《地质学基础》电子教案

绪论0.1本章导学自然科学的基础学科分为数学、物理学、化学、天文学、地学和生物学六大门类。地质学是地学（地球科学）的重要组成部分。地质学是研究地球的科学，主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律，且在指导人们寻找矿产资源、能源、水资源及和自然灾害作斗争并维护人类生存发展的实践中具有重要意义。学习本章知识，要明确地质学的研究对象、研究内容和研究任务，掌握地质学的特点和由其特点决定的研究方法，了解地质学的发展与基本现状。0.2要点讲解地质学是关于固体地球组成、结构及地球演化历史的知识体系。现代地质学不仅要阐明固体地球的组成物质、控制物质转换的机制以及由这些物质记录的地球演化历史，而且要揭示改变固体地球外层的营力和改造地球表层的过程，并运用地质学知识探明可供利用的物质以及理解地质过程与人类活动相互作用的机理。0.2.1地质学研究的对象、内容和分科1.地质学研究的对象：主要对象是岩石圈。2.地质学研究的内容研究岩石圈的物质组成(如元素、矿物、岩石和矿产的特征、形成条件和分布规律)；研究局部地区、大陆以至整个岩石圈的发展和演化史；研究区域地质构造、岩石圈的结构和运动规律等。3.地质学的分科地质学主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律，并为人类的生存发展提供必要的地质依据，主要是资源与环境条件的评价，按照研究的内容和性质，地质学可划分为许多独立的分科（如表1-1）。0.2.2地质科学的研究意义1.与人类生活生产有密切关系（矿产：石油、煤、金属、肥料、建材等）；2.灾害预防与治理（地震、火山喷发、泥石流、滑坡、塌方等）；3.环境污染与防治；4.地下水利用及保护；5.工程建设（铁路、桥梁、工厂、水利设施等）；6.探索地球（甚至宇宙）产生、发展、演化以及生命的起源、发展演化等一些基本科学问题（例如资源与环境、资源与人口增长等）。0.2.3.学习地质学应注意的几个问题（一）地质学的研究对象有以下几个基本特点:表1-1地质学分科见表研究内容和性质主要分科地球的物质组成、分类、成因及转化规律地球化学结晶学矿物学岩石学地壳运动、地质作用、地质构造及成因动力地质学构造地质学地震地质学大地构造学地壳的发展历史、生物及古地理演化规律地质年代学古生物学地层学地史学（历史地质学）第四纪地质学区域地质学古地理学古气候学地质学的应用资源方面矿床学矿床地质学矿产地质学矿山地质学找矿勘探地质学水文地质学旅游地质学能源方面煤田地质学石油地质学天然气地质学放射性矿产地质学地热学非常规能源学环境、人类生活和灾害防护工程地质学环境地质学灾害地质学边缘学科、综合学科及新兴学科数学地质学地球物理学地球化学地质力学天文地质学行星地质学海洋地质学板块构造学实验岩石学遥感地质学深部地质学同位素地质学注：表1-1引自宋春青《地质学基础》20XX年11月第四版。1.整体规模宏大（岩石圈的表面积超过5×108km2,平均厚度约100km2.发展过程漫长（地球自形成以来的演化历史约有4600Ma）；3.作用因素复杂；4.区域差异明显。 （二）学习地质学应注意的几个问题:1.建立认识地质事件的时空观念；2.掌握辩证的思维方法；3.运用现实类比和历史比较分析的原则；“将今论古”的原则，从研究眼前正在进行的地质过程入手，总结其规律，再去推断地质历史时期同类事物的发展和结果。“将今论古”的原则的基本观点是地球上现在进行的地质作用和方式，和地史时期是一样的，所不同的是只是量的差别。“将今论古”的原理忽略了地球发展的阶段性和不可逆性，以及地球发展的不同阶段中自然条件的特殊性。所以研究地球的历史，必须根据具体情况，用历史的、辩证的、综合的思想作指导，而不是简单地、机械地将今论古，才能得出正确的结论。这种方法就是历史比较法或现实类比法。4.实践出真知。0.2.4地质学与其他相关学科的关系对于与地质学有关各学科来说，例如地球物理勘探、岩土工程、油藏工程等，地质学是它们的研究基础和前提。无论石油工作者，还是工程学家，都必须具备扎实地质学知识，学会地质思维，掌握地质学方法，才能保证工作顺利进行，保证成果的准确性和可靠性。各相关学科的研究成果，既丰富地质学内容，又推动地质学发展。因此，学好基础地质学知识是构筑各相关专业知识大厦的基石，是将来做好本专业工作的保证。0.3重要术语地质学“将今论古”现实类比和历史分析原则第1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。本章将会讨论固体地球的形状、大小、质量、密度、压力、磁性等特征以及地球的圈层结构，要求重点掌握地球的圈层结构划分。1.2要点讲解1.2.1地球的形状和大小一．地球极近似旋转椭球体（自转所致，表明地球具有弹性）二．地球不是严格的旋转椭球体（内部物质分布不均匀）三．地球形状的主要参数赤道半径a6378.140km两极半径c6356.755km平均半径R6371.004km扁率（a-c）/a1/298.253表面积510064472km2体积10832×1081.2.2地球的外部圈层结构一．大气圈大气圈是由包围着固体地球的大气层构成，总质量约5.136×1015t，3/4集中到地面以上10km范围内。主要物质成分以氮（75.5%）和氧（23.1%）为主，其次有氩（1.28%），二氧化碳（0.05%）。根据大气温度、密度等物理特征，一般把大气圈自下而上分为对流层、平流层、中层、电离层和扩散层。二．水圈 地球表面四分之三以上的面积被海洋、冰层、湖泊、沼泽、河流中的水体覆盖。地面以下的土壤和岩石缝隙中也充填有大量的地下水，它们共同构成一个连续而不规则的圈层，称为水圈。水圈中的水，主要在太阳热能和重力的作用下不停地运动着。三．生物圈生物圈是生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。地球上最早的生命物质出现在3500Ma。在南非距今3200Ma的层状岩石中发现了原核生物化石。自1000Ma以来，地球上的植物和动物蓬勃发展。2.2.3固体地球的主要物理性质一．地球的质量和密度根据牛顿万有引力定律计算出地球的质量为5.9472×1024kg，地球的平均密度为5.516g/cm3。（砂、页、灰岩平均密度为2.6g/cm3,花岗岩密度为2.67g/cm3,玄武岩密度为2.85g/cm3，因而推论，地球内部大部分物质密度应大于平均密度。）地球的密度随深度增加而增大二．地球的重力地球上某处的重力是该处所受地心引力与地球自转离心力（垂直地面分力）的合力。地球表面的重力随纬度值的增大而增大（赤道g=978.0318cm/s2，两极g=983.2177g/s2，g随海拔高度的增高而减小，每升高1km，g减少31cm/s由于地面起伏和地球物质密度不均匀以及结构差异等原因使实测重力值与理论值不符，这种现象称为重力异常（正、负异常）。三．地球的压力地球内部某处的压力是指由上覆地球物质的重量所产生的静压力。静压力的大小与所处的深度、上覆物质的平均密度及重力加速度成正相关。四．地球的磁性固体地球是一个磁化的球体，其磁力线特征类似于偶极场的特征。地磁轴与地球自转轴并不重合，二者约成11.5°的交角。地磁极的位置不固定，是逐年变化的。磁场特征要素：磁场强度（F）、磁偏角（D）、磁倾角（I）。地磁异常是叠加在地球基本磁场之上，由地壳内的岩石矿物及地质体的磁性差异引起的磁场。五．地球内部的温度自地面向地下深处，地热增温现象是不均匀的。按温度状况可分为三层：1．变温层（外热层）地温主要受太阳光辐射热的影响，温度随季节、昼夜的变化而变化，故称变温层。2．常温层地温与当地年平均温度大致相当，且常年保持不变，其深度大致为20-40m。（一般中纬度较深，两极和赤道较浅；内陆较深，滨海区较浅。）3．