地质学基础电子教案

绪论0.1本章导学地质学是人类在开发和利用自然资源过程中，不断地认识地球、了解地球所形成的一门科学，它是地学（地球科学）的重要组成部分。学习本章知识，要明确地质学的任务、内容及分科；地质学的发展概况；地质学的特点和研究方法；地质学基础的任务。0.2要点讲解地质学的定义：地质学是研究地球的学科之一。它是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史的知识体系。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，也涉及水圈、大气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位，以及某些地球外部物质。地质学研究对象：地球固体外壳—岩石圈（Lithosphere),因此,地质学主要是研究岩石圈的一门学科。0.2.1地质学的任务、内容及分科1.地质学的任务：主要有三个方面：1）揭示和研究地球的形成、演化发展过程及其规律；2）提供地质资源和地质资料，以满足社会经济发展的需要；3）协调人与自然的关系，评价全球变化对人类造成的影响。2.地质学研究的内容与分科地质学的研究内容十分广泛，特别是新科学技术的应用，地质学和相关学科的交叉融合，一些综合性学科迅速发展。根据学科的内容和性质，地质学大致可以划分出以下几个分科：1.基础地质学：1）研究地球物质组成及元素分布规律的学科：矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。2）研究地壳运动及地表形态变化的学科：动力地质学、构造地质学、地貌学等。3）研究地壳演变历史的学科：古生物学、地层学、地史学等。2.应用地质学：煤田地质学、工程地质学、灾害地质学、宇宙地质学等。3.综合地质学:运用新技术新方法以及学科交叉的综合性学科，如遥感地质学、数字地质学、实验地质学等。0.2.2地质学的发展概况（一）地质知识的积累人类的发展与进步，都与劳动工具的制造以及矿产资源的开发利用分不开的。人类历史上几个重要的发展阶段—石器时代、青铜器时代、铁器时代、工业化时代，地质知识的获得都与矿产资源的发现和利用有极大的关系。（二）地质学的形成与发展1880～1883年，英国地质学家莱伊尔出版了《地质学原理》，奠定了现代地质学的基础。二十世纪——二十一世纪地质学的发展(1910～至今），地质学的基础学科向纵深发展，开拓许多新的研究领域，社会和工业的发展形成新的分支学科，地质学各分支学科间的相互渗透和新技术方法的应用导致了新的边缘学科出现。主要表现在：1）地层学、古生物学、岩石学、矿物学和构造地质学等的进一步完善与深化；2）石油地质学、水文地质学和工程地质学等形成独立各分支学科；3）地球化学、海洋地质学、地质年代学等边缘学科形成；4）大陆漂移、海底扩张、板块构造学说的建立与完善等。0.2.3.地质学的特点和研究方法（一）地质学的特点：由于地质学研究内容的特殊性，因而地质学具有以下特点：1.地质学是以时间和空间的宏观研究与地质现象的微观研究相结合地质学研究的时空尺度通常是大跨度的。通常以至少百万年（Ma）为单位。研究还包括显微尺度的地质现象，如晶体结构、显微结构。2.地质现象的复杂性由于地质现象种类繁多，每一种现象都具有独特的形成原因和过程，因此在研究地质现象时应树立正确的时空观。例如当我们研究晶体的结构时常用微米、纳米作为尺度单位，而一次造山作用则用百万年作用时间单位等。3.地质学来源于实践，又服务于实践地质学科的大部分研究对象存在于野外，因此地质学是一门实践性很强的学科，只有深入到大自然中去，才能较好的理解和掌握地质学。（二）地质学的研究方法鉴于地质现象的特殊性有别于其它学科，其研究方法可分为以下几类：1.野外观察对野外地质现象进行详细、系统地观察是获取第一手资料的基本手段。因工作目的的不同，野外观察的要求与精度也不同，并制定了相应的工作规范。野外地质调查的主要任务有四项：1.初步确定地质体的物质组成；2.确定地质体之间的空间关系；3.确定地质事件发生的时间关系；4.采集各种样品标本。2.运用分析、试验、模拟手段室内分析、实验是进行调查研究的重要手段。要进行岩矿鉴定、岩石定量分析等；地层古生物样品要进行化石鉴定、同位素年龄测定等。3.进行理论研究（1）“将今论古”的方法（现实类比法）现实类比法——“将今论古”原则，即对现代正在进行的地质现象进行研究，找出它们的形成原因、过程及结果等的内在规律，然后利用这种规律对地质历史时期同类地质现象进行类比，得出其相应形成原因与过程。“将今论古”原则是研究地质历史事件最常用的方法之一，其根本思想为：今天是研究过去的钥匙。在应用“将今论古”原则时，我们不可盲目、不加分析地套用，而应用历史分析方法——辩证唯物主义思维方法。这是因为今天地质作用与地质历史时期同类地质作用的形成原因与条件不可能完全相同。我们不可将今天的地质作用完全与地质历史时期的地质作用类化，而不加区别。例如，腕足动物现今多生活在水体较深的海洋环境，而地质历史时期则多生活在水较浅的海洋环境等。（2）“以古论今、论未来”的方法今天的地质作用只是地球发展过程中的一个片段，而过去的地质现象却记录了全部过程。人们通过对保留下来的某些地质作用结果（地质现象）的观测，比通过对现代不连续或微弱的信息直接监测地球的一般动力演化，更能正确地认识某些地质作用过程，因此，只有尽可能深入地了解地球系统的历史，才有可能正确的了解现在、预测未来。这是一种和“将今论古”观点相反的方法，称为“以古论今”。古和今是一种辩证关系，将今可以证古，以古亦可论今、论未来，把两者很好的结合起来进行理论研究，才是我们应当采取的正确方法。0.2.4普通地质学的任务普通地质学是学习地球科学的入门课程，其主要任务为：1）系统地介绍地质学的基础知识。包括：地球的基本知识及岩石圈的物质组成；引起岩石圈变化发展的内、外力地质作用及其产生的地质现象（重点）；地球发展简史以及人类与地质环境的关系。2）通过课堂和野外实习加深对教学内容的认识，了解地质学的特点和研究方法，初步掌握野外地质调查方法。普通地质学具有文理兼修、实践性很强的特性，我们在学习时既要掌握大量的基本理论（概念、定义），又要掌握基本方法和技能。学习时要善于领会、对比、综合、总结，做到融会贯通，以提高分析和解决问题的能力。0.3重要术语地质学“将今论古”“以古论今”现实类比和历史分析法地质学特点第一章地球概况1.1本章导学地质学的研究对象是地球，要了解它的外部特征、内部状况和固体地球的相关性质。本章将会讨论地球的演化；地球的形状、大小和表面形态、地球的主要物理性质、地球的圈层构造、地球的年龄与地质年代表五个部分，通过本章学习，要求学生能够了解地球的演化历史，了解地球在宇宙中的位置，了解地球的形状、大小和陆壳、洋壳的基本形态；学习地球的主要物理参数，包括地球的质量、密度、重力、压力、地球的磁性、温度等，其中要掌握重力异常的概念；重点掌握地球的圈层结构及划分依据。1.2要点讲解1.2.1地球的演化一．宇宙、银河系、太阳系概述在宇宙中，凡是我们肉眼看得见的恒星、行星、卫星、流星、彗星等星体，和我们肉眼看不见的尘埃、气体、类星体、黑洞及各种放射线源等，这些物质都成为天体。而各种天体按一定的规律组合在一起不停的运动着，这些运动着的天体构成了宇宙。银河系有大约1500～2000亿颗恒星和无数星际物质组成，其中包括以太阳为中心的天体系统——太阳系。太阳系中包括有八大行星，包括类地行星（又称内行星，如水星、金星、地球和火星）和类木行星（又称外行星，如木星、土星、天王星和海王星）。地球绕太阳公转，而且还自转，自转周期约为23时56分4秒。地球绕太阳公转一周为一个恒星年，由于地球的自转轴与黄道平面呈23°27′交角，因此，地球的自转与公转形成了地球的昼夜与四季的变化。地球卫星——月亮。①大爆炸理论要点时间和空间的零点，肇始于160亿年前。一次开天辟地的大爆炸中，诞生了早期宇宙。

