矿山地质学课件

地球圈层构造

§1-1地球的外圈层

§1-2地球的内圈层§1-1地球的外圈层一、大气圈（一）大气的组成

N2

78.09%1.恒定组分O2

20.94%Ar0.93%CO2

0.02～0.04%2.可变组分O30.01×10-6

H2O＜4%

3.不定组分－尘埃、硫化氢、煤烟（二）大气圈的结构1.对流层（平均厚11～13km，占大气圈质量的70～75%）

①温度随高度的升高而降低，垂直温度梯度平均为0.65℃/100m；②空气具有强烈的对流运动，从而引发一系列的天气现象；③天气要素如温度、湿度的水平分布不均匀，由此产生一系列的物理过程，形成复杂的天气现象；④对人类的影响和受人类活动的影响最为明显。

2.平流层范围从对流层顶至35km～55km高空的大气层，占大气圈总质量的20%。该层的特点是气流以水平运动为主。它基本上不含水汽和尘埃，不存在各种天气现象。在其上部（约35km～55km）存在多层的臭氧层，它能吸收来自太阳辐射的99%以上对生命有害的紫外线。由于臭氧吸收紫外线，使得温度上升很快，形成下冷上热的分布规律。

3.中间层（平流层～85km）

温度随高度增高而迅速下降，到顶界气温可降至-83℃～-113℃

4.暖层（85～800km）

在太阳辐射和宇宙高能粒子作用下，该层温度迅速增高，再次出现随高度上升气温增高的现象。到500km处气温可达1201℃，再往上温度变化不大。因紫外线及宇宙射线的作用，该层的氧、氦被分离为原子，并处于电离状态，因此又称该层为电离层。

5.散逸层（800～3000km）

空气极为稀薄，是大气圈与星际空间的过渡地带。其温度随高度上升变化不大或略有升高。

（三）大气圈的作用1.防宇宙射线、宇宙物质2.保温、保湿3.大气运动—改变地球面貌的动力（四）人类活动与大气环境1.大气污染2.大气灾害3.大气资源水的类型水量/1013m3所占比例/%海洋13499097.2725陆地表面水河流淡水湖咸水湖冰川0.12512.510.429200.00010.00900.00752.1041地下水土壤浅层地下水深层地下水6.74204140.00480.30250.2984生物水0.120.0001大气水1.30.0010总计138775.145100二、水圈地球表面水分布的范围§1-1地球的外圈层（一）水的分布

地球水体的总质量约为1.5×1018t，体积约为1.4×1018m3。其中，海水约占97.3%，大陆表面水约占2.1%，地下水约占0.6%，大气水约占0.001%。地球上70.8%面积被海水覆盖，另外两极和高山上常年被冰雪覆盖，大陆地下有无处不在的地下水连通。地球真可谓是个名符其实的“水球”。有人计算过，如果将水铺在平坦的地球表面，可形成一个水深达2744m的海洋。

地球上水的分布是极不均匀的，这给地球环境带来很大的差异，也给人类采水用水带来极大的不便。（二）水的类型1.海水

–海和洋；海水的密度差异；海水的成分2.陆地水指地面流水、地下水、湖泊、沼泽、冰川。3.大气水

地区面积/Km2地区面积/Km2南极洲13980000北美洲67522格陵兰岛1802400南美洲25000北极岛屿226090非洲22.5欧洲21415大洋洲1014.5亚洲109085总计16227500

（三）水的循环

大循环或称外循环，它是指发生在全球范围内水从海洋表面蒸发，上升的水蒸气随大气运移到陆地上空，凝结成雨点（或其他形式）降落到陆地，又以径流的形式最终流回到海洋中，然后再度受到蒸发。小循环又称内循环，它是指水从海洋表面蒸发，然后又被降落到海洋表面；或者水从陆地上的水体蒸发，然后又在当地降落。（四）水圈的作用

1.地质作用的动力

2.成矿的介质

3.生命活动、生物进化的条件（五）人类活动与水资源

1.水资源

2.水污染

3.水害三、生物圈（一）生物圈的组成

1.原核生物界它是一类起源古老、结构简单的原始生物。这类生物基本上是没有细胞核的单细胞生物。原核生物主要包括细菌和蓝绿藻。已知物种在4000种以上。

2.原生生物界

它是单细胞生物，但有细胞核，其构造较原核生物复杂，包括某些细菌、藻和原生动物。已知物种超过5万种。3.真菌界

是一类低等的真核生物（真菌、植物、动物均为真核生物），没有叶绿素，不能进行光合作用，自己不能制造食物，只能腐生或寄生的方式生存在其它生物体上。已知物种8万多种，分布广泛，与人类关系密切，如青霉素、蘑菇、木耳、灵芝等均属此界。

4.植物界

有叶绿素或其它色素，能进行光合作用，为自养生物。根据有无根、茎、叶的分化以及有无胚，分为低等和高等植物。藻类植物无根、茎、叶的分化，无胚，为低等植物；苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物为高等植物。

5.动物界

是生物圈中最庞大的一类，目前己认知的约有150万种。动物分为无脊椎动物和脊椎动物，无脊椎动物种类最为庞大，光昆虫就已超过100万种。脊椎动物下分有鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。人是哺乳类中目前主宰世界的最高级动物。

（二）生物圈的形成

地球上有了太阳光，有了大气，有了水，就应该出现生命了；有了生命后就有了生物，最后才能形成生物圈及生态系统。1.地球水圈形成之后不久生命就诞生了。2.生命演化中的第一次突破，是有生命物质的出现。3.生命演化的第二个重大事件是真核细胞生物的出现。4.生命演化中的第三个重大事件为多细胞的出现。5.再往后，生命演化完成了从无脊椎动物到脊椎动物，从海生生物到陆生生物的演化过程。6.人的出现标志着生物圈的发展进入了一个崭新的阶段。

在生物圈的形成和生态系统演化的过程中，先后有三类生物起到了非常关键的作用。第一种是蓝绿藻，它在35亿年前出现，延续到7亿年前海水表层出现生命后才退居次要地位。这是生物圈发展的第一阶段。蓝绿藻在海洋中建立起一个由浅海海底的微生物构成的生态系统，虽规模不大，但它能进行光合作用，可直接或间接地将大气和海水中的CO2大量地转移到岩石圈中，同时释放出O2，使大气圈中的CO2降低，O2的含量增加，并逐渐形成了O3层，减弱了地表紫外线的照射。生物圈的发展由此进入海水的表层及滨海带，出现了浮游生物和滨海底栖生物，但这个时期生命活动还是局限于海洋之中。第二种是维管植物，包括蕨类植物、裸子植物和被子植物，虽然统治时间不如蓝藻长（约4.5亿年前开始），但它们所构成的陆地生态系统的生产力、能量和物质利用效率、自身以及对环境的调控能力比蓝藻系统要强得多。维管植物获得了对各种陆地环境的高度适应性，并创造了各种小型生态环境。这时，依靠植物生存的陆生动物也随之繁盛起来。大气环境的改善，加上岩石圈变形和变位造成陆地面积扩展，到古生代早期（约4亿年前），生命就迈出了历史性的一步，从海洋登上陆地，建立起陆地生态系统，完整的生物圈最终才得以形成。

第三种是人类，人的出现标志着生物圈的发展进入了一个崭新的阶段。人类干预自然界的能力为别的生物不能比拟，人类在生物圈中的作用正越来越强。人类对生物圈的影响完全不同于前两类生物，它是主动积极的，尤其是种子技术的发展，对未来生物圈带来何等的影响目前还难以预料。除了积极的影响外，同时存在一些负面影响。但是，生物圈，包括人类本身的命运，实际上已掌握在人类自己手中！（三）生物圈的作用1.生物的生命活动是改变地球面貌的动力2.生物成矿（直接或间接）3.生物化石—研究地球演化历史的见证资料（四）人类活动与生物多样性§1-2地球的内圈层一、地球内部圈层的划分

