地质学基础课件

地质学基础

第一章地球的主要特征

§1,地球的外部圈层及表面特征

一、大气圈、水圈、生物圈（Atmosphere、Hydrosphere、Biosphere）

（一）大气圈和大气环流

影响的是外动力地质作用，主要是靠近地表对流层中的空气。对流层空气

的温度湿度，是气候的主要标志，不同气候条件一，外动力地质作用的方式不同。

同时空气的流动一一风是直接的外动力。

100KM（臭氧层）

55KM（平流层）

1.范围：包围着固体地球

10T6KM（对流层）

0

成分：N、0八CO?、比0

2.大气环流

对流层空气温度受地面辐射的影响：地面Tt高空TI

赤道Tf两极TI

大气环流：赤道一一高温、低密度的气体上升，在高空向两极运动

两极一一低温、高密度、气体沿地面向赤道运动

受地球自转的影响，地表各伟度上线速度不同，赤道最大（1600公里/小时）

两极为零，此差异造成运动物体受偏向效应（偏向力）。

地球自转偏向力（科里奥利力）------由于地球自转引起的一种作用于地表

一切运动物体的力。结果是沿前进方向，北*球右偏，南半球左偏。

大气环流非正南正北。

河流北半球，右岸侵蚀；南半球，左岸侵蚀。

（二）水圈和水的循环

包括：地下水、池表水（咸水、淡水）

水圈是地球区别于其它行星的最重要特征之一，蕴育了生命，在外动力地

质作用中起了重要的作用。

陆地、海洋中的水由太阳蒸发至空中，再经降水回地表。从这个意义上水

的循环，可谓“取之不尽，用之不褐”。

（三）生物圈

包括水圈及地表生存的生物，甚至地下一几百^3KM,仍有微生物。生

物的出现在水、气圈形成之后（地球年龄46亿年，大量动物7—8亿年），生

物是外动力地质作用中比较活跃的因素。一方面自身作为动力参于，另一方面间

接改变环境02、C02含量，影响外动力地质作用。

二、地表特征

形杰：赤道半径a6378.245KM1

・平均半径6371.11KM

两极半径b6356.863KM

8

面积：5.1X10KM

最高点：8848.13m珠峰

最低点：一11033m马里亚纳海沟

高原：＞500——600米，表面平坦或一定起伏的广阔

（一）、大陆地形地区近期上升地区，如青藏高原

I平原：＞200米，表面平坦，高差＜50米如：黄淮

|海平原

丘陵：＞500米，高差＜200米，如：江淮丘陵

盆地：四周高中部低，如：四川盆地

海陆分布：海71%陆29%

（二）、海底地形：大陆边缘、大洋盆地、洋中脊

1.大陆边缘：大陆与大洋连接的边缘地带，为海水覆盖。

包括大陆架（continentalsheltie）、大陆坡（continental

shone）

大陆基、海沟（trench）及岛弧（islandarc）。

大陆架：近陆浅水海底平原，地势平坦，坡度＜0.1°,一股指水深＞200

米的水域，宽度：我国为100-500KM；日本为4-8KM

大陆坡：大陆架外缘的倾斜部分，平均坡度4.3。（最大20°）

宽度20〜90L,平均28%,常见横切大陆坡的海底峡谷。

大陆基：大陆坡与大洋盆地之间比较平坦的地区，大面积覆盖了堆积物。

海沟与岛弧：无大陆基发育的海底（太平洋北、西部）常发育一系列岛

屿，无论岛屿本身形态还是把它们连接起来都成弧形，称为舟屿,

在岛弧靠大洋一侧，常发育几乎平行的巨形凹地，深约6000米,

称海沟。

岛弧与海沟总是平等伴生的。在板块构造学说中，被认为是大洋

板块向大陆板块俯冲的地方。

大陆边缘类型：

⑴被动性大陆边缘（大西洋型大陆边缘）［无海沟］

大陆一大陆架—大陆坡—大陆基—大洋盆地

⑵主动性大陆边缘（太平洋型大陆边缘）［有海沟］

安弟斯型：大--＞陆大--＞陆边缘山--＞---＞脉

大陆架和大陆海沟洋盆