最初的宇宙，有可能是从一个无穷小的“奇点”开始扩展的。从大爆炸中诞生的宇宙，经历了初期的急剧暴涨，早期的迅速扩张和后来的局部收缩阶段。其中一些重要的事件包括——

大爆炸后的10-34秒（10亿亿亿亿分之一秒）内，早期宇宙的体积“从无到有”，急剧暴胀了10100倍；

大爆炸后的1秒钟内，宇宙温度高达100亿K以上。此时还没有原子和分子等物质形式，只有电子、质子和中子等基本粒子；3分钟后，宇宙温度降至10亿K以下，核反应开始启动。质子和中子聚变为原子核，形成了最初的四种物质。其中氢占78%，氦接近22%，另有极少量氘和锂；

百万年后，温度降至1000万—100万K之间，宇宙间主要是弥漫分布的轻元素原子核和电子、质子等组成的等离子体；

2.5亿年后，温度降至1000K范围时，辐射减弱，中性原子形成，等离子体复合成为正常气体；

10亿年后，膨胀较慢的区域发生局部收缩，星系开始形成；

50亿年后出现首批恒星；

100亿年后，太阳系诞生；

距今46亿年前，地球形成。②太阳系的起源关于太阳系的起源，到目前为止已有50多种假说，可以归纳为三大类：1．星云说这种假说认为太阳系所有天体是由同一个星云物质组成的，其附近有超新星爆发提供的核能量；2．灾变说认为先有一个原始的太阳，后来在另一个天体的的吸引或撞击下分离出大量的物质，形成行星和卫星等天体；3．俘获说即现有一个原始的太阳，以后太阳俘获了银河系中的其他物质，形成了行星和卫星等天体；关于太阳系的起源的假说，基本上包括以下四个阶段Ⅰ.第一阶段：原始太阳气尘云与邻近的一颗即将成为超新星的星。Ⅱ.第二阶段：超新星爆发，原始太阳气尘在超新星影响的范围之内，并从超新星的爆发中获得能量和重元素、放射性同位素等。Ⅲ.第三阶段：在超新星能量的推动下，太阳气尘云开始旋转并逐步形成中心的太阳。当太阳达到一定大的时候，内部开始发生热核反应，年轻的恒星，尤其是质量大的恒星开始向外抛射物质，在太阳系的外围形成环绕太阳的环。Ⅳ.第四阶段：太阳系的中间部分形成太阳，环绕太阳的环逐渐凝聚成星子，并以星子为中心逐渐形成行星，行星的卫星也有类似的过程。二．地球的演化分为3个阶段：1.地球圈层形成时期，时限大致距今46—42亿年。2.太古宙、元古宙时期，时限距今42—5.43亿年，该时期的地质体在地球上部分地区还有保留，但多已经历后期地质作用的改造，情况复杂。3.显生宙时期，其时限由5.43亿—至今。1.2.2地球的形状、大小和表面形态一．地球的形状与大小1957年，随着人造卫星上天，人类第一次从太空中看到了完整的地球图像。根据人造卫星运行轨道状况和分析测算的结果，发现地球并不是标准的旋转椭球体，而是呈梨形的不规则球体。地球的形状是指全球静止海面——大地水准面的形状。根据人造卫星的轨道测量，可以准确推算地球的重力场和大地水准面。卫星轨道测量的准确度已经达到1厘米。1975年，国际大地测量和地球物理联合会（IUGG）建议采用的地球形状的主要参数如下：地球平均半径(R) 6371.012km土15m赤道半径(a) 6378.140km土5m两极半径(c) 6356.755km土5m扁率（（a-c）/a） 1/298.257二．地球的表面形态 按地貌特征可分为陆地和海洋两大地理单元。海洋占70.8%，陆地占29.2%。只有统一大洋，没有统一的大陆。陆地被海洋分割包围，最高处珠穆朗玛峰海拔高度为8848.13m，最低点马里亚纳海沟为-11034m。（一）陆地地形按起伏高度和形态的不同可分为以下单元：1.山地海拔500米以上，相对高差200米以上的地区称为山地，进一步划分为：1）低山，海拔500—1000米。2）中山，海拔1000—3500米。3）高山，海拔大于3500米。呈线状延展山地，称其为山脉。具有成因联系的若干平行或大致平行的山脉，称其为山系，例如阿尔卑斯—喜马拉雅山系。2.丘陵海拔500米以下，相对高差200米内的伏不平的地区。3.平原地势相对平坦、面积较大，相对高差仅几十米地区。4.高原海拔600米以上，地势平坦广阔的地区。5.盆地四周高，中间低形似盆状的地区。6.裂谷系延伸达数千千米，宽仅30～50千米的线性低洼谷地，两壁或一壁为断崖。（二）海底地形地球表面被海水覆盖的广大地区也是起伏不平的，根据海水覆盖的深浅、地形起伏特征及与大陆的关系分为以下几种。图1-1大路边缘和大洋盆地地貌示意图根据海底地形的基本特征，可把海底分为大陆边缘、洋中脊和大洋盆地三个单元。1.大陆边缘——大陆与大洋连接的边缘地带，通常可分为以下次一级单元：1）大陆架——围绕大陆的浅水台地，平均坡度不超过1°，平均宽度约75公里，深约200m以内。2）大陆坡——大陆架外侧坡度明显变陡的地带，水深范围约为200～2500m，平均坡度约为4°～7°。宽度不一，常发育“V”字形海底峡谷和陆坡阶地。3）大陆基——大陆坡与大洋盆地之间的平缓地带，多分布于水深2000-5000米的海底。大陆基主要由大陆坡上发育的浊流物质及滑塌物质堆积而成。4）海沟与岛弧岛弧——延伸远，呈带状分布的弧形列岛，岛弧向洋凸出，内侧为大陆。海沟——岛弧外侧常发育深度大于600m的狭长形凹地，宽约几-几十千米。岛弧与海沟组成了弧—海沟体系，常发育于陆、洋交界地带。2.大洋盆地——海底的主体，它是介于大陆边缘与洋中脊之间的较平坦地带，一般水深4000—5000米。海山——洋盆中高度＞1000米，呈孤立的锥状高地。多为海底火山喷发形成。无震海岭——多分布于洋中脊两侧，呈脊状隆起的高地，以无地震或少地震为其特征。3.大洋中脊横穿大洋的全球性洋底山系称之为大洋中脊。它是洋壳生成的地带，其地震与火山活动十分强烈，是海底扩张的中心。在大洋中脊的中央部位存在——巨大裂谷称之为中央裂谷。图1-2洋中脊中央裂谷1.2.3一．地球的密度、重力和压力1.地球的密度根据万有引力定律，可得出地球的质量，同时根据已知的地球体积，可得出地球的平均密度（5.516g/cm3）。野外常见岩石密度通常为2.5-3g/cm3，地球内部的物质密度应远远大于平均密度。通过地球物理和实验岩石学方法研究发现，地球内部密度存在数个不连续界面，从图1-4a可看出密度是随深度增加而增加的，但其增加的幅度不均匀；0-670公里存在三个小台阶；670公里处密度由3.99g/cm3突变到4.39g/cm32891公里处密度由5.57g/cm3突变到9.90g/cm35150公里处密度由12.17g/cm3突变到12.76g/cm3地心处的密度为13.09g/cm3。图1-3地球的密度、重力和压力随深度的变化2.地球的重力1）重力定义：地球重力是指地心引力与地球自转产生合力。地球表面重力值的变化：固体地球表面的重力随着高度的增加而减小，随着纬度的增加而加大。地球内部重力值的变化：从地面向下，重力值逐渐增加，至2891公里处达最大值，2891-地心，重力值急剧减小，地心处为零。重力异常：理论值：以大地水准面为标准，计算的地球表面各处重力值。实测值：实际测量的重力值。实测值经高度和密度校正后与理论值不符的现象称重力异常。矫正后实测值大于理论值时称正异常，反之称负异常。正异常区表示地下存在高密度物质，负异常区则为低密度物质。3．地球的内部压力地球内部的压力是指地球内部的静压力，它取决于深度、上覆物质的平均密度和平均重力，它们之间成正相关。地内压力随深度的增加而增加(图1.3c)。二．地球的磁性地球是一个磁化的球体，具有一定的磁性，地球磁力线分布的范围称为地球的磁场。由于地磁极常发生缓慢的位移并与地理极不在同一位置，因而我们用下列要素来表示地磁场的特征：1）磁力线与方位；2）磁倾角；3）磁偏角；4）磁场强度。其它：磁场各要素的变化规律；地磁异常现象与磁法勘探；三．地球的温度（地热）Ⅰ.地表温度的分布火山喷出的灼熔岩流以及温泉的喷出，说明地球内部具有巨大的热源。