。(确切年龄)

正如论述人类社会的发展历史，可以社会发展的主要事件，（如不同朝代，不同的社会阶段作为时间的概念。类似于社会年代，对整个地球发展演化的历史，对地质历史，对地质历史中发生的地质事件的论述、记述、研究也需要一套相应的地质年代。地质年代相对年代（地质事件发生的先后顺序）绝对年代（地质事件发生的时间距今多少年地质年代相对年代（地质事件发生的先后顺序）绝对年代（地质事件发生的时间距今多少年）二、相对年代的确定相对年代的确定就是要判断一些地质事件发生的先后关系。这些地质事件保留在地质历史留下的物质纪录中。可根据几个基本原则来判断，地层层序律、生物层序律及切割穿插定律。（一）、地层层序律1.地层:在一定地质时期内所形成的层状岩石(岩层组合、沉积层组合)。即一定时代的岩层组合.地层形成时是水平或近于水平,老的先形成,在下面;新的后形成,叠置在上。因构造运动而倾斜,泥裂等可判断顶面。2.地层层序律(叠置原理):原始产出的地层具有下老上新规律。它是确定地层相对年代的基本方法。（二）、生物层序律1.化石:埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹称为化石。如动物的骨骼、甲壳;植物的根、茎、叶;动物足迹、蛋、粪、动植物印痕。生物实体被某种物质(CaCO3,SiO2,黄铁矿等)充填或交代而石化;生物遗体中不稳定成分挥发逸去,仅留下碳质薄膜。生物结构保持不变。2.生物演变从简单到复杂,从低级到高级不断发展。一方面,老地层所含生物越简单、原始、低级,新地层中则高级;另一方面,不同时代地层含有不同类型化石及其组合,而在相同时期相同地理环境(原先海洋或陆地相通,即同一沉积环境)中形成的地层,都含有相同的化石及其组合,这就是生物层序律。生物演化是不可逆的。3.有些生物对环境变化的适应能力很强,虽经慢长的地质历史,它们的特征无明显变化。如舌形贝从5亿多年前即已在海洋中出现,至今仍然存在。它对确定地层时代意义不大。标准化石:在地质历史中演化快、延续时间短,特征显著,数量多、分布广,对研究地质年代有决定意义的化石。4.地层层序律和生物层序律的综合运用,可以系统地划分和对比不同地方的地层,恢复地层形成顺序,进而研究生物演化。地层有上下关系，时代先后。建立综合地层柱状图的方法。△ＤＤＤ△△△ＤＤＤ△△△ＤＢＡ△ＤＤＤ△△△ＤＤＤ△△△ＤＢＡ（三）、切割律(穿插关系)切割律:侵入体时代的围岩新。类似关系还有(可适用切割律):侵入岩的捕虏体时代比侵入体老;砾岩中砾石时代比砾岩时代老;脉体被切割者比切割者老。++++++++++++++++++++++++++三、同位素地质年龄（一）、同位素地质年龄测定1．具有不同原子量(中子数不同、质子数相同)的同种元素的变种称为同位素。有的同位素其原子核不稳定,会自动放射出能量,即具放射性,称为放射性同位素。如238U,235U,234Th,232Th,87Rb,40K等。经过放射性衰变(放出a粒子、B粒子、r射线)变成稳定同位素。放射性同位素都具有固定的蜕变速度。某一放射性元素蜕变到它原来数量的一半所需的时间称为半衰期。它是一个常数。如238U>238Pb半衰期为4.49×109年,234Th的半衰期为24.1天。

2．本世纪三十年代发现了元素的放射性,诞生了科学的测年方法。根据衰变规律,有T=(1/)Ln(1+D/N)式中Y--衰变常数(每年每克母体同位素能产生的子体同位素克数);D--蜕变而成的子体同位素;N--矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素;t--包含该放射性元素的矿物的同位素年龄(放射性同位素的年龄)。

3．通常用来测定地质年代的放射性同位素:K-Ar,Rb-Sr,U-Pb,40Ar-39Ar法用于测定较古老岩石的年龄;14C的半衰期短,专用于测定最新的地质事件或考古。取样送专门单位测定,准确性有待提高。

