地质学基本知识

地质学基本知识

饶玉学

2011年12月2021/10/10星期日1重点分七个方面介绍：1、地球与地球结构2、地层及地质年龄4、岩浆作用5、岩石与岩石分类3、地质构造6、矿床与矿床分类7、找矿勘查技术方法2021/10/10星期日2一、地球与地球结构1.1地球结构图2021/10/10星期日3一、地球与地球结构1.2地壳、地幔和地核特点纵横波分层

厚度（千米）

状态

组成

温度压力密度

地壳P、S波的波速突然增大。（莫霍面）

P、S波的波速突然减小，S波直至消失。（古登堡面）硅铝层大陆部分平均33大洋部分平均6整个地壳平均17固态岩石逐渐增大硅镁层地幔上地幔上地幔顶部1000固态铁镁的硅酸盐类物质，由上而下铁镁含量逐渐增加。上地幔上部软流层下地幔

2900固态地核外核5100液态以铁镍为主并含少量较轻元素。内核固态2021/10/10星期日4一、地球与地球结构1.3地壳结构特点与物质组成由于人类寻找各种矿产的空间是在地壳，所以，地质学家对地壳不断开展探索性科学研究。1、地壳元素的组成：丰度值（克拉克值）、百分比2、地壳分层及物质组成3、地壳结构特点硅镁层硅铝层厚度变化大，分布不均匀硅镁层分布是连续的,硅铝层在大洋底部罕见2021/10/10星期日5一、地球与地球结构1.4我国对地壳结构研究现状1997年6月国家科技领导小组批准，中国大陆科学钻探工程被列为“九五”国家重大科学计划。1999年9月27日，原国家计委批准了“中国大陆科学钻探工程”项目建议书。并由国土资源部负责组织，具体实施任务由“中国大陆科学钻探工程中心”承担。王达教授任总指挥，许志琴院士任首席科学家。总投资1.76亿元。中国是再苏联和德国之后第三个超过5000米的科学深钻的国家，2006年完成钻探任务，钻探深度达5158米。2021/10/10星期日61.4我国对地壳结构研究现状一、地球与地球结构2021/10/10星期日7一、地球与地球结构1.4我国对地壳结构研究现状目前科技部批准的深部探测计划正在实施，已经取得了一系列科研成果，成功研制了万米钻机，重量达1000吨，高54米，近期准备运到大庆油田开展地壳深部钻探研究，同时数据采集和处理技术已经研发成熟，构建了多目标、多学科的地质大科学框架，总体可以达到国外的技术水平。2021/10/10星期日8一、地球与地球结构第一章结束返回目录2021/10/10星期日9二、地层及地质年龄2.1概念地层指地壳表层成带状展布的层状岩石，研究的主要范围是建立地层层序以及确定其相互间时间关系。世界地层科学家早期主要是采用地层层序、古生物、地层接触关系等方法确定年龄，到50-60年代以后直至目前，在同位素科学技术迅速发展的基础上，采用同位素方法测定岩石中矿物同位素年龄获得地层（地质）年龄数据。2021/10/10星期日10二、地层及地质年龄2.2地层、地质年龄表2021/10/10星期日11二、地层及地质年龄2.3相对年代的确定1.地层层序率：地层形成时是水平或近水平，并且先形成的在下部，后形成的在上部，构成上新下老的关系。

2.化石层序率：生物是由简单向复杂，由低级向高级进化，含高级生物化石的地层时代新，含低级生物化石的地层时代老。3.地层的接触关系：地球在漫长的演化过程中经历的地壳运动在当地的地层中留下了物质记录。不同时代形成的地层彼此之间的接触关系不同，可分为三种：整合、假整合及不整合。2021/10/10星期日12二、地层及地质年龄2.4同位素年龄的确定同位素年龄测定是根据矿物和岩石中放射性同位素衰变原理及其衰变产物的数量比来推算这些矿物和岩石在地壳中存在的时间，也就是它们的地质年龄。人们把利用这种方法所测到的岩石的年龄称为同位素年龄。用于地层年龄测量的同位素方法主要有U-Pb法、Th-pb法、Rb-Sr法、K-Ar法、Sm-Nd法等。2021/10/10星期日13二、地层及地质年龄第二章结束返回目录2021/10/10星期日14三、地质构造3.1岩层产状

