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文档简介
普通地质学总复习一绪论地质学(geology):是研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层的各种地质作用和现象及其成因的科学。普通地质学(physicalgeology)是介绍“普通的”地质过程、事件、产物及其产生的因素——动力作用的科学。地质学三大用途:获取资源,保护环境,减低灾害。地球科学(Earthsciences):研究地球系统的科学。空间上:地球系统中各个子系统(或圈层)的组成,结构以及互相作用。时间上:过去、现在、将来。地球系统(Earth’sSystem):自地心至地球外层空间十分广阔的范围,是由固体地球圈(geosphere),大气圈(atmosphere),水圈(hydrosphere),生物圈(biosphere)组成的一个开放的复杂巨系统。地球的地质作用及其产物地质作用:自然界可以引起固体地球的物质组成、结构构造及地表形态等发生变化的作用。地质营力:引起这种变化的自然力:涉及外动力和内动力。外动力地质作用:太阳能(主线动力)、风、河流、湖泊、海洋、冰川内动力地质作用:内生能源、岩浆活动、地幔对流等地质学的思维方式和时空观:思维方式:将今论古(历史比较法);莱伊尔(C.Lyell)系统的论证了古今地质作用的一致性(将理性带入地质学),盖基(A.Geikie)总结“Thepresentisthekeytothepast”将今论古的基本思想:发生在地质历史时期的地质作用及其结果,与现代正在进行的地质作用及其产物有相似之处。从研究现代地质作用的过程和产物中总结出的规律,可以用来分析保存在地层和岩石中的各种地质现象,从而推断古代地质作用的过程和古地理环境。举例分析。时空观:时间从漫长到迅速;空间从宏大到微小;地质学中的快和慢;地质过程非常复杂。工作方法——归纳法地质学新老技术:老技术(地质锤、放大镜和罗盘);新技术(笔记本电脑,数码相机和GPS).地质学简史(了解):丹麦学者斯坦诺1669年提出了著名的地质学三定律:叠覆律,原始连续律,原始水平律。水火之争,“均变论和灾变论”。地球的物理特性、圈层结构及特性地表形态及其重要特性:地球的形状通常指大地水准面所圈闭的形状。大地水准面(geoid)是由全球性静止海面即平均海平面及其在陆地底下延伸所构成的封闭曲面。在该面上各处重力位相等。从最大的空间尺度上看地貌,有大陆和海洋。在次一级尺度上,大陆内部有山地、高原、平原、盆地;海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海沟。海底重要地形单元:重要分为大陆边沿、大洋盆地和大洋中脊三个单元。大陆边沿分为积极型大陆边沿(activecontinentalmargin)和被动型大陆边沿(passivecontinentalmargin)。被动型大陆边沿涉及陆架、陆坡和陆隆(也称陆基),缺少海沟俯冲带,无强烈的地震、火山和造山运动,又称大西洋型大陆边沿;积极型大陆边沿涉及陆架、陆坡、海沟、岛弧,发生板块俯冲作用,地震火山活动活跃。又称太平洋型大陆边沿。地球的重要物理性质:密度、压力、温度、重力、磁性、弹塑性。a)地球的重力:地球对物体产生的引力和该物体随着地球自转而引起的离心力的合力。重力的方向大体指向地心。重力场:地球内部及其附近存在重力作用的空间;重力场强度:单位质量的物体在重力场中所受的重力。它在数值上(涉及方向)等于重力加速度。地球的地面起伏甚大,内部的物质密度分布也极不均匀,在结构上存在着显著差异。这使得实测的重力值与理论值之间有明显的偏离。将实测的重力值(g)减去该点的重力正常值(g0),其差值即为重力异常(gravityanomaly)把实测的重力值校正到相称于海平面高度时的重力值,这一过程称为重力校正。重力异常的类型:校正后的实测重力值大于理论值称为重力正异常,表达地下物质密度过大;相反为重力负异常,表达地下物质密度小。运用重力异常可以进行矿产资源的勘探,称为重力勘探,例如富含金属矿产的地区存在正异常,而具有石油、煤等的地区则存在负异常。b)地球磁场:地磁场(geomagneticfield):地磁力线的分布空间。地球外部磁场的特点类似于条形磁铁的特性。地磁极:偶极子磁轴与地面的交点。地磁三要素:磁场强度【总磁场强度(T):地球上某一点磁力的大小和方向;水平磁场强度(H):总磁场强度的水平分量;垂直磁场强度(Z):总磁场强度的垂直分量】;磁偏角(D):磁子午面与地理子午面间的夹角;磁倾角(I):总磁场强度与水平面的交角。地磁异常(magneticanomaly):实测地磁要素的数据与正常值(地球基本磁场可近似看作均匀磁化球体的磁场)有显著的差别,大于正常磁场者为正异常,反之为负异常。磁法勘探:若地壳中存在磁性岩体和矿体,如磁铁矿、镍矿、超基性岩等,出现正异常。若地壳中存在金矿、盐矿、石油、花岗岩等低磁或反磁性的矿物和岩体,则出现负异常。磁场的存在会导致岩石发生磁化,而磁场的变化会在磁化的岩石中留下记录。由于具有不同的剩磁特性,岩石成为研究古磁场的特殊“化石”。从对岩石的磁性、特别是对它们剩磁方向的研究,可以弄清楚岩石磁化时在地球上的位置。古地磁研究在板块构造理论的兴起和拟定过程中起了十分关键的佐证作用。地磁极出现“反转”,即南、北极互相颠倒的现象。地磁场正向期—与现代地磁场方向一致的时期;地磁场反向期—与现代地磁场方向相反的时期。c)地热:来源(1)放射性元素衰变,如238U、235U、232Th、40K三元素衰变释放出巨大的热量。集中于地壳及上地幔顶部,大陆地壳上部的酸性岩浆岩最为富集。(2)地球的重力热,地球演化过程中原始物质聚集,体积收缩释放出的重力能和物质碰撞所转化出的热能。(3)其他热源,涉及潮汐摩擦热和化学反映释放热。地温场(geothermalfield)(或地热场):是指地球内部各层中温度的分布状态,是地球内部空间各点在某一瞬间的温度值的总和。地温场可以用等温面表达,把相同温度的各点相连接而成为等温面。地温梯度(geothermalgradient):沿等温面的法线朝向地球中心方向上单位距离内温度所增长的数值,又称地热增温率,其倒数称地热增温级。地热增温率约为2-30℃/100m。地壳浅层的温度分布从地表向下大体可分为三层:变温层(0-30m,随太阳辐射的变化而变化);恒温层(薄,太阳辐射热和地球内部热处在平衡);增温层(地温受控于地热)。地球的地热流(geothermalflow):指地球内部热能向地表散失的状况,系单位时间内通过地表单位面积所散失的热流量。全球实测的地热流值为1.47热流单位。大陆和大洋的平均热流值接近于全球热流值。不同的地区热流值有差别。造山带、裂谷、深大断裂、大洋中脊热流值高。热流值高于平均热流值称为地热异常(geothermalanomaly)。热流值高的地区称为地热异常区,地热为天然能源。d)地球的弹塑性:弹性——外力消失后变形恢复的性质,变形与受力成正比(海洋潮汐和固体潮);塑性——外力消失后部分变形不能恢复(岩石褶皱);粘性——外力消失后变形还也许继续(北欧斯堪底那维亚冰后期的抬升)。同一物体在不同的受力—变形条件下,可以分别表现出不同的物性。地球内部的圈层结构:(1)地球内部圈层及划分依据:宇宙地质的依据(即陨石学的类比);地质学依据(通过研究深源岩石及其形成时的温压条件来了解地球内部圈层的信息);地球物理依据(据地震波波速在地内的变化将地球内部划提成若干圈层)。不连续面(discontinuity):地震波的速度在某些深度发生明显的改变,这个深度可以作为上下物质的分界面,称为不连续面。(2)地震波:地震产生的能量,以机械震动的方式向四周传播,形成了地震波(seismicwave);体波(bodywave):在地球内部传播的地震波,可分为纵波(P)与横波(S);Primarybodywave纵波:使得物质在波传播方向上被压缩,质点振动方向与地震波的传播方向一致。可在固体和液体中传播。