地质学基础-绪论.ppt

地质学基础 绪论 主要讲授内容 第一章总论 第二章矿物 第三章岩石 第四章矿床 见习与实践 第五章构造运动及地质构造 第六章火山地震 第七章大地构造学说简介 第八章地层学与地史学 第九章各代地史概况 参考文献 1 苏文才朱积安 基础地质学 高等教育出版社 1987年8月第1版 2 夏邦栋主编 普通地质学 地质出版社 1984年1月第1版 3 徐秀登 基础地质学教程 高等教育出版社 1990年10月第1版 4 徐开礼朱志澄主编 构造地质学 地质出版社 1984年5月第1版 5 金性春 板块构造学原理 上海科技出版社 1984年1月第1版 6 夏树芳主编 历史地质学 地质出版社 1991年11月第1版 地质学的研究对象地质学研究的内容和学科划分地质学的特点和研究方法地质学研究的目的意义地质学的发展简史 地质学基础 的任务与学习特点 绪论 一 地质学的研究对象地质学是研究地球及其演变的一门自然科学 它主要研究地球的组成 构造 发展历史和演化规律 在当前阶段 地质学主要研究固体地球的最外层 即岩石圈 包括地壳和上地幔的上部 因为这一部分既是与人类生活和生产密切相关的部分 同时也是容易直接观测和研究历史最久的部分 P1 提问 二 地质学研究的内容和学科划分 P2 三 地质学的特点和研究方法地质学的研究对象主要是地球 属于地球科学 简称地学 的范畴 也是六大基础自然科学的一个组成部分 地质学的研究对象及其内容既不同于数学 也不同于物理和化学 而是具有它自己的特殊性 从而也具有它自己的研究方法 一 地质学的特点第一 地质学的研究对象涉及到悠久的时间和广阔的空间 P3 举例 地球自形成以来已经有46亿年的历史地球具有巨大的空间 5 1亿平方千米 第二 地质学具有多因素互相制约的复杂性它所研究的对象和内容 从宇宙的世界微观到宏观世界 从无机界到有机界 从常态环境到非常态环境 从地球本身各个部分的物质能量转化到地球与外部空间的物质能量转化等等 充满着各种矛盾和相互作用的复杂过程 P3 第三 地质学是来源于实践而又服务于实践的科学 但地质学必须首先是以地球为大课堂 以大自然为实验室 进行野外调查研究 大量掌握实际资料 进行分析对比归纳 得出初步结论 然后再用以指导生产实践 并不断修正补充和丰富已有的结论 举例 举例 二 地质学的研究方法地质学的上述特点决定了地质学的研究方法主要是在实践的基础上 进行推理论证 推理的基本方法是演绎和归纳 演绎是由一般原理推出关于特殊情况下的结论 归纳是由一系列具体的事实概括出一般原理 在地质学研究中 这两种推理方法都能用到 但归纳法则是更基本的方法 野外调查 为了认识地壳发展的客观规律 了解一个地区的地质构造和矿产分布情况 除了搜集和研究前人资料外 必须进行野外调查研究 积累大量感性资料 分析对比 归纳分类 通过 实践 认识 再实践 再认识 循环往复的形式 得出反映客观事物本质的结论 P4 室内实验和模拟实验 室内实验也是进行调查研究的重要手段 在野外采集的各种样品 都要带回室内进行实验 分析和鉴定 例如岩矿鉴定 岩石定量分析 化石鉴定 同位素年龄测定等 为了生产的实际需要和探讨某些地质现象的成因和发展规律 有时需要利用已知岩矿的各种参数及物理 化学过程 进行模拟实验 P4 历史比较法 现实类比法 研究地球的历史 重塑地质时代的古地理环境 经常使用这种方法 著名英国地质学家莱伊尔 1797 1875 在19世纪提出 以今证古 的研究方法 莱伊尔有一句名言 现在是认识过去的钥匙 意思是我们从现在的已知就可推求过去的未知 根据目前的地质过程和方式就可推断过去的地质过程和方式 从而恢复地质时代的历史 这种方法也叫做现实主义方法 原则 P4 稍早一点 法国地质学家居维叶 1769 1832 认为地壳的变化和生物的发展 不是自然界逐渐演化而成的 而是由于发生多次超越现在人类认识范围和经验的短暂而猛烈的激变事件造成的 现代地质学接受了莱伊尔现实主义的合理部分 即以今证古的原理 同时也注意到地球发展的阶段性和不可逆性 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 机械地以今证古 这样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 P4 举例 四 地质学研究的目的意义 在生产力还不发达的时期 人类活动对地质环境的影响较弱 灾害性地质作用给人类带来的损失也不如今日这样巨大 