（二）、地质年代表(相对)地质年代单位年代地层单位宙宇代界纪系世统 第二章矿物地球的物质组成中，地壳由岩石组成，岩石由矿物组成，矿物由各种元素组成。第一节矿物的概念地壳中的元素与克拉克值元素——由原子组成（原子核、核外电子）目前己108种（总数）92种（自然界）同种原子可有不同原子量（中子数不同）称同位素，108种元素中（108-21=87种）均具有两种以上同位素混合，同位素共300多种，其中几十种具有放射性，蜕变释放α、β、γ粒子。放射性同位素，对人体杀伤力很强。人们一直想了解地壳中元素的分布情况各种元素占的比例。美国科学克拉克根据采自全球地５１１９个样品分析结果计算出了：克拉克值—地壳中元素平均质量的百分比（元素的丰度）Ｏ46.30Na2.63前十位99.96％Ｓi28.15K2.09前２位74.45％Al8.23Mg2.33前4位88.31％Fe5.63TI0.57Ca4.15H0.15矿物的定义矿物——天然产出的（自然作用形成的）元素的单质或化合物。人造矿物不属地质学范畴（已知矿物３０００多种）具一定化学成分（每种矿物有较稳定的化学成分）。绝大多数内部质点有序排列（晶体矿物）。绝大多数矿物是固态，极个液态、气态、Ｈg晶体矿物晶体与非晶体晶体——内部质点（原子、离子）在三维空间周期性重复排列（即有序排列）的固体。非晶体——内部质点排列无序。２．晶体矿物——组成矿物的质点在三维空间周期性重复排列的矿物。或具有晶体结构的矿物。３．晶体的格子构造——有序排列的质点按规律将几何点连成的三维空间格子。平行六面体——格子构造最小的单元。４.晶形——晶体外部形态。理解了格子构造和平行方面体，晶体矿物实际上是最不的平等六面体，在三维空间无间隙地重复堆切而成的。当矿物晶体停止堆砌时，保留的外部形态是一个与内部结构有关的几何多面体（晶形）。对每种矿物来说，如果晶体充分自由发展，外形较固定，如：食盐的立方体、方解石的菱体、磁铁矿的八面体、石英的六方柱和六方双锥。只有晶体矿物生长的环境良好，有充分的时间，空间才有完好的晶形，并非所有晶体矿物都能以规则的晶形产出。矿物的同质多象与类质同象同质多象——相同化成分的物质在不同的地质条件（P、T）下，可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物。如石墨、金刚石、化学成分都是C，其物理性质可以完全不同；石英ＳiO2有柯石英、斯石英等。类质同象——矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不改变晶体结构。其物理性质差异一般不大。如：橄榄石（Ｍg、Ｆe）2[SiO4]Mg、Ｆe为类质同象的替代实习一、矿物的形态和物理性质矿物的分类和重要矿物一、矿物的分类和肉眼鉴定矿物的方法二、主要矿物金、金刚石、石墨、方铅矿、闪锌矿、辉锑矿、黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、铝土矿、石英、正长石、斜长石、橄榄石、普通辉石、普通角闪石、云母、绿帘石、方解石、蛇纹石、石榴子石、红柱石、高岭石、绿泥石、滑石、白云石、孔雀石、蓝铜矿、重晶石、石膏、磷灰石、萤石、石岩等。三、实习二、矿物的观察和鉴定第三章火成岩第一节岩浆作用一、岩浆、岩浆作用和岩浆岩的概念（一）、岩浆1．岩浆是地下深处形成的高温高压熔融体，其成分主要为硅酸盐，富含挥发份。2．岩浆温度：700—1300℃。3．岩浆呈粘稠状，SiO2含量越高，粘度越大(酸性岩)；挥发份小，温度低，粘度大。4．地下深处的岩浆通过地壳薄弱地带(裂隙等)上升甚至喷出过程发生一系列地质作用：(1)

向上运移T、P下降，岩浆自身的物化条件发生变化；(2)

岩浆与围岩发生化学反应；(3)

岩浆烘烤围岩和使围岩发生构造变化。二、岩浆的喷出作用火山喷发前往往发生地震，地面出现裂口，喷出热水和热气，大量的气体和熔岩块(及崩碎的岩块)从火山口喷出，并升入空中形成巨大的黑色烟柱，同时地下轰鸣，地面震动，随后大量熔岩从火山口涌出冷凝后形成各种喷出岩。在人类历史上没有发生过喷发活动的火山叫死火山；现代正在活动的火山称活火山；在人类历史记载上曾经有过喷发活动而近代长期停止的火山称休眠火山。黑龙江五大连池火山二百多年前活动过，新疆和山火山1951年喷发过。（一）、火山机构1．火山通道火山喷发时，与下面的岩浆相通的通道。火山喷发后，火山通道充填有熔岩和火山角砾岩，形成火山颈。2．火山锥火山喷发物堆积在火山通道的周围形成锥状地形，成群出现，则构成火山锥群。。3．火山口火山通道的出口，在火山锥的顶部或侧方较低洼，边缘很陡，火山物由此喷出。火山口积水成湖火山湖；火山口直径一般<1km，由于塌陷或爆炸产生的锅状火山口，称破火山口，直径812km。

（二）、火山喷发物1．气态喷出物岩浆中的挥发组份H2O(占75--90%)，CO2，NH3，可凝固或相互结合堆积下来。2．液态喷出物<熔岩>火山喷出的液体产物称为熔岩，大多熔岩溢出火山口后，沿地面流动形成溶岩流，流动成溶岩瀑布。冰岛一火山一次喷出熔岩900km长，24km宽，10--30cm厚。覆盖大面积地区者称熔岩被，也有人把液态喷出物冷凝固结后的岩石称熔岩(喷出岩)。枕状熔岩是火下喷发物标志特征，是熔岩喷出后在水中迅速冷却收缩后而成。常常为基性熔岩。海底火山喷发，熔岩与水接触冷却收缩成椭圆球状(枕状体)。枕状体：平底圆顶的馒头形或单独产出或相互迭置。3．固体喷出物火山喷发出的固态喷出物称火山碎屑物，来源有二：(1)火山通道中原先凝固的熔岩和通道周围的围岩炸碎后喷入空中；(2)液体物质喷射到空中冷却凝固的产物。在空中冷却凝固后的喷出物，较大者形似面包，纺锤形，称为火山弹，大者达十多米。固体喷出物粒度分类：火山灰颗粒直径<0.01mm火山砂………0.012mm凝灰岩火山砾……...264mm火山角砾岩火山块……….>64mm火山集块岩从火山口往远处，粗细，具有大量气孔，质地很轻可以在水中浮起者，称浮石。火山碎屑物经胶结压实固结成岩作用形成各种火山碎屑岩。

