普通地质学(国土大讲堂)

普通地质学

PhysicalGeology2014.10.17远眺珠穆朗玛峰地球和月球圣安地列斯断层

贯穿美国加利福尼亚西南部的圣安地列斯断层(SanAndreasFault)，是地球表面最长和最活跃的断层之一。长约1287千米（800英里），深入地面以下约16千米，处于向西北运动的北美洲和向西南运动的太平洋板块边沿。WhatisPhysicalGeology?地质科学的入门钥匙地质科学的总绪论地质学（geology)与地理学（geography）的区别地理学是研究地球表层的东西，包括地理环境的特征、结构及其地域分异规律的形成和演化规律的学科；地球表面人类各种社会经济活动的空间结构和变化等。我们说的地理学包括自然地理学、人文地理学、地理信息系统。

地质学是研究整个地球固体圈层的，包括岩石圈、水圈、生物圈等，主要研究地球形成，演化，构造、岩石矿物以及矿产资源的分布，地质调查、地质环境、灾害防治等。地质学是一门自然科学。地理学：研究地球表面上的形态、地理环境、人文等等。地质学：研究地球内部地质、构造极其运动规律等。一个是重点研究地球表面的，一个是重点研究地球内部的。普通地质学的任务和内容普通地质学是为学习地质学而设立的基础课普通地质学主要内容包括：地球和地壳的基本特征各种地质作用的一般规律和结果地球发展演变的一般规律和学说宇宙地质及环境地质的基础知识学习普通地质学的目的地质学的基本概念初步学会认识常见矿物和岩石熟悉地质学有关的英文术语培养地质思维方式了解人与地球之间的相互关系培养人与自然和谐协调发展的思想人类对大自然的好奇－地质学产生地质学的研究对象和内容地质学（geology）以地球为研究对象的一门自然科学。地质学主要研究的内容是：地球的物质组成地球的构造地球的演化历史地质思想的萌芽阶段石器和原始陶器青铜时代司母戊方鼎和纵目铜面具大冶战国古铜矿遗址大冶铜绿山古矿井遗址是迄今已发掘的生产时间最长、规模最大的古铜矿。它的开采于西周到汉代，累计产铜不少于八万吨。中国古代的盐业技术盐井，抽取卤水，煮盐近代地质学的产生和发展文艺复兴使欧洲进入了一个科学革命的时代。工业革命的产生促进了对矿产的需求。18世纪末期，地质学从矿物学中分离出来著名的“水火之争”地层学的产生灾变论与均变论水火之争魏纳（A.G.Werner）水成论所有的岩石都是在原始的海洋中结晶而成的。地球没有内部运动。火山喷发是埋藏在地下的煤燃烧，熔化岩石形成。郝顿（j.Hutton）火成论花岗岩等是岩浆冷却的产物。山脉是由于岩浆的向上涌推形成的。造山－夷平－沉积－造山的旋回。灾变论与均变论 灾变论——居维叶（D.G.Cuvier）发现了许多生物已经绝灭提出地球上发生过很多灾难性的事件与圣经上的大洪水相吻合均变论——以莱伊尔为代表（C.Lyell）地球的缓慢变化是主流反圣经莱伊尔（C.Lyell）和近代地质学1830年出版了《地质学原理》系统总结了古今地质作用的一致性。提出了将今论古的现实主义的方法。他“把理性带入地质学”。现实主义基本思想也是现代地质学的一个基本的思想。《地质学原理》标志着近代地质学的诞生。现代地质学的发展到1950年代，地质学已经成为一个分类齐全的庞大的学科体系。1960年代全球板块构造理论的建立和地质学的革命。新的研究领域的拓展——宇宙地质学，月球地质学新技术的应用和学科交叉——3S技术，环境地质，地震地质，农业地质、灾害地质、旅游地质等。地质学特点 1、时间漫长。2、空间宏大。3、地质作用过程的复杂性。地球发展历史与人类历史的比较地球年龄：4,600,000,000最古老的岩石：3,800,000,000最古老的生物：3,600,000,000生物大量出现：600,000,000恐龙灭绝：70,000,000北京猿人：500,000埃及的金字塔：5,000甲骨文：4,000人类的平均年龄：70

时间的力量--石钟乳江苏东海大陆超深钻地质学的空间概念地球半径6371，000km地壳厚度33，000km最深的超深钻13，000m我国的超深钻5，000m海洋的平均深度3，700m环球金融中心高度：492m姚明的身高：2.24m人类平均身高：1.68m老三件和新三件新三件