在当代的发达国家里 矿业和以矿产品为基本原料的工业 一般要占到整个工业生产总值的60 左右 生产所使用的动力 几乎百分之百地取之于地球资源 因此 地质学与人类的关系不仅仅在于资源的取用 还在于与人类生存和生活环境的诸多方面直接相关 现在地质学已成为人类社会所普遍需要的科学 参照地质学知识制定矿产资源法 海洋法 水法 环境保护法等 就表现了这种密切的关系 P5 五 地质学的发展简史地质学发展史是人类在生产和探索地球奥秘的过程中 逐步认识地球的组成和结构 地球及其生物界演变的规律 特别是地壳和岩石圈运动规律 并为人类合理开发 利用和保护矿产资源保护环境服务的历史 人们对地球的认识源远流长 在曲折的历史发展过程中 原始朴素的地质知识逐渐形成了地质科学的知识体系 根据地质知识发展的程度 并参照其社会文化背景 可将地质学发展史划分为6个时期 P7 12 一 地质知识积累和地质学的萌芽时期 远古 1450 远古时代人类通过石器的采集和制作 逐步了解了岩石 矿物的某些性质 在经受地震 火山 洪水的灾害并与之斗争的过程中 逐步认识了大自然中的地质现象和过程 这一时期 人们对地球和地质现象的认识是直观的 解释是猜测的 思辨的 体现了朴素的唯物主义自然观 在矿冶事业发展中 人们积累了丰富的找矿经验南朝梁成书的 地镜图 中记载了 草茎赤秀 下有铅 草茎黄秀 下有铜 山有葱 下有银 唐代段成式在 酉阳杂俎 也有类似记载 如 山上有葱 下有银 山上有薤 xie 下有金 等 论述了金属矿床的指示植物和某些金属元素对植物生长的影响 杜绾在 云林石谱 中记载116种岩石矿物 及其产地 采法 产状 品位和物理性质 是当时中国矿物学的代表作 岩石和矿物知识的积累对地质作用的认识对地球的启蒙认识中世纪的地质学 P7 二 地质学的奠基时期 1450 1750 欧洲的文艺复兴运动是一场思想解放运动 它使近代自然科学从神学中解放出来 哥白尼的天体运行论 1543 是自然科学脱离神学走上独立的开端 15世纪的地理大发现 开拓了人们的视野 人们要重新认识自然 重新研究地球 并给予地球历史以理性的解释 这一切都为地质科学的发展奠定了基础 中国北宋唐慎的 经史证类备急本草 记载许多可作药物的矿物 明代医学家李时珍1578年写成的 本草纲目 记载的矿物种类较前增加很多 并且更加系统 精确在 本草纲目 中叙及的矿物 岩石 化石有200多种 按水部 土部 金石部分类 又将金石部细分为金类 玉类 石类 卤石类等 地质哲学思想的初步发展对化石和地层的认识岩石学 矿物学和矿床学的发展 P7 三 地质学的形成时期 1750 1840 从18世纪下半叶到19世纪上半叶 工业革命促进了生产的发展和科学技术的进步 法国大革命以启蒙运动为先导 把矛头指向封建主义 在启蒙思想影响下 在欧洲科学考察和旅行探险盛行 地学研究从对地球的思辨性研究转变为以野外观察分析为主 地壳成为直接观察研究的对象 具有近代意义的geology 地质学 一词是由瑞士学者J A 德吕克于1793年提出的 他认为 首要的是把地质学从博物学中分出来 地质学要把地球所呈现的现象与其原因结合起来研究 地质考察旅行的兴起人们对自然界的探索 需要进行实地考察 在中国首开先河的是16世纪明代地理学家徐霞客 他详细考察了中国西南广大岩溶地区的100多个岩溶洞穴 并对钟乳石 石笋等成因做了较为科学的解释 欧洲的地学野外考察开始于18世纪下半叶 这是地质研究方法的一大进步 总之 到19世纪30年代末 地层学的原理和方法 矿物学的系统分类 以及地质年代和地层系统都已基本建立 特别是作为地质科学的基本思想和方法论 均变论已经确立 因此 可以认为到1840年地质学建立的工作已经完成 地质考察旅行的兴起水成论和火成论地质学体系的形成灾变论和均变论 P7 8 四 地质学的发展时期 1840 1910 19世纪中叶以后 资本主义进入全盛时期 生产的发展和科学技术的进步 推动了地质学各分支学科的全面发展 新的研究领域不断出现 许多国家成立了地质学学术机构和调查机构 19世纪后期 欧洲一些资本主义强国除在本国开展地质调查外 还普遍在亚 非 拉美等地区进行矿资资源和地质的调查 大规模的区域调查所取得的丰富资料 使得全面的历史地质学及全球地质史的综合研究成为可能 也为全球构造理论的产生创造了条件 地层学和古生物学岩石学 矿物学和矿床学动力地质学地槽地台学说和全球地质构造的理论综合 P8 五 20世纪地质学的发展 1910 1970 从20世纪20年代到60年代 