速度6-14km/s;Secondarybodywave横波:使得岩石发生上下左右的剪切,质点在垂直于波传播的方向上即横向运动。只能在固体中传播。速度3.6km/s。面波(surfacewave):在地球表面传播的地震波。(3)内部圈层结构:莫霍面(Mohodiscontinuity)(莫霍洛维奇192023发现):地壳与地幔的分界。深度:大陆地表之下平均33km;大洋地下5-8km;纵波P波速忽然增长,地内温度忽然升高。古登堡面(Gutenbergdiscontinuity)(Gutenberg192023提出):地幔与地核的分界。深度:2900km深度处,纵波P波速急剧减少,横波S波到此中止(固态转为液态)。雷曼面(Lemanndiscontinuity)(Lemann1936年发现):内核与外核的分界。5000km深度处,纵波P波速在此急剧升高,横波重新出现。(4)内部圈层的基本特性:岩石圈lithosphere:软流圈之上的固体地球部分。涉及地壳(陆壳、洋壳)、上地幔的盖层或硅镁层,由固态岩石组成。整个岩石圈平均厚度为100km。岩石圈的厚度在不同地区变化很大。大洋岩石圈厚度一般为60km左右,最厚不超过100km;大陆部分大部分岩石圈均超过100km,平均为120km。地壳是岩石圈上部的次级圈层。据地壳的演化历史和结构可分为大陆型地壳(continentalcrust)和大洋型地壳(oceaniccrust)。大陆型地壳指大陆及大陆架部分的地壳,具有上部硅铝层(花岗质层)和下部硅镁层(玄武质)层的双层结构,以康拉德面为分界;大洋型地壳往往缺失硅铝层,仅发育硅镁层,不具双层结构(陆壳和洋壳的区别,见ppt)。在莫霍面之下软流圈之上的固体圈层,由于地壳的厚度变化较大,因此莫霍面是起伏不平的,该层的厚度变化也较大。软流圈asthenosphere概念:又称低速带,是指地下60-250km之间地震波速度减低的地带。特性:全球范围内普遍存在,厚薄不一。平均密度3.5g/cm2,物质成分与石陨石相称,由于温度接近于岩石的熔点,岩石又并未熔化,而其塑性和活动性增强。意义:1)大规模岩浆活动的策源地;2)中源地震(是震源深度在70—300公里之间的地震)的发源地;3)岩石圈漂浮的载体;4)全球岩石圈循环的基础。地壳均衡(重力均衡):指地球岩石圈和软流圈之间的重力平衡。阐明各个板块趋向于静力平衡的原理。在地幔内部(软流圈内),在某一深度上可以找到一个水平面称为补偿基面。在此面的单位面积上各处所承受的上覆岩块的总重量相等。即以此补偿面为准,高山地区的地势虽高,但是下部地幔厚度小,大洋地区的地势虽低但是地幔厚度大,故两处岩块总重量相等。地球的外部圈层:大气圈,水圈,生物圈。a)大气圈:包围着固体地球由多种气体混合物组成的圈层。下界为地下数公里,无明显上界,根据极光等物理现象,上界定为约1200公里。大气圈的物质组成为氮78.09%、氧20.95%、氩0.93%、二氧化碳0.03%等。大气圈可分为:对流层(troposphere),平流层(stratosphere),中间层(mesosphere),电离层(暖层)(thermosphere),逃逸层(exosphere).逃逸层:800公里以上,由于地球引力小,大气向外逃逸。暖(电离)层:85-800公里,气体呈离子状态,反射电磁波,温度向外升高;中间层:50-80公里,大气稀薄,气温随高度变化而减少,顶部温度减少到-83至-113摄氏度。平流层:高约10到50公里,大气呈水平运动而得名。中间夹有一层臭氧层,吸取紫外线。往上温度迅速增高。对流层:高约0-10公里,因气体对流运动而得名。对流层内大气每上升1km大气温度减少6°C(大气降温率)。大气环流:只分布在对流层中,由不同纬度地面和不同高度的大气空间因间接接受太阳辐射的差异而形成的一种全球范围的大规模大气对流综合现象。科里奥利力(Corioliseffect):地球上物体的运动(涉及水)会受到地球自传的影响发生偏转,偏转方向北半球向右偏,南半球向左偏。b)水圈:分布于地球表层互相联通的水闭合圈。涉及海洋、湖泊、河流、冰川、地下水等各种水体。水循环(watercycle):在太阳能的作用下,水圈通过降水降雪–地面流水–地下流水–海洋–蒸发–水汽云等不断的循环,不断对地表进行改造。控制因素内因:水的三态及其转变过程外因:太阳辐射、地心引力、水循环路线c)生物圈:生物及有生命活动的地球表层所构成的圈层。陆地数千米以下;海洋深达10km;空中高达7km以上生物圈的意义:地球上的生物自35亿年前开始,对地质作用产生了重要的影响。如生物风化作用,生物沉积作用,生物成矿作用等。生物参与了对岩石圈,大气圈和水圈的改造,也参与了地质历史时期的成岩成矿过程。三、地球的物质组成1.元素和矿物元素丰度(abundance):指研究体系中被研究对象的相对含量,用重量比例表达。克拉克值(Clarkvalue):各种元素在地壳中的重量比例,又称地壳元素的丰度。矿物mineral: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。当矿物有序排列时具有规则的晶形(结晶质),否则不具有规则的晶形(非晶质)。矿物是组成岩石的基本单位。特性:自然产生;无机的;具有特定的化学组成和晶体结构。同质多像:相同化学成分的物质在不同的环境条件下可以形成不同的晶体结构,从而成为不同的矿物,如碳原子在中低档变质条件下呈石墨出现,在超高压条件下变成金刚石。类质同象:矿物晶体结构中某种原子或离子可以部分的被性质相似的他种原子或离子替代而不破坏其晶体结构。如橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]中的Mg2+和Fe2+造岩矿物是指构成岩石重要成分的矿物。自然界中的矿物有4000多种,但造岩矿物种类却少。最常见的矿物约有20-30种,例如:正长石、斜长石、黑云母、白云母、辉石、角闪石、橄榄石、绿泥石、滑石、高岭石、石英、方解石、白云石、石膏、黄铁矿、褐铁矿、磁铁矿等。大多是硅酸盐和碳酸盐,也有部分为简朴氧化物,均为最常见的矿物。岩浆岩中最重要的造岩矿物:石英、钾长石、斜长石、黑云母、角闪石、辉石和橄榄石。矿物标本的鉴定特性:矿物的形态(单体、集合体)和矿物的物理性质透明度、光泽、颜色、条痕、硬度、解理、断口、密度、磁性等。矿物的形态:(单形)形状相同,大小相等规则平面组成的晶体,如黄铁矿的立方体。(聚形)有两种或两种以上形态不同大小不等的晶面组成的晶体。如石英六方柱和六方双锥;(矿物集合体)由多个单形或聚形组成,如石棉。物理性质:颜色:区分自色、他色和假色;条痕(streak):矿物粉末的颜色,以矿物在瓷板上擦划的痕迹颜色为依据。光泽(luster):矿物的新鲜面对可见光的反射、折射或吸取能力的反映。分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽(玻璃光泽,如方解石、石英;油脂光泽,如石英断口;珍珠光泽;丝绢光泽等)透明度(transparency):矿物透过可见光的能力。可分为不透明、半透明和透明。硬度(hardness):矿物抵抗外来作用的强度。在肉眼鉴定中,重要指矿物抵抗外力刻划的能力。硬度的大小重要由矿物内部的原子、离子或分子联结力强弱所决定的,通常用摩式硬度计作为标准进行测量(熟记,见ppt)。解理(cleavage):矿物晶体受力后沿一定结晶学方向裂开呈光滑平面的习性。解理面:矿物裂开的光滑平面。按难易限度可涉及极完全(云母)、完全(方解石)、中档、不完全、极不完全解理。断口(fracture):矿物受力后形成凹凸不平的破裂面,如石英的贝壳状断口,呈油脂光泽。其他物理性质:弹性、挠性、延展性、磁性等。矿物的化学性质:酸反映(起泡)、粉末变色、特殊气味等。矿物的分类:自然元素:石墨C;硫化物:黄铜矿、黄铁矿;氧化物和氢氧化物(200多种):石英、刚玉、磁铁矿;卤化物:食盐、萤石;含氧盐(占2/3):涉及硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等,硅酸盐占地壳质量的75-80%。