日本海型：大—>陆—>—>—>边缘海岛弧

海沟洋盆

2.大洋盆地：海洋的主体部分，水深4000〜6000米，平坦坡度<1/1000。

3.洋中脊：屹立于大洋底部的巨大“山脉”延伸于四大洋，连绵数万公

里，是大洋底部很重要的地势特征。中部有明显裂隙一一中央

裂谷。洋脊高2~4KM宽1000〜4000KM,垂直于洋脊延伸方向，

被系列横向断裂错开。

§2.固体地球的物理性质和内部构

地球的物理性质

（­）地球的重力

主要由于万有引力造成

1.重力

值：

F=K・MM/R”----地心引力

P离心力

G——重力

重力值是地心引力与离心力的合力

若把地球物质密度看作是横向均一的话，就可得出，赤道附近距离最大引

力最小，离心最大，重力值最小；两极附近距离最小，引力最大，离心最小，

重力值最大。因此，池表重力值，随纬度增加而增大，随地表高度的增加而减

小。

理论值变化范围G=9.78~9.83厘米/秒2

2、重力异常一一当实测重力值与理论计算的重力值不一致时，称重力异常。

利用重力异常可判断地下密度的变化，指导找矿。

正异常：g实测>g理论密度大如：Fe、Cu、Pb等金属矿床

负异常：g实测<g理论密度小如：煤、石油、盐类等矿床

（二）地球的温度

1.内部温度的变化：地内温度是不均匀的

外热层（变温层）一一地表外层，温度来源于阳光。其中地表向下1〜1.5M

每日昼夜温度变化；10〜20M每年四季温度变化。

常温层（恒温层）一一变温层下界处，温度终年不变，大约为年平均温度。

内热层（增温层）一一温度来源于地球内部（放射性脱变）。随深度增加，

地温升高。

增温率（地温梯度）一一每深度增100*,增加的地温值，单位。C/百米；

一般地区为32/百米。

增温级一一每地温增加1℃增加的深度。单位：米；

一般地区为33米。

增温率与增温级两者互为倒数。

2.地热流值一一单位时间内由地内向外通过岩石单位截面积放出的热量，

与岩石的热导率有关，与地内温度有关。

地表有一些地热异常区（地热流值高）；如火山地区、温泉、海底某些地

区，这与一定的地壳活动、地质构造有关，将深处地热代到地表。

3.地热来源：放射性元素蜕变热，内部重力（位能）转化为热能。

（三）、地球的磁性

地球如同一个巨大的磁铁，有磁南、磁北极。磁北极与地理北极交角11.5

（地磁南北极与物理学相反，若把地球看作是磁铁则地磁北极为S

极。）

1.地磁要素：

强度特例：赤道附

z一垂直分量近I=0、

I——磁倾角，北半球为正（向下倾），南半球为负（向上翘）Hmax、Z=0

D一一磁偏角，不同的地理位置（不同经、纬度）磁偏角不同两极

I=±90°、H=

0、Zmax

磁偏角D在各地区是不不同的的，每到一个新区进行野外调查时，首先要了

解该区的磁偏角，进行罗盘教正。

2.地磁极的变化

长期缓慢漂移（偏离）

磁南、北极位置的变化

周期性倒转

现代地磁南北极与地理南北极交角11.5°,并非绝对不变，长期观测证实，

近代地磁极有向西漂移的现象，速度是极其缓慢的。

同时大量的古地磁资料表明，地磁的南北极在地质历史中一直处在周期性交

替之中。我们把与现代两极极性相同的称正向期，反之称为反向期，最近3-4

百万年来有三次大的倒转

0〜69万年布容正向期

69〜243松山反向期每次持续时间大约1百万年

243〜332高斯正向期共3次倒转

332以前吉尔伯反向期

3.古地磁学

居里点——铁磁质转为顺磁质时的温度（大约600°-700℃）o

热剩磁一岩浆冷凝成岩浆岩的过程中，磁性矿物经居里点时被当时

磁场磁化（方向一致），这种保留在岩石中的磁性称热剩

磁。记录了当时地磁场的状况。

古地磁学——利用岩石热剩磁来研究地史时期地球磁场的大小、

方向、磁极位置及演变过程的科学.