增温层常温层之下，地温随深度增大而逐渐增加。深度每增加100m所升高的温度，称地温梯度。（地温梯度各地有差异）六．地球的弹性和塑性：地震波的传播；岩层的褶皱变形等。1.2.4地球的内部圈层结构一．地球内部圈层划分的依据1．地震波的特点地震波是弹性波，分为体波、面波和自由振动等类型。体波有纵波（PWave）和横波（SWave）之分。纵波可在固态、液态和气态的介质中传播，横波只能在固态介质中传播。地震波速的大小与介质的密度和弹性有关。2．地球内部圈层划分的依据（1）宇宙物质依据宇宙物质具有内在的统一性，宇宙天体（尤其是太阳系内天体）的物质成分可作为推断地球内部物质成分的参考依据（例如陨石）；（2）地质学依据由于岩浆岩来自地壳和地幔的不同深度，因此，研究岩浆的物质成分和形成条件可以帮助我们来认识地球深部的物质状态及环境。例如，超基性岩常来自地球内部较深地方，特别是含金刚石的金伯利岩，一般代表了1100-2200℃、5万个大气压的形成环境（对应金刚石的形成条件），相当于该岩浆形成在地下150km（3）地球物理依据通过地震波在地球内部传播的变化来推断地球内部结构和组成物质。因为地震波中的纵波可以在固态、液态和气态的介质中传播，而横波仅能在固态介质中传播。当地震发生后，通过地球表层不同位置的地震台站来接收不同性质的地震波（主要是纵波和横波）。经过复杂计算后，就可以得出地下不同深度的波速，再分析相关的物质状态（图1.1）。图1.1地球内部圈层与地震波传播特征二．地球内部圈层的特征（一）地壳莫霍面（大陆33km、洋底5-8km）莫霍面是地震波速显著不连续面（南斯拉夫地震学家莫霍诺维奇于1909年发现）。莫霍面以上的由固体岩石组成的地球最外部圈层称为地壳。地壳平均厚度约18km，平均密度2.8g/cm3，质量约2.35×1022地壳厚度变化大，大陆区20-80km，平均33km。又分为上地壳和下地壳（以康拉德面为界，深约15km）。上地壳（厚约15km）平均密度约2.7g/cm3，由沉积岩、变质岩和岩浆岩组成，一般称硅铝层或花岗质岩壳；下地壳（厚约18km）平均密度约2.9g/cm3，一般称硅镁层或玄武质岩壳。大洋区平均7km，且较为均匀，普遍堆积有0.5km厚的沉积层，再下便是5-8km的硅镁层（密度2.9g/cm3）。（二）地幔古登堡面（2891km）（美国地震学家古登堡于1912年发现）S波终止，P波急剧减低。莫霍面以下至古登堡面的圈层称为地幔。地幔的厚度约2870km，物质密度由顶层的3.31g/cm3增至5.55g/cm3,平均约4.5g/cm3,质量约4.03×1024根据地幔上部与下部物质成分和温度、压力的差异性，和670km深处的地震波速显著间断面分为上、下地幔。1．上地幔盖层深度为20-80km，密度3.37g/cm3,物质成分推测为橄榄岩,为固态。低速层深度80-220km，（顶面在大陆区较深，大洋区较浅，底界的差异不大。密度3.36g/cm3,）全球普遍存在、厚度不很均一的波速减低层。横波局部地区不能通过,表明低速层部分物质可能呈熔融态,因而又称软流层（或软流圈）。均匀层深度220-400km。波速传播均匀,表明物质成分变化不大。过渡层深度400-670km。密度3.73-3.99g/cm3.2.下地幔深度670-2891km，厚度2221km,平均密度5.1g/cm3。据实验岩石学分析，由呈紧密堆积结构的氧化矿物，如MgO、FeO和SiO2组成。（三）地核古登堡面以下至地心的部分称地核。它是一个半径为3480km的球体，平均密度为10.83g/cm3。一般认为物质成分主要为铁。（四）岩石圈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。1.3重要术语 外部圈层结构(大气圈、水圈、生物圈)外部圈层结构(大气圈、水圈、生物圈)地球圈层结构内部圈层结构（地壳、地幔、地核）重力异常(正、负异常)地磁异常地温梯度软流层岩石圈地球内部圈层划分的依据第2章岩石圈2.1本章导学本章将集中介绍地质学的主要研究对象—岩石圈的表面形态特征、物质组成和岩石圈构造以及发生在地球上的地质作用。地质学的主要研究对象是岩石圈，因此岩石圈的表面形态特征、物质组成和构造则成为岩石圈研究的重要部分，同时地质作用作为形成矿物、岩石和岩石圈的主因而成为其在地质学研究的主导地位。本要要求了解岩石圈表面形态特征，熟识岩石圈物质组成。重点掌握岩石圈构造（包括现代板块的划分、板块边界的类型）和地质作用概念及其分类。2.2要点讲解2.2.1岩石圈的表面形态一．陆地地形（表2.1）表2-1陆地主要地形单元及地貌特征地形单元山地高原盆地丘陵平原海拔和起伏特征>500m；正地形>600m；广阔而较为平坦四周被山地包围、中间较低且起伏不大<500m（相对高差<200m）；有一定起伏<500m;广阔而平坦二．洋底地形洋底地形可划分为三大地形单元：大陆边缘、洋盆和洋脊（图2.1）。图2.1洋底地形单元划分（一）大陆边缘大陆与大洋相连接的过渡地带，称大陆边缘。按照海平面以下的深度和形态特征，大陆边缘可以划分为大陆架、大陆坡、大陆基及海沟和岛弧（图2.2）。图2.2大陆边缘主要地形分布示意图1．大陆架（又称为陆棚）是指围绕大陆分布的浅水台地，平均坡度小于0.3°，平均深度小于130m。2．大陆坡大陆架外坡度明显变陡的斜坡地带，坡度平均约4°最陡可超过20°，下界平均水深约2000m，平均宽度30km，最宽可超过100km。大陆坡上常发育有海底峡谷。3．大陆基（又称为大陆裙）是介于大陆坡与大洋盆地之间缓坡地带，下界水深约4000m，宽度几百公里，表面的坡度一般小于1°。在海沟发育的地区则不出现这一地形单元。4．海沟和岛弧大洋盆地边缘深度超过6000m的带状凹地，称为海沟。宽度仅数公里至数十公里，长度最大可达几千公里。太平洋西北侧的海沟多呈弧形，沿其凸出的一侧排列着大小岛屿，称为岛弧（多为火山岩）。（二）洋盆洋盆是指位于海沟与洋脊之间辽阔而平坦的洼地，一般深度4000-5000m。可进一步分为洋底丘陵、洋底平原、海山。（三）洋脊贯穿于洋盆中央或一侧、延伸几万公里的洋底山脉，称洋脊。2.2.2岩石圈的物质组成一．岩石圈的化学成分地壳元素的平均重量百分含量称克拉克值（地壳的元素丰度）。1.元素在地壳、上地幔和地球中的分布相差十分悬殊，其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种元素合计占地壳总质量的99%。2.Al、Na、K三种元素在地壳中的丰度最高，但在上地幔和地球中的丰度显著降低，而Fe、Mg的丰度却显著增高。二．矿物：矿物是在各种地质作用中形成的，是在一定地质条件和物理化学条件下相对稳定的自然元素单质或化合物。三．岩石：岩石是各种地质作用形成的，并在一定地质和物理化学条件下稳定存在的矿物集合体。按其成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。岩浆岩是由岩石圈中、下部以及软流圈中的熔融岩浆上升到浅处或涌出地面冷凝而形成的岩石。在地下冷凝形成的称为侵入岩，主要有花岗岩、闪长岩、辉长岩、橄榄岩等。涌出地面冷凝而形成的称为喷出岩或火山岩，主要有流纹岩、安山岩、玄武岩等。组成岩浆岩的主要矿物有斜长石、石英、辉石、角闪石、橄榄石和云母。沉积岩是在表生条件下由各种沉积作用形成的沉积物，后被埋藏在一定深度经过成岩作用而形成的岩石。按其成因可分为碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩等几大类。主要组成矿物有石英、粘土矿物、方解石、白云石以及一些矿物或岩石的碎屑。含有地质历史时期生物的遗体和遗迹化石是沉积岩最突出的特点。变质岩是由岩石圈内先存的岩石（沉积岩、岩浆岩、变质岩），受地质环境（温度、压力和高温热液等）变化而使原岩的结构与成分被改造而重新形成的岩石。