如橄榄石、辉石、角闪石、钾长石、斜长石、云母。四、岩浆岩1.三大岩类的循环和互相转化,以及所占比例(见ppt)。2.岩浆(magma):由地幔和地壳深处形成的,火热而富含挥发分的、黏性和以硅酸盐为主的熔融体。岩浆作用(magmaticprocesses)是岩浆从形成到运移到地下浅处或喷出地表,冷凝的过程。根据岩浆是否喷出地表分为喷出作用(extrusion)和侵入作用(intrusion)。岩浆岩:由岩浆作用形成的岩石,可分为侵入岩和喷出岩。岩浆的形成受温度、压力和水分的影响。形成环境涉及大洋中脊、板块俯冲带和地热区。3.黏度:物体抵抗流动的能力,即内摩擦力。岩浆的黏度重要受岩浆化学成分、温度和溶解的挥发物的影响。温度:温度越高,黏度越小。岩浆的成分:和Si02的含量有关。越高,则硅氧四周体(SiO4)越多,黏性越大;溶解状态的挥发物(涉及水蒸气和二氧化碳)阻止Si-O链的形成,使黏度减小。火山喷发的剧烈限度和气体是否容易逃逸相关。4.根据岩浆中SiO2组分含量,岩浆岩可以分为酸性岩浆岩(>66%);中性岩浆岩(66-53%);基性岩浆岩(53-45%);超基性岩浆岩(<45%)。5.岩浆作用涉及侵入作用和喷出作用。侵入作用(intrusion):岩浆侵入到岩石圈中,在地下深处冷却固化。形成侵入岩;喷出作用(eruption):岩浆通过火山通道喷出地表,在地表冷却并固化,形成喷出岩。6.喷出作用:(1)按火山活动的时间,将火山分为三类:死火山:人类历史以来不再活动的火山;如非洲东部的乞力马扎罗山和我国山西大同火山群。休眠火山:人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山;如我国长白山天池。活火山:现代经常性或周期性喷发的火山。如夏威夷的基拉韦厄火山。(2)火山喷发的方式:a)中心式喷发(centraleruption)岩浆沿管状通道喷出,现代火山的重要形式,喷出物若以基性熔浆喷出无爆炸过程,酸性往往随着爆炸。宁静式与爆裂式交替出现递变式。b)裂隙式喷发(fissureeruption)岩浆沿一条大裂隙或断裂带上升喷出地表,其喷出岩浆多为基性,少或无剧烈爆炸现象,如陆上冰岛和基拉韦厄火山喷发,和海洋大洋中脊火山喷发。地质历史时期的古生代、中生代和第三纪时期火山喷发重要类型,如中国晚二叠世峨眉山玄武岩。c)熔透式喷发:地质历史时期(如太古代),地壳很薄而被地下大面积融透,以致导致岩浆在地表的大面积溢流,又称区域喷发。重要是基性岩浆。火山喷发形成的地形,一般由火山锥、火山口、火山颈、熔岩流、熔岩穹、熔岩台地、熔岩高原等。火山锥按喷出物特性可分为:碎屑锥、熔岩锥(又称盾火山)和复合锥。(3)喷出作用及其产物:喷发物有气体、液体和固体。气体:以水蒸气为主(70%以上),另一方面尚有CO2、SO2、N2、H2S以及少量CO,H2,HCL,NH3等。某些气态喷出物可直接形成硫磺,氯化铵、氯化钾和硫化钾等;液体有熔岩(lava):喷出地表而丧失了气体的岩浆,沿着地面斜坡和山谷流动,称为熔岩流(lavaflow)。基性岩浆粘度小、流速快、冷却慢,表层结壳后下部还在流动,常形成绳状或波状熔岩(pahoehoelava)。海底基性岩浆因淬火及水中翻滚而呈枕状熔岩(pillowlavas)。酸性熔浆因粘度大、流速低、冷却快,表层结壳后因冷却收缩破裂产生碎块,不断产生的碎块随熔浆翻滚形成渣状熔岩或块状熔岩(blocklava)。熔浆在凝固过程中,假如成分均匀、地形平坦且冷缩缓慢,其质点会围绕一些大体呈等间距排列的凝结中心收缩,从而形成垂直于冷凝面的柱状节理(columnarjoint),将岩石分割成多边形柱状体。固体喷发物:火山灰(volcanicash):粒径<2mm,凝灰岩火山砾(lapillus):2-50mm,角砾岩;火山渣(volcaniccinder):数厘米到数十厘米,多孔洞,像炉渣,也称浮石;火山弹(volcanicbomb)>50mm,岩浆在空中快速冷凝。火山块(volcanicblock)>50mm,呈棱角状,集块岩。7.岩浆的侵入作用:侵入作用:指岩浆上升运移到地壳内岩石中冷凝成岩浆岩的活动过程。侵入岩:由岩浆侵入作用形成的岩石,又称侵入体围岩:指侵入岩周边的岩石。侵入岩可以分为:深成侵入岩(地表以下>10km)、中深成侵入岩(3-10km)和浅成侵入岩(<3km)深成侵入:通过岩浆对围岩的熔化、排挤、俘虏碎块等方式而逐渐占据空间。形成各种深成侵入体:如岩基、岩株。岩基batholith:出露面积大于100km2的深成侵入体,规模大,与围岩呈不协调接触。岩株stock:出露面积小于100km2的深成侵入体,与围岩呈不协调接触,下部常与岩基相连。浅成侵入:压力作用下沿着断层、裂隙或层理贯入。形成各种浅成侵入体:岩脉、岩床等。岩床sill:又称岩席,指厚度较均匀的与围岩层理面或顶底板近于平行的层状侵入体,与围岩呈协调接触。岩墙dike:指厚度较稳定,形状较规则,切穿围岩层理或片理的板状侵入体,与围岩呈不协调接触,厚几十厘米至数十米,常成群产出。岩盆lopolith:指侵入于层理之间,中央部位微向下凹的盆状侵入体,与围岩呈协调接触,从边沿到中央厚度渐大。岩盖lacolith:又称岩盘,指侵入于层理之间、上凸下平状侵入体。与围岩呈协调接触,从边沿到中央厚度变大。岩脉vein:指规模小,形状不规则、厚度变化大且呈分叉复合现象的脉络状侵入体。与围岩常呈不协调接触,常为岩浆后期的产物。8.岩浆岩的物质成分:重要元素(重要造岩元素):指在岩浆岩中含量较多,起重要作用的元素,它们是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H、P、Mn等,占整个岩浆岩总重量的99.25%。微量元素:指在岩浆岩体系中其总量不超过千分之一,常用ppm(百万分之一)来表达其含量。岩浆岩中出现的矿物很多,但常见的但是20余种,最常见、最重要的是:石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等称为重要造岩矿物。长英质矿物与镁铁质矿物:长英质(felsic)矿物(浅色矿物)重要由石英、斜长石、钾长石等组成,不含FeO、MgO。镁铁质(mafic)矿物(暗色矿物)中FeO、MgO含量高,SiO2含量低,颜色深,如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等。9.鲍温反映序列(见ppt):岩浆冷凝过程中,矿物按两个系列结晶,一个是不连续反映序列(橄榄石、辉石、角闪石和黑云母),一个是连续翻译系列(斜长石系列),两者最后合并成一个不连续系列(钾长石、白云母和石英)。上述反映过程总称为鲍温反映序列。10.岩浆岩的结构(texture):指组成物质的结晶限度、颗粒大小、自形限度及互相关系。受温度、压力、黏度、冷却速度等影响。根据结晶限度分为:全晶质结构:全由结晶矿物组成,在中深成侵入岩中常见。结晶条件好,缓慢结晶;半晶质结构:由结晶矿物和玻璃质两部分组成,在熔岩及浅成侵入岩中常见。玻璃质结构:全由玻璃质组成,只在少数喷出岩中常见。是快速冷凝的产物。根据矿物颗粒的绝对大小,可以分为:伟晶结构:肉眼可见矿物颗粒,且粒径大于10mm。粗粒结构:显晶质结构,粒径为10-5mm。中粒结构:显晶质结构,粒径为5-2mm。细粒结构:显晶质结构,粒径为2-0.1mm。隐晶质结构:颗粒细小,放大镜不能分辨,显微镜下可见矿物颗粒。根据矿物颗粒的相对大小,分为:等粒结构:岩石中同种重要矿物颗粒大小大体相同。不等粒结构:岩石中同种重要矿物颗粒大小不等,但分不出大小悬殊。斑状及似斑状结构:岩石中矿物存在大小悬殊的两组,大者称斑晶,小的称基质。基质为隐晶质或玻璃质时为斑状结构,常见于喷出岩或浅成岩中;基质为显晶质结构时,为似斑状结构,常见于浅成岩和中深成岩中。11.