社会生产力和科学技术有了全面稳定的发展 地质学的基础学科 如地层学 古生物学 岩石学 矿物学和构造地质学都向纵深发展 并开拓许多新的研究领域 社会和工业的发展使得石油地质学 水文地质学和工程地质学都形成独立的分支学科 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 如地球化学 古地磁学 海洋地质学 地质年代学等 多学科的综合研究和新领域的研究成果使得全面的地球史的总结成为可能 特别是60年代发生的科学技术革命 国际间大规模的考察和探测 导致了以地球物理学与地质学相结合为特征的地学革命 新技术的广泛采用以及数学 物理学 化学等基础自然科学与地质学的结合 促进了地质研究从定性到定量的过渡 并向微观和宏观两个方向纵深发展 板块构造学的出现 新地球观的形成 使得地质学进入了一个新的发展阶段 地质学各分支学科的发展大陆漂移说地质学的新阶段及板块构造学说 P9 六 现代地质学发展趋势20世纪70年代以来 一方面 人类社会对各类自然资源的需求日益增加 全球变化及其对人类生存环境的影响 均对地质学的研究提出了更高的要求 大量资料的积累 学科的交叉 渗透 尤其是航空 航天 计算机 深部钻探等高科技手段技术的应用 使得地质学获得更加有利的发展机遇 现代地质学的发展主要有以下特点 地质学观察和研究的范围和领域将日益扩大 在空间上 不但能通过直接或间接的方法逐步深入到岩石圈深部 而且对月球 太阳系部分行星及其卫星的某些地质特征 将有更多的了解 陆地深钻技术将超过现有的10000余米水平 洋壳和位于大陆坡底的巨厚沉积层的秘密将进一步被揭示 石油开发的边界会继续扩大 同时 新型自容式潜艇建成后 也将使观察深度从已达到的3000米加深到6000米左右 除少数特别深的海沟外 海底的其他主要部分都有可能被人观察到 在时间上 继35亿年以前底栖微生物群的发现 以及其他古生物迹象的证实 将会加深人们对地球 尤其是地壳 的了解 同时与人类社会最接近的一段时间 第四纪 的地质史的研究也将更精细 P10 地质学研究的精度和深度随着多学科的合作不断上升 数学 物学 化学 生物学 天文学等其他学科的发展和向地质学的进一步渗透 先进技术在地质工作中的使用 同精细 深入的野外地质工作相结合 会使人们有可能对更多的地质现象和规律做出科学的解释 进行更深入和本质性的研究 实验与模拟成为地质学研究的重要手段 实验地质学的发展使地质学的研究从以野外观察 描述 归纳为主 发展到归纳与演绎并重的阶段 实验技术的进一步改进 计算机模型的应用 使得一些极端地质条件可以在实验室中获得 如高温高压环境 从而可以模拟更为复杂的多种可变因素的地质作用 并把时间因素也纳入模拟实验之中 全球构造理论不断得到补充 修正 完善板块构造理论树立了全新的地球观 开创了地质学的新时代 但是 板块构造理论也不是没有缺陷的 以海洋地质为主要证据的板块理论 对大陆构造历史的解释存在局限性 尤其是各大陆的有关不同地质历史时期的新资料将在很大程度上检验和发展板块构造说 进而会产生一些新的理论和学说 P10 资源与环境是地质学服务社会的重要方面 其中有关矿产资源和新能源的研究 仍处于最重要的地位 因而将继续深入 海底含油 气地层 以及洋底多金属结核和现代成矿作用等的形成机理研究会有新的进展 从中国以及各大洲的成矿带 成矿区的区域地质发展历史全过程出发 按不同成矿时代分别研究区域成矿的规律性 尤其是不同地质背景下所形成的矿组或跨矿组的成矿系列的发生 发展规律 也将取得新的成就 非金属矿床 放射性矿床 地热资源以及其他矿产的综合利用将显著发展 同时 由于区域成矿研究的需要 将进一步加强区域地质的综合研究 并促进地层学 古生物学 沉积学 构造地质学 地质年代学以及区域岩浆活动研究 变质地质研究等向新的水平发展 P10 国际合作成为现代地质学研究的必然趋势 地球是一个整体 区域地质过程是在全球的背景条件下进行的 区域地质作用也对全球环境有所影响 板块构造理论建立起新的全球构造观念 更显示出地质学全球宏观研究的重要性 因此 地质学界以及整个地球科学界 从20世纪70年代以来 通过国际合作 推动了大量多学科 全球性的调查与研究计划 P10 六 地质学基础 的任务与学习特点 一 任务 本课程是学习地质学专业的入门课程 属于专业基础课 二 学习特点 地质学基础 具有文 理兼修的特性 既有大量的基本理论 概念 定义 需要理解 记忆 又有不少的基本方法要通过实验 实训