岩层在空间产出的状态称为岩层的产状。用岩层的走向、倾向和倾角来确定，一般称为岩层产状要素。2021/10/10星期日15三、地质构造3.2褶皱构造受各种地质作用的影响，导致岩层发生变形而产生的连续弯曲的各构造形态。2021/10/10星期日16三、地质构造3.2褶皱构造－图22021/10/10星期日17三、地质构造3.2褶皱构造－图32021/10/10星期日18三、地质构造3.3断裂构造自然界岩石受应力以后，当作用力超过其强度时，就会产生断裂，使其连续性和完整性遭到破坏，这种岩石脆性变形的产物称为断裂构造。可分为节理和断层，断层对岩层和岩石的变化影响很大，可造成岩石有明显的位移。2021/10/10星期日19三、地质构造3.3断裂构造2021/10/10星期日20三、地质构造3.3断裂构造2021/10/10星期日21三、地质构造3.3断裂构造－新疆克拉玛依黑油山2021/10/10星期日22三、地质构造3.3断裂构造－新西兰热泉喷发2021/10/10星期日23三、地质构造第三章结束返回目录2021/10/10星期日24四、岩浆作用4.1概念岩浆的形成、运移、冷凝固结成岩浆岩的全过程称岩浆作用。岩浆通过侵入和喷出（火山）作用形成岩浆岩。2021/10/10星期日25四、岩浆作用4.2岩浆的喷出作用岩浆喷出地表，沿坡流动，迅速冷凝固结形成喷出岩。2021/10/10星期日26四、岩浆作用4.2岩浆的喷出作用喷出地表的岩浆迅速冷凝固结成岩2021/10/10星期日27四、岩浆作用4.2岩浆的喷出作用1972年夏威夷火山爆发形成的熔岩流2021/10/10星期日28四、岩浆作用第四章结束返回目录2021/10/10星期日29五、岩石与岩石分类5.1概念岩石是一种或多种矿物的集合体，主要研究对象是地壳及上地幔上部的岩石，它是构成地壳的基本部分。按岩石成因可分为；岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。2021/10/10星期日30五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.1岩浆岩岩浆岩是由地壳内部上升的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的，又称火成岩。岩浆主要来源于地幔上部的软流层，温度高达1300℃，压力约数千个大气压，使岩浆具有极大的活动性和能量。按其活动又分为侵入岩和喷出岩。侵入岩是未达到地表的岩浆冷凝而成的岩石。喷出岩是在岩浆喷出地表的条件下形成，温度低，冷却快。2021/10/10星期日31五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.1岩浆岩分类：按酸度可划分成四大类，按碱度可相应划分出4个岩类：超基性岩类：钙碱性系列的岩石是橄榄岩-苦橄岩类。基性岩类：钙碱性系列的岩石是辉长岩-玄武岩类。中性岩类：钙碱性系列为闪长岩-安山岩类。酸性岩类：钙碱性系列的花岗岩-流纹岩类。2021/10/10星期日32五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.1岩浆岩2021/10/10星期日33五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.1岩浆岩2021/10/10星期日34五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.1岩浆岩2021/10/10星期日35五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.2沉积岩沉积岩是在地壳表面环境中形成的岩石。经过风化、搬运、沉积固结等沉积而成，其主要特征：1、呈层状产出，并经历分选作用，层理构造显著；2、岩层表面可出现波痕、交错层、泥裂等构造。3、沉积岩中常含古代生物遗迹，经石化作用即成化石4、沉积岩地质体的形态可能与河流、三角洲、沙洲、沙坝的范围相近。5、沉积岩固结程度有差别，有些甚至是未固结的沉积物。2021/10/10星期日36五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.2沉积岩2021/10/10星期日372021/10/10星期日38五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.2沉积岩2021/10/10星期日39五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.3变质岩它是地壳物质在内力地质作用下，它是岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，使原岩改变其成分、结构、构造变成新岩石。主要是由岩浆岩或沉积岩在变质作用下形成。与前两类岩石主要区别是变质岩属重结晶的岩石，颗粒较粗，不含玻璃质和有机质。。2021/10/10星期日40五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.3变质岩灰色片麻岩2021/10/10星期日41五、岩石与岩石分类5.2岩石分类5.2.3变质岩紫苏花岗岩2021/10/10星期日42五、岩石与岩石分类第五章结束返回目录2021/10/10星期日43六、矿床与矿床分类6.1概念随着矿业生产的发展而产生了矿床学，是一门技术经济与地质学相结合的综合性学科，它的主要任务是研究各类矿床的成矿物质来源、成因及其时空分布规律。具体的研究内容则是矿体的规模、产状、形态和物质组成，矿床的形成条件及控矿因素，矿床的成因类型和工业类型等。