古地磁学的研究成果为现代地质学的海底扩张，板块运动提供了十分重要的证

据。

（四）地球的弹和塑性

1.能传播地震波

弹性表现

2.固体潮（球体形状一段时期变化，另一段时期

恢复原状）

1.地球正固体椭球体，长轴与旋转轴垂直

塑性表现

2.岩层褶皱、柔皱、蠕变

作用速度快，持续时间短，表现为弹性。

作用速度缓慢，持续时间长，表现为塑性

二、地球的内部圈层

对地球内部的了解只能是间接地通过借助某种手段来了解（目前最深

的钻10KM相对于6371KM半径来说微乎其微）这种手段就是地震波。（振动或冲

击形成的弹性波）。

（一）地震波

1.面波一一物质界面上传播

2.体波——介质体内传播（纵波P和横波S）

无论纵波还是热波的传播速度都与介质的物理有密切的关系。

——体变模量（物体在围压下体积能宿小的程度）

一切变模量（物体在定向压力下形状改变的程度，液体为零）

——物体（介质）密度

液体中Vs=0,无横波

同时，当地震波通过上、下两种物质的物性相差较大的界面时，能够发生

的类似光的传播时的反射和折射。

（二）圈层划分

人们在地表设立专门的地震波接收站，记录地震波的传播情况，并经复杂

的计算，得出地球内部一些物性差异较大的圈层界面。

名称圈层代号底界深度"密度物态

地壳A332.6-3.0

固态岩石

60

B

上250

地塑性软流

地

图（低速

幔

慢C4003.32—5.7带）

下

地D2898

幔

外E液态

地9.7-13

过度F

核(16)固态

内G6381

一级界面有：莫霍界面（地壳与地幔的分界），1909年南斯拉夫学者提出。

古登堡界面（地幔与地壳的分界），1914年美国学者提出

（三）地壳一一地质学研究的重点

1.莫霍面是地壳与地幔分界，厚度（深度）在大洋地区和大陆地区不同

大陆区陆壳厚20—70公里平均33km

大洋区洋壳厚5—10公厘平均7km

2.康拉德界面一一仅存在于陆壳中（1925年发现），是次一级界面，

深约10km。

界面之上，岩石平均密度2.67,花岗岩质，称硅铝层Si-Al

界面之下，岩石平均密度2.9,玄武岩质，称硅镁层Si-Mg

3.陆壳与洋壳的区别

①厚度不同，陆壳33公理，洋壳7公理；

②陆壳的物质组成为上部硅铝层，下部硅镁层

洋壳的物质组成只有硅镁层

§3促进地壳演变的地质作用

地壳是地球的最外圈层，也是人类了解最多的部分，自形成以来其表面形

态，内部结构和物质物质成分无时无刻不在变化和发展，这些变化和发展有的速

度快而强烈，易为人们察觉，如地震，火山喷发等；有的却十分缓慢不易被发现,

如山脉的上升、海底扩张等。促使这变化，发展的动力，都是自然动力。这些过

程就是地质作用。

一、地质作用一一由自然动力促使地壳（岩石圈）的物质组成，结构、

构造和地表形态变化和发展的作用。

自然动力（地质动力）根据其能量来源分为：内动力（内生动力，内营力）

外动力（外生动力、外营力）

二、内动力地质作用——由于地球内部能源（自转能，重力能，放射性

元素蜕变产生的热能等），在地壳深处产生的动力，作用于整

个地壳（包括地表和深处）的作用。

类型包括：岩浆作用、变质作用、地震作用、构造运动（地壳运动）

三、外动力地质作用一一大气、水和生物在太阳辐射能、日月引力能及

地球重力能的影响下产生的动力，作用于地壳表层的各种作用。

类型包括：见化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用