（三）、喷出方式(按火山通道形状分类)1．熔透式喷发(推测的，因喷出岩与深成岩直接过渡)岩浆以其热力熔透顶部岩石而大面积溢出地表。2．裂隙式喷发岩浆沿岩石圈的巨大裂缝溢出地表。熔岩比较宁静沿长数十公里的裂缝溢出基性熔岩，呈熔岩被产出。现代洋脊、大陆裂谷3．中心式喷发现代岩浆从近于圆筒形的火山通道喷出地表。有的宁静，有的发出猛烈爆炸，碎屑物在全部喷发物中比例大，则喷发强烈。中心式喷发按其猛烈程度可以进一步分成宁静式、猛烈式、中间式三种喷发方式。(1)宁静式<夏威夷式>--熔岩宁静溢出形成盾形火山锥；(2)猛烈式<培雷式>--大量火山碎屑物质形成岩熔锥；(3)中间式--形成层状火山锥。（四）、世界火山带1．环太平洋火山带；2．阿尔卑斯喜马拉雅火山带。三、岩浆的侵入作用岩浆侵入形成侵入岩体。1．

岩床--板状较平；2．

岩盆--平面上呈圆形，顶底面下凹；3．

岩盘<岩盖>--上凸下凹；4．

岩墙和岩脉--与围岩岩层斜交的脉体；5．

岩基--规模较大的侵入岩体；6．

岩株--规模比岩基小的深成侵入岩体。捕虏体：岩基和岩株在侵入冷凝过程中常有围岩碎块落入。岩浆分异作用：岩浆冷凝过程中由于重力作用发生分异使同一种岩浆冷凝成成分不同的岩浆岩。岩浆同化作用：岩浆熔化围岩，使围岩成分加入岩浆，从而使岩浆成分不断变化的作用。第二节岩浆岩一、岩浆岩的矿物成分和化学成分地壳下面地下深处存在着高温高压的呈熔融状的物质，成分主要是硅酸盐，富含挥发组份。。这种溶融物质称为岩浆。岩浆沿着地壳薄弱地带侵入地壳甚至喷出地表，随着温度降低，岩浆最后冷凝固结成岩石，形成岩浆岩。当岩浆喷出地表后冷凝形成的岩石称喷出岩，或称火山岩；岩浆在地表以下冷凝形成的岩石称侵入岩。在较深处形成的侵入岩叫深成岩，在较浅处形成的侵入岩叫浅成岩。1．岩浆岩的种类很多，组成岩浆岩的矿物种类也各不相同。但最主要的矿物有：石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等。石英、长石中含SiO2，Al2O3高，颜色浅，称浅色矿物；角闪石、辉石、橄榄石中FeO，MgO含量高，硅铝含量少，颜色较深，称为暗色矿物。2．色率是指岩石中暗色矿物的百分含量。按暗色矿物含量多少，岩石可分为浅色、浅中色、深中色、深色。含SiO2多的岩石，浅色矿物多，岩石颜色浅；含SiO2少，Fe，Mg多的岩石，暗色矿物多，岩石颜色深。3．按成分对岩浆岩进行分类：

SiO2%455265超基性岩基性岩中性岩酸性岩颜色(色率)----深(70)--深中(40)----浅中(15)--浅主要橄榄石斜长石斜长石石英，斜长石矿物辉石辉石角闪石正长石，云母喷出岩玄武岩安山岩流纹岩深成岩橄榄岩辉长岩闪长岩花岗岩

二、岩浆岩的结构和构造1．岩浆岩的结构岩石中矿物的结晶程度、晶粒大小、形状和矿物之间相互关系等特征。显晶度结构--岩石中矿物颗粒比较粗大，肉眼可辨别。(侵入岩)颗粒大小520.2mm粗粒中细

隐晶度结构--矿物颗粒肉眼和放大镜都看不见，但显微镜下可识别。玻璃质结构--矿物没有结晶，岩石断面光滑。是岩浆喷出地表迅速冷却而成。喷出岩特有的结构。等粒结构--矿物全部结晶，各晶体大小相等。斑状结构--岩石中比较粗大的矿物晶体散布在较细小的物质之中的结构。大的晶体称为斑晶，细小的物质称为基质。流纹岩。文象结构--具有某种特殊外形的细小石英嵌晶包于钾长石中。形如古代的象形文字。文象伟晶岩。