1.莫霍面－1909年，莫霍罗维契奇，克罗地亚人， 33(16)km；Vp:6-7km/s→8km/s.Vs:4.2km/s→4.4km/s.根据地内物质成分和状态的差异划分内圈层，主要依据地震波探测的结果推测地球内部构造。

2.古登堡面－

1914年，古登堡（美国人）2885km；Vp:13.60km/s→7.98km/s；S波从7.23km/s往下消失。二、地球内部主要物理性质（一）密度（二）压力（三）温度1.变温带2.恒温带3.增温带地热增温率－恒温带以下深度每增加100米温度升高的度数。单位：℃/100m（四）重力

地球的重力为地球引力与自转产生的离心力的合力，赤道重力最小，两极重力最大；洋壳薄，莫霍面上凸，因而重力异常值为较高的正值，如太平洋、大西洋、印度洋；山区地壳厚，莫霍面下凹深，重力异常值低或负值较大，如青藏高原；盆地或平原区地壳薄，莫霍面浅，布格重力异常值高或负值较小。

在地幔内部存在一个水平面（补偿面），补偿面上承受相同的压力（均衡原理）以此补偿基面为准，高山地区的地势虽高，但其下部地幔的厚度小；大洋地区的地势虽低，但其拥有的地幔厚度大。因地壳密度小，而地幔密度大，通过厚度变化（即莫霍面起伏）使之平衡，故两处岩块的总质量相等。

（五）地磁

1.地磁的极性是变化的2.地磁极的位置是周期性变化的3.地磁的强弱是变化的。

4、地磁的应用1）地理极和地磁极（1）地理极—地球自转轴与地表面的交点（2）地磁极（3）地理子午线—地理极在地表面的连线（4）地磁子午线—地磁极在地表面的连线

2）磁偏角和磁倾角（1）磁偏角—地磁子午线与地理子午线间的夹角东偏角＋西偏角－（2）磁倾角—磁针与水平面的夹角三、地壳

平均厚度约16km（约为地球半径的1/400）；大陆地区平均厚约33km，大洋地区平均厚约7km。地壳约占地球总体积的1.55%，占地球总质量的0.8%。密度一般为2.6～2.9g/cm3，上部密度小，向下部密度增大。（一）大洋地壳（厚度5～10km）

大洋地壳主要由玄武岩组成；年代较新；构造不复杂。1.层1或称沉积层（厚度0～百米）密度：2.3g/cm32.层2或称玄武岩层(厚度0.5～2.5km)

密度：2.55~2.65g/cm33.层3或称大洋层(厚度3～5km)密度：2.68～3g/cm3（由变质的玄武岩、辉长岩、蛇纹岩石组成）

（二）大陆地壳

大陆地壳主体为中性火成岩，表层为沉积层，下层为深变质岩；年代老；构造复杂。1.上地壳（厚10～15km）沉积岩、变质岩构成（平均成分大概相当于花岗岩），密度2.5～2.7g/cm3

2.中地壳（厚5～10km）混合岩、花岗岩、糜棱岩构成（与花岗岩相当），密度2.7～2.8g/cm3

3.下地壳（厚10～20km）麻粒岩、角闪岩、片麻岩密度2.8～2.9g/cm3

（一）上地幔(16～650km)密度3.5g/cm31.软流圈(70～250km)－含1～10％为液态物质。

地质意义：岩浆源；板块运动证据。

2.岩石圈－软流圈顶～地表，固态，刚性。四、地幔厚约2850km，占地球总体积的82.3%，占地球总质量的67.8%。

250（二）下地幔

比上地幔含更多的铁；（或Fe/Mg的比例）相对增加了。物质的密度达5.1g/cm3。地震波波速也逐渐增大了。五、地核

体积占地球总体积的16.2%，其质量却占地球总质量的31.3%，其密度为9.98～12.5g/cm3。（一）外核（2885～4170km）－地震波S波突然消失，表明该层肯定处于液态。（二）过渡带（4170～5155km）－为液态与固态的过渡状态。（三）内核（5155～6371km）－S波又重新出现，说明它又变为固态。推测地核最合理的物资组成应是铁、镍及少量的硅、硫等组成的合金。矿物一、矿物的概念、性质和分类

二、常见矿物特征

一、矿物的概念、性质和分类

（一）矿物的概念矿物是由地质作用形成的天然单质和化合物；较固定的化学成分；具有确定的内部结构（固态）；具有一定的物理性质和形态；在一定的物理化学条件范围内稳定；

是组成岩石和矿石的基本单元。月岩矿物和陨石矿物﹐统称为宇宙矿物。矿物化学式-表达化学成分。黄铁矿——FeS2石英——SiO2

人工合成矿物——“人造矿物”/“合成矿物”自然界矿物的成分常在一定范围内发生程度不等的变化——性质、大小相近的元素互相替代。橄榄石——(Mg,Fe)2［SiO4］闪锌矿——(Zn﹐Fe)S固态矿物,分为结晶质和非晶质两类。结晶质的矿物其内部质点（原子、离子或分子）是严格地按一定的结合方式，作有规律地排列。因此，其外形常具有一定的几何形态，也就是晶体。图2–1岩盐的晶体结构与外形(a)NaCl晶体结构；(b)内部质点分布(大球—Cl-，小球—Na+)；(c)晶体形态化学成分相同，质点排列方式不同的矿物:金刚石和石墨图2–2金刚石和石墨(a)金刚石的结晶结构；(b)金刚石晶体；(c)石墨的结晶结构；(d)石墨晶体

矿物化学成分+形成条件

人造晶体

金刚石水晶刚玉矿物晶体形成的影响因素岩浆冷却速度

挥发组份非晶质的矿物

胶体矿物蛋白石(SiO2·nH2O）、褐铁矿（Fe2O3·nH2O）

火山玻璃

玄武玻璃、黑曜岩

矿物：只能形成于一定的地质环境中，并且在一定的物理化学条件下，才能稳定存在。其所处环境、物理化学条件改变，就会转化成适应新环境的另一种矿物。（二）矿物的形态

单体形态集合体形态

矿物的形态在一定的生长条件下，矿物趋向按照自己内部结构特点自发的形成特定的形态的性质称为矿物的结晶习性。1矿物的单体形态沿一个方向生长：柱状、针状或纤维状；沿两个方向延展：板状、片状或鳞片状；有的三向等长：等轴状或粒状。图2–3矿物单晶体形态（a）一向延长刚玉矿物；（b）二向延长云母矿物；（c）三向延长石榴石矿物一向伸长矿物，其集合体常为纤维状、毛发状或束状。两向延展形，其集合体常为鳞片状。三向等长形，其集合体常为粒状或块状。特殊形态放射状

晶簇鲕状或豆状

钟乳状葡萄状、肾状和结核状

土状2矿物的集合体形态图2–4矿物的集合体形态（部分图引自潘兆橹，1993）（三）矿物的物理性质（一）矿物的光学性质矿物的光学性质：是指矿物对自然光的吸收、反射、折射等所表现出的各种性质，主要有矿物的颜色、条痕、光泽、透明度等。1.矿物的颜色：是矿物选择性的吸收了某种波长的色光后所表现出来的颜色，是所吸收光波的互补色。颜色自色