各种地质作用（内、外）在促使地壳物质运动、变化的过程中，都包含着建

设性和破坏性两个方面，一方面不断形成新的物质成分（矿、岩）、地质构造和

地表形态。另一方面又不断破坏原有的物质成分（矿、岩），地质构造和地表形

态。

正是由于地质作用的破坏一一建设一一再破坏一一再建设不断反复，促使地

壳不断变化和发展。

地质学中涉及的问题无一不是与各种动力的地质作用有关，都是地质作用

的产物（矿物、岩石、构造、地表形态、地层、生物）

因此，研

究和阐E月各

种地质作用

f岩浆作用的过程、规律

.变质作用是地质学的

地震作用基本的内容

地壳运动

（内动力地质作用

地质作用‘风化作用

剥蚀作用

外动力地质作用搬运作用

沉积作用

.成岩作用

第二章矿物

地球的物质组成中，地壳由岩石组成，岩石由矿物组成，矿物由各种元素组成。

§1.元素

元素和同位素

元素——由原子组成（原子核、核外电子）目前己108种（总数）92种（自

然界）

同种原子可有不同原子量（中子数不同）称同位素，108种元素中（108-21=87

种）均具有两种以上同位素混合，同位素共300多种，其中几十种具有放射性，

蜕变释放a、B、Y粒子。放射性同位素，对人为杀伤力很强。

二、地壳中的元素与克拉克值

人们一直想了解地壳中元素的分布情况各种元素占的比例。美国科学克拉克根

据采自全球地5119个样品分析结果计算出了：

克拉克值一地壳中元素平均质量的百分比（元素的丰度）

046.30Na2.63前十位99.96%

Si28.15K2.09前2位74.45%

Al8.23Mg2.33前4位88.31%

Fe5.63TI0.57

Ca4.15H0.15

§2.矿物的概念

一、矿物的定义

矿物一一天然产出的（自然作用形成的）元素的单质或化合物。

令人造矿物不属地质学范畴（已知矿物3000多种）

。具一定化学成分（每种矿物有较稳定的化学成分）。

令绝大多数内部质点有序排列（晶体矿物）。

令绝大多数矿物是固态，极个液态、气态、Hg

二、晶体矿物

1,晶体与非晶体

晶体一一内部质:点（原子、离子）在三维空间周期性重复排列（即有序排

列）的固体。

非晶体一一内部质点排列无序。

2.晶体矿物一一组成矿物的质点在三维空间周期性重复排列的矿物。

或具有晶体结构的矿物。

3.晶体的格子构造一一有序排列的质点按规律将几何点连成的三维

空间格子。

平行六面体一一格子构造最小的单元。

4.晶形一一晶体外部形态。

理解了格子构造和平行方面体，晶体矿物实际上是最不的平等六面

体，在三维空间无间隙地重复堆切而成的。当矿物晶体停止堆砌时，保留的

外部形态是一个与内部结构有关的几何多面体（晶形）。对每种矿物来说，

如果晶体充分自由发展，外形较固定，如：食盐的立方体、方解石的菱体、

磁铁矿的八面体、石英的六方柱和六方双锥。

只有晶体矿物生长的环境良好，有充分的时间，空间才有完好的晶形，

并非所有晶体矿物都能以规则的晶形产出。

矿物的同质多象与类质同象

同质多象一一相同化成分的物质在不同的地质条件（P、T）下，可以形成不

同的晶体结构，从而成为不同的矿物。如石墨、金刚石、化学成分

都是C,其物理性质可以完全不同；石英Si。?有柯石英、斯石英

等。

类质同象一一矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的

它

种原子或离子替代而不改变晶体结构。其物理性质差异一般不大。

如：橄榄石（Mg、Fe）2[SiO4]