从地表至地下深处，温度的变化分为三种类型：1.变温层：接近地表，深度平均约为15米，其热量主要来至于太阳的辐射能。该层的温度随昼夜、季节的变化而变化。2.常温层：变温层下温度常年不变的地带，热量来自于地球内部地热。该层的温度与当地的年平均气温相等，通常中纬度地区较深，两极和赤道地区较浅。3.增温层：常温层以下温度随深度的增加而增高，热量来自地球内部。为了反映该层温度变化特征，常用地温梯度（℃/100m）来表示。不同地质构造的地区，地温梯度不同。Ⅱ.地热流地球内部的热可以通过热传导、热辐射、物质运动（地下热泉、火山活动、岩浆活动及地幔对流）等几种方式传导到地球表面。地热流主要分为两类：1．大陆热流大陆热流一部分来自地壳岩石中的放射性元素衰变产生的热能，另一部分来自深部地幔。2．洋底热流洋底热流密度也和大陆一样，与地质特征关系密切。大地热流值明显超过平均值的地区，为地热异常区，如温泉、火山。固定地热异常是地热开发的基础。四．地球的弹性与塑性地震波在地球内部传播，表明地球具有弹性，日月引力作用造成地球发生固体潮（7-15厘米）也表明地球具有弹性。地球的自转，因离心力作用造成地球成为一椭球体，表明地球具有塑性。地震波按传播方式分为体波和面波。体波是指在介质内传递的波（研究重点），面波是指在介质表面传递的波。体波分为横波（S波）与纵波（P波）：横波：质点的震动方向与波的运动方向垂直。纵波：质点的震动方向与波的运动方向平行。体波的传播速度与介质的密度、物态有关，在同一介质中纵波的波速是横波的1.73倍，横波不能通过液态介质。根据体波的特点，我们通过人工地震方式，可以间接了解地球内部的物质组成与物态等特征。1.2.4地球的圈层构造地球不是一个均质体，其最显著的特点是具有圈层构造。因地球的组成物质成分的不同，以固体地球的表面为界将地球分为两大圈层：外部圈层和内部圈层。一．地球的外部圈层构造地球的外部圈层有大气圈、水圈和生物圈。1．大气圈大气圈组成为主要为氮气和氧气，划分为：对流层、平流层、中间层、电离层、扩散层。2．水圈：地表3/4的面积为水体覆盖，海洋、湖泊、河流、沼泽、大气水、地下水等构成了一个连续圈层（水圈）。水圈总质量的97%集中在海洋，其次为冰川、地下水、湖泊、河流等。地表水经太阳的辐射而汽化，水蒸气进入大气圈，随大气环流带以雨、雪等形式降落到地面，形成地表水、地下水和冰川。在重力作用下，它们返回海洋，从而形成水的循环。3．生物圈：生物及有生命活动的地球表层所构成的连续圈层，其范围为地下3公里至地上10公里。二、内部圈层构造一）地球内部圈层的划分依据目前人们不能直接进入地球内部观察地球，只能利用间接方式分析推论。对地球内部圈层构造的认识主要根据以下方面：1.宇宙地质的依据：主要依据天体的物质成分—陨石。铁陨石，相当于地球内部物质成分，石陨石，相当于地球内上部物质成分，铁石陨石，上述两种的过渡类型。2.地质学依据：利用高温高压实验推论岩浆岩的形成环境。3.地球物理依据：主要利用地震波在地球内传播特性（主要依据）。图1-4地球内部圈层与地震波传播特征二）地球内部圈层的划分通过地震观测，地球内部存在两个极重要的地震波速不连续面，分别称之为莫霍面与古登堡面，具此将地球内部分为地壳、地幔和地核三大圈层。1．地壳1909年，前克罗地亚科学家莫霍诺维奇发现地下几十公里处存在一地震波不连续面（M）。被称为莫霍诺维奇面，简称莫霍面。莫霍面以上为地壳，以下为地幔。根据深地震探测法发现大陆区地壳存在一个次一级地震波不连续面，称之为康德拉面，大洋区该面基本不存在，因而可将大陆区地壳分为上地壳和下地壳。1）上地壳：厚度变化较大，平均厚约15公里，密度为2.7克/cm3，成分以硅、铝为主，相当于花岗岩，因而称之为硅铝质壳或花岗岩质壳。2）下地壳：厚度稳定，约为5—8公里，密度为2.9克/cm3，成分以硅、铁、镁、铝为主，相当于玄武岩，因而称之为硅镁质壳或玄武岩质壳。大陆区的地壳称为陆壳，陆壳具有双层结构，由硅铝层和硅镁层组成。大洋区的地壳称为洋壳，洋壳仅由硅镁层组成，基本无硅铝层。2．地幔1912年,美国学者古登堡发现地下2891公里处存在另一地震波不连续面（G）。地幔即位于（M）与（G）面之间的圈层。地幔是地球的主体，根据S、P波在地幔中传播特性可将地幔进一步划分为上地幔、中间层（过度层）和下地幔。上地幔包括盖层、低速层（软流圈）、均匀层。其中低速层S波仅为4-4.2公里/秒，P波波速明显降低为7.8公里/秒，故低速层内的物质应为塑性，因而又称之为软流圈。因软流圈上的盖层连同地壳均为固体，我们将它们和称为岩石圈。3．地核1）古登堡面以下直至地心的部分称地核，半径为3480km的球体，平均密度为10.83g/cm3；2）一般认为物质成分主要为铁；3）划分为外核、过渡层、内核。4．岩石圈1）地壳与上地幔的顶部（软流圈以上部分），都是由固态岩石组成的，因而称岩石圈；2）平均厚80km，大陆区厚60－150km，大洋区厚30－90km；3）平均密度为3.25g/cm3；体积分数为3.72％，质量分数为2.19％。1.2.5一．地球年龄的测定方法1.了解地球年龄的意义2.地球年龄的测定方法——放射性同位素测年二．地球的年龄：地球年龄的判别主要依据对地球最古老岩石的同位素测定，以及对陨石，月球岩石等的测定得出地球的年龄应为46亿年。三．地质年代表1.地质年代—地球从形成至今所划分的一系列时间单位。2.地质年代表—依据沉积发展、生物演化、构造运动及相应的同位素测年，按地球的演化历史与顺序所作的全球性综合时间表。地质年代表综合反映了全球无机界和有机界的演化顺序及阶段，是国际公认的，在地质学研究中发挥了巨大的作用。3.地质年代单位按大小依次为：宙、代、纪、世、期等。1.3重要术语大地水准面重力异常(正、负异常)地磁异常地温梯度软流层岩石圈莫霍面古登堡面地球的外部圈层（大气圈、水圈、生物圈）地球内部圈层（地壳、地幔、地核）内部圈层的划分依据第二章地壳的物质组成2.1本章导学地质学的最直接的研究对象是岩石圈，包括地壳和上地幔顶部。顾名思义，岩石圈是由岩石组成的，岩石是由矿物组成的，而矿物又是由各种元素组成的。所以要了解和认识地壳的物质组成首先必须从元素和矿物入手。本章主要讲解组成地壳的化学元素、矿物和岩石，要求了解地壳的化学元素、矿物种类，重点掌握组成地壳的主要元素和主要矿物种类；掌握鉴别矿物的主要物理性质，如颜色、条痕、透明度、光泽、解理、硬度、相对密度；了解岩石的概念及三大岩类的分类；2.2要点讲解2.2.1组成地壳的化学元素各种元素在地壳中的质量分数称为克拉克值。地壳中各种元素化学元素的分布是极不均匀的：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H10种元素占了地壳总量的99%，而其他元素的总和还不到总量的1%。上地壳硅铝层以氧、硅、铝为主，钙、钠、钾也较多，而下地壳硅镁层虽仍以氧、硅为主，但镁、铁含量则相对较高。2.2.2组成地壳的矿物一．矿物概述1.矿物的定义：矿物是天然产出的元素的单质或化合物，它具有一定的化学成分和物理性质，是组成岩石和矿石的基本单元。所谓天然产出的，是指在地壳中由各种地质作用形成的。任何一种矿物，只稳定于一定的地质条件，当地质环境发生改变，矿物也将随着发生改变，从一种矿物变为另一种矿物，即原有矿物消失，新矿物形成。矿物具有一定的化学成分和物理性质，这是因为其内部的质点（原子、离子等）呈有规律排列的结果。2.矿物的分类：1）按矿物的形态分为：气体、液体和固体。2）按矿物在构成岩石及形成矿床的作用分为：造岩矿物和造矿矿物。3）按矿物的化学成分分为：自然元素、化合物。4）按固体矿物是否结晶分为：晶体矿物和非晶体矿物。二．矿物的形态矿物的形态在空间的发育特征可归纳为：一向延伸型呈柱状或针状的晶形，如石英、辉锑矿、角闪石等；二向延展型呈片状或板状的晶形，如石膏和云母等；三向等长型呈粒状，如呈立方形的石盐等；图2-1矿物晶体延伸习性分类三．