他色

假色2.条痕色：矿物在条痕板（白色无釉瓷板）上擦划后留下的粉末的颜色。具有鉴定意义：赤铁矿呈樱红色；磁铁矿呈黑色；褐铁矿呈黄褐色。3.矿物的光泽：是指矿物表面反射可见光的能力。

矿物的光泽金属光泽半金属光泽玻璃光泽金刚光泽油脂光泽蜡状光泽丝绢光泽土状光泽4.矿物的透明度：矿物透过可见光的能力。

矿物薄片（厚度0.03mm）透过光线者，称为透明矿物；基本上不能透过光线者，称为不透明矿物。

（二）矿物的力学性质矿物的力学性质是指矿物在外力作用下所表现出的性质，主要有硬度、解理、断口等。硬度：矿物的硬度是指矿物抵抗外力刻划或研磨的能力。确定矿物的硬度一般采用两种标准：摩氏硬度和维氏硬度。(1)摩氏硬度亦称相对硬度，是一种刻划硬度。选取10种硬度不同的常见矿物，从硬度最小到最大依次排定为10个等级，称之为摩氏硬度计：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。(2)维氏硬度亦称绝对硬度，为压入硬度，是采用显微度仪测得的矿物硬度。

2.解理矿物的解理是指矿物晶体在外力打击下，总是沿一定的方向裂开成光滑平面的性质。裂开的光滑平面称为解理面。注意：只有结晶质矿物才有解理，且不同的晶体差别也很大。

图2–5常见解理的例子(据KleinandHurlbut,1993)岩盐的立方体解理；(b)萤石的八面体解理；(c)磁铁矿的菱形十二面体解理；d)方解石的菱面体解理；(e)辉石的柱状解理(f)云母的一组解理。3.断口矿物的断口是指矿物在外力作用下在任意方向产生不平整断面的性质。断口与解理是彼此互相消长关系。①贝壳状断口②锯齿状断口③参差状断口图2–6石英的贝壳状断口

2.1.3.3矿物的其他性质1.矿物的相对密度:指矿物的质量与同体积水（4℃）的质量之比。

1）轻矿物——相对密度小于2.5。2）中等密度矿物——相对密度在2.5～4之间。3）重矿物——相对密度大于4。2.磁性:指矿物在外磁场作用下被吸引或排斥的性质。3.与化学试剂的反应最常用的是稀盐酸。如方解石遇冷的稀盐酸很快就起泡，而白云石则反应缓慢。2.1.4矿物分类表2–2常见矿物的晶体化学分类二、常见矿物特征图2–7常见矿物的形态正长石K［AlSi3O8］,在岩浆岩中约占总量的15%，常见于花岗岩中。形态：晶体呈短柱状、板状（图2–7a）。颜色：肉红色、浅黄白色。光泽：玻璃光泽。硬度：6，大于小刀。解理：有两组明显的解理，彼此呈90°正交，故名正长石。正长石（图片来自于网络）2.斜长石Na［AlSi3O8］(Ab)——Ca［Al2Si2O8］(An)是岩浆岩中分布最广的造岩矿物，约占总量的35%。形态：晶体呈板状（图2–7b）。颜色：白色、灰白色。光泽：玻璃光泽。硬度：6，大于小刀。解理：有两组中等的解理，彼此呈86°斜交，故名斜长石。斜长石（图片来自于网络）3.白云母KAl2［AlSi3O10］(OH)2为岩浆岩中的常见矿物，约占总量的3.85%。形态：晶体呈六方或菱形片状或板状（图2–7c）。颜色：无色透明或浅黄色。光泽：玻璃光泽或珍珠光泽。硬度：小，2～3，接近于指甲。解理：有一组极完全解理，所以易揭开成薄片。白云母（图片来自于网络）4.黑云母K(Mg,Fe)3［AlSi3O10］(OH)2也是岩浆岩中常见的暗色矿物，约占总量的3.86%。因含铁多，颜色呈黑或黑褐色。其他特征同白云母。