第一部分地球在宇宙中的位置及地球的演化

宇宙银河系太阳系地球的演化宇宙中的银河系和太阳系宇宙中弥漫了无数的天体。包括恒星、行星、卫星、星云等。银河系是一个旋转着的扁平物体，正面是漩涡形，侧面是透镜形。太阳系位于距银河系中心约27000光年，距银河系边缘23000光年。约2.4亿年环绕银心一周。宇宙中的天体火星（Mars）和土卫一(mimas)太阳系和地球太阳直径140万公里太阳系包括9大行星（现在为八大行星）类地行星和类木行星Mercury，Venus，Earth，MarsJupiter木星;Saturn土星；Uranus天王星；Neptune海王星；Pluto冥王星（被列为矮行星）。太阳系还有少量的彗星Comet，小行星asteroid太阳系的九大行星（八大行星）彗星Comet和小行星Asteroid池谷－张彗星（由分别来自日本和中国开封的两位业余天文爱好者发现的彗星）Gaspra小行星地球——宇宙中的唯一？地球的演化

46亿年前地球刚诞生时,它的模样和现在一样吗?你能想象地球诞生时的“模样”吗？原始地球一个由岩浆构成的炽热的球。早期地球的特点：

——一个由岩浆构成的炽热球。岩浆喷发熔岩流岩浆的收缩冷却凝固固态的地壳高温岩浆不断喷发而释放的水蒸气和二氧化碳等原始大气高温岩浆不断喷发而释放的水蒸气降温凝结成水滴降到地表，汇流原始海洋25亿年至今，地球的变化如何？读图

通过对地层和化石的研究，逐步揭示地球的演化过程。25亿—6亿年前：出现大片陆地、山脉，海洋中的藻类放出氧气，大气中的氧气含量增多。6亿—2.5亿年前：陆地面积增加，出现原始欧亚大陆和北美大陆，出现昆虫、鱼类、两栖类、裸蕨类等2.5亿—0.7亿年前：大西洋和印度洋形成，中国大陆轮廓基本形成，裸子植物和爬行类出现。0.7亿—今天：大规模造山运动，形成喜马拉雅山等高大山脉，是今天地球地貌的基础；出现鸟类、哺乳类和被子植物。

如果把地球“有生以来”作为24小时，那么地球在0时诞生，6时以后才在海水中出现最原始的细胞，21时以后海洋中出现三叶虫，22时45分开始有恐龙出现，23时20分哺乳动物出现，直到23时59分，才出现了最早的猿人。一、地球的物理性质；

二、地球的圈层结构；

三、地球的年龄与地质时代。

第二部分地质学基础二、地球的物理性质地球的形状梨形的球体地球表面海域占70.8%赤道半径6378.140km陆地占29.2%两极半径6356.755km最高峰—珠峰海拔8844.43m(2005年10月9日)平均半径6371.004km最深海沟为西太平洋马利亚纳，低于海平面11055m扁率0.0033528地球质量5.9742☓1021吨赤道周转长40075.036km地球平均密度5.516g/cm3子午线周长39940.670km地表岩石的平均密度2.7～2.8g/cm3地球表面积510064471.9km2地核物质的密度13g/cm3地球体积1083206900000km3一、地球的物理性质大地水准面、椭球体和球体Geoid大地水准面平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面称为大地水准面。根据物质的性状，可以分为：1、地球的外圈：地球表面以上（1）大气圈：包围着地球的气体，厚度在几万公里以上；（2）水圈：地球表层的水体，有淡水和海水（咸水）；（3）生物圈：是地球上生物生存和活动的范围。二、地球的圈层结构2、地球的内圈：可以分为地壳、地幔和地核地球内圈的分层厚度分层描述地壳上部地壳-硅铝层0～33km1、厚度变化为5～75km：大陆30～40km，大洋5～10km，山区50～75km，岛弧20～30km；2、上、下地壳密度分别为2.7和2.9g/cm3下部地壳-硅镁层莫霍洛维奇间断面（莫霍面）地幔上地幔33～410km1、上地幔密度3.8g/cm3；下地幔密度5.6g/cm3；2、地幔的温度为1200～4000℃；3、地幔的质量为4.05☓1021吨；4、地幔物质具可塑性状态；过渡层410～1000km下地幔1000～2900km谷登堡间断面地核外地核2900～4980km1、地核密度9.7～13.0g/cm3；2、地核的温度为3700～6000℃；3、地核的体积占地球总体积的16.2%；4、地核的质量占地球总质量的31.5%；过渡层4980～5120km内地核5120～6371km地球的圈层结构岩石圈的结构三、地球的年龄与地质时代1、地球的年龄：（1）地球的年龄（原始地球形成的时间）约为5☓109年～7☓109年；（2）地壳的年龄约为4.6☓109年；（3）地球上最古老的岩石的年龄有3.8☓109年；2、地球的地质时代——地质历史相对时代（地层单位）符号距今年数（☓106a）宙（宇）代（界）纪（系）显生宙（宇）新生代（界）第四纪（系）Q2.6新近纪（系）N26古近纪（系）E70中生代（界）白垩纪（系）K138侏罗纪（系）J190三叠纪（系）T230古生代（界）二叠纪（系）P275石炭纪（系）C330泥盆纪（系）D385志留纪（系）S435奥陶纪（系）O500寒武纪（系）∈600隐生宙（宇）元古代（界）震旦纪（系）Z1500太古代（界）前震旦纪（系）AnZ4600地球最初发展阶段第三部分地壳的基本知识一、地壳的物质组成二、矿物三、岩石