研究矿床学的目的是为了经济合理地进行找矿、勘探和开发利用。。2021/10/10星期日44六、矿床与矿床分类6.2矿床矿床是在地球演化和一定的地质环境中，使分散在地壳和上地幔中的各种化学元素相对富集而形成的“聚集体”，并随着人类开发利用技术水平的提高，不断被人类利用的“聚集体”被称为矿石，否则称为岩石。按成矿作用可划分：内生成矿作用外生成矿作用变质成矿作用叠生成矿作用（多因复成矿床）。2021/10/10星期日45六、矿床与矿床分类6.2矿床按矿床成因可划分4大类12亚类2021/10/10星期日46六、矿床与矿床分类6.2矿床按矿床成因可划分4大类12亚类2021/10/10星期日47六、矿床与矿床分类6.2矿床按矿床工业类型可划分10类1、能源矿产：煤、石油、油页岩、天然气、铀、钍等；2、黑色金属矿产：铁、锰、铬、钒、钛等；3、有色金属矿产：铜、铅、锌、铝、镍、钴、钨、锡、铋、钼等；4、稀有金属矿产：锂、铍、铌、钽、锆、镉、镓、铟、稀土等；5、贵金属矿产：金、银、铂、钯、钌、锇、铱、铑等；6、冶金辅助原料矿产：熔剂用石灰岩、白云岩、硅石、菱镁矿、耐火粘土等7、化工原料矿产：硫铁矿、自然硫、磷、钾盐、明矾石、化工用石灰岩、泥炭8、特种类矿产：压电水晶、冰洲石、金刚石、蓝石棉、熔炼水晶、光学萤石等9、建材及其他类矿产：云母、石棉、高岭土、石墨、石膏、滑石、水泥用石灰岩等；10、水气矿产：地下水、地下热水、二氧化碳气等。2021/10/10星期日48六、矿床与矿床分类6.3矿床学矿床学主要研究以下具体内容：1、矿石特征：研究矿石的物质成分、结构构造及其在矿体中的分布和变化，并了解矿石的形成条件，确定矿产的质量和加工工艺性质；2、矿体特征：测定矿体的形状、大小、产状及其与围岩的关系，查明矿床的规模、产出位置和开采条件；3、成矿条件：研究矿床与地层、构造、岩石及岩浆活动、沉积作用、变质作用、生物活动、气候、地貌等因素的关系，查明它们对成矿的控制作用；2021/10/10星期日49六、矿床与矿床分类6.3矿床学矿床学主要研究以下具体内容：1、矿石特征：研究矿石的物质成分、结构构造及其在矿体中的分布和变化，并了解矿石的形成条件，确定矿产的质量和加工工艺性质；2、矿体特征：测定矿体的形状、大小、产状及其与围岩的关系，查明矿床的规模、产出位置和开采条件；3、成矿条件：研究矿床与地层、构造、岩石及岩浆活动、沉积作用、变质作用、生物活动、气候、地貌等因素的关系，查明它们对成矿的控制作用；2021/10/10星期日50六、矿床与矿床分类6.3矿床学矿床学主要研究以下具体内容：4、矿床成因：研究矿床形成的物理、化学、生物等作用和演化过程，阐明矿床的成因；5、矿床分布规律：研究矿床所在区域的大地构造、地球化学和地球物理特征及其对矿床分布的控制作用；研究矿床形成和分布与地壳发展演化的关系，阐明矿床的时间、空间分布规律。2021/10/10星期日51六、矿床与矿床分类6.4矿床学与其它学科的关系矿物学地球化学构造地质大地构造地球物理岩石学地层学矿床学找矿勘探遥感地质经济2021/10/10星期日52六、矿床与矿床分类6.5在找矿勘探工作中，经常使用有关名词（5点）1、边界品位：指用来划分矿与非矿界限的最低品位，如铜矿的边界品位为0.2~0.3％，钼矿为0.02~0.04％等。2、工业品位：在一定的经济技术条件下，能供开采和利用的矿体最低平均品位，矿体的平均品位达到工业品位时称为工业矿体，才能计算工业储量。3、矿体：是矿石的天然集合体，是矿床的主要组成部分，是开采和利用的对象。矿体的范围可能通过肉眼观察即可圈定，大多数必须通过化学分析才能确定。一个矿床往往是由多个矿体组成的。矿体具有一定的形态和产状。2021/10/10星期日53六、矿床与矿床分类6.5在找矿勘探工作中，经常使用有关名词（5点）4、围岩：是指矿体周围的岩石。矿体与围岩的边界一般是通过系统采样分析后圈定的。5、储量：泛指矿产的蕴藏量。矿产储量需按一定的工业指标要求与储量分类规定计算其表示方式有矿石储量(简称矿石量)、金属储量(简称金属量)或有用组分储量、有用矿物储量等，多数以质量(吨、千克、克拉)计，少数以体积(立方米)计。它不扣除未来开采和加工时的贫化与损失。2021/10/10星期日54六、矿床与矿床分类6.6固体矿产资源/储量分类框架图2021/10/10星期日55六、矿床与矿床分类6.6固体矿产资源/储量分类框架图第一个是地质轴（G），表明地质工作阶段，由深而浅为详细勘探、一般勘探、普查、踏查。第二个为可行性轴(F)，由深而浅为可行性研究／采矿报告、预可行性研究、地质研究。第三个轴为经济轴(E)，由深而浅为经济的、潜在经济的、内蕴经济的。2021/10/10星期日56六、矿床与矿床分类第六章结束返回目录2021/10/10星期日57七、找矿勘查技术方法7.1找矿概念一定的区域内，为寻找和评价国民经济发展需要的矿产而进行的地质调查研究工作。包括矿床点的位置、不同矿种、矿产地质调查、地质经济评价、提供相关文字、图件和实物资料。2021/10/10星期日58七、找矿勘查技术方法7.2找矿目的国家需求成矿预测勘查技术方法可行性研究2021/10/10星期日59七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法概念：为了找矿采用的各种技术手段和工作措施的总称。找矿技术方法实施的基本目的是获取矿化信息，并通过对矿化信息的评价研究发现矿产地。找矿技术方法主要分为五种：地质方法、地球化学方法、地球物理方法、遥感方法、工程技术方法。2021/10/10星期日60七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.1地质方法地质方法主要包括：地质填图法、砾石找矿法、重砂找矿法等。主要介绍地质填图法地质填图法