矿物的物理性质矿物的主要物理性质有光学性质、力学性质以及磁性、压电性等等，这些性质是肉眼鉴定矿物的主要依据。1．矿物的光学性质矿物的光学性质有颜色、条痕、光泽和透明度等。它是矿物对可见光的吸收、反射和透射等的程度不同所致，与矿物的化学成分和晶体结构密切相关。（1）颜色：矿物颜色指矿物对不同波长的可见光吸收的结果，分为自色、他色和假色。（2）条痕：指矿物粉末的颜色，一般指矿物在白色瓷板上擦划后留下的痕迹的颜色。因矿物的条痕比矿物的颜色更稳定，故利用矿物的条痕鉴别矿物比利用矿物的颜色要更可靠。（3）透明度：矿物的透明度是指矿物允许可见光透过的程度（以0.03mm厚度为标准，通常在矿物碎片边缘观察）。分为以下三级：透明、半透明、不透明。（4）光泽：矿物表面对可见光的反射能力称为光泽，根据其反射光的强弱可将光泽分为：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽。2．矿物的力学性质矿物的力学性质包括矿物的解理、断口和硬度，它是矿物受外力作用后的反映，与矿物的晶体结构有关。（1）解理和断口解理：矿物受力后沿着一定方向裂开的能力，称为解理。主要级别：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理。A极完全解理矿物在外力作用下极易裂成薄片。解理面光滑、平整。很难发生断口。如云母、石墨、辉钼矿等；B完全解理矿物在外力作用下，很容易沿解理方向裂成平面（但不成薄片）。解理面平滑。如方解石、方铅矿、萤石等；C中等解理矿物在外力作用下，产生明显的解理，但解理面不太连续和光滑，有断口。如白钨矿、辉石等；D不完全解理矿物在外力作用下，不易裂出解理面，解理面小而不平整，易出现断口。如磷灰石；E极不完全解理矿物受外力作用后，极难出现解理，多形成断口，一般称为无解理。如石英、黄铁矿；断口：矿物晶体在外力作用下，不沿着一定结晶方向破裂而形成的断面，称为断口。断口特征：1）断口在晶体或非晶体矿物上均可发生；2）断口可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征。主要类型有：贝壳状断口、锯齿状断口、参差不齐断口、土状断口。A贝壳状断口呈圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的同心条纹，形似贝壳状。如石英和玻璃质体；B锯齿状断口呈尖锐的锯齿状。延展性很强的矿物具有此种断口，如自然铜；C参差状断口参差不齐、粗糙不平。大多数矿物具有此种断口。如磷灰石；D土状断口土状矿物显此断口，如高岭土；(2)硬度：矿物的硬度是指矿物抵抗外来机械作用力的程度，硬度分为十级，分别用十种不同矿物的硬度表示（摩氏硬度计）。按硬度从大到小的排列顺序，依次为：1.滑石；2.石膏；3.方解石；4.萤石；5.磷灰石；6.长石；7.石英；8.黄玉；9.刚玉；10.金刚石；3．矿物的相对密度指矿物的重量和4°C时同体积水的重量之比，习惯称为比重。分为三种：1）轻矿物，相对密度2.5以下，如石盐、石膏；2）中等密度矿物，相对密度2.5-4，如正长石、角闪石；3）重矿物，相对密度4以上，如黄铁矿、方铅矿。4．矿物的其他物理性质矿物除力学、光学和密度性质外，还有其他物理特性。如某些矿物具有磁性（如磁铁矿）、导电性、压电性（部分石英）、发光性、延展性、柔性、脆性、弹性、挠性。在正常情况下，有时可用味觉、嗅觉、触觉等方法大致鉴定矿物。四．常见矿物自然界目前已知的矿物有3000余种，常见的矿物仅200余种。按矿物的化学成分可分为五大类：自然元素、硫化物及其类似化学物、氧化物和氢氧化物、含氧盐及卤化物。具体分类见表2-1表2-1常见矿物的晶体化学分类自然元素矿物自然金、自然铂、自然银、金刚石、石墨硫化物矿物方铅矿、闪锌矿、辰砂、黄铜矿、辉锑矿、雌黄、雄黄、辉钼矿、黄铁矿、毒砂氧化物和氢氧化物矿物刚玉、赤铁矿、锡石、软锰矿、石英、铬铁矿、磁铁矿、铝土矿、褐铁矿、硬锰矿含氧盐矿物硅酸盐橄榄石、石榴子石、蓝晶石、黄玉、绿帘石、绿柱石、电气石、普通辉石、硬玉、普通角闪石、滑石、白云母、黑云母、绿泥石、高岭石、蛇纹石、正长石、斜长石、霞石磷酸盐钨酸盐硫酸盐碳酸盐磷灰石、绿松石黑钨矿、白钨矿重晶石、石膏方解石、白云石、孔雀石、蓝铜矿卤化物矿物萤石2.2.3组成地壳的岩石一．岩石的基本概念岩石是天然形成的，由一种或是多种矿物及其他组分（天然玻璃、有机质等）组成的，具有一定结构、构造和稳定外形的固态集合体。二．岩石的分类岩石是由一定的地质作用形成的，按形成岩石的地质作用，可将岩石分为三大类：1.岩浆岩：也称火成岩，是由地下深处的岩浆，上升侵入地壳或喷出地表，冷凝结晶形成的岩石。常见的岩石有：花岗岩、闪长岩、安山岩、玄武岩等。2.沉积岩：已形成的岩石，在地表或近地表条件下，经风化、剥蚀、搬运、沉积等外力作用下形成的沉积物，再经固结成岩作用形成的岩石。常见的岩石有：砾岩、砂岩、泥岩、石灰岩等。3.变质岩：地壳中已经存在的各种岩石，在温度、压力和化学活动性流体的作用下，使原来岩石在固体状态下其成分及结构、构造上发生变化而形成的新岩石。常见的岩石有：板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩等。由于形成原因与条件的不同，上述三种岩石的矿物组合特征、结构、构造等特征也不相同。在一定的条件下，它们由可以相互转化。三．岩石的结构、构造岩石的结构是指组成岩石的矿物所表现出的，以及矿物与矿物之间相互关系所反映出的各种特征。岩石的构造则是指矿物集合体之间以及矿物集合体与其他组分之间的排列、填充所反映出的岩石外貌特征。不同成因的岩石，具有不同的结构和构造，岩浆岩常具有由结晶作用形成的结构，如：等粒结构、斑状结构、非晶质结构，常具有块状、气孔状等构造。沉积岩常具有碎屑结构、生物特征结构以及由沉积作用形成的层理构造等。变质岩因受温度、压力及组分的交代而表现出变质的结晶结构及具定向排列的片状、片麻状构造等。2.3重要术语克拉克值矿物解理岩石（沉积岩、岩浆岩、变质岩）岩石的结构、构造第三章地质作用3．1本章导学地球表面具有的高山、平原、海洋，地质灾害如地震、火山喷发、滑坡、泥石流的频繁发生都是各种地质作用的结果，从地球产生到现在，地质作用使地球每时每刻都在发生着变化。本章将从地质作用的概念、地质作用的能量来源、外力地质作用和内力地质作用四部分来分别介绍，通过本章学习，必须掌握地质作用的概念、理解各种地质作用概念，掌握地质作用的分类，理解外力地质作用和内力地质作用的区别。3.2要点讲解3.2.1地质作用的概念地质学把自然营力引起岩石圈的物质组成、内部结构、构造和地表形态等不断运动、变化和发展的作用称为地质作用。把引起这些变化的各种自然营力称为地质营力。地质作用所产生的现象称为地质现象，是地质作用的客观物质记录。如流水地质作用产生的峡谷、冲积平原、阶地；构造运动产生的岩石变形、变位等地质现象。3.2.2地质作用的能量来源地质作用的能量来源有两个方面：一是来自地球以外的能量称为外能；二是来自地球内部的能量称为内能。内能内能是来源于地球本身的能量，主要有地球自转产生的旋转能、重力作用形成的重力能、放射性元素蜕变等产生的热能，此外尚有结晶能和化学能等。旋转能地球自转对地球表层物质产生离心力和离极力。离极力的大小随纬度而变化，两极为零，赤道最大，致使高纬度物质向赤道附近运移。重力能重力能是一种势能，是地球物质产生的万有引力和自转离心力的合力，其构成了地球的重力场。地球表面所有物体和地内物质都处于重力场的作用之下，因此重力能不仅在内力地质作用中起作用，在外力地质作用中也起着重要的作用。热能（放射能）热能是由地球内部放射性元素蜕变而产生的，是地球热能的主要来源，也是导致地球发生变化的重要能源。