岩浆岩的构造(是指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和充填方式)。块状构造:矿物分布均匀,无定向,无空洞,矿物紧密结合。如巨大的花岗岩体都具有块状构造;斑杂构造:岩石中不同部位的矿物组合或颜色存在很大差异,杂乱无章。成因复杂;晶洞构造:侵入岩中具空洞,洞壁上长有良好的晶体,如水晶。流纹构造:由不同颜色的条纹或拉长的气孔定向排列而成的构造,常见于酸性喷出岩,如流纹岩。气孔或杏仁构造:未能逸出的气体残留在岩石中而形成的大小不等的空洞称气孔构造;气孔被后期物质充填后形似杏仁,称杏仁构造。12.侵入岩和喷出岩的比较:侵入岩:中粗粒结构;100%结晶;经常包含掉入岩浆中的外来岩石(包体);喷出岩:隐晶质结构-细粒结构;常见玻璃质——非结晶;常见气泡(气孔构造或杏仁构造)13.岩浆岩的简略分类和最常见的类型(见ppt)。五.沉积岩sedimentaryrock1.沉积岩(sedimentaryrock):地表或近地表的物质(风化碎屑物、溶解的物质、有机物质及某些火山碎屑和宇宙尘埃等)通过搬运作用、剥蚀作用、沉积作用和成岩作用形成的岩石。沉积岩的形成重要在表生条件下形成的,形成温度通常低于200度。特点:成层堆积(层理),并有水、大气和生物作用的痕迹。2.形成过程:原始物质经历:风化作用(物理、化学和生物形成风化产物);剥蚀作用;搬运作用(营力:风、水、重力、冰川);沉积作用;成岩作用(diagenesis:压实、胶结和重结晶)后固结成岩。3.成岩作用:从沉积到成岩过程中所有的化学、物理和生物的变化。发生在地壳上部几千米的地方,温度小于150或200℃。涉及:岩化作用(lithification):松散的沉积物变成坚硬岩石的作用。涉及压实作用(compaction)和胶结作用(cementation)。(1)压实作用compaction:指松散的沉积物在自身重力的作用下,水分排出,孔隙减小,体积缩小而转变为固结的岩石过程。见于所有的沉积物,特别是泥质沉积物。如页岩。(2)胶结作用Cementation:填充在沉积物孔隙中的矿物质将分散的颗粒粘连在一起。常见的胶结物有钙质、硅质、铁质和粘土质。重结晶作用(recrystallization):从相对不稳定的矿物转变为相对稳定的矿物。受温度和压力的影响使得非结晶物质变成结晶物质,细粒结晶物质变成粗粒结晶物质。如非晶质的碳酸钙经重结晶作用后可转变成方解石微晶组成的石灰岩。4.沉积岩的成分:沉积岩的矿物成分:在岩浆岩中大量出现的铁镁暗色矿物橄榄石、辉石和角闪石等在沉积岩中很少。石英、钾长石、白云母、酸性斜长石等浅色矿物在岩浆岩和沉积岩中广泛存在。在沉积岩中有许多新生矿物,如方解石、白云石、粘土矿物、赤铁矿等,此外尚有大量的有机物物质。沉积岩的化学成分:沉积岩原始物质重要来自岩浆岩,因此其平均化学成分和岩浆岩相似,但也有明显差别:A.Fe2O3和FeO:沉积岩中Fe2O3的含量高于FeO;岩浆岩FeO略高于Fe2O3,因素是沉积岩形成于地表富含自由氧的条件下,使大部分Fe2+氧化为Fe3+所致。B.Na2O和K2O:沉积岩中K2O的含量多于Na2O;岩浆岩相反。因素是岩浆岩风化分解后产生的Na常形成易溶盐类(氯化物、硫酸盐类),溶于水中。而含钾矿物如白云母在表生条件下较稳定,粘土矿物又易于吸附钾,故母岩中的K大部分保存在沉积岩。C.沉积岩中富含H2O和CO2:这是由于沉积岩形成于表生条件下所致。5.沉积岩的结构:结构(texture):指沉积岩组成物质的形状、大小、结晶限度及排列方式。常见的结构类型(1)碎屑结构:由母岩机械破碎产生碎屑颗粒,经剥蚀、搬运至异地沉积。可分砾状结构(碎屑粒径>2mm);砂状结构(2-0.05mm);粉砂状结构(多数为0.05-0.005mm);(2)泥质结构(<0.005mm);(3)火山碎屑结构:火山爆发时产生的碎屑物通过搬运沉积作用而形成的结构。涉及集块结构(>64mm)集块岩;火山角砾结构(64-2mm)火山角砾岩;凝灰结构(<2mm)凝灰岩。(4)生物结构:由生物遗体或碎屑形成的岩石所具有的结构。生物含量在30%以上,为灰岩和硅质岩的常见结构。(5)晶粒结构:由化学沉积作用形成的结晶岩石所具有的结构。6.沉积岩的重要种类:(1)陆源碎屑岩(terrigenousclast):沉积物质重要为机械搬运后沉积的各种陆源碎屑物质与粘土矿物组成的物质。碎屑岩类的分类重要依据颗粒大小:砾岩:粒径大于2mm、含量大于50%的碎屑物所组成。圆滑—砾岩;棱角—角砾岩。砂岩:粒径为2-0.05mm、含量大于50%的碎屑所组成。碎屑成分有石英、长石、岩屑,胶结物有钙质、铁质和硅质。常具有斜层理、粒序层理构造。粉砂岩:粒径为0.05-0.005mm、碎屑物含量大于50%。泥岩和页岩:粒径小于0.005mm的碎屑物或粘土矿物所组成。(2)火山碎屑岩:重要由火山作用产生的各种碎屑物质通过搬运后沉积的岩石。集块岩:由直径大于64mm的火山弹及熔岩碎块堆积而成,含量大于50%。常分布在火山通道附近。火山角砾岩:由直径为64-2mm的火山碎屑物及熔岩角砾所组成,含量大于50%,多分布在火山集块岩的外围。凝灰岩:由直径小于2mm的火山碎屑物堆积而成,分布广泛。(3)碎屑生物化学岩。石灰岩:由方解石所组成的碳酸盐岩,可分多种类型,如鲕状构造、竹叶状构造、晶粒结构和生物结构等,泥质成分增至25%-50%称为泥灰岩。白云岩:由白云石所组成的碳酸盐岩,颜色常成灰白色,具晶粒结构或鲕状结构,遇稀盐酸不起泡,常具刀砍纹。硅质岩:重要由SiO2所组成,多为隐晶质,致密坚硬,常呈条带状、层状和结核产出。(4)化学岩——蒸发岩。在干热的条件下,盐度较高的溶液或卤水通过蒸发浓缩作用形成的沉积岩,如石膏、石盐、芒硝、钾盐等。(5)有机岩——煤(coal)。煤是植物遗体通过生物化学作用和物理化学作用,通过百万年的埋藏形成的有机岩。7.沉积岩的构造:组成岩石的各种组分的空间分布和排列方式所显示出来的形貌特性。构造类型:层理构造涉及层内构造和层面构造,其他如叠瓦状构造。纹层:又称细层,层理中可以划分的最小层状单位,具有明显的上下边界,内部颜色、成分和粒度比较均一。多在毫米级层系:有一组相似的纹层叠置而成。结构和产状相似。层系组:相似的环境下形成的层系组合,代表一套层理的基本单元。相邻层系组间的界面称为层面。8.层理的重要类型:(1)水平层理和平行层理:细层界面平直且互相平行,并与层面一致。水平层理产于泥岩和页岩中,由悬浮物质或溶解物质沉淀而成,低能环境(比较弱的水动力条件下)如深湖、泻湖、深湖沉积;平行层理产于砂岩和砾岩中,高能环境(强的水动力),如河道、湖岸或海滩;(2)波状层理:层面波状起伏,总体平行于层面。由水介质呈波状运动所致。当沉积速率大于流水的侵蚀速率时可连续沉积;(3)交错层理(斜层理):由一系列斜交或交切的层系组成。板状交错层理(层系界面大体平行);楔状交错层理(层系界面不平行);槽状交错层理(细层和界面呈槽状,层系界面呈弧状交切);羽状交错层理;交错层理可以指示流向。也可恢复由构造运动所翻转的岩石序列。其他(4)递变层理;(5)透镜状层理;(6)韵律层理9.层面构造:发育在岩石层面上的各种构造。涉及波痕(ripplemark);冲刷痕:如压刻痕(槽痕、沟痕);暴露标志(泥裂mudcrack、雨痕、晶痕及足迹)。10.沉积岩的颜色:原生色:又分继承色和自生色,继承色(继承母岩的颜色)是所含矿物的颜色;自生色是自生矿物及原生混入物的颜色;次生色:是风化后变成的颜色。继承色和自生色可以用来判断沉积环境,次生色不能作为相标志。大部分自生色和次生色由色素导致,即沉积岩的颜色由含铁质化合物或含游离碳等染色物质导致的,含二价铁呈绿色,三价铁呈红色,含少量有机碳呈灰色,多的呈黑色。黑色,有机质丰富,代表还原环境;红、黄、棕色,含铁的氧化物或氢氧化物(赤铁矿、褐铁矿),氧化环境、炎热气候下的产物;绿色,多数是由于含低铁的矿物如海绿石、绿泥石(少数是由于含铜的化合物如孔雀石),弱氧化或弱还原的环境。七.变质岩1.