黑云母（图片来自于网络）5.辉石(Ca,Mg,Fe,Al)2［(Si,Al)2O6］为岩浆岩中主要的暗色矿物，约占总量的13%。形态：晶体呈短柱状，横断面呈八边形（图2–7d）。颜色：黑、绿黑、褐黑色。光泽：玻璃光泽。硬度：5～6，接近于小刀。解理：有两组解理，交角近于87°。辉石（图片来自于网络）6.角闪石W0~1X2Y5［Z8O22］(OH,F,O)2式中，W为Na、Ca、K等；X为Ca、Na、Mg、Fe2+、Mn等；Y为Mg、Fe2+、Fe3+、Mn、Al、Ti等；Z主要为Si，亦可有少量Al等。为岩浆岩中的暗色矿物，约占总量的3.15%。形态：晶体呈细长柱状，横断面常为六边形（图2–7e）。颜色：绿黑、黑色。光泽：玻璃光泽。硬度：大于小刀。解理：有两组解理，交角近于56°角闪石（图片来自于网络）7.橄榄石(Mg,Fe)2［SiO4］在深色的岩浆岩中常见，是岩浆岩中最早结晶的矿物之一，在岩浆岩的总量中约占2.65%。形态：通常呈粒状。颜色：浅绿、浅黄绿色，因其颜色像橄榄，所以称为橄榄石。光泽：强玻璃光泽，透明。硬度：大于小刀。橄榄石（图片来自于网络）8.石英SiO2常见于浅色的岩浆岩中，约占岩浆岩总量的20%。形态：晶体呈六方柱状及锥状，柱状晶面上常具横向条纹（图2–7g）。在岩石中常呈粒状。颜色：无色透明者称为水晶，由于受混入物的影响，可呈各种不同的颜色：灰白色、紫色、烟灰色、黑色等等。光泽：晶面上为玻璃光泽；断口上为油脂光泽。硬度：7，大于小刀。断口：断口呈贝壳状，无解理。石英晶簇（图片来自于网络）9.磁铁矿Fe2+Fe3+2O4在岩浆岩中约占1.6%，常呈分散的粒状。形态：晶体呈完好的八面体、菱形十二面体（图2–7h）。颜色：黑色。条痕：黑色。光泽：半金属光泽。硬度：5.5～6.5，大于小刀。磁性：强。磁铁矿-暗色（图片来自于网络）10.高岭石Al4［Si4O10］(OH)8形态：常呈土状或致密块状。颜色：常为白色,有时为灰白、浅黄、浅褐色。光泽：土状光泽。硬度：很小，小于指甲。粉末用手捏常具滑感。干燥时吸水性强。以舌舔之，有粘舌感。浸水后，具有可塑性。高岭石（图片来自于网络）11.蒙脱石(Na,Ca)0.33（Al,Mg）2［Si4O10］(OH)2·nH2O形态：常呈土状或致密块状。颜色：常为白色、浅黄、浅绿及粉红色。光泽：油脂光泽。硬度：很小，小于指甲。触之有滑感。湿水后吸水能力很强，体积迅速胀大。这是它区别于高岭石及其他粘土矿物的主要特征。用途：主要用作吸着剂、漂白剂、填充剂、润滑剂以及优质钻探用泥浆原料。12.伊利石(K,H3O)Al2［(Al,Si)Si3O10］［(OH)2,H2O］伊利石是一种分布很广的粘土矿物，因它的晶体构造成分与白云母相似，而含水较多，又称为水云母或水白云母。是长石、白云母经风化转化成高岭石或蒙脱石的中间矿物。它的遇水膨胀性较小，常是风化残余、机械沉积或化学沉淀的粘土及粘土岩中的重要成分之一。伊利石（图片来自于网络）13.方解石CaCO3形态：晶体一般呈菱面体；集合体呈鲕状、钟乳状、粒状及致密状(图2–7i)。颜色：无色透明、乳白色。光泽：玻璃光泽。硬度：3，大于指甲而小于小刀。解理：具有三组完全解理，使矿物极易解开呈菱方形，所以称为方解石。与冷稀盐酸的反应：遇浓度为10%的盐酸，起泡剧烈。方解石（图片来自于网络）14.白云石CaMg［CO3］2形态：晶体一般呈菱面体，集合体呈粒状、致密块状(图2–7j)。颜色：常呈浅黄、浅褐、灰白等色。光泽：玻璃光泽。硬度：3.5～4，大于方解石而小于小刀。解理：具有三组完全解理。与冷稀盐酸的反应：往往不起泡，或极微弱，但其粉末能起泡。白云石（图片来自于网络）15.赤铁矿Fe2O3形态：单晶体呈板状，在沉积岩中常呈鲕状、豆状及致密块状(图2–7k)。颜色：褐红色，黑褐色。条痕：褐红色。光泽：半金属光泽。硬度：5.5，大于小刀。赤铁矿（图片来自于网络）16.褐铁矿Fe2O3·nH2O褐铁矿实际上并不是一个矿物种，而是以针铁矿或水针铁矿为主要组份，并包含数量不等的纤铁矿、含水氧化硅、粘土等而成的混合物。形态：常呈土状、多孔状、钟乳状、结核状或块状。颜色：黄褐色，黑褐色。条痕：黄褐色。光泽：半金属光泽，或土状光泽。硬度：土状者约为2；有的较硬，可达4～5。褐铁矿（图片来自于网络）17.黄铁矿FeS2形态：晶体常呈完好的立方体或五角十二面体。在晶面上常见有条纹(图2–7l)。颜色：浅铜黄色。条痕：绿黑色。光泽：金属光泽。硬度：6～6.5，大于小刀。黄铁矿（图片来自于网络）18.石膏CaSO4·2H2O形态：晶体常呈板状，集合体常呈纤维状、细粒状(图2–7m)。颜色：无色透明或白色。光泽：玻璃光泽、丝绢光泽。硬度：很小，2，小于指甲。石膏（拍摄照片）19.石榴子石A3B2［SiO4］3式中，A为二价的Ca、Mg、Fe、Mn等；B为三价的Al、Fe、Cr等。形态：常呈完好的晶体，因其形态像石榴子（图2–7n）。所以称为石榴子石。颜色：有黑、棕、红、黄、绿、紫红等多种颜色。光泽：弱玻璃光泽，断口面上为油脂光泽。硬度：6.5～7.5，大于小刀。断口：断口呈贝壳状，无解理。石榴石（图片来自于网络）20.滑石Mg3［Si4O10］(OH)2形态：常呈片状、鳞片状或致密块状。颜色：白色或各种浅色（浅绿、浅黄、浅褐等）。硬度：最小，1，小于指甲。用途：可作填充剂、漂白剂、绝缘剂及润滑剂。21.红柱石Al2［SiO4］O形态：常呈柱状晶体，横断面近于正方形。柱状晶体常组合成放射状集合体，状如菊花，所以又称菊花石。颜色：灰白色、浅粉红色。光泽：弱玻璃光泽，断口上为油脂光泽。硬度：大，7～7.5，大于小刀。红柱石（图片来自于网络）22.石墨C形态：晶体呈片状或鳞片状，有时呈致密块状。颜色：灰黑色。光泽：半金属光泽。条痕：黑色。硬度：最小，1。有滑感，能污手指及纸片。石墨（图片来自于网络）复习思考题1.什么叫结晶质矿物和非晶质矿物？2.矿物的光学性质有哪些?它们在鉴定矿物时存在什么规律？3.如何描述解理和断口？4.矿物的摩氏硬度等级是怎么分类的？5.为什么石英、长石比方解石更耐风化？6.熟悉常见矿物的基本特征。

地质作用与三大岩类一、构造运动与地震二、岩浆作用与岩浆岩

三、

外力地质作用与沉积岩四、变质作用与变质岩

由自然动力所引起地球的外表形态、内部结构、物质组成发生和发展的过程称为地质作用。内力地质作用：作用于整个地壳(或岩石圈)、能源主要来自地球本身的作用力的地质作用。构造运动、地震地质作用、岩浆作用、变质作用；外力地质作用：作用于地壳表层、能源主要来自地球以外的地质作用。风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用等。第一节构造运动与地震（一）构造运动构造运动是指由地球内动力引起地壳（或岩石圈）组成物质变形、变位的机械运动过程。地质学的研究对象

具普遍性、长期性

垂直运动（造陆运动）水平运动（造山运动）基本形式具普遍性、长期性

基本形式具普遍性、长期性

基本形式垂直运动（造陆运动）水平运动（造山运动）具普遍性、长期性

基本形式（一）垂直运动垂直运动或升降运动是地壳或岩石圈组成物质沿地球半径方向的上升或下降运动。大规模的隆起和坳陷，引起地势高低变化和海陆变迁等。又称为造陆运动。（二）

水平运动地壳或岩石圈物质沿地球切线方向的运动。地壳受到挤压、拉伸或平移，甚至旋转运动，产生褶皱或断裂，在地表形成山脉或盆地。又称为造山运动（三）地震地震就是地球表层的快速振动。

震源是指地震发生于地下的某一点。震中指震源在地面上的垂直投影点。是地面上距离震源最近的点，也是接受振动最早的部位。震源深度表达震中到震源的深度。浅源地震中源地震深源地震发生时间发生地点地震震级1899年11月10日1906年1月31日1906年8月17日1911年1月3日1920年12月16日1923年1933年5月2日1950年8月15日1960年1960年5月21～22日1964年5月28日1976年7月28日2003年9月26日2003年9月27日2004年12月26日2005年10月8日2008年5月12日2011年3月11日2012年4月11日2012年9月5日2013年1月5日2013年5月24日2013年9月24日2013年11月17日2014年4月2日2014年4月3日2014年4月13日2014年6月24日美国阿拉斯加哥伦比亚智利天山（前苏联境内）中国甘肃日本关东日本中国察隅美国加利福尼亚智利美国阿拉斯加中国唐山日本北海道俄、蒙、中交界阿尔泰（俄方）印尼苏门答腊巴基斯坦中国四川汶川日本本州东海岸印尼苏门答腊哥斯达黎加阿拉斯加东南部海域鄂霍次克海巴基斯坦斯科舍海智利北部沿岸近海智利北部沿岸近海所罗门群岛附近海域拉特群岛8.68.68.48.48.58.38.58.68.38.98.67.88.07.98.97.88.09.08.57.97.88.27.87.88.17.87.87.9表3-11899年以来全球发生的7.8级以上地震

（据胡绍祥等，2014）

（1）地震的成因：1.构造地震构造地震又称断裂地震，是由地下岩石突然发生错断所引起。

2.火山地震火山喷发时由于气体的冲击力所引起的地震。3.陷落地震可溶性岩石(如石灰岩)发育的地区，岩石被地下水长期溶蚀，形成巨大的地下空洞。4.诱发地震人类工程活动引起局部地区异常振动。第二节岩浆作用与岩浆岩