主要运用地质理论，进行综合性地质矿产调查和研究，查明工作区内的地层、岩石、构造与矿产的基本地质特征，研究成矿规律和各种找矿信息进行找矿。整个工作过程是将地质特征填绘在比例尺相适应的地形图上，故称为地质填图法。本法所反映的地质矿产内容全面、系统，是最基本的找矿方法。无论在什么地质环境下，寻找什么矿产，必须进行地质填图。2021/10/10星期日61七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.1地质方法地质填图的质量直接影响找矿工作的效果。国内外有很多实例，在找矿区由于地质填图工作质量不高，对某些地质特征未调查清楚，因此给找矿工作造成失误或巨大经济损失，如果是高质量的地质填图将大大提高找矿显示度。目前，随着高新技术和计算机技术在找矿工作中的普及应用，地质填图正由过去单一的人工野外现场填制向采用遥感技术、野外地质信息数字化、计算机直接成图方面发展，由单一的二维制图向三维、立体制图方向发展。2021/10/10星期日62七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.2地球化学找矿法地球化学找矿法(简称化探)是以地球化学和矿床学为理论基础，以地球化学分散晕(流)为主要研究对象，通过调查有关元素在地壳中的分布、分散及集中的规律，达到发现矿床或矿体的目的。前苏联在二十世纪三十年代首先使用地球化学方法找矿，后来传到美洲等地。美国发明了原子吸收光谱分析仪器和测试方法后，极大地促进了本方法的飞速发展。2021/10/10星期日63七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.2地球化学找矿法地球化学找矿法可以寻找金属、非金属、油气等众多矿种及不同的矿床类型。目前，地球化学找矿方法已经发展成多种方法，包括：土壤测量、分散流、岩石地球化学、水化学、气体测量等，方法的应用也从单一的地面发展到空中、地下、水中等。在实际找矿工作中对各种化探方法的选择必须结合研究区的具体地质条件进行。2021/10/10星期日64七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.2地球化学找矿法地球化学找矿法主要根据成矿元素的原生晕和次生晕的分布规律，圈定找矿靶区。由于成矿元素的原生晕和次生晕规模比矿体大得多，并且成矿元素的分散介质种类很多，迁移的距离可以很大，因此通过地球化学晕的研究能发现难识别、新类型的矿床和埋藏很深的矿体。尤其水化学法找矿深度可达几百米，所以地球化学找矿法对寻找隐伏矿床或盲矿体非常有效。2021/10/10星期日65七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.3地球物理找矿法地球物理找矿方法