按成因可分为接触变质岩、气液变质岩、动力变质岩和区域变质岩。2.2.3岩石圈的构造一．现代板块的划分地震带是划分现代板块的首要标志（图2.3）。环太平洋带地中海－喜马拉雅带图2.3世界地震分布图（震源深度0～700公里，记录时限6年）环太平洋带地中海－喜马拉雅带（据PhysicalGeology,2001版）据此全球可划分为欧亚板块、非洲板块、北美板块、南美板块、印度板块、南极洲板块和太平洋板块等七个一级岩石圈板块（图2.4）。二．板块边界类型1．分离型板块边界类型洋脊轴两侧的板块作相背运动，板块被拉开，软流圈中的高温熔融岩浆顺裂隙上涌，凝结在滑移的板块后缘上，成为最新的洋底岩石圈。2．汇聚型板块边界类型（1）俯冲边界一侧板块向下俯冲并斜插入软流圈，另一板块则仰冲并叠覆其俯冲边图2.4全球主要板块分布（据金性春，1984）缘之上。二者间在地貌上形成海沟、岛弧或大陆边缘山系（例如：太平洋板块与欧亚板块、北美板块、印度板块之间）。（2）碰撞边界两板块相对运动，前缘有洋壳的边缘下插，造成二者的陆壳碰撞接触，形成地缝合线（欧亚板块南缘与非洲板块和印度板块西段）。3．平错型板块边界类型两板块相互平行边界滑错，不造成新的山脉和海沟，地质构造上表现为转换断层或大型走滑断层。2.2.4地质作用的概念一．一般概念由自然动力引起岩石圈或地球的物质组成、内部结构和地表形态变化的作用，统称为地质作用。引起这些变化的各种自然动力，称为地质营力。按地质动力来源分为作内动力地质作用和外动力地质作用。二．内动力地质作用内动力地质作用的能源主要是地热能、重力能和旋转能。内动力地质作用的主要类型有：1.地壳运动主要是指岩石圈的机械运动，如板块的分离、滑移、俯冲、碰撞；区域性沉降与上隆；岩层的断裂和褶皱等。2．地震作用地震是岩石圈机械运动积累的能量造成岩石圈破裂而突然释放引起的一种现象，是由地震波的传播引起的地面快速颤动的作用。3．岩浆作用是指软流圈和岩石圈中、下部聚集的高温熔融物质，顺通道运移至浅部甚至涌出地面冷凝成岩石的过程。4．变质作用变质作用是指岩石圈内先存的岩石在新的温度、压力条件下，也可有外来气液物质参与，使原岩在固态下发生结构、构造及矿物组合的改造过程。三．外动力地质作用外动力地质作用的主要能源是太阳的辐射能。外动力地质作用主要有以下几种：1．风化作用岩石在原地因气温变化、大气、水、生物等的共同作用下逐步分解、破坏的过程。2．剥蚀作用是风、冰川、地面流水、地下水、海洋和湖泊水等地质营力在其运动过程中使地表岩石破坏并脱离原地的过程。3．搬运作用风化和剥蚀作用产生的各种产物，在流水、冰川和风等运动着的介质从原地转移到另一地点的迁移过程。4．崩塌作用指基岩块体和松散堆积物在重力作用下崩落或沿斜坡下滑的过程。5．沉积作用由于搬运动力和介质条件的变化而发生的沉淀和堆积的过程。6．固结成岩作用松散的沉积物被压实、固结而形成岩石的地质过程。四．内外动力地质作用的关系内动力促使岩石圈在软流圈上滑移、升降、分裂和碰撞聚合，导致地震、岩浆上涌和喷发，形成岩浆岩，使岩层发生褶皱和断裂，造成海洋盆地和大陆高地以及区域性地面起伏等。而外动力则对地面的起伏加以改造，总趋势是削高填低，使地面准平原化，同时造就表生矿物和沉积岩。它们之间既有区别又相互联系而不停作用，推动岩石圈的演化和发展，使地表形态、矿物、岩石和矿床以及地质体的构造变形不断地变化和改造。2.3重要术语克拉克值（地壳元素丰度）三大岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）板块边界类型（分离型、汇聚型、平错型）地质作用第3章矿物3．1本章导学矿物学是地质科学的一个重要分支，其主要的研究对象是矿物的成分、结构形态、性质、成因以及用途等多方面的内容。作为地球上大多数岩石的主要组成部分，它记录和保存着地壳、地幔以及宇宙物质形成条件和演变的重要信息。因此，矿物学对整个地质学发展起着重要的影响。本章将讲述矿物化学组成、化学式表示、矿物形态和物理性质以及矿物分类与命名。要求重点掌握矿物概念、矿物的形态与物理性质，熟悉矿物的晶体化学分类方法。3.2要点讲解3.2.1矿物通论一.矿物与晶体的概念1．矿物的概念矿物是在各种地质作用中形成的，在一定地质条件和物理化学条件下相对稳定的自然元素单质或化合物。注释：1）矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，可以是固态(如石英)、液态(如自然汞)、气态（如火山喷发物中的水蒸气）或胶态(如玉髓)。2）矿物具有一定的化学成分。如金刚石成分为单质碳(C)，石英为二氧化硅(SiO2)，但天然矿物成分常含有少量杂质。3）矿物具有晶体结构，它们的原子呈规律排列。如果有充分生长空间，固态矿物都有一定形态。当没有生长空间时，它们的固有形态就不能表现出来。4）矿物具有较为稳定的物理性质。如方铅矿呈钢灰色，强金属光泽，不透明，它的粉末（条痕）为黑色，较软（可被小刀划动），有三组平滑的解理面(完全解理)，很重(比重为7.4-7.6)。5）矿物是组成矿石和岩石的基本单位。2．晶体与非晶体的概念所谓晶体是指内部质点（原子、离子或分子）在三维空间呈周期重复排列的固体。也可以形象地说，晶体是具有格子构造的固体。SHAPESHAPE图3.1空间格子图中a,b,c三维空间周期性重复图3.2石盐的晶体结构晶体：具有格子构造的固体，如石英的晶体排列是硅离子的四个角顶各连着一个氧离子形成四面体，这些四面体彼此以角顶相连在三维空间形成架状结构。。格子构造：质点在三维空间的周期重复，例如石盐的晶体结构。非晶体：不具有格子构造的固体。同质多像：相同的化学成分所形成的矿物，由于矿物晶体内质点的排列不同而形成不同矿物的现象，例如单质C的同质多像矿物石墨和金刚石。二．矿物的化学成分与化学式矿物的化学成分是决定矿物各种特性的基本因素。（一）元素的离子类型1．惰性气体型离子2．铜型离子3．过渡型离子（二）引起矿物化学成分变化的原因引起矿物化学成分变化因素很多，其中类质同像是最普遍、最有实际意义的原因。1．类质同像的概念矿物结晶时，晶体中的某些质点（原子、离子、络阴离子或分子等）被性质相似的质点以各种比例相互置换或取代，而晶体结构类型和化学键性基本不变的现象，称类质同像。2．类质同像的类型完全类质同像、不完全类质同像、等价类质同像、异价类质同像。3．类质同像的形成条件（1）离子半径必须相近；（2）离子类型相同或相近；（3）置换前后，离子的总电价相等。（三）矿物的化学式矿物的化学式是指用化学元素符号表示矿物化学成分的方法。三．矿物的形态与物理性（一）矿物的形态1．矿物的单体（单个晶体）形态（1）理想晶体的形态单形（由同形等大的晶面构成的晶体形态）、聚形（由两种或两种以上形状和大小的晶面构成的理想形态）。（2）实际晶体的形态歪晶（晶体在生长过程中，由于受外界条件影响，常不同程度地偏离其理想形态，形成歪晶）。（3）晶体的习性矿物晶体在一定条件，常常趋向于形成的某一习惯性形态，称为晶体的习性，简称晶习。主要类型有三向等长、二向延展、一向伸长（图3.3）。（许多晶体的晶面上可以见到一系列平行或交叉的条纹，称晶面条纹）。图3.3晶体的习性分类：一向伸长（A）、三向等长（B）、二向延展（C）。2．矿物集合体形态（1）显晶集合体（肉眼可以辨认出单体）a.规则集合体：穿插双晶（构成双晶的两个单体之间互相穿插，如萤石）、接触双晶（双晶的两个单体之间简单的平面相接触。如石膏的燕尾双晶、斜长石的聚片双晶）。b.不规则集合体：粒状集合体、板状集合体、片状集合体、柱状集合体、放射状集合体、纤维状集合体、晶簇。（2）隐晶集合体（显微镜下可以辨认出单体）a．结核体：由隐晶质或非晶质物质围绕某一核心（砂粒、气泡等）自内向外逐渐生长而成的矿物集合体，鲕状（＜2mm）、豆状（2-5mm）、结核（＞5mm）。