2．岩浆岩的构造岩石各组成部分在岩石中的排列方式或充填方式。流纹构造--岩石中不同颜色或不同粒度的条纹、拉长了的气孔以及长条状矿物沿一定方式排列形成的外貌。喷出地表的岩浆在流动过程中迅速冷却而保留下来的。流纹岩。气孔状和杏仁状构造--岩石中分布着大小不同的园形或椭园状空洞，称气孔状构造。迅速冷却，气体空间保留下来。若气孔被硅质、钙质等充填，形成杏仁状构造。玄武岩。块状构造--矿物排列比较均匀。闪长岩、花岗岩。三、岩浆岩的分类原则和分类表四、主要岩浆岩1、超基性岩类；2、基性岩类；3、中性岩类；4、酸性岩类；5、碱性岩类；6、火山玻璃岩类。沉积岩第一节外力地质作用外能是地球外部来源的能量，主要有太阳辐射能、日月引力能、重力能。外动力地质作用的范围只限于地表表层几米至几公里深度以内。包括风化作用、水流、冰川等外表的地质作用。矿物、岩石形成时有一定的物理、化学条件，通常是地下高温高压条件。当它们露出地表后，改变了物理、化学条件时，岩石、矿物稳定性将要受到破坏。岩石可以破碎，也可以化学分解，或形成新的矿物。一、风化作用风化作用：由于温度的变化、大气(氧气)、水溶液以及生物的作用，使地表岩石或矿物在原地发生物理、化学变化的过程叫风化作用。它发生以后，原来高温高压下形成的矿物被破坏，形成一些在常温常压下较稳定的新矿物，构成陆壳表层风化层，风化层之下的完整的岩石称为基岩，露出地表的基岩称为露头。（一）、风化作用的类型1、机械风化作用岩石和矿物发生机械破碎而不改变其化学成分的风化作用，称为机械风化作用，它是由于温度变化及岩石空隙中水和盐分的物态变化引起的，作用方式主要有：（1）.岩石的热胀冷缩温度昼夜变化、季节变化。日变化影响最大，内陆干旱沙漠地区，昼夜温差变化、物理风化最强烈。如西北沙漠地区，白天47℃，晚上-3℃，相差50℃.不同矿物胀缩系数不一，相互脱落。表里不一。白天，表面受晒膨胀，晚上，表面冷缩，内部受热开始胀。（2）.岩石空隙中水和盐分的物态的变化结冰体积膨胀，对周围岩石产生挤压力，扩大孔隙，冰劈作用。盐结晶时体积膨胀。机械风化作用可以形成倒石锥地貌。2、、化学风化作用氧、水溶液不仅使地表附近的岩石发生破碎，而且使它们的化学成分发生改变，这就是化学风化作用。通过化学反应，使那些在地表条件下不稳定的矿物变成另一种新的矿物(它适应地表环境)。进行方式：（1）.氧化作用空气中1/5氧黄铁矿FeS2(++)氧化成褐铁矿Fe2O3.H2O(3+)，由铜黄色变为褐红色，颜色变深，结构变疏松。在地表称铁帽，地下连着矿床。（2）.溶解作用任何矿物都溶于水，只是溶解度有大有小。CaCO3+CO2+H2O-->Ca(HCO3)2方解石(重碳酸钙)（3）.水解作用水和矿物相结合的一种化学反应。正长石+H2O-->高岭石+。.（4）.水合作用有些矿物吸引一定数量的水。石膏+H2O-->硬石膏经过彻底的化学风化作用，一切活泼的元素均从矿物中风化出来并随水流失，只有性质稳定的元素舅Fe，Mn，Al，Ni等才残留原地，如果这些元素富集到具有工业价值时，就成为残余矿床。3、生物风化作用生物的生命活动过程和尸体腐烂分解过程对岩石的破坏作用有机械和化学两种方式：（1）.生物的机械风化作用植物根对岩石的破坏，蚯蚓等钻洞，人类活动如挖洞、采矿等对岩石进行破碎。（2）.生物的化学风化作用生物死亡后，腐烂分解形成一种腐植质(胶状的物质)，是一种有机酸，对岩石起腐蚀作用.地壳表层岩石经机械破碎，化学风化后形成的松散物，再经过生物的化学风化作用，增加了有机物质腐殖质，这种具有腐殖质、矿物质、水和空气的松散物质叫做土壤。（二）、影响风化作用的因素风化作用的速度主要取决于自然地理条件和组成岩石的矿物性质。1、、气候条件气候寒冷或干燥地区，生物稀少，寒冷地区降水以固态形式为主，干旱区降水很少。以物理风化作用为主，化学和生物风化为次。岩石破碎，但很少有化学风化形成的粘土矿物，以生物风化为主形成的土壤也很薄。气候潮湿炎热地区，降水量大，生物繁茂，生物的新陈代谢和尸体分解过程产生的大量有机酸，具有较强的腐蚀能力，故化学风化和生物风化都十分强烈，形成大量粘土，在有利的条件下可形成残积矿床。可形成较厚的土壤层。2、、地形条件地形影响气候，间接影响风化作用；另一方面，陡坡上，地下水位低，生物较少，以物理风化为主.地势平坦，受生物影响较大，化学风化作用为主。3、岩石性质（1）.成分岩浆岩比变质岩和沉积岩易于风化。岩浆形成于高温高压，矿物质种类多(内部矿物抗风化能力差异大).岩浆岩中基性岩比酸性岩易于风化，基性岩中暗色矿物较多，颜色深，易于吸热、散热.沉积岩易溶岩石(如石膏、碳酸盐类等岩石)比其它沉积岩易于风化.差异风化：在相同的条件下，不同矿物组成的岩块由于风化速度不等，岩石表面凹凸不平；或由不同岩性组成的岩层，抗风化能力弱的岩层形成相互平行的沟槽，砂岩、页岩互层，页岩呈沟槽。通过差异风化，我们可以确定岩层产状。（2）.岩石的结构构造岩石结构较疏松的易于风化；不等粒易于风化，粒度粗者较细者易于风化；构造破碎带易于风化，往往形成洼地或沟谷。球形风化：在节理发育的厚层砂岩或块状岩浆岩中，岩石常被风化成球形或椭圆形，这种现象叫做球形风化，它是物理风化为和化学风化联合作用的结果。球形风化的主要条件有：(1)岩石具厚层或块状构造；(2)发育几组交叉裂隙；(3)岩石难于溶解；(4)岩石主要为等粒结构。被三组以上裂隙切割出来的岩块，外部棱角明显，在风化作用过程中，棱角首先被风化，最后成球状。