(简称物探)是通过研究地球物理场或某些物理现象，（如地磁场、地电场、重力场等）确定地质体的物性特征及其与周围地质体之间的物性差异(物探异常)，进而推断调查对象的地质属性，结合地质资料分析，实现发现矿床(体)的目的。物探与地质学方法有着本质的不同，它不是直接研究岩石或矿石，而是通过不同的物理场研究、推测深部地质特征，理论基础是物理学，将物理学的理论应用于地质找矿。所以，具有以下特点和工作前提：2021/10/10星期日66七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.3地球物理找矿法1、物性差异:研究区的地质体之间，要有某种物理性质的差异。2、规模和深度差异：地质体要具有一定的规模和合适的深度。地质体埋藏较深，但规模很大，可能会发现异常。若规模很小、埋藏深矿体，则难以发现异常。

3、可区分异常：能否从复杂的异常中圈定出矿异常，是方法应用的重要条件之一。如铬铁矿和纯橄榄岩都可引起重力异常，蛇纹石化等岩性变化也可引起异常，2021/10/10星期日67七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.3地球物理找矿法由于目前找矿对象主要是隐伏矿床，促进了物探方法迅速发展，并形成了磁法、电法、重力、地震等物探方法，实施途径包括航空物探、地下(井中)物探、水中物探等，探测深度可以达到1000m以上(如大地电磁法)。由于矿床地质、地球物理特征及自然地理条件的不同。各种物探技术方法的应用具有严格的应用条件和使用范围。2021/10/10星期日68七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.4遥感找矿法通过遥感技术对工作区的控矿因素、找矿标志及矿床的成矿规律进行研究，从中提取矿化信息，是找矿的一种技术手段。遥感找矿是一种高度综合性的找矿方法，必须与地质学原理和野外地质工作紧密结合，才能获得可靠的资料和正确的结论。2021/10/10星期日69七、找矿勘查技术方法7.3找矿技术方法7.3.4遥感找矿法遥感找矿以遥感物理为基础，通过遥感图像处理、解译以