b．分泌体：在形状不规则或球状空洞中，由洞壁向中心逐层沉淀而成的矿物集合体，常具有同心层状构造。c．钟乳状集合体（葡萄状集合体）：在同一基底上逐层向外生长而成的矿物集合体。d．膜状集合体、皮壳状集合体：覆盖于岩石或矿物表面呈膜状产出。（3）胶态集合体（显微镜下也不能可以辨认出单体）图3.4不规则集合体（从左至右）：片状集合体（黑云母）、鲕状集合体（赤铁矿）、肾状集合体（赤矿）、粒状集合体（方解石）、晶簇（石英）。（图片引自相关网站）（二）矿物的物理性质1．矿物的光学性质颜色：矿物对不同波长可见光的吸收、反射的效应。条痕：矿物粉末颜色。光泽：矿物表面对可见光波的反射能力。分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽。透明度：矿物允许可见光波透过的程度，一般以0.001mm厚的矿物薄片为标准，可分为透明、半透明、不透明。2．矿物的力学性质（1）解理和断口矿物晶体在外力作用下，严格沿着一定结晶方向裂开成光滑平面的性质，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。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。主要类型有：贝壳状断口、参差状断口、平坦状断口、土状断口。（2）硬度：指矿物抵抗外来某种机械作用的能力，见摩氏硬度计，表3-1。3．矿物的其它物理性质：相对密度、磁性、发光性、脆性、延展性、弹性等。3.2.2矿物各论一．矿物的命名分类1．矿物的分类:目前广泛采用的是以化学成分和晶体结构为依据的晶体化学分类方法。图3.5矿物的解理（左图为方解石三组完全解理）与断口（右图为石英贝壳状断口）摩氏硬度计：共分为十级，这十种矿物硬度由低到高的顺序是：表3-1摩氏硬度计标准矿物硬度表摩氏硬度12345678910标准硬度矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石首先根据化学成分特征分出大类和类；同类矿物再根据晶体结构划分族；族以下分矿物种。同种矿物具有相同的化学成分和结构。第一大类自然元素第二大类硫化物及其类似化合物第三大类氧化物及氢氧化物第四大类含氧盐（硅酸盐类、碳酸盐类、硫酸盐类、磷酸盐类等）第五大类卤化物2．矿物的命名:一般是以矿物的化学成分、物理性质、形态特点或结合两种特点而命名。此外，还有一些是以矿物的首先发现地或人名而命名的。必须掌握的常见矿物自然元素：石墨（C）硫化物矿物：(1)方铅矿（PbS）(2)黄铜矿(CuFeS2)(3)黄铁矿(FeS2)(4)闪锌矿(ZnS)氧化物矿物：(1)赤铁矿（Fe2O3）(2)磁铁矿（Fe3O4)（3）铬铁矿（FeCr2O4）（4）锡石（SnO2）（5）软锰矿（MnO2）（6）石英（SiO2）（7）黑钨矿(Mn,Fe)〔WO4〕氢氧化物矿物：（1）褐铁矿（Fe2O3·nH2O）（2）铝土矿（Al2O3·nH2O）（3）硬锰矿（mMnO·MnO2·nH2O）含氧盐大类：（－）硅酸盐类：（1）橄榄石（2）石榴子石（3）普通辉石（4）普通角闪石（5）红柱石（6）蓝晶石（7）透闪石（8）透辉石（9）滑石（10）白云母（11）黑云母（12）蛇纹石（13）正长石（14）斜长石（15）绿泥石（16）高岭石（二）其他含氧盐类：（1）方解石（2）白云石（3）重晶石（4）石膏（5）孔雀石（6）磷灰石卤化物大类：萤石（CaF2）、石盐（NaCl）地质观察中常见矿物鉴定特征石墨：常呈鳞片状、块状集合体。颜色和条痕均为黑色，半金属光泽。极软，硬度1～2，有滑感，易污手，具滑感。导电性好，可制作电极等。高碳石墨可做原子能反应堆中的中子减速剂及国防工业应用。高岭土：常呈土状、粉末状。纯净者颜色白，土状光泽，硬度极低。比重2.6。吸水性强，舌舔有黏性。为陶瓷、造纸、橡胶等重要化工原料。磷灰石：单晶体为六方柱状或厚板状，集合体为块状、粒状。其颜色因成因而异，纯净者无色或白色。玻璃-油脂光泽。主要制造磷肥以及化学工业上各种磷化合物。磁铁矿：常呈粒状或致密块状，晶体形状为小八面体与菱形十二面体。颜色呈铁黑色，金属-半金属光泽。硬度5.5～6.5。性脆，具强磁性。是铁冶炼的重要原料。赤铁矿：常呈致密块状、鲕状、肾状等。颜色呈红-铁黑色，条痕为樱桃红色，金属光泽，硬度5.5～6.5，是铁冶炼重要原料。硬锰矿：通常呈葡萄状、钟乳状以及土状集合体。灰黑至黑色，条痕褐黑色至黑色。半金属光泽。硬度4～6，性脆，比重4.4～4.7。为提炼锰的重要矿物原料。黄铜矿：常为致密块状。黄铜色，条痕墨绿色，金属光泽。硬度3～4，性脆，比重4.1～4.3，能导电。是冶炼金属铜的重要原料。黄铁矿：晶形常呈立方体或五角十二面体，集合体常呈致密块状。浅黄铜色，条痕绿黑色，金属光泽。硬度6～6.5，性脆，比重5，断口参差状。黄铁矿是制取硫酸的主要原料，也可提炼硫磺。方铅矿：晶体常呈立方体，通常成粒状、致密块状的集合体。颜色为铅灰色，条痕灰黑色，金属光泽。硬度2～3，比重较大，为7.4～7.6，是提炼铅的最重要矿物原料，并常含银、锌作为副产品。闪锌矿：晶形多呈四面体，菱形十二面体，但常见者是粒状块体。颜色因含铁量的不同而有差异，一般呈黄褐色，条痕白色至褐色，光泽为典型的金刚光泽。硬度3.5～4，比重3.9～4.1，是提炼锌的重要矿物原料。孔雀石：集合体常为钟乳状或结核状。深绿至鲜绿色，条痕淡绿色，玻璃光泽，纤维集合体呈丝绢光泽。硬度3.5～4，性脆，比重3.9～4。可作提炼铜的原料，但质纯而色美者多作工艺品原料，粉末可制颜料。石英：晶体颜色多种多样，纯净者无色透明，称之为水晶。常见者有白色、灰色乃至暗灰色，玻璃光泽，断口常呈贝壳状。硬度7。正长石：晶体短柱状，常呈粒状或块状，表面可见解理裂缝。颜色多呈肉红色、浅黄色。玻璃光泽，硬度6。斜长石：板状、板柱状晶体，多为白色、浅灰色，有时为浅绿色、浅红色。常为不规则的粒状，玻璃光泽。硬度6～6.5。黑云母：晶体常呈片状，集合体呈板状。一组极完全解理，易剥落成薄片，故可用小刀、指甲拨开。晶面呈玻璃光泽，解理面为珍珠光泽。硬度低，2～3。薄片富有弹性。白云母：晶体常呈片状，集合体呈板状。一组极完全解理，易剥落成薄片。晶面呈玻璃光泽，解理面为珍珠光泽。硬度2～3，不易风化。普通角闪石：晶体常呈柱状或板状。颜色为黑色。绿色、褐色。玻璃光泽，具有两组中等解理，解理交角为60°，硬度5.5～6。普通辉石：晶体呈短柱状。颜色多为黑色、墨绿色及褐黑色，玻璃光泽。硬度5～6，发育两组平行柱面解理，解理交角呈90°。橄榄石：晶体呈橄榄绿和黄绿色，较强的玻璃光泽。断口呈贝壳状。硬度6～7，它常见于基性及超基性岩类中，是判断此类岩石的标志性矿物。石榴石：颜色通常为红褐色。晶形呈颗粒状，因其形态如石榴子得名。玻璃光泽，断口呈油脂光泽。硬度为6.5～7.5，比重较大。3.3重要术语矿物晶体同质多像类质同像晶体的习性（晶习）矿物集合体形态矿物光学性质解理断口常见矿物鉴定第4章岩浆作用与岩浆岩4.1本章导学本章主要讲解岩浆及岩浆作用（基本概念、火山作用及其产物、侵入体的特点、侵入体和喷出岩体的原生构造），岩浆岩的基本特征与分类（岩浆岩的物质成分、结构构造、分类），岩浆岩的主要类型（超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩）以及岩浆岩的成因概述。要求重点理解岩浆概念和分类，岩浆侵入和喷出过程，主要岩浆岩的特征。4.2要点讲解4.2.1岩浆及岩浆作用 基本概念岩浆是在岩石圈深处或软流圈内形成的粘稠熔融体，其主要成分为硅酸盐并含有较多的挥发分。岩浆的特征：1．岩浆主要成分为K+、Na+、Ca2-、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3等离子和硅酸根络阴离子。