（一）概述岩浆：来自地壳深部或上地幔中的具有高温、高压的硅酸盐熔融体。岩浆成分第二节岩浆作用与岩浆岩

（一）概述岩浆：来自地壳深部或上地幔中的具有高温、高压的硅酸盐熔融体。

二氧化硅（SiO2）-岩浆岩分类的基础各种金属氧化物少量的金属元素和稀有元素挥发性物质岩浆岩（又称火成岩）：岩浆沿岩石裂缝或薄弱带上升，侵入岩石圈上部甚至喷出地表，最后冷凝固结成坚硬的岩石（64.7%）。岩浆作用可分为喷出作用和侵入作用。（二）喷出作用和喷出岩：喷出作用或火山作用：岩浆从火山口溢出或喷出地表的过程称，所形成的岩石称为喷出岩。火山喷发的类型据火山在人类历史时期是否活动过，将其分为活火山、死火山及休眠火山。据火山喷发时的剧烈程度分为猛烈式和宁静式喷发据火山喷发的形式可以分为中心式、裂隙式及熔透式三种类型。2.火山喷出的物质①气态物质—水蒸气（H2O），约占70%～90%，其次是二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2），还有微量的氮（N2）硫（S）等。②液态物质——从火山口溢出地表的高温液态物质称为熔岩。③固态物质——火山喷出的固态物质称为火山碎屑。3.喷出岩的产状（1）中心式喷发——岩浆沿颈状通道喷发的一种产状形式。形成锥状岩体（图3–1a）图3–1喷出岩产状—中心式喷发（源自网络）图3–1喷出岩产状—中心式喷发（源自网络）（2）裂隙式喷发——岩浆沿某一方向的大断裂或断裂带上升至地表。图3–2喷出岩产状—裂隙式喷发（源自网络）图3–2喷出岩产状—裂隙式喷发（源自网络）（三）侵入作用与侵入岩1侵入作用岩浆从地壳深部上升运移，侵入周围岩石(称为围岩)中而未到达地表。岩浆在侵入过程中冷凝、结晶而成的岩石叫侵入岩。

浅成侵入体深成侵入体侵入体的产状侵入体的产出状态即产状，指其形态、大小及其与围岩的关系。整合侵入产状是指侵入体与围岩的接触面平行于围岩的层理或片理，是岩浆沿层理或片理贯入而形成，如：岩床、岩盖、岩盆。不整合侵入产状是指那些切过围岩层理或片理的侵入体，是岩浆沿节理、层理、片理斜交或直交侵入而成，如岩墙、岩株、岩基图3–3侵入岩产状示意图（源自网络）图3–3侵入岩产状示意图（源自网络）1.岩床侵入体为层状或板状，其延伸方向与围岩的层面平行，它是岩浆沿围岩的层间空隙挤入后冷凝形成的。2.岩盆和岩盖侵入体的展布与围岩的层理一致，如果侵入体底平而顶凸，形似锅盖者，称为岩盖；若中间部分略向下凹，形似盆状者，称为岩盆。3.岩株规模较大的侵入体，其横截面积为数十平方公里以内(＜100km2)。其形态不规则，与围岩的接触面不平直，边缘常有规模较小、形态规则或不规则的岩脉贯入围岩之中。4.岩基规模巨大的侵入体，其横截面积＞100km2，常达数百到数千平方公里，形态不规则，通常略向一个方向伸长。其边界弯曲，边缘常分布有岩株。5岩墙（岩脉）为狭长的侵入体切割了围岩的层理方向。其规模变化较大，宽由数厘米（或更小）到十余米（或更大），长由数米到数公里或数十公里。它是岩浆沿围岩的节理斜交或直交挤入后冷凝形成的。课间休息（四）岩浆岩的基本特征和分类1岩浆岩的矿物组合与颜色SiO2是岩浆中的主要化学成分。据SiO2含量，将岩浆岩分为

酸性岩

中性岩

基性岩

超基性岩矿物：硅铝矿物SiO2与Al2O3的含量较高，不含铁、镁的铝硅酸盐矿物。如石英，长石和似长石类矿物。由于它们的颜色浅，故也被称为浅色或淡色矿物。铁镁矿物为富镁、铁的硅酸盐矿物，如橄榄石、辉石、角闪石和黑云母类等。由于颜色深，故被称为深色或暗色矿物。

岩浆岩的颜色就决定于其中暗色矿物和浅色矿物的含量比。富含SiO2的酸性岩浆岩中浅色矿物最多、暗色矿物最少，这类岩浆岩的颜色最浅。且石英单独晶出。在SiO2含量较少的超基性岩中，浅色矿物极少或完全没有，基本上全是暗色矿物，所以这类岩浆岩的颜色也最深。发育大量SiO2不饱和的矿物（如橄榄石）。2岩浆岩的结构和构造Ⅰ岩浆岩的结构：岩浆岩的结构是指组成岩石的矿物的结晶程度，颗粒大小，晶体形态，自形程度和矿物间(包括玻璃)相互关系。岩浆岩的结构主要决定于岩石形成时的物理化学条件，诸如岩浆的温度、压力、挥发组分、粘度、冷却速度等因素。（1）按岩石的结晶程度划分①全晶质结构——岩石全部都是由矿物的晶体组成，多见于深成岩中。②半晶质结构——岩石中既有矿物晶体，又有玻璃质，多见于浅成岩和火山岩中。③玻璃质结构——岩石全由玻璃质组成，多见于浅成岩和火山岩中。（2）按矿物颗粒的绝对大小划分①显晶质结构——肉眼或放大镜能分辨出矿物颗粒。根据主要颗粒的平均直径大小，可进一步分为伟晶结构（＞10mm）、粗粒结构（10～5mm）、中粒结构（5～2mm）、细粒结构（2～0.2mm）、微粒结构(＜0.2mm)。②隐晶质结构——矿物颗粒很细，不能用肉眼或放大镜分辨出矿物颗粒，岩石外观很致密，具瓷状断口3）按矿物颗粒的相对大小划分①等粒结构——岩石中同种主要矿物颗粒大小大致相等，多见于侵入岩中。②不等粒结构——岩石中同种主要矿物大小不等，大者与小者可差别很大，其间为连续变化，多见于侵入体的边缘或侵入岩中。如斑状结构和似斑状结构。Ⅱ岩浆岩的构造：岩浆岩的构造是指岩石中不同矿物集合体之间或与其它组成部分之间的排列、充填方式所反映出来的外表形态。（1）块状构造岩石中矿物颗粒的排列不显示方向性而均匀分布，称为块状构造。多见于深成岩中。（2）气孔构造和杏仁构造岩石中有大量的空洞，称为气孔构造。是岩浆溢出地表时，挥发组分从岩浆中逸散形成大量气泡而留下的空洞。如果孔洞被岩浆后期形成的矿物充填，则称为杏仁构造。（3）流纹构造由不同颜色的条纹、拉长的气孔定向排列所显示的一种流动构造，是熔岩流在流动过程中冷凝快而形成的。3岩浆岩的分类（1）.按化学成分分类超基性岩SiO2＜45%基性岩SiO245%～52%中性岩SiO252%～65%酸性岩SiO2＞65%（2）.按矿物成分分类橄榄岩—科马提岩类

超基性岩辉长岩—玄武岩类

基性岩闪长岩—安山岩类

中性岩正长岩—粗面岩类

中性岩花岗岩—流纹岩类

酸性岩（3）.按产状和结构分类岩浆岩根据产出环境可以分为侵入岩和喷出岩。侵入岩根据当时冷凝离地表的距离可以进一步分为深成岩和浅成岩，其结构与产状有对应关系，深成岩往往为显晶质等粒结构、半自形粒状或似斑状结构；浅成岩往往为显晶质细粒或斑状结构；喷出岩往往为隐晶质结构、玻璃质结构或斑状结构。表3-2岩浆岩分类简表4常见岩浆岩的特征（1）.橄榄岩矿物组合：主要由橄榄石组成，含量在40%以上，其次为辉石及少量角闪石。90%以上橄榄石组成的岩石称为纯橄岩。结构构造：全晶质中粒至粗粒结构，块状构造。颜色：暗绿色或黄绿色。橄榄岩（源自网络）（2）.金伯利岩矿物组合：主要由橄榄石、辉石及金云母组成。化学成分：SiO2