（三）、风化壳及其研究意义1.岩石经风化后部分易熔物质被水带走流失，余下的碎屑岩和化学风化中形成的一些新矿物便残留原地，这些残留在原地的风化产物称残积物.残积物的矿物组成、化学成分、颜色与下伏地层(原岩)有一定的关系，它们常具有棱角，无分选性，无层理，向下逐渐过渡到基岩，在存在生物活动物的地区，残积物顶部发育成土壤.风化壳：残积物和土壤在大陆地壳表层构成一层不连续的薄壳，称之为风化壳.2.风化壳可由一层残积物组成，也可由几层风化分解程度不同的残积物组成，而且层与层之间常逐渐过渡而无明显分界线。由于风化作用以地表最强烈，并向深处减弱，故具垂直分带。一个完整的风化壳在剖面上，从下往上可分为以下几层：层1：未经风化的基岩.层2：半风化层，岩石机械破碎成碎块.层3：残积层，物理和化学风化，由下而上，风化程度由浅至深，碎屑颗粒由大变小.层4：土壤层，经受长期物理风化、化学风化和生物风化作用，形成土壤。在没有生物风化作用的地区土壤层缺失.3.风化壳的厚度和成分因地而异，一般潮湿炎热气候区，风化壳厚度大，并有可能形成Fe，Mn，Al，Ni等残积矿床(风化壳型矿床)，干旱地区风化壳薄，常仅数十厘米且结构简单。古风化壳：风化壳若为后来沉积物所覆盖，则称为古风化壳。4.风化壳的研究意义(1)地壳运动与古地理：长期稳定或隆起，风化壳得以充分发育，古风化壳代表古代沉积间断，发育构造运动.(2)古地理：陆地，不同气候条件，风壳物征不一.(3)矿产：残余型矿床，残积砂矿床(金、金刚石).(4)工程建设：对近代埋藏的风化壳应填重对待。某水库工程对风化壳厚度估计不够，蓄水后坝下渗漏严重。二、剥蚀作用三、搬运做用四、沉积作用五、固结岩作用成岩作用：松散沉积物转变为坚硬岩石的过程，称成岩作用。1、压实作用上覆沉积物压力使孔隙变少、水份挤出、变硬。2、胶结作用碎屑沉积物的粒间孔隙之中有水溶液，它在成岩过程中会发生化学沉淀，这些物质使碎屑胶结变硬。这种化学沉淀物称为胶结物，如SiO2，Fe2O3.nH2O，CaCO3等。粘土及细粉砂等细碎屑物也可起胶结作用，它们称为杂基，杂基是机械沉积的细粒部分。胶结物和杂基统称为填隙物。3、重结晶作用：非晶质或结晶微细的沉积物因环境的改变而重新结晶或晶粒长大、加粗，从而使矿物紧密嵌合。主要发生于化学沉积物或生物化学沉积物中。第二节沉积岩一、沉积岩的概念和物质成分沉积岩是在地表条件下松散沉积物，经固结而成的岩石。具成层构造；含有古生物化石；矿物成分较简单，暗色矿物少；化学成分H2O，CO2多，Fe2O3多于FeO。常见矿物有如下几类：1.石英，钾长石，钠长石，白云母。火成岩与沉积岩共有的矿物。具有适应温度变化的能力且化学性质较稳定，在地表条件下就能够作为碎屑物稳定存在。2.粘土矿物，方解石，白石，石膏，硬石膏。沉积岩中相当普遍，但火成岩中难以出现..地表条件下形成的特征性矿物。3.赤铁矿，褐铁矿，玉髓，蛋白石胶结物等。4.火成岩中常见的橄榄石，辉石，黑母，角闪石，中性及基性斜长石在沉积岩中很少出现。只能形成于高温条件下的矿物，在外力地质作用下(常温，常压)，不能生成，也难以抵抗外力地质作用的破坏而不能长期稳定存在。二、沉积岩的颜色、结构和构造沉积岩是次生岩石，地壳中第一块岩石不可能是沉积岩。一、沉积岩的颜色：二、沉积岩的结构：（组成岩石颗粒的性质、大小、形态及其相互关系）碎屑结构：常见结构类型来源岩石碎屑矿物碎屑生物碎屑来源岩石碎屑矿物碎屑生物碎屑按碎屑屑大小分砾状结构按碎屑屑大小分砾状结构>2mm砂状结构2-0.05mm粉砂状结构<0.005mm粗2—0.5mm中0.5—0.25mm细0.25—0.05mm分选性——岩石中碎屑颗粒粗细均匀程度好>75%;中50-75%;差<50%磨圆度——碎屑颗粒棱角的磨损程度。分为圆状、次圆状、次棱角状、棱角状。分选性、磨圆度反映了搬运介质的性质及距离的远近。可以结构成熟度的高、低来综合描述。成熟度高说明分选性、磨圆度好搬运距离远；成熟度低说明分选性、磨圆度不好搬运距离近。碎屑（颗粒）——机械成因；胶结物——化学成因，Si质，Ca质，泥质；(二)非碎屑结构基质（杂基）(二)非碎屑结构晶粒结构晶粒结构（化学岩、碳酸岩）生物结构（生物岩）三、沉积岩的原生构造指沉积岩形成时所生成的岩石各个组成部分之间关系。层理构造概念——指由沉积物的成分、结构、颜色及颗粒形状等沿垂向的变化而显示出来的成层现象。层与层的差异，是由于不同时期沉积作用的，环境及性质的变化而造成的，每一层为同时、同沉积条件下形成的，所以表现为层内的均一性，而层间由于条件变化，表现为差异性。分隔不同性质的沉积层的界面称层面，面标志着沉积作用的短暂停顿或间断.每层顶、底面垂直厚度为层厚，根据厚度不同分：块层>1米；中厚层0.5-0.1米；厚层1-0.5米；薄层0.1-0.01米；纹层<0.01米。2.主要层理类型水平层理：层面平行（原始水平）细碎屑岩中常见（泥岩、粉砂岩），反映水动力弱，低能，深水环境。交错层理：韵律层理：三、沉积岩的分类和主要沉积岩沉积岩常成层产出，故常用岩层(层状岩石)一词。层状岩石泛称为岩层。按形成方式及特征可分为下面几大类：（一）、陆源碎屑岩(砾岩，角砾岩，砂岩，粉砂岩)母岩(原先已形成的岩石，包括岩浆岩，沉积岩，变质岩)，经风化破碎成碎屑物，再经搬运(水，空气，冰川作动力和媒介)，沉积下来，最后压实胶结固结成岩。故该类岩石可分为碎屑、杂基和胶结物三部分，这叫碎屑结构。碎屑较粗大，杂基、胶结物较细小，充填在碎屑之间。机械沉积：碎屑、杂基；化学沉积：胶结物.1.结构：(碎屑岩结构要素：碎屑颗粒含量，大小，形状，磨园度，胶结方式。)