挥发分以H2O为主，其次为CO2、SO2、N2、HCl等。根据岩浆中SiO2含量，将其分为酸性岩浆（SiO2＞66%）、中性岩浆（SiO2：66%-53%）、基性岩浆（SiO2：53%-45%）和超基性岩浆（SiO2＜45%）。2．喷出地表的熔浆温度有高有低，基性的多为1000-1300℃，中性多为900-1000℃，酸性的多为7003．岩浆的粘度与SiO2、Al2O3、挥发分、温度及压力有关。火山作用及其产物(一)火山的种类1．活火山：近百年来有喷发记录。2．休眠火山：有过喷发记载，但近百年来处于静止状态。3．死火山：史前曾喷发过，但近5000年来没有喷发记录。（二）火山构造火山是岩浆流出地表而形成的特殊机构和形态的地质体。图4.1火山一般由火山锥（1）、火山口（2）、火山喉管（3）和火山颈等部分组成。（三）火山喷发的产物1．气态喷发物主要是H2O，其次有HCl、NaCl、KCl、H2S、H2CO3等，随温度不同有明显差异。2．液态喷发物岩浆涌流出火山口时，其中的挥发分已基本逸出，这时的液态硅酸盐物质称为熔浆，其冷凝形成的岩石称为熔岩。3.固态喷发物火山集块（＞64mm）、火山角砾（2-64mm）、火山灰（＜2mm）。火山弹—熔浆被抛射到空中，表面迅速冷却，但内部仍呈塑性状态，经过旋转运动常形成各种扭曲形态，称火山弹。（四）火山喷发方式：熔透式、裂隙式、中心式。（五）世界活火山的分布1．环太平洋带有322座活火山，近半数在西岸岛弧上。2．阿尔卑斯-喜马拉雅带近百座活火山在非洲板块、印度板块与欧亚板块碰撞带上。3．洋中脊带约60座活火山，其中45座在大西洋洋脊上。三．侵入体的特点离开岩浆源运移到地壳内不同深度的岩浆，随着温度和压力的下降而结晶、冷凝形成的岩石，称侵入岩。由这种岩石构成的地质体称为侵入体。侵入体周围的岩石称为围岩。侵入岩与围岩相互接触的部位称为接触带。（一）侵入体的产状1．不整合侵入体岩浆沿断裂带贯入围岩或岩浆熔蚀交代围岩而形成的侵入体，因其切穿层理或片理，称为不整合侵入体。按规模和形态主要有以下类型：岩基地表出露面积＞100km2的大型侵入体岩株地表出露面积＜100km2的中小型侵入体岩墙产状陡立且厚度稳定的板状侵入体岩脉厚度不大且很不规则的小型侵入体2．整合侵入体岩浆上升到一定部位后，以其机械力沿层理、片理或不整合面贯入，侵入接触面基本平行这些面理。按形态有以下类型：岩盆中央微向下凹的大型整合侵入体；岩床厚度较稳定的板状侵入体；岩鞍侵入于褶皱转折端虚脱空间的侵入体。（二）侵入岩的相浅成相0-3km；中深成相3-10km；超深成相＞10km4.2.2岩浆岩的基本特征与分类岩浆岩的物质成分1.化学成分SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、FeO、MgO、K2O、Fe2O3等8种氧化物占岩浆总量的96.84%。根据SiO2的含量将岩浆划分为超基性岩（SiO2＜45%）、基性岩（SiO2：45%-53%）、中性岩（SiO2：53%-66%）和酸性岩（SiO2＞66%）。2.矿物成分主要造岩矿物：在岩石中含量较多，是确定岩石名称所不可缺少的矿物。次要造岩矿物：在岩石中含量较少，对划分大类不起作用，但可作为确定岩石种属名称的矿物。副矿物：在岩浆岩中含量一般低于1%，对分类命名不起作用。3.矿物共生组合：某种矿物常与一些矿物共同出现，并且是同一成因的矿物组合。主要取决于两方面：化学成分和温压条件。鲍文反应序列：玄武岩浆在冷凝过程中铁镁矿物（不连续系列）和钙碱质矿物（连续系列）先后结晶的关系。岩浆岩的结构和构造岩浆岩的结构是指其组成物质（矿物或玻璃质）的结晶程度、颗粒大小、自形程度及其相互关系。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。（一）岩浆岩的主要结构类型1．结晶程度：全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构。2．矿物颗粒大小显晶质结构:伟晶结构(>10mm)、粗粒结构(10-5mm)、中粒结构(5-2mm)、细粒结构(2-0.1mm)。按颗粒相对大小:等粒结构、不等粒结构、斑状结构及似斑状结构。按颗粒相互关系:文象结构（伟晶岩中石英呈楔形镶嵌于钾长石巨晶中，石英形似希伯莱文字）、条纹结构（钾长石与斜长石呈规律性交替生长所致）。斑状或似斑状结构——岩石中的矿物颗粒很清楚地分为两大群，一群晶体明显可见（岩石学称之为斑晶），一群晶体则十分微小，但细心观察也能见到（岩石学称之为基质），具有这种特点的结构我们称之为似斑状结构，这多出现在深成岩中。当基质的晶粒为隐晶质，无法我们肉眼所观察，呈现出斑状结构，多见于浅成侵入体或喷出岩类中。（二）岩浆岩的主要构造块状构造、斑杂构造、条带构造、流纹构造、气孔构造、杏仁构造和枕状构造。岩浆岩的分类岩浆岩一般根据其化学成分、矿物成分、结构及产状等特征进行划分（表4.1）。表4.1岩浆岩分类表4.2.3岩浆岩的主要类型一.橄榄岩—苦橄岩类（超基性岩类）1．一般特征：SiO2＜45%主要矿物为橄榄石，辉石；次要矿物为角闪石；一般无长石，无石英，色率大于90。2．深成岩：橄榄岩－呈黑色，暗绿色，中粗粒结构，块状构造。3.主要矿物：橄榄石，辉石；次要矿物：角闪石，基性斜长石和黑云母；副矿物：磁铁矿，铬铁矿等。4.浅成岩：金伯利岩；喷出岩：苦橄岩，科马提岩。5．分布产状：地表分布面积很小，一般是小型岩株，岩盆或岩墙。二、辉长岩－玄武岩类（基性岩类）1．一般特征：SiO2含量为45％－53％；主要矿物：辉石，斜长石；次要矿物：橄榄石，角闪石，黑云母等；不含或少量石英，色率为50-70。2．深成岩：辉长岩－呈灰黑色，中粗粒结构，块状构造或条带状构造。主要矿物辉石，基性斜长石。次要矿物橄榄石，角闪石等。浅成岩：辉绿岩－呈暗绿色，辉绿结构或斑状结构。喷出岩：玄武岩－呈黑色，灰绿色或暗紫色，隐晶结构或斑状结构，气孔、杏仁构造。3．分布产状：分布较广，呈岩盆，岩盖，岩株，岩床或岩墙产出。三.闪长岩－安山岩类（中性岩类）一般特征：SiO2含量为53％－66％，主要矿物：中性斜长石，角闪石；次要矿物：辉石，角闪石，黑云母，石英；色率为15-40。深成岩：闪长岩－呈灰色至绿灰色，中、细粒粒状结构，块状构造，主要矿物中性斜长石，角闪石。次要矿物辉石，黑云母，石英或钾长石。浅成岩：闪长玢岩－斑晶是中性斜长石，角闪石,呈灰绿色，斑状结构，块状构造。喷出岩：安山岩－呈灰色，后期变为灰褐色，灰绿，红褐色等。斑状结构或无斑隐晶结构，玻璃质结构，块状构造。3.分布产状：多呈小岩株，岩盖和岩脉。四.花岗岩－流纹岩类（酸性岩类）1．一般特征：SiO2>66%,主要矿物：钾长石，酸性斜长石，石英,次要矿物：黑云母，角闪石,副矿物：磁铁矿，锆石等,色率一般小于10。2．深成岩：花岗岩－呈浅肉红色，浅灰色等，粗－细粒结构或似斑状结构，块状构造。主要矿物为钾长石、酸性斜长石和石英，次要矿物为黑云母，角闪石。浅成岩：花岗斑岩－全晶质斑状结构，块状构造，斑晶主要为钾长石和石英。喷出岩：流纹岩－呈浅灰色，灰红色，斑状结构或隐晶结构，流纹构造和气孔、杏仁构造，斑晶为透长石和石英。3．分布产状：可形成大岩基，常见岩株，岩盖和岩枝。流纹岩多形成岩钟和岩锥。五．碱性岩类（霞石正长岩-响岩类）六．脉岩煌斑岩、细晶岩、伟晶岩4.3重要术语岩浆火山侵入岩鲍文反应序列岩浆岩的结构岩浆岩构造岩浆岩主要类型（侵入岩与相应喷出岩）第5章外动力地质作用与沉积岩5.1本章导学与地球的内动力恰恰相反，外动力地质作用使得地区的表面趋于平坦，所涉及的主要过程即大气圈、水圈、岩石圈的相互作用，风化、剥蚀、搬运迁移是碎屑沉积物和化学溶解物质形成的必备条件，它们为地表分布最广的岩石—沉积岩的出现奠定了重要的物质基础。