变质作用(metamorphism):原已存在的各种岩石,由于受构造运动、岩浆作用及地热流变化等内力地质作用的影响,使其所处的地质环境的物理化学条件发生改变,从而导致岩石在基本保持固态情况下的结构、成分、构造等发生一系列的变化而形成新的岩石的过程。变质岩(metamorphicrock):由变质作用而形成的岩石。由沉积岩变质而形成的称为副变质岩,由岩浆岩变质形成的称为正变质岩。注意:变质作用属内生地质作用,变质矿物往往有较高的结晶限度,这与岩浆矿物很相似;变质作用往往是在定向压力下发生的,因此即使是非等粒矿物在变质过程也往往发生定向排列(呈现定向构造),形成与沉积岩相似的层状构造(片理);这些是变质岩的重要鉴别特性。从体积上看,变质岩约占地壳总体积的四分之一(27.6%),其中最常见的是片麻岩(21.4%),另一方面为片岩(5.1%),板岩,千枚岩和大理岩。片麻岩是矿物有定向排列习性(条带状、片麻状构造、貌似沉积层理构造)的变质岩。片岩重要由泥岩或页岩变质而成,由于泥质、粘土质矿物转变成片状云母有良好片理而得名。大理岩是经历了重结晶的石灰岩或白云岩。2.引起变质作用的因素:温度(temperature);压力(pressure);化学活动性流体(chemicallyactivefluids)。变质作用的温度范围大体由150-200度至650-1100度之间,低于150-200度时就向成岩作用过渡,高于650-1100度时就向岩浆作用过渡。压力是上覆岩石的重量引起的压力。随深度而增长,速率为25-30MPa/km。a)静压力使岩石或矿物体积变小,形成密度更大的新矿物,同时使岩石塑性变形。如高岭石变质成红柱石。b)动压力——应力。由构造运动产生的定向压力。可引起矿物的压溶和重结晶,导致矿物在垂直动压力的平面上定向排列(片理或劈理),也可使岩石脆性破裂变形。化学活动性流体(chemicallyactivefluids)是存在于岩石孔隙中的一种具有很大挥发性和活动性的流体。重要成分是H2O和CO2,此外尚有多种易挥发分和易溶物质。来源:孔隙水、变质反映过程中析出的H2O和CO2、岩浆分异产生的挥发分和地下深部热液。作用:重要起溶剂作用,带入带出组分,参与化学反映形成新矿物。3.变质作用的方式:重结晶、变质结晶、交代、变质分异、变形和碎裂。重结晶作用:岩石在固态的情况下,原先存在的同种矿物,通过有限的颗粒溶解、组分迁移,再重新结晶成较大颗粒的作用。只是颗粒大小发生改变,没有新矿物的产生。如石灰岩重结晶成为大理岩。变质结晶作用:在特定的温压范围内,固体岩石内部的不同化学组分重新组合,结晶形成新矿物的过程。作用在封闭的系统内进行,无物质的带入和带出。交代作用:化学活动性流体与周边岩石之间发生物质互换的作用。过程中不仅有新矿物的产生和旧矿物的消失,并且使岩石总体化学成分发生改变。变质分异作用:成分均匀的岩石,在岩石总体化学成分不变的前提下,经变质作用后导致矿物组分不均匀的一种变质作用。注意:组分在空间上有一定范围的迁移,不同于一般的重结晶作用;没有组分从体系中带出或带入,不同于交代作用。常形成条带状、片状和片麻状等典型的变质岩构造。变形及碎裂作用:岩石在应力的作用下,当应力超过岩石塑性屈服强度时,会出现塑性变形;当应力超过其弹性极限时,则总体发生破裂。4.变质作用的类型:根据变质作用发生的地质环境和变质过程中起主导作用的物理化学因素可以分为:接触变质作用;动力变质作用;气-液变质作用;区域变质作用;混合岩化作用。指岩浆侵入过程中,由于岩浆带来的热量和挥发性流体的影响,引起侵入体与围岩之间的接触带产生变质作用。接触变质作用特点:1.规模不大仅发生于岩体与围岩之间;2,随着与岩体距离的增长,接触变质限度逐渐减少。变质作用的因素重要是温度和化学活动性流体,据此可进一步分为:A接触热变质作用和B接触交代变质作用。由于岩浆带来的热能导致接触带发生的变质作用。方式重要为重结晶和变质结晶作用。如大理岩、角岩、石英岩等。化学成分在变质前后基本不变。如石英砂岩——石英岩;石灰岩——大理岩;由于岩浆侵入带来的挥发性流体对接触带两侧岩石产生交代反映导致的一种变质作用。作用前后岩石化学成分有显著的变化,并有新矿物的产生。典型的例子为矽卡岩:是在花岗闪长岩等中酸性侵入岩与石灰岩等碳酸盐岩相接触的条件下形成的。动力变质作用:是在构造运动产生的构造应力作用下,岩石发生破裂、变形及与其随着的重结晶作用。分两种:A地壳浅部的动力变质作用;深度一般小于10-15km,温度小于250-300度,静压力小,以脆性破裂为主,最后形成构造角砾岩和碎裂岩等。B地壳深部的动力变质作用。深度一般大于10-15km,温度大于250-300度,静压力较大,以塑性变形为主,最后形成糜棱岩及构造片岩等。气液变质作用:指热的气体及溶液作用于已形成的岩石,使其矿物成分、化学成分及结构构造发生变化,形成新的岩石的过程。变质方式是交代作用,通常沿构造破碎带及矿脉两侧发育,故又称围岩蚀变,其产物称为蚀变岩。如云英岩、青磐岩和蛇纹岩等。区域变质作用:在大范围内发生的,由多种变质因素综合引起的复杂的变质作用。是变质作用中最重要的类型。典型产物有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩和麻粒岩等。按所处的变质环境的压力、温度的差异,可分为A低压区域变质作用;B中压区域变质作用C高压区域变质作用;A低压区域变质作用:深度浅,通常小于10km,压力一般为200-400Mpa,但温度通常较高,可达800度以上。变质岩中出现特性性的低压矿物,如红柱石、堇青石等。B中压区域变质作用:深度一般大于10km,压力一般为300-800Mpa。泥质变质岩中出现蓝晶石(低温)和夕线石(高温)为特性。C高压区域变质作用:深度一般大于15km,压力一般为300-1000Mpa,并随着有强烈的构造应力作用,温度较低。出现蓝闪石、硬玉和文石为特性。混合岩化作用。变质作用向岩浆作用过渡的一种超变质作用。在该变质作用中长石、石英等低熔点矿物重熔和分异,形成长英质脉体,并与残留的变质岩基体一起组成各种混合岩。常见的混合岩有眼球状混合岩、混合花岗岩等。5.变质岩的矿物成分:在岩浆岩或沉积岩中重要造岩矿物,如石英、长石、方解石等在变质岩中也常见。特有的变质矿物,如石榴子石、红柱石、硅灰石、滑石、石墨等,是鉴定变质岩的标志。变质岩中矿物特点:片状、针状、柱状矿物较多,分子体积小、比重大得多,变形现象发育。6.变质岩的结构:变余结构、变晶结构、变形结构、交代结构。变余结构(palimpsesttexture):变质限度浅,保存了部分原岩的结构。变余结构为低档变质岩(变质限度较低)中常见的一种结构。其命名原则为变余加上本来的结构名称。如变余砂状结构、变余砾状结构等。变晶结构:在变质过程中由变质结晶和重结晶所形成的结构。与岩浆岩结晶结构相比,不同在于:同一世代变晶矿物没有明显的先后顺序,矿物的结晶限度取决于结晶能力。按粒度的绝对大小可进一步分为:粗粒(>3mm)、中粒(3-1mm)、细粒(1-0.1mm)、显微(<0.1mm)。按晶粒相对大小及形态可以划分为:等粒状变晶结构、角岩结构(显微粒状变晶结构)、斑状变晶结构、鳞片状变晶结构、鳞片粒状变晶结构、纤维状变晶结构。变形结构:受应力挤压而使矿物颗粒破裂,错动、塑性变形等形成:角砾状结构、碎裂结构、糜棱结构(研磨成细粒,定向)7.变质岩的构造:变余构造、变成构造、混合构造。变余构造:岩石经变质后,仍保存本来岩石的构造特性,称之为变余构造。常见的变余构造有变余层理构造、变余砾状构造、变余流纹构造等。变成构造:变质过程中形成的特性构造。斑点状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造。8.常见的变质岩:石英岩:石英砂岩等硅质岩变质形成,白色、灰色、粒状变晶结构,块状构造。石英含量大于70%,另一方面为长石、云母和绿泥石等。大理岩:碳酸盐岩接触热变质作用或区域变质作用形成。白色,变晶结构,块状构造,矿物成分是方解石,白云石。可有透闪石,硅灰石,透辉石等变质矿物。角岩:泥质岩接触热变质作用形成。