结晶能与化学能岩石圈内部物质结晶相变可以产生结晶能与化学能，另外，地幔与地壳、上地幔与下地幔之间化学成分的转变和结晶相变也可产生结晶能与化学能。外能外能是来自地球以外的能量，主要包括太阳辐射能、日月引力能、生物能等。太阳辐射能太阳辐射能是地球表面罪主要的能源，是大气圈、水圈和生物圈赖以生存、发育以及相互进行物质和能量交换的主要能源，并由此产生了一系列的地质外营力，如风、流水、冰川、波浪等。2．日月引力能（潮汐能）地球在日、月引力作用下使海水产生引潮力，由于地球的自转和太阳、月亮与地球的相对位置会发生周期性的变化，各地引潮力也发生周期性的变化因而产生潮汐现象。3．生物能生物能是由生命活动所产生的能量，无论是植物生长、动物的活动以及人类大规模的改造自然活动，都会产生改变地球物质和面貌的作用。但归根结底，任何生物能都源于太阳辐射能。3.2.3作用在岩石圈表层、由地球外能及部分内能（地表物质的重力能、结晶能、化学能等）引起的地质作用，称为外力地质作用。外力地质作用能使地表形态发生变化和地壳表层化学元素的迁移、分散和富集。按其作用方式分为：1．风化作用：在温度变化、大气、水和生物等作用下，岩石、矿物在原地发生变化的作用。2．剥蚀作用：是风、流水、冰川、湖海中的水灾运动状态下对地表岩石、矿物产生破坏，并把破坏的产物剥离原地的作用。3．搬运作用：风化、剥蚀作用的产物被迁移到他处的过程。4．沉积作用：当搬运动力的动能减小、搬运介质的物理化学条件发生变化或者在生物的作用下，被搬运的物质在新的环境下堆积下来。5．重力地质作用：地壳表层斜坡上的各种风化产物、基岩及松散沉积物等由于本身的重力作用，在各种外因促成的条件下产生的运动过程。6．成岩作用：使各种松散堆积物变成坚硬沉积岩的作用。3.2.4地球的旋转能、重力能和地球内部的热能、化学能等引起整个岩石圈物质成分、内部构造、地表形态发生变化的地质作用称为内力地质作用。分为：构造运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。1．构造运动：是指由于地球内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的机械运动。2．地震作用：地震是大地的快速震动。地震的孕育、发生和产生余震的全部过程称为地震作用。3．岩浆作用：地下深处高温、黏稠的岩浆沿岩石圈软弱地带上升，侵入地壳或喷出地表，冷凝成岩的作用。4．变质作用：地壳中已经形成的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，发生矿物成分、化学成分、岩石结构和构造变化并形成新的岩石的作用。地质作用分类●地质作用：内力地质作用和外力地质作用●内力地质作用：1．构造运动（水平和升降）2．岩浆作用（喷出和侵入）3．变质作用（接触变质、动力变质、区域变质、混合岩化）4．地震作用（构造地震、火山地震、陷落地震）●外力地质作用：1．风化作用（物理、化学、生物）2．剥蚀作用（风的吹蚀、地面流水侵蚀、地下水潜蚀、湖水海水冲蚀、冰川刨蚀）3．搬运作用（风、地面流水、地下水、湖水海水、冰川）4．沉积作用（风的机械沉积、地面流水的机械-化学沉积、地下水的机械-化学沉积、湖海水的机械-化学-生物沉积、冰川的机械沉积）5．重力地质作用（崩塌、潜移、滑动、流动）6．成岩作用（胶结、压实、结晶）3.3重要术语地质作用地质作用的能量外力地质作用和内力地质作用的区别第四章风化作用4.1本章导学在日常生活中我们看到，暴露在空气中的铁钉会生锈，各种石刻和建筑物遭受风吹、日晒、雨淋，天长日久就会逐渐毁坏，处在地表的岩石同样会遭受这种毁坏，这都是风化作用造成的。本章主要从风化作用的类型、影响风化作用的因素和风化作用的产物三个方面进行讲解和阐述，要求重点掌握风化作用的概念和分类，理解影响风化作用的因素，掌握风化作用的产物类型。4.2要点讲解4.2.1风化作用的类型 在地表或近地表环境下，由于温度、大气、水、水溶液及生物等因素的作用，使岩石在原地遭受复杂的分解和破坏的过程，称为风化作用。风化作用是其他外力地质作用的先导，在外力地质作用中占有特殊的地位。按照风化作用的性质和方式，可以将风化作用分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。物理风化作用物理风化作用又称机械风化，指由于气温频繁升降的反复变化，使岩石在原地发生碎裂，形成岩石、矿物碎屑，并不改变岩石化学成分的一种机械破坏作用。主要包括：剥离作用（温差风化）、冰劈作用、层裂或卸载作用、盐类的结晶与潮解作用。1）剥离作用（温差风化）：剥离作用是指由于昼夜、季节温差变化，岩石反复遭受加热膨胀和失热收缩，使岩石崩解并层层剥离的作用。图4-1岩石因差异性胀缩而破坏的几个阶段2）冰劈作用是指由于昼夜温度在0°图4-2冰劈作用示意图3）层裂或卸载作用：处于深部的岩石一旦上覆岩石被剥去，解除其负荷压力，使产生向上或向外的膨胀，形成平行于地面的层状裂隙和垂直地面的不规则裂缝。4）盐类的结晶与潮解作用盐类的结晶与潮解作用是指气候干旱地区岩石裂隙中的盐类，在夜间因吸收大气中的水分而潮解，白天在烈日照晒下水分蒸发，盐类结晶，对周围产生压力，如此反复致使岩石撑裂的作用。物理风化的产物特点：物理风化的产物多为大小不等的棱角状岩石碎块，地形平坦处碎屑物覆盖在基岩表面，地形陡峭处，则在坡角形成倒石堆。化学风化作用化学风化作用是出露地表的岩石或矿物，由于大气中水、水溶液和大气作用下，发生化学成分变化，使岩石分解破坏，并产生新矿物的作用。主要有以下几种方式：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用。1）溶解作用：岩石中某些溶解度较大的矿物（卤化物、硫硅酸盐等）易溶于水，并随水流失。岩石的空隙增大硬度降低，最终使岩石完全解体，只有难容矿物残留在原地。2）水化作用：某些矿物吸收一定的水，形成新的含有水分子的矿物。如CaSO4（硬石膏）+2H2O®CaSO4•2H2O（石膏）硬石膏变成石膏体积会增大约50%，从而对周围岩石产压力，促使岩石破坏。3）水解作用：水中H+、OH-离子，它可以与水中矿物离解的各种离子发生置换反应，形成可溶性溶液或胶体物质而随水流失，从而造成岩石的破坏。例如，钾长石的水解反应：K2O[AlSi3O8]+6H2O→Al4[Si4O10](OH)8+8SiO2+4K[OH]钾长石高岭石蛋白石溶液K[OH]和SiO2分别以真溶液和胶体溶液的形式溶于水，被带离原地，难溶的高岭石残存下来。4）碳酸化作用：溶于水的HCO3-和CO32-与矿物中的金属离子结合，形成易溶的碳酸盐随水迁移,使矿物分解并增强了水溶液的溶解力，称为碳酸化作用。5）氧化作用：矿物与大气或水中游离氧合成氧化物的反应过程。常见的氧化反应如黄铁矿被氧化成褐铁矿。4FeS2+5O2+mH2O→2Fe2O3·nH2O+8H2SO4黄铁矿褐铁矿化学风化产物的特点：化学风化不仅改变了岩石中组成矿物的化学成分，也使得原先坚硬的岩石变的松散多孔，矿物组合以表生条件下稳定的含铁（高价）、铝等元素的矿物组合为主。三．生物风化作用生物风化作用是指生物的生命活动引起岩石破坏、分解的作用。（1）生物的机械破坏作用生物在其活动过程中，因挖掘洞穴，蚯蚓、蚂蚁等翻土，可造成岩石的机械破坏作用。较高等植物的根系在生长时对岩石有撑胀力，随着根系的不断生长，也会使岩石裂隙不断扩大终致崩裂、破碎。（2）生物的化学风化作用地表附近的土壤中有大量的细菌、藻类、真菌等，它们在新陈代谢过程中分泌的有机酸会引起岩石分解。生物死后，遗体腐烂分解出的腐殖酸等会使岩石分解等。4.2.2影响风化作用的因素地球上的大气圈、水圈、生物圈时刻都在共同作用于地球表层，因此以上三类风化作用也无时无刻不在发生着各种作用。