本章主要讲解风化作用类型及特征（物理、化学风化作用，风化壳与土壤），剥蚀作用（地面流水、海水的剥蚀作用，地下水、冰川、风的侵蚀作用简介）；搬运作用（河流、海洋搬运作用，地下水、冰川、风的搬运作用简介）；沉积作用（河流、海洋的沉积作用，其它沉积作用）；成岩作用（压实作用、胶结作用、重结晶作用）；沉积岩的一般特征与分类（矿物成分特征、主要结构、构造、颜色、分类）。要求重点理解外动力地质作用分类及内涵，沉积岩形成过程，主要沉积岩的特征。5.2要点讲解5.2.1风化作用风化作用：岩石及组成岩石的矿物暴露地表后，在地表低温低压环境遭受O2、CO2及生物作用，发生机械破碎或化学分解与合成，逐渐成为碎块、砂粒和泥土，一部分成分随水流失，一部分留在原地，这一过程称为风化作用。风化作用按性质可分为三类：即物理风化、化学风化、生物风化。一．物理风化物理风化（机械风化）是指在气温频繁升降的反复变化的条件下，岩石在原地发生碎裂的过程。（一）物理风化作用的类型1．温差作用温差风化是由于岩石表层温度的局期性变化而使岩石崩解的过程（图5.1）。岩石是热的不良导体。白天，阳光照射，岩石表层升温快而内部升温慢，岩石的表层与内部之间产生了温度差异，表现为受热膨胀程度的差异，从而在岩石表层和内部之间产生了一些细微破裂。到了夜晚，岩石表层散热快而内部仍保持着较高的温度，出现了差异收缩现象，又在岩石表层和内部之间造成细小的裂隙。如此反复进行，裂隙不断扩大增多，原来完整的岩石最终崩解为大小不等的碎块。图5.1温度变化引起岩石缩胀不均而崩解过程示意图2．冰劈作用冰劈作用是指岩石裂隙中充填的水，因结冰体积膨胀而使岩石裂隙扩大的过程。水结冰后体积比原来增大1/11左右，对裂隙面产生960-6000kg/cm2的压力。在如此巨大的压力作用下，岩石中的裂隙被撑裂扩大以至最终崩解。3．其它物理风化作用生物在其生命活动过程中对岩石产生的机械破坏作用称为生物机械风化作用。生长在岩石裂缝中的植物，随着根部的生长膨胀，不断撑开裂隙，使岩石受到破坏，这一现象又称根劈作用。（二）物理风化作用主要特点 大小混杂、层次不清、岩屑成分与原岩基本相同。二．化学风化作用化学风化作用是指在大气、水和水溶液的作用下岩石发生的化学分解过程。（一）化学风化作用的方式1．氧化作用2．碳酸化作用3．其它化学风化作用（二）化学风化作用的产物在金属硫化物矿床的上部，常发育以褐铁矿为主的残积物，称铁帽。三．风化壳与土壤大陆上的岩石矿物经长期的物理、化学风化作用之后，残留在原地的风化产物称为残积物。残积物主要由在风化作用过程中形成的粘土矿物和未风化完的岩石碎屑组成。残积物经过生物风化作用的改造而形成土壤。土壤中富含腐殖质，常位于残积物的表层。由残积物和土壤在陆地上构成的、厚薄不均的薄壳叫做风化壳。由于风化作用在地表最强烈，向地下深处逐渐减弱，因此风化壳与下伏基岩无明显界限，并且由上到下具有一定变化规律。地质历史时期形成的风化壳称为古风化壳。古风化壳是一个地区长期出露地表并遭受风化作用的见证。图5.2周口店花岗闪长岩风化壳剖面图5.2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；Ⅲ—半风化岩石；Ⅳ—基岩5.2.2剥蚀作用剥蚀作用使一切能被介质带走的破坏产物离开原地，使新鲜岩石暴露地表，继续遭受风化或剥蚀作用。一．地面流水的剥蚀作用1．地面流水的类型：坡流、洪流、河流。2．河流：河谷；谷底；谷坡；河床；阶地；“V”字谷；瀑布。河谷剖面图（图5.3）图5.3河谷横剖面图下蚀作用湍急的河水以其动能冲刷谷底岩石或河水挟带的砂石磨损和撞击谷底岩石，使河床加深的作用称下蚀作用。下蚀作用地形：向源侵蚀河流袭夺侧蚀作用河水以其动能及其挟带的砂石冲刷并磨损河床底部及谷坡，使谷坡后退，谷底加宽，河床左右迁移形成河曲。这种使谷底加宽的作用称为河流的侧蚀作用。图5.4横向环流示意图1－表流方向；2－底流方向；3－主流线；4－侵蚀岸；5－堆积岸；6－河床岸石图5.5河谷的扩宽与河床的弯曲示意图侵蚀基准面：当河流入湖和入海时，河水和湖水面或海水面之间高差为零，河水的下蚀作用停止，这一平面（湖水面、海平面）是河流下蚀作用的极限，称为侵蚀基准面。平均海平面一般为河流最终侵蚀基准面。二．海水的剥蚀作用1．海水的运动主要运动方式：海浪潮汐洋流浊流洋底热泉2．海洋环境的分带滨海带最大高潮面与低潮面之间的地带，是海陆交互的环境。平均海平面以上，最大高潮时能被海水淹没的地带，称为后滨带或潮上带；平均海平面至平均低潮面之间的地带称为前滨带或潮间带。浅海带低潮面至水深200m的浅水海域。大致为大陆架范围内的海域。半深海带大陆坡范围内的海域，深度200-2500m。深海带大陆基和洋盆范围内的海域，深度大于2500m。3．滨海带的剥蚀：海蚀凹槽→海蚀崖→波切台→波筑台4．大陆坡的剥蚀浊流三．其它地质营力的剥蚀作用1．风的剥蚀作用风以自身的动能和所挟带的砂粒对地表岩石的冲击和磨蚀使岩石被破坏的过程，称风蚀作用。在潮湿气候区，植被茂密，风的剥蚀作用不明显；在气候干旱地区，植被稀疏且风速很大，因而风的剥蚀作用相当突出（蘑菇石）。2．冰川的剥蚀作用剥蚀方式：刨蚀、挖掘、“U”形谷3．地下水的剥蚀作用地下水是赋存于地面以下松散沉积物和基岩空隙中的水体。空隙的形态有孔隙（碎屑颗粒之间空隙）、裂隙（基岩中的面状破裂）和溶隙（沿裂隙被熔蚀的空隙）。地下水一般含相当的CO2，，有的还溶有HCl或H2SO4等，是一种较强的溶剂，能较快地分解可溶性岩石。地下水对可溶性岩石的溶蚀和改造过程，称为岩溶作用（国际上通称喀斯特作用）。主要岩溶地貌：溶洞、溶沟、落水洞、溶蚀洼地、石林、峰林、岩溶盆地。图5.6峰丛、峰林和孤峰现象（引自夏邦栋主编《普通地质学》，1998）5.2.3搬运作用一．河流的搬运作用（一）河流的机械搬运作用1．河流的机械搬运作用的能力：流水搬运物的粒径平均半径（r）与流速（V）的平方成正比（r∝V2）；搬运物的重量（G）与流速的四次方成正比（G∝V4）。河流上游河床坡降大、流速快，能搬运较大的砾石；中游可以搬运小砾石和粗砂；下游只能搬运细砂及更细的碎屑。2．河流的搬运作用的方式：悬移、跃移和推移3．河流的搬运作用中的分选和磨圆（图5.7）图5.7碎屑的圆度级别（据李尚宽，1982）1－棱角状；2－次棱状；3－次圆状；4－圆状；5－浑圆状（二）河流的化学搬运作用河水对可溶性物质和胶体物质的搬运称化学搬运（溶运）。溶运能力大小取决于流量及河水的化学性质。二．海洋的搬运作用（一）海水的机械搬运作用在滨海带的主要机械动力海浪、潮流。由于海浪、潮流的往复运动，碎屑物也往复运移。其搬运方式也分推移、跃移和悬移。浊流是由大陆架上堆积的泥、砂、砾等松散碎屑物质，在海水发生强烈搅动时形成的高密度流——重力流。洋流是规模巨大，影响遍及整个大洋的海水流动。流速缓慢，只能搬运极细物质。三．其它地质营力的搬运作用5.2.4沉积作用沉积作用是指搬运介质卸载过程，有重力作用下的沉积与堆积；也包括化学溶液物质和胶状物质的结晶与凝聚。一．河流的沉积作用机械分异规律：当搬运介质的运动速度和搬运能力在一定方向上作有规律降低时，被搬运的碎屑相应地按相对密度、粒度（颗粒大小）和形状等特征发生分异，依次沉积。河流的碎屑沉积物称为冲积物。沉积物的层状特征，称之为层理。1．冲积-洪积扇挟带着大量碎屑物的山区河流当其流出山口，因地势变得开阔而平缓，水流不再受谷道约束而分散成多股水道，河水的动能降低，导致碎屑物按机械沉积分异作用快速沉积。扇顶以粗大的砾石及砂为主，圆度较差；扇形以粗粒与细粒相间层状为特征，圆度稍好；扇缘为细砂及粉砂，层理特征更加明显。2．河谷沉积作用：河床沉积漫滩沉积河漫滩的二元结构：河床沉积（位于底部、斜层理）＋漫滩沉积（位于顶部、水平层理）。3．河口区的沉积作用三角洲：河口区的河床纵坡降小，水流分散，加之海水的顶托作用，使河水的活力大大减小，河流携带的大量碎屑物在河口区沉积下来，形成在平面上呈三角形的三角洲。