一般33%左右，一般<40%。K2O>Na2O，H2O和CO2

含量高。结构构造：斑状结构、角砾状构造。常含大量围岩角砾。斑晶主要是橄榄石，常呈浑圆状、角砾状，有时偶见金刚石。颜色：暗绿、暗灰、暗棕等色。金伯利岩（源自网络）3.辉长岩矿物组合：主要由斜长石和辉石组成，常含有少量橄榄石、角闪石。结构构造：全晶质粗粒至中粒结构、辉长结构，块状构造。颜色：常呈深灰色或灰黑色。4.辉绿岩和辉绿玢岩矿物组合：主要由斜长石和辉石组成，常含有少量橄榄石、角闪石。结构构造：细粒结构、辉绿结构、斑状结构，块状构造；辉绿岩具有典型的辉绿结构，具斑状结构的称为辉绿玢岩，斑晶多为辉石、橄榄石等矿物。颜色：常呈暗绿色或灰黑色。辉绿岩（源自网络）辉绿岩（源自网络）5.玄武岩矿物组合：主要由基性斜长石和辉石组成，有时含有少量橄榄石。结构构造：致密状或斑状结构，其中斑晶为橄榄石、辉石或斜长石，基质由隐晶质或玻璃质组成。玄武岩常具有气孔构造及杏仁构造。杏仁构造常由方解石、玛瑙等充填气孔形成。颜色：一般呈黑色、褐灰色、棕黑色。玄武岩（源自网络）玄武岩（源自网络）6.闪长岩矿物组合：主要由中性斜长石及角闪石组成，此外还有少量黑云母及辉石。有时也可以出现少量的正长石及石英。结构构造：全晶质细粒～中粒结构，块状构造。颜色：常呈灰色、灰绿色。如果暗色矿物较多时则呈灰黑色。闪长岩（源自网络）7.闪长玢岩矿物组合：主要由斜长石及角闪石组成。结构构造：全晶质斑状结构，斑晶常为斜长石，有时角闪石也可形成斑晶；基质为细粒或致密粒状结构。块状构造。颜色：灰绿色或灰褐色。闪长玢岩（源自网络）闪长玢岩（源自网络）8.安山岩矿物组合：主要由斜长石及角闪石组成，此外还有少量黑云母、辉石。结构构造：斑状结构，浅色斑晶为斜长石，暗色斑晶为角闪石、辉石或黑云母；基质为玻璃质或隐晶质。气孔或杏仁状构造、有时也有块状构造。颜色：一般为灰、褐、棕、绿及紫红等色。安山岩（源自网络）安山岩（源自网络）9.花岗岩矿物组合：主要由正长石、酸性斜长石、石英、黑云母组成，有时含角闪石、白云母。结构构造：全晶质粒状结构，块状构造。颜色：常呈肉红色、浅红色。花岗岩（源自网络）10.花岗斑岩矿物组合：主要由正长石、酸性斜长石、石英、黑云母组成，有时含角闪石等。结构构造：全晶质斑状结构，由正长石或斜长石组成粗大的斑晶，基质常为全晶质细粒结构。块状构造。颜色：常呈肉红色、浅红色11.流纹岩矿物组合：主要由透长石（无色透明的正长石）、正长石、石英及黑云母组成。有时含有少量角闪石。结构构造：斑状结构，斑晶常由透长石、石英、正长石组成。基质常为隐晶质或玻璃质。流纹构造。颜色：常呈浅黄、浅红、棕、紫等色。流纹岩（源自网络）流纹岩（源自网络）复习思考题1.地质作用怎样分类?有哪些类型？2.构造运动有哪些证据？3.岩浆作用有哪些基本类型?岩浆的特征性质如何？4.岩浆岩体有哪些产状？其特点如何？5.应从哪些方面观察和认识岩浆岩？6.岩浆岩是如何分类的？试述不同类型的岩浆岩化学成分和矿物成分特点。

地质作用与三大岩类一、构造运动与地震二、岩浆作用与岩浆岩

三、

外力地质作用与沉积岩四、变质作用与变质岩

第三节外力地质作用与沉积岩一外力地质作用大气、水和生物在太阳辐射能、重力能和日月引力等影响下产生的动力对地壳表层进行的各种作用，统称外力地质作用风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩等作用（一）风化作用在地表或接近地表的环境中，由于气温的变化、水和氧及二氧化碳的作用、生物的活动等，使岩石在原地受到机械破碎和化学分解的作用，称为风化作用。1.物理风化作用物理风化作用是指地表岩石在以太阳辐射能为主的诸多因素影响下，在原地发生机械崩解碎裂的过程，又称机械风化作用。图3-3岩石温差风化示意图（据夏邦栋，1995）图3-4冰劈作用示意图（据夏邦栋，1995）2.化学风化作用化学风化作用是指岩石在原地由于O2、CO2和水溶液等作用下发生破坏的过程。（1）氧化作用4Fe［S2］+15O2+(n+8)H2O→2Fe2O3•nH2O+8H2SO4(黄铁矿) （褐铁矿）（2）水溶液作用Ca［SO4］+2H2O→Ca［SO4］•2H2O（水化作用）(硬石膏)（石膏）4K［AlSi3O8］+6H2O→4KOH+Al4［Si4O10］(OH)8+8SiO2（正长石） （高岭石）（水解作用）Ca［CO3］+CO2+H2O→Ca［HCO3］（溶解作用）（方解石）（重碳酸钙）3.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、矿物破坏、分解的作用，它可以是物理的，也可以是化学的。图3-5根劈作用（山东黄岛洞门山）(据胡绍祥，2007)岩石风化产物：

碎屑物质

溶解物质

残余物质图3-6周口店花岗闪长岩之风化壳(据胡家杰)Ⅰ——土壤；Ⅱ——残积层；Ⅲ——半风化岩石；Ⅳ——基岩（二）剥蚀作用剥蚀作用是指流水、地下水、冰川、风、波浪等介质在运动中，对地表岩石进行破坏并将破坏产物剥离原岩的过程。机械剥蚀作用（1）风的剥蚀作用图3-7干旱区风的地质作用形成的地形1-风蚀湖；2-风蚀蘑菇石；3-风蚀城；4-风蚀柱；5-蜂窝石；6-新月形沙丘；7-塔状沙丘；8-沙垄；9风成交错层（2）地表流水的侵蚀作用图3-8河流旁蚀作用使河谷加宽的过程（据徐成彦等，1988)（3）地下水的剥蚀作用图3-9喀斯特地貌（据夏邦栋，1995)（4）冰川的刨蚀作用（5）海水的剥蚀作用图3-10海蚀地貌示意图(据K.W.Butxer，1976)2.化学溶蚀作用：对许多岩石以溶解方式进行溶蚀破坏。（三）搬运作用风化和剥蚀作用的产物，被流水、海浪、风、冰川等运动介质转移离开原地到它处（沉积区）的作用，称为搬运作用。1.机械搬运作用机械搬运的地质营力有流水、风、冰川、海洋等。其中以流水搬运为主。①流水的机械搬运②风的机械搬运③冰川的机械搬运④海洋的机械搬运2.化学搬运作用进行化学搬运的介质主要是流水和地下水搬运形式：真溶液胶体溶液（四）