它们相伴而生，并相互影响和促进，共同破坏着岩石，只是在不同的空间或不同的时间常以某种风化作用为主，其风化速度和风化产物也不尽相同。影响风化作用的主要因素有气候、地形和岩石特征等。气候条件的影响气候是通过气温、降水量以及生物繁殖状况而表现的，直接影响着当地的风化作用类型和速度。1．气候干燥寒冷地区以物理风化为主，化学和生物风化较弱，岩石风化后多为棱角状碎屑，常含有大量的易溶矿物。2．气候潮湿炎热地区化学风化和生物风化进行的快而充分，岩石分解后多形成巨厚的风化产物。地形条件的影响地形可影响局部气候条件，从而影响风化作用。地势高度、地形陡缓、山坡朝向直接影响风化作用的进展状况和风化产物保存条件。地形对风化作用的影响，首先表现在高山区气候可产生垂直分带现象。不同的气候带，其风化作用的方式和速度也随之不同；其次地形的陡缓对风化作用也有影响，缓坡地下水位高，植物生长茂盛，以化学风化和生物风化作用为主，而陡坡则以物理风化作用为主；坡向也影响风化作用，阳坡物理风化强，阴坡的化学风化作用更强烈一些。岩石特征的影响在相同的自然条件下，岩石特征是影响风化强度的主要因素。1．岩石成分岩石由矿物组成，矿物抗风化能力的强弱直接影响到岩石的风化作用速度。以岩浆岩为例，橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等暗色矿物，比长石、石英等浅色矿物的抗风化能力弱，所以由暗色矿物为主要组成的超基性岩和基性岩比由浅色矿物为主要组成的酸性岩更易于风化。2.岩石的结构、构造岩石中矿物或碎屑无颗粒的粗细、分选性、均一性及胶结程度等结构特征决定着岩石的致密程度和坚硬程度，从而影响到岩石的风化。另外，岩石成层的厚薄、层间原生裂隙的发育程度等构造特征，均影响到岩石的抗风化能力。差异风化：如果抗风化不一致的岩石共生在一起，则抗风化能力强的岩石突出，抗风化能力弱的岩石凹入，这一现象称为差异风化。3.岩石裂隙程度发育状况岩石的裂隙发育程度对风化作用也有显著的影响。裂隙发育增加了水和空气与岩石接触的面积，使风化作用易于进行。被裂隙分割成块状的岩石，岩石的棱角部位与外界接触面积最大，最易遭受破坏。当风化作用进行到一定程度后，岩块棱角消失，趋于球形。这种现象称为球形风化。图4-3球形风化的发育过程（据W.K.汉布林，1980）a—岩石被裂隙切割；b—球形风化初期；c—球形风化的晚期4.2.3风化作用的产物一.风化产物的类型1．碎屑物质碎屑物质包括岩石碎屑和矿物碎屑，主要是物理风化作用的产物，也有一部分是岩石在化学风化过程中未完全分解的矿物碎屑（如石英及长石碎屑）。2．溶解物质溶解物质是化学风化作用和生物风化作用的产物，主要包括各种易容盐类、K+、Na+的氢氧化物，常以真溶液形式被水带走，以及SiO2以胶体溶液的形式随水流失。它们是化学沉积物的主要来源。3．难溶物质难溶物质也是化学风化和生物风化作用的产物，主要包括化学性质稳定的Fe、Al、Si的化合物，如褐铁矿、高岭石、蛋白石、铝土矿等。岩石中溶解物质被水带走后，它们残留在原地常形成褐铁矿、高岭土矿、铝土矿等矿产。二．残积物岩石风化后残留在原地的松散堆积物称为残积物。包括残留在原地的碎屑物、难容物质以及生物风化作用形成的土壤。残积物中碎屑往往大小不均，棱角明显，无分选、无层理。主要分布在分水岭、平缓山坡和低洼地方。三.风化壳大陆表层由风化残积物组成的一个不连续的薄壳，称为风化壳。风化壳的厚度因地而异，一般为数厘米至数十米。其结构具有一定的垂直分带性，可以根据结构和风化程度大致分为四层(图4-4)。Ⅰ.土壤层：主要由粘土矿物及腐殖质构成，是经生物风化作用改造的残积物。厚5-30cm。Ⅱ.残积层（碎屑层）：粘土、砂、角砾等碎屑组成，上细下粗，极疏松易碎，大部分矿物已风化。Ⅲ.半风化岩石：岩石的结构和构造大致保存，裂隙极发育，用手捏之易碎。Ⅳ.基岩（未风化岩石）：厚层状砂岩，致密块状构造，节理较发育。图4-4周口店花岗闪长岩风化壳剖面（据胡家杰）I—土壤层；Ⅱ—残积层（亚土壤）；Ⅲ—半风化岩石；Ⅳ—基岩四.土壤土壤是位于地球陆地表面层经生物风化作用改造的残积物，是具有肥力和富含有机质成分的松散细粒物质。土壤的主要组成有腐殖质、矿物质、水分和空气。4.3重要术语风化作用（物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用）差异风化球形风化风化壳残积物影响风化作用的因素第五章地面流水的地质作用5.1本章导学地面流水是指沿陆地表面流动的水体，是地球水圈的一部分，包括片流、洪流及其汇聚而成的河流。是最常见的自然现象，也是分布最广泛的地质外营力。地球表面千姿百态的地貌景观：高山、峡谷、丘陵、平原，就是地面流水作用的结果。本章主要讲解地面流水概述、暂时性流水的地质作用、河流的地质作用、构造运动对河流的影响。要求了解地面流水的特点和分类，理解河流的地质作用特点，掌握地面流水地质作用形成的结果，如河床、边滩、河漫滩与三角洲地形等沉积残物。5.2要点讲解5.2.1地面流水概述一．地面流水的来源和种类地面流水主要来自大气降水（雨、雪、冰雹），其次是冰川融水和地下水以及外泄的湖水等。根据流水在地面流动的特点，将其分为波流、洪流和河流三种类型。地面流水的种类可归纳为：暂时性流水：包括（坡流、洪流）；常年性流水：河流。其中坡流为面状无槽流水，洪流和河流为线状有槽流水。二．地面流水的动能及运动方式1．地面流水的动能地面流水的动能可用下式表达：E=1/2Qv2式中E为动能，Q为流量,V为流速。从公式中可以看出：地面流水的动能的大小与流量、流速的平方呈正比。1）流速：是指河流中水质点在单位时间内移动的距离。2）流量：是指单位时间内通过某一过水面积的水量。2．地面流水的运动方式流水可以分为层流、紊流、环流三种基本流态。层流：水质点的运动轨迹与总体运动方向平行，通常发育于流速缓慢、河床平坦的区域。紊流：水质点的运动方向与运动速度随时改变的水流。紊流是河水水质点的主要运动形式。随着流速的增大，层流将转变为紊流另外河床底的障碍物也可产生紊流（旋涡）等。环流：水质点的运动轨迹绕总体运动方向轴线作环状运动。分为：单向环流与双向环流。5.2.2暂时性流水的地质作用一．坡流的地质作用坡流在流动的过程中对坡面产生均匀剥皮式的破坏作用，称为洗刷作用。洗刷作用的强弱与气候条件、岩石性质、植被发育状况有着极为密切的关系。坡流：沿斜坡无固定水道的面状流水，水层薄、流速慢、网状分布，表现为洗刷作用。分布在坡麓地带坡积物，构成一种披盖在山麓斜坡裙状地形，称为坡积裙。波积物通常为砂粒或砂质粘土，颗粒大小混杂，分选性不好。其成分与斜坡上的基岩密切相关。二．洪流的地质作用洪流：由片流汇聚而成，沿河谷流动，流速快、流量大、有固定水道，猛烈冲刷沟谷中的岩石，表现为强烈的冲刷作用。冲刷物在山口区堆积下来，称为洪积物。在地表形成洪积锥或洪积扇。洪流的侵蚀作用：洪流以自身的动力及携带的泥沙、石块对沟谷的冲蚀和磨蚀作用。洪流的搬运作用：洪流以自身的动力将堆积物及侵蚀产物搬离原地的作用。其特点为：以机械搬运作用为主、大小混杂，但略具层理。洪积扇：当洪水出沟口后，因地形开阔，水流分散，流速迅速下降，洪流的活力急剧降低，所挟带的碎屑物迅速堆积下来组成扇状的沉积地形，称为洪积扇。其沉积物称为洪积物。洪积物的特征是：在沟口堆积多、厚、颗粒粗大；愈向外堆积就愈少、薄，颗粒细小，具有明显的分带特征。但由于洪流搬运距离不远，因此，洪积物的磨圆度差，层理发育较差。5.2.3河流的地质作用一．河流概述河流是在重力作用下，集中于地表凹槽内的经常性或周期性的天然水道的通称。河流沿途接纳很多支流，形成复杂的干支流网络系统，这就是水系。多数河流以海洋为最后归宿，另一些河流注入内陆湖泊或沼泽，或消失于荒漠中，于是分别形成外流河和内陆河。二．河流的侵蚀作用河流在从高处向低处流动的过程中，不断地对谷底和谷坡进行冲蚀破坏，这个过程称侵蚀作用。