暗灰色或黑色,角岩结构或斑状变晶结构,变斑晶是红柱石,堇青石等。区域变质岩:板岩:变质限度低,原岩矿物成分基本没重结晶具板状构造,变余结构,一般是泥质岩,粉砂岩或凝灰岩变质形成。千枚岩:变质限度较板岩高,原岩矿物基本重结晶,重要是绢云母,绿泥石,钠长石等。鳞片变晶结构,千枚状构造。片岩:变质限度更高,具显晶质的鳞片粒状变晶结构,片状矿物是云母,绿泥石。粒状矿物是石英,长石,片状构造。片麻岩:矿物粒度大于1mm,中-粗粒粒状变晶结构,片麻状构造,石英和长石的含量大于50%,长石含量大于25%。七.地质年代geologictime1.绝对地质年代(absolutegeologicaltime):某一地层形成或地质事件发生的实际(定量)年龄。相对地质年代(relativegeologicaltime):地层沉积或地质事件发生的相对顺序,不是实际(定量)年龄.2.拟定相对地质年代的原理:(1)岩层的沉积过程的将今论古——地层叠覆律;(2)生物演化规律——化石层序律;不同时代的地层具有不同的化石,含相同化石的地层其时代相同。WilliamSmith(1769-1839)----地层学之父于182023提出。(3)地质体之间的切割关系——切割律,被切割的地质体其时代要早于切割它的地质体。地层:远古的沉积物不断被覆盖压缩成层状,固结以后称为岩层(层状岩石),而在一定地质时期形成的岩层称为地层(strata)。(具有时代意义的岩层)。地层叠覆律:地层原本总是水平的;先形成的地层总是被后形成的覆盖;未经或略经地质运动的地层,老的在下,新的在上。3.地层之间、地层与其他地质体之间的接触关系(见ppt)非整合:沉积岩覆盖在变质岩或岩浆岩之上。相对年代判断:较新的会包具有从较老的地质体带来物质;整合接触(conformity):上下地层基本平行,地质年代连续。平行不整合(disconformity)or假整合:老地层经抬升、削平后,被新地层覆盖,两者呈平行关系,但接触面不平整,有明显的沉积间断。角度不整合(angularunconformity):老地层经构造运动发生褶皱,然后发生风化剥蚀,再此被新地层覆盖,两者呈角度关系。上覆地层截切下伏地层(见ppt)。4.绝对地质年代的测定。放射性元素总是以不受外界温、压条件影响的一定速率衰变,释放出α粒子、电子、光子等,最终变为同一元素的较稳定的同位素或者其他元素。半衰期:母元素有一半衰变为子元素所通过的时间。因放射性元素衰变速率恒定,所以半衰期也是恒定的。5.熟记地质年代表。6.地层的划分:根据地层具有的各种属性(岩性、化石、不整合面等),将一个地区的地层划分为多个较小的相对独立的地层单位,利于分析对比地层。年代地层划分:根据地层的时间属性进行的划分。某个年代地层单位就是那个地质时代内形成的所有的地层的总和。地质年代单位与年代地层单位的一一相应关系。岩石地层单位:根据不同的岩性和岩性组合来划分并建立的地层单位。基本单位:组,指具有岩性、岩相和变质限度一致的岩石单位。一般以典型剖面附近的地理名称命名,如长兴组-厚层状深灰色灰岩夹燧石层-长兴(浙江煤山长兴,命名地)7.岩石地层单位体系:群——几个具有一定联系的组的组合;组——基本单位,具有岩性岩相和变质限度的一致性;段——可以从组内划分出来;层——特性明显区别于相邻的地层。岩石地层单位具有地方性和穿时性。8.地层对比的意义:通过地层对比,可以重建大区域乃至全球的地质发展历史。没有一个地方的地质记录可以完整记录地球的发展史。需要通过地层对比,拼接起来自不同区域的地层记录。最终恢复全球的地质记录,对于某个地区来说,地层对比的意义在于可以拟定该地区的地层在全球标准年代表中的位置。9.地球的历史(了解)。掌握澄江生物群和热河生物群。八、板块构造(platetectonics)1.板块构造是一种全球尺度的构造运动。构造运动指由于地球内部动力引起的组成岩石圈物质的机械运动,也称做地壳运动或岩石圈运动。按运动方向:垂直运动和水平运动。准时间:古构造运动(古近纪及以前),新构造运动(新近纪及第四纪)和现代构造运动(人类历史记载以来)。构造运动还可以划分出不同规模,岩石圈板块运动是最大规模的构造运动。2.构造运动的表现:垂直运动的表现:地层厚度的变化,特定的地壳运动环境下只能形成相应厚度的地层,但有时可见巨厚的相同沉积岩。说明地壳发生了强烈的下降,反之则说明地壳发生了抬升。因此地层厚度的变化可以反映相应地区曾发生以升降为主的垂直运动。水平运动的表现:地形地貌的异常与错位,自然发展的地形和地貌有连续性,但有时可见同一类型或有成因关联的地形地貌发生了异常变化或错位。说明地壳发生了显著的水平位移因此地形地貌的异常变化可以反映相应地区曾发生过以水平位移为主的水平运动。3.大陆漂移学说及其证据:20世纪出,年轻的气象学家魏格纳发现美洲大陆和非洲大陆的边沿十分相似,假如将它们移近,则边沿几乎可以完全拼合。192023提出大陆漂移学说,192023出版了《海陆的起源》。大陆漂移学说:大陆在古生代晚期曾连接成一体,称联合古大陆或泛大陆(Pangaea),围绕古大陆的广阔的海洋称泛大洋。后来由于某种因素,从中生代开始,泛大陆逐渐破裂、分离、漂移,最终形成现在的陆洋分布格局。证据:a)大陆形状相似,如非洲与美洲的可拼性;b)古生物证据,如舌羊齿(蕨类)曾生活在二叠至三叠纪时期澳大利亚、印度、南美洲、非洲和南极洲;c)古气候证据,3亿年前的晚古生代冰川的存在于南美东缘、非洲中部和南部、澳洲南部及印度、南极均有冰川遗迹,将这些大陆拼合起来后才干得到流向从陆地中心向外侧流动的满意解释;d)地质构造证据;北大西洋两岸的许多褶皱山系、地层和构造可以彼此衔接。海底扩张学说提出的背景:古地磁的应用和磁极倒转;20世纪60年代初,借助于丰富的海底调查资料和古地磁证据,迪茨和赫斯几乎同时提出了海底扩张学说。内容:岩石圈在洋中脊处裂开,地幔中火热熔融的岩浆喷出并凝固形成新的岩石圈,这些新形成的岩石圈把先形成的岩石圈向两侧推开,从而导致大洋海底不断扩张。岩石圈到达大陆边沿的海沟处后,会沿着消减带向下俯冲重新消亡在地幔内。证据:A.洋中脊两侧磁条带对称;B.沉积物由洋中脊向两则从无到有,厚度从小到大。大洋地壳最老年龄为1.6亿年,位于大洋的两侧。且沿大洋中脊呈现对称分布;C.转换断层的发现,切穿洋中脊的一种大规模的平移断层。转换断层与平移断层的区别:转换断层两侧的洋脊之间的相对距离基本不变;假如断层错断的洋中脊的扩张速率相同则,该区段之外的断层无相对位移。5.板块构造理论的基本思想:a.固体地球由上覆刚性的岩石圈和下伏塑性的软流圈所组成。b.刚性岩石圈可分大小不等的板块,漂浮在软流圈上作大规模的运动,驱动力来自地幔物质的对流。c.板块内部相对稳定,边界则活动,是岩浆、地震、构造活动及变质作用的重要场合。d.板块运动以水平运动为主,位移可达几千公里。6.板块的边界类型:a)离散(分离)型板块边界(divergentplateboundary);b)汇聚型板块边界(convergentplateboundary);c)平错(剪切)型边界(shearplateboundary)也称转换断层型边界。离散型板块边界:两侧板块沿着相反的方向运动,地幔对流物质不断沿边界涌出并添加到两次板块边沿上。形成新的岩石圈。大洋中脊和大陆裂谷都属于本类型板块边界。汇聚型板块边界:边界两侧板块做相对运动,发生挤压、对冲和碰撞,涉及俯冲边界(大洋与大陆板块)和碰撞边界(大陆与大陆板块)。岩石圈消减。剪切(转换断层型)边界:两个板块沿边界互相剪切。不形成新的岩石圈,本来的岩石圈也不会消减。重要是大洋中的转换断层,大陆上也有,如圣安德烈斯断裂。7.全球岩石圈可分七大板块:欧亚板块、非洲板块、印度板块、太平洋板块、南极洲板块、北美洲板块和南美洲板块。也可分得更细。8.威尔逊旋回WilsonCycle:加拿大学者威尔逊(J.T.Wilson,1973)将岩石圈从大陆破裂、裂谷出现到洋盆形成,再从洋盆俯冲、缩小到闭合的完整过程,划分为六个阶段(期)———威尔逊旋回。