沉积作用搬运过程中的物质，由于搬运介质能量减弱或物理化学条件的改变以及生物等因素的影响，脱离搬运介质形成松散沉积物的过程，称为沉积作用。1.机械沉积作用机械沉积是在碎屑重力大于介质(流水、风等)的搬运力时发生的。2.化学沉积作用指呈胶体溶液和真溶液搬运的溶解物质，在适当的场所，由于条件发生改变而发生沉淀、堆积的过程。难溶于水的Al、Fe、Mn、Si的氧化物多呈胶体沉积；易溶于水的Ca、Na、K、Mg等的氧化物呈真溶液沉积。3.生物沉积作用海洋、湖泊、沼泽和地面流水等水体中的生物对沉积作用有影响。生物遗体沉积生物化学沉积（五）固结成岩作用松散的沉积物形成以后，逐渐转变成坚硬的沉积岩石的过程称为固结成岩作用。是指沉积物沉积后至岩石固结，在深埋环境下直到变质作用之前发生的物理、化学变化，以及埋藏后岩石又被抬升至地表或接近地表的环境中所发生的一切物理、化学变化。一般包括沉积物的压实作用、胶结作用、重结晶作用等。图3-11固结成岩作用的几种方式(据夏邦栋，1995)1.压实作用又称压固作用。沉积物形成后，在上覆沉积物重荷压力下，发生脱水，孔隙度降低，体积缩小，密度增大，松软的沉积物就转变成固结的岩石(图3-11a)。2．胶结作用胶结作用是指松散的沉积物颗粒被化学沉淀物或其他填隙物质连结的作用，其结果是使沉积物变成坚固的岩石(图3–11b)。3．重结晶作用随着沉积物埋藏深度的增加，在温度和压力影响下，矿物成分因溶解、局部溶解或固体扩散而使质点重新排列，致使非晶质矿物再结晶、细粒晶体转变成粗粒晶体(图3–11c)。4.自生矿物的形成沉积物在沉积过程中，或其后在沉积物内所形成的矿物(图3–11d)，被称为自生矿物。沉积岩的特征和分类（一）沉积岩的成分特征沉积岩的化学成分沉积岩中铁镁的含量低些，此外，因为沉积岩是在地表条件下形成的，因此沉积岩中Fe2O3的含量多于FeO，而岩浆岩却与此相反；沉积岩中富含H2O、CO2等，而岩浆岩中则很少；2.沉积岩的矿物成分（1）碎屑矿物：石英、钾长石、钠长石、白云母等，是原岩风化后继承下来的较稳定的矿物，属于继承矿物。（2）粘土矿物：高岭石、铝土矿等，是原岩化学风化后形成的矿物，属沉积岩的新生矿物。（3）化学和生物成因矿物;：方解石、白云石、石膏、磷酸盐矿物、以及蛋白石、针铁矿、水铝石和水锰矿等氧化物、氢氧化物矿物等。（二）沉积岩的结构沉积岩的结构是指组成沉积岩的组分的大小、形状、排列方式及其相互关系等特征。1．碎屑结构屑颗粒的大小，可将碎屑结构分为：砾状结构（大部分碎屑颗粒直径大于2mm）、砂状结构（大部分碎屑颗粒介于2～0.1mm之间）、粉砂状结构（大部分碎屑颗粒介于0.1～0.01mm之间）。图3–12碎屑岩的结构组成碎屑颗粒的圆度（滚圆度）及分选性（分选程度）表3–3圆度的分级(据何境宇等修改,1981)2．泥质结构具有这种结构的沉积岩，外观致密，其颗粒直径大多小于0.005mm。3．生物碎屑结构具有这种结构的沉积岩是由大量的生物遗体组成的（图3–13）。图3–13生物碎屑结构4．鲕粒和豆粒结构属于内源碎屑结构。鲕粒是具有核心和同心层构造的颗粒，像鱼子，故称为鲕粒。课间休息（三）沉积岩的构造1．层状构造和层理层理是因为成分、结构、颜色的变化而显示的一种层状构造，这是由不同时期沉积作用的性质变化所造成的。

（1）水平层理和平行层理（2）波状层理（3）斜层理图3–14层理类型示意图(a)水平层理；(b)波状层理；(c)斜层理；(d)交错层理2．层面构造在沉积岩层面上保留有自然作用产生的一些痕迹，统称层面构造。（1）波痕波痕是由风、流水或波浪在尚未固结的沉积物表面留下波状起伏的波纹，再经过固结成岩作用保留在岩层面上的一种层面构造。图3–15波痕示意图，对称波痕（左图）；不对称波痕（右图）（2）泥裂泥裂是泥质沉积岩表面上的龟裂，其断面呈“V”字形。图3–16泥裂及其形成示意图（左图引自吕洪波，2006）3．生物化石在沉积岩中往往含有生物化石，这是沉积岩区别于其他岩石的重要特征。根据化石的种类可以大致推断沉积岩形成的地质时代及生成环境。4．结核在沉积岩中常见到呈团块状、椭球状或不规则形状的块体，其物质成分与围岩不同，这种块体称为结核。如石灰岩中常含燧石结核，含煤地层中常含黄铁矿结核等。（四）沉积岩的颜色沉积岩的颜色取决于岩石的成分及所含杂质。1.继承色2.自生色

3.次生色（五）沉积岩的分类按沉积物的来源将沉积岩分为三大类型：火山碎屑岩、陆源沉积岩和内源沉积岩（表3–4）。表3–4沉积岩分类简表（六）常见沉积岩特征1火山碎屑岩：火山集块、火山角砾、火山灰、火山尘等火山碎屑物质含量在50%以上。2陆源沉积岩（1）.陆源碎屑岩：砾岩和角砾岩；砂岩；粉砂岩；（2）

泥质岩3内源沉积岩组成岩石的沉积物是在沉积盆地内通过生物沉积作用和化学沉积作用而形成的。（1）.蒸发岩（2）.碳酸盐岩（3）.硅质岩（4）.铝质岩（5）.铁质岩（3）.锰质岩（3）.磷质岩石灰岩类（如竹叶状灰岩、鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩）白云岩类4可燃有机岩，如煤和油页岩。