(1)碎屑颗粒大小：砾--2mm砂0.063粉砂0.004mm泥碎屑结构：砾状结构(砾状--园状，角砾状--棱角状)，砂状结构，粉砂状结构砾岩、砂岩颗粒肉眼可辨；粉砂岩放大镜下可辨颗粒，手搓具粗糙感；泥质岩显微镜、电子显微镜下才可辨，手搓具滑感。(2)磨园度(棱角被磨损的程度)：园状，次园状，次棱角状，棱角状。(3)分选性：碎屑颗粒粗细均匀程度。大小均匀者，分选性好，大小混杂者，分选性差。2.成分(1)颗粒：岩屑--原先岩石的碎块，主要见于砾岩、粗砂岩中；矿屑--石英，长石，白云母等；生物碎片--植物茎，叶，动物个体或碎片；火山碎屑物.(2)胶结物：钙质(CaCO3)，硅质(SiO2)，铁质，泥质.3颜色取决于成分和沉积环境。铁质胶结--红色，钙质胶结--白，灰色，含炭质--黑色.氧化环境--红色，还原环境--黑色.4.沉积构造(单层厚度)1m--0.50.1--0.01m--(1)成层性：据层厚可分为：块状层厚层中厚层薄层微薄层(2)层理构造：水平层理，斜层理，递变层理(粒序层理)(3)层面构造：波痕，泥裂，印模(底面突起)(4)结核：钙质结核，黄铁矿结核（二）、泥质岩(泥岩，页岩)粒度<0.004mm颗粒称为泥，泥>50%的岩石具泥状结构，叫泥岩。若页理发育，可剥开成薄片者叫页岩。（三）、碳酸盐岩(灰岩，白云岩)1.碳酸盐矿物含量>50%。方解石[CaCO3]为主，形成灰岩；白云岩主要成分为白云石[CaMg(CO3)2]。2.晶粒结构：碳酸盐沉淀结晶而成；内碎屑结构：先沉积的碳酸盐沉积物破碎后成碎屑颗粒，后被胶结成岩。竹叶状灰岩(砾屑灰岩)；生物碎屑结构；生物结构(生物生长骨格，如珊瑚礁)。缝合线构造(压溶作用).（四）、其它岩类硅质岩--SiO2含量高；磷质岩--P2O5；铁质岩—Fe。第五章变质岩第一节.变质作用概述前面我们讲了岩浆岩和沉积岩，这两类大岩石是人们最先认识的两类组成地壳的岩石，在地质学的萌芽时期（约三百年前，十九世纪）曾经发生过所谓“火成论”与“水成论”的论战。以德国人魏尔纳为代表的一些地质学家，认为所有的岩石都是从海水中结晶沉淀而成的（沉积岩）——“水成论”。以苏格兰学者郝屯为代表的认为并非所有岩石都是水成的，而多数是像花岗岩，玄武岩这样的岩石，由地下熔融物质冷凝形成的。——“火成论”。这两大学派的争论持续了大约三十年，最后以“火成论”胜利告终。现在我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成”的沉积岩，“火成都市”的岩浆岩，还有经变质作用形成的变质岩。三大岩类在地壳中分布大致是：岩浆岩占地壳总体积的64.7%；沉积岩占地壳总体积的7.9%，占地表面积的75%；变质岩占地壳总体积的27.4%。一、概念变质作用——岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体的作用,发生成分、结构、构造等变化的地质作用。原岩变质变质岩原岩变质变质岩岩浆岩正变质正变质岩沉积岩负变质负变质岩二、引起变质作用的因素地热岩浆热岩石的断裂挤压来源(一)温度：影响变质作用的最基本因素150°-180°～800°-900地热岩浆热岩石的断裂挤压来源升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，可使原来的非晶质变为晶质，原来小晶粒长大。压力：静压力——上覆岩石自重引起的，各向等同。每公里厚的岩石压力为275巴；地下10公里约2750巴；地下20公里约5500巴。静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为密度大，体积小的新矿物。挤压力剪切力２．定向压力——作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性，主要是挤压力剪切力构造力的作用造成。定向压力的作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。（三）化学活动性流体来源岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体结构水［含有矿物Ｈ２Ｏ、ＣＯ2］来源岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体结构水［含有矿物Ｈ２Ｏ、ＣＯ2］岩浆中逃返的热气、热液地壳深处的热液代入各种元素控制反应进程扩散、迁移一些元素改变化学成分参预变质作用的各项化学反应控制反应进程扩散、迁移一些元素改变化学成分参预变质作用的各项化学反应在变质作用过程中各种因素是相互配合的，而在不同的地质条件下，主导因素不同，显出有不同的变质特征。原岩在变质作用中的变化方式（变质方式）重组合沉积岩在常温、常压环境下形成，进入变质作用环境后，矿物中的H２O、CO２等在新环境下失去，而转化为新矿物。岩浆岩在高温、高压环境下形成，进入相对较低的温压环境后，转为新矿物。（二）、重结晶固态下，矿物岩矿经有限的粒间溶解，迁移、重新结晶，使原岩矿物中的晶粒增大且紧密相嵌的作用。石英砂岩石英岩石灰岩大理岩交代作用主要由于化学活动性流体的作用，使得某些成分的原子、离子、分子从原岩中带出，另一些成分的原子、离子、分子被带入原岩中，从而改变了原岩的成分。交代作用是岩石在固态下发生的物质交换。由于化学活动性流体在岩石空隙中渗透或扩散，促成了交代作用的进行。交代作用因为有新的成分带入，因此，是变质过程中原岩物质成分变化的最重要因素。第二节变质岩特征原先存在的岩石(岩浆岩、沉积岩、早期变质岩)受到高温高压和化学活动性流体的影响下，改变了原来的矿物成分、结构构造而形成另一种性质的岩石，即成变质岩。这种改造过程称变质作用，一般发生在固态条件下。原岩性质发生了改造，也可残留原岩的某些特点。