胚胎期:大陆裂谷,如东非裂谷ﻫ幼年期:出现洋中脊和狭窄洋盆,如红海、亚丁湾ﻫ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;9.板块构造与地质作用:A.板块构造与地震作用:全球95%以上的地震都发生在板块边界地区,环太平洋地震带、阿尔卑斯-喜马拉雅-印尼地震带、大洋中脊地震带及大陆裂谷地震带。B.板块构造与岩浆作用:岩浆活动的空间分布重要集中在板块边界附近。板块的边界活动还控制岩浆活动的成分、来源及成因机制等特性。C.板块构造与沉积作用:地球表面不同部位间的差异升降运动,导致出现不同深度的海洋和陆地上的各种河湖平原、山间盆地等地形,在地球外部地质营力(涉及水流、风、冰川、生物作用)影响下是发生沉积作用的重要场合。D.板块构造与变质作用:变质作用常发生在板块构造带。E.板块构造与成矿作用:板块运动都随着着相应的成矿作用,并且成矿规模和构造作用的强度呈正相关。九.地质构造1.岩层(rocklayers):具有层状构造的岩石,即我们在野外见到的层状岩石。2.产状(attitude):岩层在三维空间的延伸状况,即产出的状态。可用走向(strike)、倾向(dip)、倾角(dipangle)三要素表达。走向:岩层面与任一水平面的交线称为走向线,线的两端方向称为走向;倾向:岩层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引的直线称为真倾斜线,它在水平面上的投影线所指的方向称为倾向。倾角:岩层面上的真倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角。视倾角:视倾斜线与其在水平面的投影的夹角。视倾角小于真倾角。3.岩层产状的记录:象限角法和方位角法。在地质图上符号表达:长线表达走向,短线表达倾向,数字表达倾角,长短线表达实际方位。4.岩层的产状类型:A水平岩层;B直立岩层;C倾斜岩层。A水平岩层;是同一层面上各点的标高相同或基本相同的岩层。特点:在地形地质图上,岩层的地质界线与地形等高线平行或重合;一套水平岩层,在岩层没有倒转的前提下,老的在下,新的在上;水平岩层的厚度为其顶底面的高差;水平岩层的地表出露宽度取决于岩层厚度和地面坡度。B.直立岩层;岩层面与水平面垂直。具以下特性:在地形地质图上,其地质界线为直线;地表出露宽度与岩层厚度相等。C.由构造运动改变了岩层的原始水平面,使岩层面与水平面有一定的交角。a)在地形地质图上,岩层的地质界线与地形等高线相交,穿越沟谷和山脊的地质界线均呈“V”字形,这种规律叫“V”字形法则。b)一套倾斜岩层,当岩层顺序正常时,沿着倾向岩层的时代由老到新。c)倾斜岩层的地表出露宽度取决于倾角、地面坡度、岩层厚度及地面与岩层面的关系。V字形法则(见ppt):相反相同-岩层倾斜与坡向相反则地质界线的弯曲方向与等高线一致,但地质界线的弯曲限度比等高线小。相同相反-岩层倾斜与坡向相同,且坡角小于倾角,则地质界线的弯曲方向与等高线相反;相同相同-岩层倾斜与坡向相同,且坡角大于倾角,则地质界线的弯曲方向与等高线一致,但地质界线的弯曲限度比等高线大。5.地质界线:不同地质体和地质现象之间的界线,即地质体及构造面与地表或任意剖面的交点所构成的线称地质界线。将地质界线绘制到地形图上所得到的平面图形,不仅同时反映一个地区的地形特性和地质特性,并且还揭示出两者之间的互相关系。称这种图件为地形地质图。它是地质工作的重要成果和研究基础。6.地质构造(Geologicalstructure)是组成地壳的岩石、岩层和岩体在地球内部动力的作用下发生的变形或变位后产生的形迹。7.褶皱(Fold):岩层在侧向压应力作用下发生弯曲的现象,也称褶曲。褶皱一词表白了本来平坦的岩层,受构造运动力的作用形成褶曲。岩层褶皱后原有的空间位置和形态都已发生改变,但其连续性未受到破坏。构造运动是导致褶皱存在的直接因素。褶皱的基本要素:核、翼、转折端、枢纽、轴面等。根据转折端褶皱可以分为圆弧形、尖棱状、箱状和挠曲。8.向斜和背斜:背斜(anticline):核部由老地层组成,两翼由新地层组成,岩层凸向地层变新方向的褶皱。向斜(syncline):情况刚好与背斜相反。核部由新地层组成、两翼由老地层组成,岩层凸向地层变老方向。两翼地层向核部倾斜,平面上老地层位于两侧,新地层位于中间。当岩层的新老关系不清时,核部向上拱着称背形,向下拱着称向形。9.根据轴面和两翼产状分类,褶皱可以分为:a直立褶皱:轴面近于直立,两翼倾向相反,倾角近于相等;b斜歪褶皱:轴面倾斜,两翼倾向相反,倾角不等;c倒转褶皱:轴面倾斜,两翼倾向相同,有一翼地层层序倒转。d平卧褶皱:轴面近于水平,有一翼地层层序倒转。e翻卷褶皱:轴面卷曲的平卧褶皱。10.褶皱的组合类型:复背斜和复向斜:两翼被一系列次级褶皱复杂化的大型褶皱构造。平面上中央部位的次级褶皱的组成地层老于两侧次级褶皱的地层,则为复背斜,反之为复向斜)隔挡式褶皱和隔槽式褶皱。隔挡式褶皱:由一系列平行褶皱组成,其特性是背斜紧闭,向斜平缓开阔。隔槽式褶皱:特点是向斜紧闭,背斜平缓开阔,常呈箱状)11.断裂构造的基本类型:节理(张节理、剪节理)和断层节理joint:是岩石中的裂隙,是没有明显位移的断裂。按节理形成时所处的应力状态可分为:张节理(tensionjoint)和剪节理(shearjoint)。断层fault:是岩层顺破裂面发生明显位移的断裂构造。12.剪节理和张节理(区别见ppt):剪节理-由剪应力产生的破裂面。特性:延伸稳定,经常呈“X”型,节理面平直光滑,未填充时是闭合的缝。张节理:是由张应力产生的破裂面。特性:a.产状不稳定,延伸不远。b.节理面粗糙不平,无擦痕。c.多张口,常被充填形成脉体。d.砾岩中发育的张节理常绕过砾石。e.可形成锯齿状张节理,雁列式张节理等。13.断层(fault):岩层或岩体受力破裂后,两侧岩块沿破裂面发生了明显的位移。断层的几何要素:断层面及被它分隔的两个断块。断层面:是一个将岩块或岩层断开成两部分的破裂面,两部分岩块沿该破裂面发生位移。断层面与地面的交线为断层线。断(层)裂带(faultzones):断裂处宽敞含大量碎石。14.断层的基本类型:正断层normalfault;2.逆断层reversefault;3.平移断层strike-slipfault;正断层:上盘相对下盘沿断层面向下滑动。产状较陡,大多在45度以上。一些正断层上陡下缓。逆断层:上盘相对下盘向上滑动(上盘上升)。分高角度逆断层(大于45度)和低角度逆断层(小于45度)。倾角在30度左右或更小,位移量很大的低角度逆断层称逆冲断层。大的逆冲断层的上盘从远处推来的岩块称外来岩块,下盘相对未动的称原地岩块,推覆体即为一种外来岩块。平移断层:断层两盘沿断层面走向相对移动的断层,即走向滑动(strike-slip)断层。据对盘向右或向左滑动方向的不同(垂直断层走向方向观测),分左行和右行平移断层。组合:逆平移断层和正平移断层。特点:断层面一般较垂直,没有挤压力和拉张力。15.判断断层两盘相对运动方向方法:a)根据标志层的错动;b)根据牵引褶皱(断层两侧岩层受断层错动的影响而变薄和变弯曲,根据形态可以判断断层的方向);c)擦痕和阶步;d)断层角砾;e)地层的反复(不对称反复)和缺失。16.断层的时代:根据断层与地层的关系拟定相对时代。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。17.断层的组合类型:叠瓦式断层:若干条大体平行排列的逆断层构成,其上盘依次向上逆冲,剖面上成叠瓦状;由一套倾向一致产状相近并向一个方向逆冲的若干条逆冲断层(位移量很大的低倾角断层)组成的叠瓦式构造。是强烈挤压作用的结果。常发生在造山带附近同褶皱伴生;地堑由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层构成。两条正断层之间是一个共同的下降盘。地垒由两条走向基本一致的反向倾斜的正断层所构成,两条正断层之间为一个共同的上升盘。18.