一、地壳的物质组成元素，矿物，岩石的概念克拉克值矿物的颜色、硬度、节理、光泽摩氏硬度计三大岩类矿物的分类地壳的物质组成 一、元素二、矿物三、岩石一、元素（element）克拉克Clark值：元素在地壳中的重量百分比，又称地壳元素的丰度。地壳元素丰度的不均匀性 总量分布不均匀：O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,等8种元素占了地壳总重的97.52%。空间分布不均匀：硅铝层以O,Si,Al为主，Ca,Na,K也比较多；硅镁层中Ca,Na,K含量减少，Mg,Fe增加。二、矿物（mineral）

矿物：由地质作用形成的天然单质或化合物，具有相对固定的化学成分和物理性质。

矿物的形态和结晶类型绝大多数矿物为无机物呈固态。液态、气态和有机矿物比较少。在固态矿物中，绝大多数为结晶质，少数是非晶质。固体结晶质矿物具有一定的晶体结构和化学成分。一些固态的矿物金刚石六边形状生长的石墨一些固态的矿物电气石一些固态矿物橄榄石矿物的形态形态morphology单个晶体形态:一向伸长型,二向伸长型和三向伸长型.结晶矿物集合体形态:纤维状,放射状,片状,粒状集合体和晶簇.非晶质矿物形态:球状，豆状，瘤状，葡萄状，肾状，土状.一向伸长的晶体

石英绿柱石两向伸长晶体云母三向伸长晶体

方铅矿和莹石晶质矿物

集合体形态纤维状石膏集合体晶质矿物集合体形态放射状黄铁矿结核非晶质矿物集合体肾状赤铁矿土状孔雀石集合体等级标准矿物等级标准矿物1度滑石6度正长石2度石膏7度石英3度方解石8度黄玉4度萤石9度刚玉5度磷灰石10度金刚石摩氏硬度计矿物的分类自然元素硫化物：黄铜矿、黄铁矿氧化物和氢氧化物（200多种）：磁铁矿和铁矿卤化物：食盐、萤石含氧盐（占2/3）：包括硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等，硅酸盐占地壳质量的75-80%。橄榄石、辉石、角闪石、钾长石、斜长石、云母有机化合物自然元素矿物自然金自然铜硫化物矿物方铅矿闪锌矿氧化物和氢氧化物矿物赤铁矿磁铁矿卤化物矿物石盐含氧盐类矿物硅酸盐类碳酸盐类硫酸盐类

三、岩石（rock）概念：由矿物或岩屑在一定的地质作用下形成的集合体.岩石的形成和变化主要与岩浆作用，变质作用和沉积作用有关。成因分类：三大岩：岩浆岩magmatiteorIgneousrock，变质岩metamorphicrock和沉积岩sedimentaryrock。岩浆作用定义：地下深处处于高温高压环境中的炽热岩浆，一旦地壳运动引起岩石圈出现裂隙时，岩浆就沿着裂隙上升，当到达一定位置时即发生冷凝结晶成为岩石，这种包括岩浆活动和冷凝结晶成岩的全过程就称为岩浆作用。侵入作用：地下深处岩浆沿裂隙上升，但未到达地表，只在地面以下一定部位冷凝结晶而成为岩石。这种作用叫岩浆侵入作用，形成侵入岩（包括深成岩和浅成岩）岩浆作用又可以分为侵入作用和喷出作用两种方式：安徽黄山花岗岩湖北大冶铁山花岗闪长岩喷出作用：从岩浆喷溢出地表，至冷凝成为岩石的全过程，叫岩浆喷出作用，形成喷出岩（又称火山岩）火山口新疆火山岩地质遗迹球泡流纹岩

（浙江雁荡山）流纹构造岩浆岩的化学成分：

O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti九种元素占岩石总重量的99%，其次还含有H2O、CO2、HF、HCl、H2S挥发份以及Cu、Pb、Zn、Fe