二.海洋的沉积作用(一)滨海的沉积作用1．海滩沉积砾滩(砾石的扁平面向海倾斜)；沙滩（不对称波痕）；泥滩（潮坪）（泥裂、雨痕等暴露标志）。2．沿岸堤、沙坝、沙嘴沉积沿岸堤分布于高潮线附近，通常由砾石、粗砂和海生贝壳碎片组成，发育缓倾斜交层理，是确定古海岸线的重要标志。沙坝形成于低潮面以下地带，由底流搬运的砂粒沉积形成。沙嘴为一端与陆地连接，另一端伸入海内的沙堤，常发育在岸线弯曲的地带或海岛侧后方，主要由沿岸流形成。3．泻湖沉积泻湖是被沙坝或沙嘴等隔离的海湾，由于盐度的变化形成不同类型（咸化、淡化）。（二）浅海的沉积作用1．浅海的碎屑沉积近岸带颗粒粗，分选性和磨圆度良好，具有交错层理和不对称波痕，含大量底栖生物化石；远岸带粒度细，以粉砂和粘土为主，具水平层理，波痕不常见，含底栖及浮游生物化石。2．浅海的化学沉积发育于低纬度陆缘碎屑少的地区。碳酸盐沉积（CaCO3过饱和）；铝、铁、锰、磷、硅质的沉积。3．生物沉积作用介壳石灰岩和生物碎屑岩，生物礁，有机质。（三）半深海及深海的沉积作用1．软泥沉积（生物软泥、红色粘土）2．浊流沉积3．多金属软泥及锰质沉积三．其它沉积作用1．风的沉积作用（分选磨圆好、具层理）2．冰川的沉积作用（无分选、大小混杂、无层理、磨圆差）3．湖泊的沉积作用5.2.5成岩作用一．压实作用压实作用是指疏松沉积物在上覆水体和沉积物的负荷压力下，水分排出，孔隙度降低，体积缩小转变为固结的岩石过程。二．胶结作用胶结作用是指从孔隙溶液中沉淀出的矿物质，将松散的沉积物颗粒胶结在一起，转变成固结的沉积岩的过程。三．重结晶作用重结晶作用是指深埋于地下的沉积物，在一定的压力、温度影响下，其颗粒成分部分溶解和再结晶，使非晶质变为结晶质，细粒晶体变成粗粒晶体，从而使沉积物固结成岩的过程。5.2.6沉积岩的一般特征与分类一．沉积岩的矿物成分特征1．在岩浆岩中缺乏的一些矿物，如粘土矿物、沉积的铁锰矿物、白云石、方解石、玉髓和盐类矿物等，在沉积岩中大量生成（超过总量的1/3），表明它们是在风化-沉积作用中新生的自生矿物。2．沉积岩中缺乏一些岩浆岩的重要造岩矿物，如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等。3．石英、钾长石、钠长石、白云母等较多（这些矿物较稳定，沉积岩和岩浆岩中均较多）。4．由生物作用形成的有机物质是沉积岩所特有的。二．沉积岩的主要构造沉积岩的构造是指岩石各个组成部分的空间分布和排列方式显示出来的形貌特征。三．沉积岩的结构沉积岩的结构是指其组成物质（碎屑、晶粒等）的形状、大小、结晶程度及组合方式等。常见的类型有：碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构。四．沉积岩的颜色：原生色（继承色、自生色）、次生色。五．沉积岩的分类表5-1沉积岩分类简表他生沉积岩自生沉积岩陆源碎屑岩火山碎屑岩碎屑－生物－化学岩化学岩有机岩砾岩>2mm集块岩>50mm碳酸盐岩蒸发岩煤砂岩2-0.05mm火山角砾岩50-2mm磷质岩锰质岩油页岩粉砂岩0.05-0.005mm凝灰岩<2mm铝质岩铜质岩泥质岩<0.005mm铁质岩5.2.7他生沉积岩大类一.陆源碎屑岩类1．一般特点：⑴．物质成分岩石碎屑：母岩的残余碎片。若岩屑含量高，说明母岩风化程度低或搬运距离短，矿物成熟度低。多出现较粗的砾岩和砂岩中。矿物碎屑：石英，长石和云母。长石多为钾长石和酸性斜长石。若长石含量高，说明岩石在干燥气候区和快速堆积形成。矿物成熟度：石英/长石＋岩屑化学物质：多以胶结物存在，有钙质、硅质、硫酸盐类和磷酸盐类。杂基：充填于碎屑颗粒之间的细粒机械混入物。有细粉砂(<0.01mm）和粘土物质，也起胶结作用。⑵．碎屑岩的结构结构类型：陆源碎屑结构、砾状结构、角砾状结构、砂状结构、粉砂状结构、泥状结构。颗粒磨圆度：棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、浑圆状。胶结类型（图5.8）：基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结、镶嵌式胶结。图5.8陆源碎屑岩胶结类型（从左至右：基底式胶结、孔隙式胶结、接触式胶结、镶嵌式胶结）二．火山碎屑岩类1．碎屑成分：岩屑、晶屑、玻屑。2．结构和构造结构：集块结构，火山角砾结构和凝灰结构。构造：似流纹构造由塑性，半塑性火山碎屑物定向排列形成。斑杂构造：火山碎屑物成分不均一显示出来的构造。层理构造：经水、风等搬运后沉积的碎屑物显示出的构造。3．成岩方式：熔结压实，压实固结，压实和水化学胶结。4．分类：根据成因，组分含量，成岩方式和粒度划分。5.2.8自生沉积岩大类一．碳酸盐岩类1．矿物成分碳酸盐矿物：方解石、白云石、少量铁白云石、菱铁矿、菱鎂矿等。非碳酸盐自生矿物：石膏、重晶石、蛋白石、黄铁矿、海绿石、磷酸盐等。陆源矿物：粘土矿物、石英、长石等。2．结构粒屑结构：类似陆源碎屑岩中的碎屑结构。粒屑有生物屑、内碎屑和包粒。晶粒结构：纯化学沉积碳酸盐岩具有的结构，由方解石或白云石晶体镶嵌形成。生物骨架结构：造礁生物骨架与充填在架间的碳酸盐细小晶粒形成，礁灰岩特有。叠层构造：藻类生物活动形成，剖面上藻纹层与碎屑纹层交替出现并向上突起，也称叠层石。鸟眼构造：在微晶或隐晶碳酸盐岩中，有1-3mm大小的大致平行层面的孔隙，被后期方解石或硬石膏充填或半充填，形似鸟眼，多形成在潮上带。二．其它自生沉积岩类1．硅质岩：以化学作用和生物化学作用形成富含SiO2的沉积岩。SiO2含量在70%－90％，隐晶质结构，一般致密坚硬。包括燧石岩，碧玉等。2．磷质岩：P2O5>7.8％的岩石称磷质岩，P2O5>19.5%称磷块岩。3．铁质岩：富含铁矿物的沉积岩，矿物成分主要是赤铁矿，褐铁矿和菱铁矿。5.3重要术语风化作用风化壳剥蚀作用下蚀作用侧蚀作用侵蚀基准面沉积作用层理河漫滩二元结构三角洲成岩作用沉积岩的结构沉积岩的主要构造第6章变质作用及变质岩6．1本章导学本章主要讲解变质作用的原理（概念、变质作用因素、方式）；变质作用类型（接触热变质、动力变质、气—液变质、区域变质、混合岩化）；变质岩的特征（物质成分、结构、构造）；变质岩的分类（接触变质岩类、气-液变质岩类、动力变质岩类、区域变质岩类、混合岩类）。要求重点理解变质作用概念，不同变质岩形成过程，主要变质岩的特征6.2要点讲解6.2一.变质作用的概念变质作用是指在地球内力作用下，早先形成的各种岩石(沉积岩、岩浆岩、变质岩)基本上在固态下发生矿物成分和结构、构造的变化而变成一种新岩石的过程。变质作用形成的岩石称为变质岩。变质岩是自然界最主要的岩石类型之一，它与岩浆岩、沉积岩一起构成固态岩石圈。二．变质作用的控制因素1．温度：当温度升高到150-250℃时,岩石中开始有变质矿物形成。因此，该温度区间可以作为变质作用温度的下限。当温度升高到6502．压力：通常情况下，对变质作用具有影响的压力分为静岩压力（上覆岩石的负荷压力）、流体压力（岩石中挥发份在负荷压力下形成的压力）、应力（构造活动产生的、具有方向性的内力）。变质作用的最小静岩压力是1×108Pa，最大静岩压力是10×108Pa，按照静岩压力每公里深度增加0.3×108Pa计算，变质作用发生深度范围约为4～35km。3．化学活性流体：促进组分的溶解与迁移，降低岩石熔融温度。4．时间三．变质作用的方式1．重结晶作用是指岩石在变质过程中，同种矿物颗粒不断增大，相对大小逐渐均匀化，颗粒外形变得较规则的变化过程。2．变质结晶作用在原岩基本保持固态且总的化学成分（除挥发分外）不变的条件下，部分原有矿物通过发生特定的化学反应（主要是与粒间孔隙溶液作用）而趋于消失，同时形成新的稳定矿物的过程。3．