河流长期侵蚀形成的一个线状延伸的凹地，称为河谷。河谷由下列要素构成（图5-1）。谷底：河谷底部较平坦的地方。包括河床：河谷底部常被水流占据的部分；河漫滩：河水泛滥时才会被淹没的谷底部分。谷坡：河漫滩两侧向上延伸到顶部的斜坡部分。谷岸（河岸、谷缘）：与谷坡相连的顶部两岸部分。图5-1河谷形态要素示意图河流对河谷的侵蚀，按其侵蚀作用的方向可分为下蚀作用、侧蚀作用。1．河流的底蚀作用河流对河床底部岩石的侵蚀，使河床降低，河谷加深的作用，称为底蚀作用。影响河流下蚀作用的因素较多，主要有河水的流速、含砂量以及组成河床的岩石性质等。通常河流的上游区或山区河流，纵坡降比较大，流速快，下蚀作用强烈，河谷常呈“V字型”。因组成河床的岩石性质不同，软弱岩层下蚀程度较大，坚硬岩层下蚀程度较小，从而形成跌水—瀑布。河谷、瀑布具有向上游迁移，并逐渐消失的规律，称为河流的向源侵蚀作用。同一分水岭两侧的河流，因向源侵蚀延长以至相遇，下蚀作用强的将下蚀作用弱的河流河水夺走，这种现象称之为河流的的袭夺现象。侵蚀基准面的概念：河流入湖或海时，相对静止的湖水或海水对河水的顶托作用，使河流的下蚀作用停止，此时的湖水或海水的水面是河流下蚀作用的极限面，称为侵蚀基准面。2．河流的侧蚀作用河流通过自身的动力及裹挟的砂石对河床两岸或谷坡的破坏作用，使谷坡不断坍塌，这种加宽河谷的侵蚀作用，称为侧蚀作用（旁蚀作用）。侧蚀作用主要由于弯曲的河道处形成的单向环流不断对凹岸侵蚀，使其后退。同时将侵蚀下来的碎屑物质搬运至凸岸堆积，使凸岸不断延伸侧蚀作用。随着河流的侧蚀作用的不断进行，河床越来越弯曲，形成连续弯曲的河床，此时称之为河曲。河曲进一步发展成为极度弯曲的河床称为蛇曲。河床在河谷中来回迁移，使谷底宽而平坦成为箱状。蛇曲相邻的两凹岸不断靠近，最终贯通，这种现象称之为“截弯曲直现象”，而废弃的河道因形似牛轭，故称其为牛轭湖。三．河流的搬运作用河流将其侵蚀产物从一地搬运到另一地的过程，称为河流的搬运作用。1．河流的搬运方式河流搬运物质的方式有拖运、悬运、溶运三种。搬运物中，较大的颗粒常相互发生碰撞，而使棱角状颗粒趋于圆化的现象，称为磨圆作用。2．河流的搬运能力和搬运量河流水流搬运碎屑物质中最大颗粒的能力成为河流的搬运能力。搬运能力的大小主要决定于流速。四．河流的沉积作用因河流流速降低，造成搬运物发生沉积的过程称为河流的沉积作用。因河流中的化学溶解物很难达到饱和，故河流的沉积作用仍以机械沉积为主。1.冲积物的特征河流携带的机械碎屑物质随着流速逐渐降低，沉积下来的碎屑物质称为冲积物。冲积物具有以下特点：良好的分选性、较高的磨圆度、清晰的层理。2.沉积的主要类型河流沉积物的特点，随着河流不同位置而不同，并反映出不同的流水地貌形态，其主要的沉积类型如下：河床沉积：河床底部推移物因流速的降低而发生的沉积。沉积物主要以砾石、粗砂为主，磨圆好，分选中等。边滩、心滩与江心洲：①在弯曲型河床内，水流呈单向环流状，将凹岸掏蚀的物质带到下游凸岸堆积，形成的小型沉积体，称为边滩。②在分叉型河床内，河道宽窄不一，流水从束窄段流入展宽段时，流速减小，致使粗颗粒及泥沙淤积下来，主流线向两侧移动，而形成在河床中心的堆积体称为心滩。③随着心滩淤高增大，并逐渐使滩面高出水平位，则形成江心洲。河漫滩沉积：河漫滩是指河床两侧的低洼地带。洪水期，河水漫过河床，进入两侧的低洼地带，因地形开阔流速相对减小，从而造成细粒物质的沉积称为河漫滩沉积。沉积物主要为粉砂、泥质等。由于河流沉积物下部为粗粒的滞留、边滩沉积，上部为细粒的漫滩沉积，形成了明显二元结构。三角洲：河流入湖或入海的地区称为河口区。河流入湖或入海时，因湖水或海水的顶托作用，河流流速迅速降低，造成搬运物大量沉积，因平面上呈三角形，故称其为三角洲。根据沉积物特点与成因，三角洲由顶积层、前积层和底积层三部分组成。河流地质作用的基本特点：河流总是将高处的风化与侵蚀产物通过搬运作用沉积到地形较低处，即削高填低作用。同一条河流不同的流域，因地形等的差异造成河流地质作用的不同。河流的上流区以强烈的下蚀作用为主，中游区以侧蚀作用和搬运作用为主，而下游区则以沉积作用为主等。5.2.4构造运动对河流的影响河流的形成与演变一方面受流水自身的运动规律约束，另一方面受地质构造控制，特别是新构造运动对河流的影响起主导作用，并形成特有的河流格局和地貌。一．河流阶地1．概述河流由以旁蚀和沉积为主转为以下蚀为主的地质作用，使原先河谷的谷底由于河流下切侵蚀而相对抬升到洪水位以上，呈阶梯状分布于河谷两侧的地形，称为河流阶地，简称阶地。阶地由阶地面和阶地坡组成。河谷中常有多级阶地，阶地的所处位置越高，说明形成的年代越老。阶地的形成原因主要有两个：一是构造运动使陆地上升或海平面下降（冰期），致使河床抬高或侵蚀基准面降低，下蚀复苏；二是气候变化，如由干燥转为潮湿，结果水流量增加，河流得以重新进行下蚀。2．河流阶地的类型根据河流阶地的物质组成和地形特征的不同，可将阶地分为堆积阶地、基座阶地、侵蚀阶地三种类型。堆积阶地：阶坡与阶面都是冲积物基座阶地：阶坡是基岩，阶面为冲积物侵蚀阶地：阶坡和阶面都是基岩 二．地质构造对河流发育的影响地壳（岩石圈）在长期的发展演变过程中，受构造运动的影响，形成各种地质构造，并对河流形成、发展演化起控制作用。其中断裂构造常构成一个地区的水系格架。主要表现如下：1．河谷的位置及流向河谷的位置及流向常受构造控制，如构造破碎带抗流水侵蚀能力弱，易快速发育成河谷，并呈直线状分布。2.水系格局水体的展布是地质构造最灵敏的反映。常形成特有的水系格局。常见的主要类型有：①菱形格状水系。②矩形格状水系。③角状水系。④放射状、环状和向心状水系。⑤多条河流水系同步弯曲，是活动断层水平位移的标志。3.区域构造控制大区域内河流的展布格局大河流的流向都受区域地势控制，而区域地势地貌本身又受控于区域大构造。5.3重要术语侵蚀作用向源侵蚀三角洲侵蚀基准面河流阶地冲积物的特征沉积的主要类型第六章地下水的地质作用6.1本章导学本章共有四节，由地下水概述开始，介绍了一些与地下水有关的概念，接着重点讲解了地下水的潜蚀作用、地下水的搬运作用和沉积作用，最后一节介绍了研究地下水的意义。通过学习本章，要求了解地下水的特点和基本类型，理解地下水的潜蚀作用和搬运及沉积作用；理解研究地下水的意义。6.2要点讲解6.2地下水是赋存于岩石和松散堆积物中的水体，是水圈的一部分。井和泉是它的天然露头。地下水主要是由大气降水、地面流水、冰雪融水、湖泊水、海水渗透到地下而形成的，称为渗透水。此外还有凝结水、埋藏水和原生水等。一．地下水的赋存及运动条件地下水能在岩石中赋存与运动，是因为岩石中具有一定的空隙。空隙包括孔隙、裂隙、和洞穴。大多数岩石的空隙是连通的，因而地下水在岩石中可以通过。岩石能被水透过的性能称为岩石的透水性，一般来说，岩石孔隙度越大，含水量越大，透水性越好；孔隙度越小，含水量越少，透水性越差。据此自然界的岩石可以分为透水层和不透水层两种类型，两者之间过渡类型称为半透水层。二．地下水的基本类型根据地下水的运动状态、埋藏条件，分为包气带水、潜水、承压水三种基本类型。1．包气带水在地表以下一定深度，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面。地下水面以上称为包气带；地下水面以下称为饱水带。2．潜水是指埋藏于地面以下第一个区域性稳定隔水层以上，具有自由表面的重力水。潜水上面没有隔水层，或只有局部隔水层。潜水的自由表面叫潜水面。3．承压水充满于上、下两个稳定隔水层之间的含水层中的水，称为承压水。承压含水层上部的隔水层称作隔水顶板，下部的隔水层称作隔水底板。隔水顶底板之间的距离为承压含水层厚度。三．地下水的露头（泉）泉是地下水的天然露头，即地下水流出地表的部分。常见于山区，泉的分类很多。