褶皱的野外辨认标志:地层对称、反复出现;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。十风化作用1.风化作用weathering:在地表或近地表的环境中,由于温度变化,大气,水和水溶液及生物等因素的影响,使岩石在原地遭受破坏的过程。风化作用的结果:单纯的机械破碎,岩石由大块变成小块;岩石矿物的分解,一部分被水溶液带走,一部分残留在原地。2.风化作用的类型:A物理风化作用Physicalweathering;B化学风化作用Chemicalweathering;C生物风化作用Biologicalweathering物理风化作用概念:指由于(大气)温度变化等自然因素的影响,使岩石在原地发生崩解的作用。仅仅是机械破碎的过程而化学成分等无明显改变。物理风化作用的方式:温差风化、冰劈作用、盐类的结晶与潮解、层裂或卸载作用。温差风化:由于温度的变化,岩石反复膨胀和收缩,使岩石崩解的作用。多在温差大的干旱和半干旱地区发生。冰劈作用(frostwedging):由于气温的变化,岩石裂隙中的水反复结冰和融化,从而导致岩石裂隙不断扩大,使岩石发生崩解的作用。重要发生在高纬度及高山区。盐类的结晶与潮解作用:由于岩石裂隙中的盐类反复结晶、潮解,使岩石崩解的作用,多发生在干旱及半干旱地区。层裂或卸载作用(pressure-releasefracturing):埋藏地壳较深处的岩石,如岩浆岩、变质岩、沉积岩,都承受上覆岩石重量而产生的静压力,一旦由于某种因素(地壳运动、剥蚀作用、人工采石等),上覆岩石被剥蚀掉而出露地表,岩石就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地表的裂隙,促使岩石层层剥落和崩解。B.化学风化作用(chemicalweathering):在大气、水和水溶液的作用下,使岩石、矿物发生分解的作用。发生了化学反映,成分改变。化学风化的方式:溶解作用、氧化作用、水化作用、水解作用。溶解作用(dissolution):岩石中矿物溶解于水而产生分解的过程。卤化物、硫酸盐、碳酸盐等矿物易溶于水,常见是碳酸盐矿物溶于含CO2的水溶液中。氧化作用(oxidation):矿物与大气或水中的游离氧反映,生成氧化物的过程;铁帽是指各种金属硫化物矿床经受较为彻底的氧化、风化作用改造后,在地表形成的Fe、Mn氧化物和氢氧化物为主及硅质、粘土质混杂的帽状堆积物。铁帽是寻找各种硫化物矿床的重要标志。水化作用(hydration):把水分子结合到矿物的晶格中的作用。水分子在矿物晶格中成为结晶水,只有在高温下才干分离出来,因而原矿物就变成含水的新矿物。水解作用(hydrolysis):弱酸强碱岩或强酸弱碱盐遇水会解离成带不同电荷的离子,这些离子分别与水中的H+和OH-发生反映,形成含OH根的新矿物称为水解作用,大部分造岩矿物属于硅酸盐或铝硅酸盐类,是弱酸强碱岩易于发生水解。C.生物风化作用概念:生物的生命活动引起岩石的分解。分类:生物物理风化作用:指生物活动导致岩石机械破坏的作用(根劈作用);生物化学风化作用:生物在新陈代谢过程中产生的分泌物和生物死亡后的遗体腐烂的分解产物使岩石分解破坏的作用。3.影响风化作用的因素涉及:a)岩石的成分;元素的迁移能力。元素及其化合物在风化过程中从矿物中析出的难易限度。元素迁移能力与气候有关;b)岩石的结构和裂隙度;c)气候的影响;d)地形的影响;e)人类活动的影响;矿物的抗风化能力-矿物成分①各类矿物的耐风化能力的顺序:自然元素>氧化物、氢氧化物>硅酸盐、硫化物>硫酸盐、卤化物。②共价键型矿物的抗风化能力>离子键型的矿物③对同类矿物而言,浅色或无色矿物抗风化能力大于深色矿物;表层形成的矿物比地下深处高温高压环境中形成的矿物耐风化;岩浆岩矿物中抗风化能力与结晶顺序相反。岩石抗风化能力:在相同的外界条件下,单矿物组成的岩石,其抗风化能力大于复矿物岩石。沉积岩的抗风化能力大于岩浆岩。差异风化:在相同自然条件下,由于岩性(矿物组成)的不同而导致风化速度不同,使岩石表面出现凸凹不平的现象。如宜昌长江西陵峡中的牛肝马肺峡。岩石结构、裂隙发育限度对风化作用的影响:颗粒大的岩石易于化学风化;孔隙度大的岩石且连通性好的岩石,易于风化;沉积岩中钙质胶结的岩石较硅质胶结的岩石易于风化;裂隙发育的岩石易于风化。球形风化spheroidalweathering:岩石中因发育多组裂隙被切割成大小不一的岩块,其棱角部分与外界接触面最大,最易受到风化破坏,由于风化作用的影响,岩石表面趋于圆化(球状)的现象,是由物理风化和化学风化共同作用的结果。常见于较细、均质岩石中,如粉砂岩、凝灰岩、火山熔岩中。气候带对风化作用的影响:气温和降雨量气温的高低影响化学风化速度昼夜温差大小影响物理风化强弱降雨量(水的多少)影响化学风化作用的强弱。气候决定了风化作用的类型冰冻气候带--冰劈作用,基本无化学风化;干旱、半干旱区--温差风化为主,化学风化作用薄弱;温暖潮湿区---化学风化显著,生物风化发育;炎热潮湿区---化学风化、生物风化强烈、彻底。地形对风化作用的影响:随地形高低的变化,引起气候的垂直分带,从而导致风化作用的类型和速度不同。同一高度的阳坡和阴坡因温度有差异,风化作用强度也会有差异,阳坡比阴坡风化作用强。地形陡缓对风化作用也有影响。陡坡地下水位低,植被稀少,风化产物不易保存,而缓坡则相反,化学和生物风化相对强烈,风化产物易保存。4.残积物(eluvium):地表岩石通过长期的风化作用,各种矿物发生不同限度的分解,可迁移的成分从原矿物中迁移出来随水流走,剩下的物质残留在原地称为残积物。简朴的说,残积物就是:经长期物理和化学风化作用后残留在原地的风化产物。土壤:通过生物风化作用的改造而富含腐植质的残积物。风化壳:在陆地表面由残积物和土壤构成的一层不连续的、厚薄不均的薄壳。风化壳性质受岩石性质、气候、地形等因素的影响。地形陡峭的地区,风化产物难以保存,因此不存在风化壳。风化壳具有垂直分带性(土壤层、残积层、半风化层)和水平分带性(五种风化壳类型)。5.风化壳的垂直分带性:风化壳的三层结构:土壤层:重要由粘土矿物和腐殖质组成,是残积物经生物风化作用的产物;残积层:重要由岩石风化形成的粘土矿物或其他风化产物组成,结构疏松,不含腐殖质;半风化层:由只发生轻微风化的岩石组成,岩石较致密,完全保存原岩的结构、构造。向下过渡为基岩。6.风化壳的水平分带性:岩屑型--高寒地区;硅铝型-粘土型--温带潮湿;硅铝型-碳酸盐型--温带半干旱;硅铝-氧化物,硫酸盐型--干旱气候;砖红土型--湿热的热带气候7.古风化壳:地质历史时期形成的风化壳称为古风化壳。意义:了解一个地区地壳的运动史;古风化壳形成时的气候、古地形特点;指导寻找残积层的铝土矿、铁矿、高岭土矿等。由于外动力地质作用的影响,古风化壳通常保存不完整。十一、地面流水的地质作用1.陆地水分为:地面流水、地下水和冰川三大类。地面流水是指沿陆地表面流动的液态水体。涉及河流(常年性流水)、片流和洪流(暂时性流水)。地面流水分为常年和暂时性流水。常年性流水具有稳定的水源补给和固定的水道。暂时性流水分为片流和洪流。地面流水重要来源:一方面是大气降水,另一方面是冰雪融水,此外是地下水以泉的形式成为地面流水。片流(sheetflow):是指沿斜坡无固定水道的面状水流,水层薄,速度慢,网状分布。洪流(floodflow):是指沿沟谷流动的水流,由片流汇集到沟谷中形成的,流速快,流量大,有固定水道。2.片流的地质作用:对风化壳表层的面状机械侵蚀作用—称为洗刷作用(sheetwash)。片流也可冲蚀坡面,形成线状沟槽。片流可将冲刷、冲蚀产物搬运到坡脚沉积形成无分选和层理的沉积物,称作坡积物(slopewash),坡积物在山麓下常连接成裙边形地形称为坡积裙。当面流的活力因斜坡逐渐变缓而逐渐减少,最终会达成平衡状态,其洗刷作用和堆积作用停止。3.洪流的地质作用:片流汇聚而成。a)洪流的侵蚀作用:洪流以自身的动力及携带的泥沙、石块对沟谷的冲蚀
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