一、变质岩的矿物成分变质岩中的成分既有原岩成分，也有变质过程中新产生的成分。变质岩矿物成分可分为两类：一类是与岩浆岩、沉积岩相同的，如石英、长石、云母、角闪石、辉石等，它们大多是原岩残留下来的，也可以在变质作用中形成。另一类是变质作用产生的为变质岩所特有的矿物，如石黑、滑石、石榴子石、红柱石、兰晶石、矽线石等，称为变质矿物。

二、变质岩的结构（一）、变晶结构由于原岩在变质过程中的重结形成的结构。1粗粒变晶结构主要矿物粒径粗粒变晶结构主要矿物粒径>3mm中粒变晶结构1-3mm等粒变晶结构细粒变晶结构0.1-1mm显微变晶结构<0.1mm不等粒变晶结构斑状变晶结构2.按变晶的形态可以分为粒状变晶结构粒状变晶结构石英鳞片变晶结构云母、绿泥石纤维状变晶结构阳起石、硅灰石(二)变余结构：变质程度浅，保留了部分原岩的结构。变余斑状结构变余砂状结构……变质岩的构造变成构造：原岩构造消失，形成新的构造。斑点构造：炭质、硅质、铁质、红柱石等呈斑点状。板状构造：岩石具平行、密集、平坦的破裂面，沿此面岩石易分裂成薄板状。片理构造：片、柱、长条状矿物平行定向排列。片麻状构造：片柱状矿物（常为深色）与粒状矿物（常为浅色）相间排列。块状构造：矿物均匀分布。变余构造：变质岩中残留了原岩的构造，变余气孔构造、变余杏仁构造、变余层状构造等。第三节变质作用类型和主要变质岩一、区域变质作用是在广大范围内发生，并由温度、压力以及化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。影响范围几千--几万平方公里，深度达20公里以上。200—800℃，1×108--14×108Pa。其发生常常与构造运动有关，伴随岩石变形。形成的岩石以具有鳞片变晶结构及片理构造、片麻状构造为特征。板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、斜长角岩、麻粒岩、榴辉岩等。