第四节变质作用与变质岩变质作用变质作用是内力地质作用的一种，它是原岩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影响，使原岩改变其成分、结构、构造变成新岩石的作用。（一）变质作用的影响因素温度（温度升高促进重结晶作用和变质反应）压力（静压力和定向压力）化学活动性流体（二）变质作用类区域变质作用型是由区域性的构造运动和岩浆活动引起的一种大范围的、长期的区域性变质作用。随着变质程度由低到高，区域变质作用形成的代表性岩石从板岩、千枚岩、片岩到片麻岩。2.接触变质作用在岩浆岩与围岩之间的接触带上，由于岩浆的活动过程中释放出的热量和逸散出的挥发性物质引起的变质作用，称为接触变质作用。接触变质作用形成斑点板岩、各种角岩、石英岩等。3.动力变质作用在构造运动所产生的定向压力作用下，岩石发生碎裂变形及轻微重结晶的变质作用，称为动力变质作用。可形成构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩等。4.混合岩化作用：即超深变质作用，岩石发生部分熔融并形成酸性成分的熔融体，或由地下深部分泌的酸性成分的熔融体，沿着已形成的变质岩的裂隙或片理渗透、扩散、贯入和混合交代等复杂的变质作用而使岩石的矿物组成、结构、构造发生深刻的改变，生成一系列特殊类型的岩石，称为混合岩。二变质岩的特征（一）变质岩的化学成分由岩浆岩变质而成的正变质岩其化学成分变化较小，由沉积岩变质形成的副变质岩其化学成分变化范围很大。（二）变质岩的矿物成分一类是在沉积岩和岩浆岩中常见的矿物，如长石、石英和云母等；另一类则是在变质过程中形成的新矿物，如石榴子石、硅灰石、红柱石、滑石、石墨等。不同变质矿物的出现，不仅可以反映出原岩的性质，还可以表明变质作用的等级。（三）变质岩的结构1变余结构指由于变质程度不高而部分保留原岩的结构。如变余斑状结构、变余砾状结构、变余砂状结构等。2变晶结构指原岩在变质过程中发生重结晶作用或变质结晶作用所形成的结构。按变晶矿物相对大小，可以划分为等粒变晶结构、不等粒变晶结构、斑状变晶结构；按变晶矿物颗粒的绝对大小分为粗粒变晶结构（＞3mm）、中粒变晶结构（3～1mm）和细粒变晶结构（＜1mm）；按变晶矿物的形态划分为粒状变晶结构、鳞片状变晶结构、纤维状变晶结构等。(四)变质岩的构造(1)变余构造由于变质程度低，岩石中仍然不同程度保留了原岩的构造，如变余气孔构造、变余流纹构造、变余波痕构造、变余层状构造、变余泥裂构造等。(2)变成构造指由变质作用形成的新构造。如板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造。（五）常见变质岩的特征1.板岩具板状构造，是变质程度最低的变质岩，重结晶作用轻微，肉眼见不到矿物晶粒。2.千枚岩具千枚状构造，变质程度、重结晶作用较板岩强些，片理面具丝绢光泽，3.片岩具片状构造，原岩已全部重结晶，主要由片状、柱状矿物组成。板岩（拍摄照片）千枚岩（拍摄照片）云母片岩4.片麻岩具鳞片粒状变晶结构、麻状构造。长石含量多于石英。片麻岩是强烈区域变质作用的产物。5.麻粒岩具有中–粗粒粒状变晶结构，块状构造。主要矿物有辉石、石榴石、角闪石、斜长石等。在铁镁质岩石化学体系中，其矿物组合必有辉石，或辉石和石榴石共同出现才称之为麻粒岩。麻粒岩是高级变质作用的产物。片麻岩（拍摄照片）麻粒岩（拍摄照片）6.角岩角岩是泥岩、粉砂岩及火山岩经岩浆热接触变质作用的产物。其颜色较深，矿物结晶颗粒细小，岩石致密坚硬。浅变质者常具有变余层理构造。7.大理岩大理岩是由石灰岩、白云岩等碳酸盐岩经热接触变质作用或区域变质作用形成的。主要矿物为方解石或白云石。常具粒状变晶结构，块状构造。颜色有纯白、浅红、浅灰等色彩。8.石英岩石英岩由石英砂岩经热接触变质作用或区域变质作用形成。主要矿物为石英，可出现极少量长石。具粒状变晶结构，块状构造。9.矽卡岩矽卡岩是由中、酸性岩浆岩侵入到碳酸盐岩中发生交代作用形成的。主要矿物是石榴子石、绿帘石、透闪石、透辉石、硅灰石等。具粒状或不等粒变晶结构，块状构造。三大类岩石的互相转化：图3–21三大岩类岩石的形成与转化三大类岩石，关系密切相关、可互相转化地史学基本知识第一节地质年代和地层系统一、地层单位和地质年代单位二、年代地层表和地质年代表第二节地史简述一、冥古宙二、太古宙三、元古宙四、早古生代五、晚古代生六、中生代七、新生代第四章地史学基本知识地史——地球地质历史。地史学——“历史地质学”，是研究地球地质历史和发展规律的科学，是地质学的一门重要的分支学科。主要任务：根据岩层、化石、构造等地质记录，重塑地壳演化过程，探求其发展规律。研究内容：沉积（地层）发展史、生物演化史和构造运动史。第一节地质年代和地层系统一、地层单位和地质年代单位地质年代——地质历史时期的先后顺序及其相互关系的地质时间系统。相对地质年代——指各地质事件发生的先后顺序。绝对地质年代——指各地质事件发生的距今年龄。第一节地质年代和地层系统一、地层单位和地质年代单位（一）岩石地层单位岩石地层单位是以其能在野外观察到的并呈现总体一致的岩性（或岩性组合）、变质程度或结构特征，以及与相邻地层间关系所定义和识别的一个三维空间的岩石体，是地质填图的基本单位，是根据地层岩石特征和岩石类别划分出的地层单位。一个岩石地层单位可以由一种或多种沉积岩、喷出岩、变质岩组成。岩石地层单位包括群、组、段、层。（一）岩石地层单位1.群

群是比组高一级的岩石地层单位。

群可以由两个或两个以上的相邻或相关的具有相同或相似岩石特征（岩性或岩性组合）的组所构成，有时也指一套厚度巨大、岩类复杂、未作深入研究、暂未分组的岩系。

用于前寒武纪或中生代陆相地层划分。

顶底界面一般为明显的沉积间断面或不整合面。以地名命名。（一）岩石地层单位2.组

是基本的岩石地层单位，是地质填图、描述和阐明区域地质特征常用的地层单位。

是野外宏观岩类或岩类组合相同、结构类似、颜色相近、呈现整体岩性和变质程度特征一致、空间上有一定的延展性，并能据以填图的地层体。

可由一种岩石（沉积岩、火山岩或变质岩）或一种岩石为主间有重复出现的其他岩石夹层构成，也可由两三种岩石交替出现的互层或更复杂的岩石或独特的结构所构成。

顶底界线清楚，但不是严格的等时界面；有一定的厚度，岩性、岩相在空间上相对稳定；有一定的时间性。组一般以地名命名。（一）岩石地层单位3.段

是比组低一级的岩石地层单位，是组的一部分，并以明显的岩石特征（如岩性、结构或成因等）区别于组的其他部分，段与段之间一般为标志明显的整合界面。4.层

是最小的岩石地层单位。一般指组内或段内能识别出来的、具有明显标志的一个特殊的岩层或矿层。层的厚度通常为1cm到几m厚，由层面限制。第一节地质年代和地层系统一、地层单位和地质年代单位（二）地质年代单位年代地层单位是指在特定的地质时间间隔内形成的成层或非成层的岩石体，即以岩石形成的时代为依据划分的地层单位。主要依据生物演化的阶段性特征进行划分。意义：确定不同地区间地层的时间关系，并建立世界性的标准年代地层表。因此顶底界线都是以等时面为界的，其大小是以岩石形成所需时间长短而不是以岩石的绝对厚度来确定。形成年代地层单位的地质时间间隔称为地质年代单位。二者严格对应。第一节地质年代和地层系统一、地层单位和地质年代单位（二）地质年代单位地质年代单位年代地层单位宙………宇代………界纪………系世………统期………阶（二）地质年代单位1．宇（宙）

宇是最大的年代地层单位，一个宇是指一个宙的时期内形成的全部地层。全球地层公认的有三个宇，从老到新依次是太古宇、元古宇和显生宇（有明显生命遗迹的年代地层序列），元古宇和太古宇相当于通常所说的“前寒武系”。

2．界（代）

界是大于系、小于宇的年代地层单位。一个界是指一个代的时间内形成的全部地层。例如，按生物演化的重大阶段，把显生宇由老到新划分为古生界、中生界和新生界，相应的地质年代分别为古生代、中生代和新生代。（二）地质年代单位3．系（纪）

系是小于界、大于统的年代地层单位，也是全球年代地层表的主要参考单位。一个系是指一个纪的时间内形成的全部地层。例如，古生界中从老到新可划分为寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系等6个系。

4．统（世）

统是系以下的年代地层单位。一个统代表在一个世的时间内形成的全部地层。一个系可以划分为两个或更多个统。如第四系划分为更新统和全新统。第一节地质年代和地层系统二