1）根据成因分为：①接触泉②侵蚀泉③裂隙泉④断层泉⑤溶洞泉2）根据泉水运动的特点分为：①上升泉②下降泉3）根据泉水的温度分为：①冷泉②温泉6.2.2地下水的潜蚀作用地下水在运动过程中主要对地表以下岩石进行破坏，称为潜蚀作用，分为机械潜蚀（仅在地下河中明显）和化学潜蚀作用（又称岩溶作用）。其中以化学溶蚀作用最为重要。一．机械潜蚀作用地下水对岩石的冲刷破坏作用称为机械潜蚀作用。岩石空隙或裂隙中的地下水，流动十分缓慢，它的机械冲刷能力非常微弱。只有在较大岩石洞穴或地下河中的地下水，可以有一定的流量和流速，冲刷或磨蚀岩石，并与化学溶蚀作用一起，使洞穴或裂隙扩大，最终导致岩石被掏空而崩塌。由黄土或砂岩组成的地壳表层，经地下水长期机械潜蚀作用，可形成“假岩溶”，如黄土湿陷、丹霞地貌。二．化学溶蚀作用与岩溶（喀斯特）地下水溶解岩石产生的破坏作用，称为溶蚀作用。1．主要岩溶地形●地表及包气带:●石芽®石林®峰丛®峰林®孤峰-平原●溶沟®溶蚀洼地®落水洞®溶蚀漏斗●饱水带:●溶洞®暗河®地下湖。2．影响岩溶发育因素1）岩石的可溶性：应为可溶性岩类（石灰岩、大理岩、白云岩等）。2）岩石的透水性：岩石的空隙率、连通性等。3）地下水的溶蚀能力：二氧化碳含量、水的饱和状态、压力、温度等。4）地下水的流动特征：是否流动、流速快慢等。除上述因素外，构造运动从大的方面控制着岩溶地貌演化的进程。构造运动相对强烈期不易形成岩溶，只有在地壳处于相对稳定的条件下，古地理环境无大的变化，在具备上述条件的地区才能形成岩溶。另外，随着深度的增加，岩石的裂隙减少，水的流动性变小，水的溶蚀能力减弱，岩溶发育的速度和强度也随着减弱。6.2.3地下水的搬运作用和沉积作用一．地下水的搬运作用1.主要特点：地下水的运动特征（流量小、流速缓慢），地下水的搬运方式以溶运为主，当地下河中有较大水水量时，机械搬运能力较大，特点与河流相似。2.化学搬运作用特点：成分取决于岩石成分、风化程度和气候特征。二．地下水的沉积作用地下水的沉积作用有机械和化学两种方式，以化学沉积作用为主。1.机械沉积作用：经短距离搬运后，地下水中溶蚀残余堆积物在洞穴低洼处的沉积及溶洞坍塌与地下河带来的碎屑物构成的溶洞角砾沉积。2．化学沉积作用：地下水的化学沉积常见于洞穴内、裂隙中和泉的出口处。常见的沉积作用有以下几类。1）过饱和沉积作用地下水所溶物质，常因压力、水分蒸发、二氧化碳逸出等原因，造成过饱和的沉积。常见的化学沉积物：1）溶洞滴石；2）泉华；3）岩脉与假化石。2）石化作用矿质充填作用和置换作用，在空隙和裂隙中形成沉积物（石英脉、硅化木、玛瑙、化石等）。6.2.4研究地下水的意义1）地下水及其地质作用关系到人类生活和经济建设，是重要的自然资源。2）我国利用地热历史悠久，温泉水对某些疾病有特殊的疗效。地下热水是重要的、环保型能源，可以直接用于供暖、发电等。3）地下水中含有对人体有益的微量元素，可以用于开发优质的引用水，称为矿泉水。4）我国是一个严重缺水的国家，对地下水的开采和利用避免盲目与过量，否则会造成重大的地质灾害。地下水对人类有利也有弊。地下水的地质作用有时造成水土流失，地面基岩裸露，土层薄瘠；有时引起土壤沼泽化或土壤盐碱化，破坏土壤的肥力；有时导致矿山突然冒水，威胁井下安全，影响矿山生产；有时地区因地下溶洞发育，引起地面塌陷，对工程建设具有很大危害。研究和掌握地下水地质作用的规律，查明地下水的分布和发育状况，用以指导找水、找矿、矿山开采、工程建设施工、城市水资源管理以及保护环境等，是地质工作的一项重要任务。6.3重要术语潜水承压水溶蚀作用溶沟和石芽喀斯特地下水的基本类型研究地下水的意义第七章冰川的地质作用7．1本章导学冰川是高纬度和高山地区由积雪形成并缓慢移动着的巨大冰体。冰川地质作用破坏着地面，塑造出许多奇特地貌，并把破坏产物搬运到他处堆积下来，形成特有的沉积物。本章主要讲解冰川概述、冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌、冰川的搬运与沉积作用、古代冰川。要求了解冰川的形成与分类；掌握冰川的剥蚀作用及冰蚀地貌。掌握冰川的搬运及其冰啧产物和沉积作用及沉积地貌。7.2要点讲解7.2.1概述冰川是在陆地上由积雪形成并以缓慢的速度运动的巨大冰体。冰川运动缓慢，但具有巨大的承载能力。现代地球表面冰川覆盖面积约占世界陆地总面积10%，占全球面积3%。冰川不仅是一种重要的地质营力，也是人类宝贵的淡水资源。一.冰川的形成冰川是由积雪转变成的冰流。终年积雪区的下部界线，叫雪线。雪线的位置受降水、气温、雪量、地形等因素的影响。1．气温地表气温既随纬度的增加而降低，又随海拔高度的升高而降低（每升高100ｍ，气温平均下降0.6°C左右）。雪线位置的高度与纬度成正比，即一般在低纬度地区其位置较高，向两极逐渐降低，到极地可降至海平面。2.降雪量雪线高度与降雪量成正比，降雪量多的地区雪线低，降雪量少的地区雪线高。3.地形雪线的位置不仅与地形陡缓有关，而且与山坡向阳背阴、地形突出与隐蔽等有关。二．冰川的运动冰川是一种运动着的冰体，是固体流，冰川运动缓慢，正常情况下我们用肉眼是观察不到冰川的运动的。引起冰川运动的主要原因是重力和压力。高山区的冰川在其自身重量作用下，从高处流向低处；大陆冰川则因自身冰体的压力，从冰体厚的中心部位流向冰层薄的边缘。三．冰川的类型按照冰川的形态特征、规模和所处地形的条件可将其分为大陆冰川和山岳冰川两种基本类型。1）大陆冰川：大面积覆盖在陆地上，厚度可以达到数千米的冰流。特点是面积大，冰层厚，地面上绝大部分都为冰川覆盖。其运动不受地形影响，主要由冰层的自重压力使冰体从积雪区的中央部分向四周流动，在边缘部分往往形成冰舌。现在的大陆冰川主要见于格陵兰和南极大陆。2）山岳冰川：主要分布在中、低纬度高山地区的冰川，中国西部的现代冰川，大多数属于这种类型，特点是规模小、冰层薄，受地形控制，沿沟谷线状分布。受到地形和重力影响，山岳冰川依据地形及形态不同可以分为：冰斗冰川、悬冰川、山谷冰川、平顶冰川、山麓冰川。7.2.2冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌一．冰川的剥蚀作用冰川对地面的剥蚀作用称为刨蚀作用，是冰川及其所携带的岩屑和石块对冰床的破坏作用。分为挖掘作用与磨蚀作用。1.挖掘作用：运动中的冰川将与之冻结在一起的冰床基岩碎块带走的过程。冰床底部基岩在冰川巨大的压力下极易破碎并产生裂隙。裂隙在溶水反复冻结下松动而被冰川带走。挖掘作用使冰床加深、变宽。2.磨蚀作用：冰川携带的碎屑物在冰床上流动时，像锉刀一样对冰床及两侧岩石刮削、锉磨的过程，称为冰川的磨蚀作用。二．冰蚀地貌冰蚀作用可以形成下列冰蚀地貌：1.冰斗：三面陡壁的围椅状洼地。2.刃脊：两坡陡峻、山顶尖薄的山脊。3.角峰：岩壁陡立、被多个冰斗包围的山峰。4.冰蚀谷：冰川侵蚀的谷地，冰谷地较平直宽阔，呈“U”字型。5.羊背石：突起于冰床上的岩丘，经冰川刨蚀作用而形成的羊背形岩丘。羊背石长轴方向指示冰川流向。因此人们可利用羊背石的分布情况，来了解古代冰川的前进方向。7.2.3一．冰川的搬运作用1.冰川将坠落在冰川的碎屑物质及冰蚀产物从形成区或流通区搬运到冰溶区的作用称为冰川的搬运作用。冰川的搬运作用是一种纯机械作用。2.方式：冰川的搬运方式分为推运和载运两种。3.冰川搬运物的特点：1）冰川搬运物随冰川运移很长距离。2）搬运物的形态特点，如冰川漂砾。二．冰川的堆积作用与冰碛物冰川全部消融后，冰运物可全部堆积下来。冰运物的堆积过程成为冰川的堆积作用。冰川的堆积物成为冰碛或冰碛物。冰碛物固结后成为冰碛岩。冰碛物的特点：①都是机械碎屑物；②冰碛物大多数是以载运方式搬运的，所以无分选、具棱角、大小混杂，无层理；③较大的砾石有擦痕；④冰碛内可保存有寒冷气候的植物孢子和花粉。冰碛物可以作为我们判断冰川作用存在的重要标志。三．冰碛地貌冰碛地貌是冰川堆积作用形成的各种地貌的总称，常见的有终碛堤、侧碛堤、鼓丘和冰碛丘陵等。1）终碛