交代作用在变质过程中，当存在大量化学活性流体时，通过部分变质原岩物质的带出和外来物质的带入，从而造成原岩中某种矿物被另一种化学成分不同的新矿物所置换的作用，成为交代作用。4．变形与碎裂作用(应力、弹性变形、塑性变、脆性变形)6.2.2变质作用的类型一．接触热变质作用岩浆侵入时，扩散热能引起接触带围岩的重结晶作用。变质前后岩石的化学成分基本没有改变，主要控制因素是温度（250-650℃二．动力变质作用出现在大断裂带上或构造运动强烈的地带，由强大的侧向挤压力和剪切应力引起，主要的变质方式为变形与碎裂。三．气-液变质作用是由具有较强化学活性的气体和液体对原岩进行交代作用而引起的。从岩浆活动中析出的气-水热液对岩体与围岩的接触带进行的、以交代作用为主的变质改造，称为接触交代变质作用。四．区域变质作用是在较大区域内发生的、由一种因素为主或多种因素综合起作用的复杂变质作用（常与强烈的构造运动有关）。五．混合岩化作用是一种介于高度变质作用和岩浆作用之间的地质作用。在这种作用过程中，有广泛的流体相存在，温度的升高导致原岩的局部重融，因而形成一种深熔结晶岩与变质岩相互复杂组合的岩石-混合岩。6.2.3变质岩的特征一．变质岩的化学成分没有发生交代的变质岩的化学成分取决于原岩的成分。出现交代作用的变质岩的化学成分即取决于原岩又与交代作用类型和强度有关。图6.1大陆地壳变质作用主要类型（据李尚宽，1982，修改简化）动力变质；2.接触变质；3.区域变质；4.混合岩化；Ⅰ.侵入体；Ⅱ.围岩；二．变质岩的矿物成分1．变质岩中广泛发育纤维状、片状、长柱状和针状矿物，如透闪石、阳起石、云母类、石墨、夕线石、角闪石等。2．变质岩中常出现相对密度大、分子体积小的矿物，如石榴子石、硬玉等。3．变质岩中同质异像（多形）矿物发育，如红柱石、蓝晶石和夕线石，其化学组成相同（Al2SiO3），但矿物稳定的压力-温度范围很狭小。三．变质岩的结构1．变余结构：变质程度较浅的变质岩中，原岩的一些结构特征被保留而形成的结构。副变质岩（原岩为砾岩或砂岩）的变余结构；正变质岩（原岩为喷出岩、浅成岩或凝灰岩）的变余结构.2．变晶结构：发生重结晶或重组合作用而形成的全晶质结构，矿物多定向排列。按矿物粒度分：粗粒变晶结构、中粒变晶结构、细粒变晶结构、显微变晶结构；按矿物形态特点分：等粒粒状变晶结构、角岩结构、斑状变晶结构、鳞片变晶结构、鳞片粒状变晶结构、纤状变晶结构。3．破碎结构：原岩在动力变质作用下变质形成的结构角砾状结构、碎裂结构、碎斑结构、糜棱结构。4．交代结构：经交代作用形成的结构。矿物颗粒粒度变化大，形态复杂，边界不规则，多呈港湾状。同一矿物的不同颗粒或同一颗粒的不同部分，其成分、光性有明显差异。四．变质岩的构造1．变余构造：变质作用对原岩改造的不彻底而保留原岩构造的某些特点。2．变成构造：由重结晶作用和变质结晶作用所形成的构造。如斑点状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、眼球状构造、块状构造、条带状构造等。6.2.4变质岩的类型一．接触变质岩类仅发育在侵入岩体周围不远的围岩中，规模有限。压力约0.1×108Pa－3×108Pa，温度约250－650℃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，角岩结构或斑状结构，变斑晶是红柱石，堇青石等。二．气-液变质岩类矽卡岩：接触交代变质作用形成。产于中酸性侵入体与碳酸盐岩的接触带中。呈褐色，暗绿色等，不等粒变晶结构或斑状变晶结构，矿物成分有透辉石、绿帘石、金云母、透闪石、方解石等。蛇纹岩：原岩为镁质超基性岩。云英岩：原岩为酸性侵入岩。青盘岩：原岩为中基性火山岩及火山碎屑岩。三．动力变质岩类原岩一般发生破碎，在高温和应力作用下，发生重结晶和塑性变形形成变质岩。构造角砾岩：原岩破碎成角砾，被细碎屑，泥质等胶结形成。角砾大小悬殊，角砾状，排列杂乱无定向，是判断断裂存在的重要标志。构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩多发育在长英质岩石中。四．区域变质岩类板岩：变质程度低，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：变质程度较板岩高，原岩矿物基本重结晶，主要是绢云母、绿泥石、钠长石等。鳞片变晶结构，千枚状构造。片岩：变质程度更高，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％。石英岩：石英含量大于85%，粒状变晶结构，块状构造，一般是石英砂岩经接触热变质或区域变质作用形成。五．混合岩类在固态岩石的变质过程中，有广泛的流体参加，通过流体对原岩的贯入和渗透交代形成。岩石由残留的变质基体和长英质脉体组成。根据基体和脉体含量的多少，可分为注入混合岩、混合片麻岩和混合花岗岩。6.3重要术语变质作用变质岩变质作用的方式变质作用的类型变质岩的结构（变余结构、变晶结构）变质岩的构造（变成构造、变余构造）第7章地质年代与地层系统7．1本章导学本章主要讲解地质年代的单位与系统（相对地质年代的建立、同位素地质年代的建立、地质时代系统）；地层的划分与对比（岩层与地层、地层划分和对比方法、岩石地层单位）。要求重点掌握地质年代表及建立依据。7.2要点讲解7.2.1地质年代与地层系统一．相对地质年代单位的建立为了研究地球的演化历史，首先应划分地质时代。主要依据是岩层的叠置关系、接触关系和岩相特征。保存在地层中的化石对相对地质年代单位的建立有重要意义。以生物化石的相对新老关系，可分为：显生宙：动、植物多门类显现和发展并有大量硬体化石保存下来的时期。又分为古生代，中生代和新生代。隐生宙：显生宙之前的时期。又分为太古宙和元古宙。二．同位素地质年代表的建立利用放射性同位素所具有的固定衰变周期，来测定某些含放射性同位素的矿物（岩石）的形成时代--同位素年龄（单位：Ma）。三．地质时代系统年代地层单位：在特定的时间间隔内形成的全部地层，其顶底界面以等时面为界。表7-1地质年代单位与年代地质单位对应表地质年代单位宙代纪世期时年代地层单位宇界系统阶时代年代地层单位的基本特点地质时代是地球历史发展的时间顺序与时限，如同现在的年、月、日等。不同的地质时代，代表了地球发展的不同阶段。年代地层单位的基本特点地质时代是地球历史发展的时间顺序与时限，如同现在的年、月、日等。不同的地质时代，代表了地球发展的不同阶段。年代地层单位有固定的时限长度，并且与地质时代单位严格对应。例如寒武系是一年代地层单位，它的含义是在寒武纪（570—500百万年）内形成的所有沉积，不管岩性和化石有何差别，是这一时期形成的地层的统称，它超越地区性与地层岩性的具体差别。年代地层单位的划分划分依据：年代地层单位的划分主要依据生物演化的不同阶段来划分的。一般低等的年代地层单位如阶，往往以属和种的更新为特点，统和系以科和目的更新为特征，系以上则以纲和目的更新为特征。年代地层系统与地质年代表的建立为了便于全球范围内的地层划分与对比的标准一致，国际地层研究机构建立了全球统一的年代地层系统—年代地层。年代地层单位的划分是以生物演化的不同阶段为其依据，虽与地质时代严格对应，但也只具有相对先后早晚的含义。为了反映各地质时代单位的起止时间，通过地层中放射性同位素测年，可以确定各地质时代的顺序与时限，从而建立全球统一的地质时间表——地质年代表。为了便于研究，我们通常将年代地层、生物演化阶段、构造运动阶段、同位素年龄值等相关内容都表示在地质年代表中。以课本中为准，需要熟练掌握各地质年代及代号。7.2.2地层的划分与对比一．岩层与地层1．岩层由上下两个岩性界面所限制的同一岩性的层状岩石称为岩层。地质学上将岩石的物质组成、颜色、结构和构造等特征称为岩性特征。构造通常划分为：块状层＞1m、厚层1-0.5m、中厚层0.5-0.1m、薄层＜0.1m。2．地层