二、接触变质作用(温度，岩浆中分泌出来的挥发性物质；岩体与围岩接触带上)：板岩、角岩、大理岩、石英岩。

三、动力变质作用(破裂变质作用，断裂带两侧)：构造角砾岩、糜棱岩。

四、混合岩化作用(超深变质作用，由变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用)：部分熔融、贯入、交代形成混合岩(基体和脉体)。五、常见的变质岩板岩具板状构造。灰至黑色。矿物颗粒很小，肉眼难以识别，均匀而致密。变余或变晶结构。绢云母、石英、绿泥石、粘土。由粉砂岩、粘土岩等变质而成，变质最浅。击之有清脆之声。千枚岩千枚状构造。浅红、灰、暗绿。隐晶质变晶结构。云母*绿泥石、角闪石。由粘土岩、粉砂岩、凝灰岩变质而成。片岩片状构造，变晶结构。云母、绿泥石、角闪石、石英、长石。片麻岩--片麻状，变晶结构。长石、石英、云母、角闪石、辉石。长石含量大于30%。由砂岩、花岗岩等变质而成。大理岩块状构造，粒状变晶结构。方解石、白长石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。洁白者称汉白玉。石英岩块状构造，变晶结构。石英，少量长石、白云母。由砂岩或硅质岩变质而成。矽卡岩石榴石、绿帘石、磁铁矿。伴生矿床Fe，Cu，Pb，Zn.第七章地壳运动与地质构造§1概念大家已有了岩石的概念：岩浆、沉积岩、变质岩，它们是不同的地质作用下形成的，岩浆岩中的侵入岩应地下形成，地表看不见。但现在大量突出地表，甚至形成高山，如五台山等由侵入岩或其变质岩组成；沉积岩，原始应水平沉积，地表大量倾斜、弯曲、断开。这些说明地壳上岩石发生运动，发生机械运动。一、地壳运动（构造运动）——地壳的机械运动。水平运动垂直运动水平运动垂直运动差异升降类型相背分离相间挤压剪切差异升降类型相背分离相间挤压剪切运动的结果为岩石变形、变位岩石变形——地壳中岩石变改了原有的空间位置和形态。地质构造——岩石变形的产物包括褶皱、断裂两大类。弹性变形—在弹性限度内，变形在外力解除后，恢复原状。塑性变形—受力超出弹性极限时，柔性较大的物体，发生永久性变形。弹性变形—在弹性限度内，变形在外力解除后，恢复原状。塑性变形—受力超出弹性极限时，柔性较大的物体，发生永久性变形。断裂—受力超出强度极限，脆性物体几乎无塑变形，很快断裂。任何物体受外力作用塑性变形——岩层褶皱。断裂——塑性变形——岩层褶皱。断裂——断层、节理、裂隙。地质构造中的岩石变形由于弹性变形不被保留，对地质构造无意义。岩石的变形状态与岩石性质有关（成份、结构）与岩石所处的环境有关。地表常温、常压下：页岩、泥岩、粘土岩（细、软）———塑性变形。粗砂岩、石灰岩————脆性大，断裂。地下高温、高压下：各类岩石都具有一定塑性（柔性）均可发生塑性变形。这就是为什么我们在野外能够看到砾岩、灰岩、石英砂岩等通常认为脆性很大的岩层同样有褶皱弯曲现象。§2.褶皱和断裂我们讲了褶皱和断裂是由于岩石的运动改变了原有空间位置和形态。一、岩层空间位置的测定地质上以岩层的产状来描述其空间位置，包括岩层的走向、倾向、倾角。称产状三要素。产状三要素：走向：走向线———岩层面同任意水平面的交线（岩层层面上的任意一条水平线）。走向———走向线两端所指的方向。以方位角来表示。230°50°140°S80°360°NOW270°°90°E倾向走向230°50°140°S80°360°NOW270°°90°E倾向走向注意：我们强调了两端所指的方向，因此走向的方位角有２个，相差18002.倾向最大倾斜线———岩层面上与走向线垂上的向下延伸的线。倾向———最大倾斜线的水平投影所指的方向，以方位角表示。倾向只有一个方向，且与走向垂直。走向=倾向+90°倾角：岩层面与水平面之间的夹角。最大倾斜线与其在水平面上投影线之间的夹角。0°—90°变化。产状的表示：走向/倾向<倾角125°/NE<65°S29°/NW<18°倾向<倾角35°<65°只要给定倾向、倾角两项可求知三要素特殊产状：水平岩层倾角=0°倾向—走向∞直立岩层倾角=90°倾向—走向α°岩层厚度：两层面之间垂直距离。（并非地面露头两点）。二、褶皱构造岩层受力后，发生弯曲，改变了原有的空间位置和形态，但其连续性未受到破坏，称褶皱。单一弯曲称褶曲。褶曲的几何要素（褶曲的描述）1.翼———褶曲岩层的两坡。2.核———褶曲岩层的中心。轴面———平分褶曲两翼的假想面（近于对称面），可以是平面也可以是曲面，其产状可用三要素描述。4.枢纽———轴面与岩层面的交线，可以是水平的也可以是倾伏状。5．轴迹———轴面与地面的交线。（二）褶曲分类两大基本类型1°向斜———水平岩层受力后下凹弯曲。两翼地层相向倾斜核部地层时代最新两翼地层时代渐老2°背斜———水平岩层受力后上凸弯曲。两翼地层相背倾斜核部地层时代最老两翼地层时代渐新岩层褶构造中，背斜、向斜通常共存：相邻的背斜之间是向斜相邻的背斜之间是向斜相邻的向斜之间是背斜相邻背斜，向斜共用一个翼褶曲类型（出露形态划分）1°按轴面产状划分：直立褶曲———轴面直立，两翼倾向相反、倾角相等。倾斜褶曲———轴面倾斜。两翼倾向相反，倾角并不等。倒转褶曲———轴面倾斜。两翼倾向相同，倾角并不等一翼为正常层序，一翼为倒转层序（新在下老在上）。①层面构造：泥裂、波痕、虫迹。②新老地层上下异位。如淮南洞山倒转地层的识别平卧褶曲①层面构造：泥裂、波痕、虫迹。②新老地层上下异位。如淮南洞山倒转地层的识别2°按枢纽产状划分：水平褶曲———枢纽水平倾伏褶曲———枢纽倾伏3°特殊类型：穹窿（背斜）———长：宽<1：3盆地（向斜）———长：宽<1：3复背斜、复向斜褶曲的野识别：1.顺或逆着倾向方向，地层重复出现，倾角变化有规律。背斜：新—老—新向斜：老—新—老cSOCOOSESZcSOCOOSESZ2.地形侄置（并非绝对）我们可以想象，地质构造形成初期，通常向斜成谷背斜成山。但野外恰恰相反，常见的是背斜成谷，向斜成山，称为地形倒置。原因：褶皱开成后在长期的风化剥蚀等外动力作用下，背斜轴部由于张裂隙发育、易剥蚀，并逐渐低凹成谷；而向斜轴部岩石受挤压力，相对不易风化剥蚀，而成山。因此野外绝不能只根据地形确定地质构造，要仔细观察。三、断裂构造断裂———岩层在外力作用下失去连续性和完整性。节理、裂隙———无位移（仅有断裂面）。断层———有一个或一组断裂面，两侧岩层有明显位移（错动）断层描述断层面（带）———岩层断裂面，两侧岩层相对位移，有平面也有曲面可以产状三要素来描述。2.断层线———断面与地面交线。断层出露线，直线或曲线。3.断盘———断层面两侧被切断的岩块。按断层面与断盘关系（位置关系）分：上盘、下盘、东南盘、西北盘等；按两盘相对位移（运动）方向分：上升盘、下降盘。4.断层规模——以切割深度，延展长度，断距大小来衡量。特大型断层如，美国西部，圣安德列斯断层切割到地壳下部，位移量480公里。我国淡庐断裂位移几百公里。微型断层手标本可见。断层分类：按两盘相对位移的方向分：正断层———上盘下降、下盘上升。逆断层———上盘上升、下盘下降。其中逆掩断层：断面倾角小<25°。划分左行平移断层右行平移断层平移断层———两盘水平错动（断面近直立）。划分左行平移断层右行平移断层2.按断层走向与岩层走向的关系分：纵断层（走向断层）——连向一致。横断层（倾向断层）——走向垂直。斜向断层——走向斜交。断层组合类型：在力的作用下，多条断层（一组断层）同时出现，形成特殊形态。迭瓦式构造：一组倾向一致，大致平行的逆掩断层。阶梯状构造：一组倾向一致，大致平行的正断层。地堑：两组相向倾斜的正断层。地垒：