Mg、Fe为类质同象的替代

实验课：矿物的形态、矿物的物理性质

实验课：常见矿物的肉眼鉴定

第三章岩浆作用及岩浆岩

§1概念

一、岩浆——上地幔或地壳深处，天然产出的成分以硅酸盐为主的高温溶融

物质。

化学成分：Si。？为主AI2O3、Go、FeO……

依Si3多少分：

超基性〈45%、基性45-52%、中性53-65%酸性＞65%

富含挥发份：ILO、C02.NFL、H2s

物理性质：T高（650。-1400℃）P大（几千大气压）粘稠流体

基性—T高、P小、稀

酸性—T小、P大、稠

二.岩浆作用一一岩浆形成、运移、冷凝的全部过程。

喷出作用

侵入作用浅成侵入作用

深成侵入作用

=岩桨岩

熔融岩浆冷凝后形成的岩石\喷出岩

J侵入岩

§2喷出作用与喷出岩

一、岩浆活动与火山构造

（一）喷出活动（火山活动、火山爆发）——岩浆形成，向上运移并喷出地表,

在地表冷凝的全部过程。

火山喷发是一种极为壮观而又令人生畏的自然现象，但由于喷发前征擦兆

明显，有一定的地形标志，一般不会给人类生命带来大危害。现代火山活动，内

陆不多，常见一些岛国、沿海地区。

根据火山活动情况分：

活火山activevolcano-----现代仍在活动或周期性活动。

美（圣海伦斯）意（维苏威、埃特纳）

休眠火山dormantvolcano-----人类史后喷发过，但长期以来静止。

（五大莲池）

死火山extinctvolcano------人类史前喷发过，史后从未喷发的火山。

（江宁方山）

（二）火山喷发类型

裂隙式喷发一一岩浆沉地表狭长的裂隙溢出。

地史早期多。通常地球形成初期，地壳薄，此方式较多.

现代洋脊附近，冰岛是洋脊在陆地上延伸通过的地方，有较多

的裂隙式喷发。

中心式喷发一一岩浆沿火山通道上移从火山口喷出。

1.猛烈式：突然喷发（酸性粘度大易发生）喷发开始时，火山突然

爆炸，大量的气体、围岩、岩浆一齐喷出，危害大。1902年西

印度群岛的培雷火山喷发，高4000米，山角下圣佩尔城倾刻间

被摧毁，死亡达40000人。

2.宁静式（夏威夷式）：基性岩浆容易发生。

3.递进式：猛烈一一宁静

（三）火山构造

火山锥：熔岩锥、集块锥、复合锥

火山口、火山通道及火山颈

二、火山喷出物及喷出岩

（一）喷出物：气体、液体、固体

1.气体：在岩浆向上运移的过程中，遭受到上伏岩层的压力越来越

小，这时，在深处高压下，溶于岩浆的挥发份，首先成为气体并沿岩层

的孔隙、裂隙、逸出地表，且量浓度越来越大。成分主要为也0>60%、CO?、

FLS、SO?、NH30

喷发前，大量气体；喷发中，仍有大量气体随岩浆喷出；喷发后期，

当岩浆停止喷发后，气体仍徐徐逸出。

2.固体（火山碎屑）

11.先冷凝或半冷凝在火山通过的物质

来源42.岩浆液滴，喷到空中，在空中冷凝后落下

I3.围岩

火山弹〉50mm

砾2150mm

灰〉2mm（凝灰岩）火山碎屑岩

火山渣大小不一、多孔、渣状

3.液体（熔岩）

火山喷发的主体。喷出地表后失去一些挥发份的岩浆称熔浆，熔浆

冷凝后成岩称为熔岩。熔岩是熔浆流动过程中冷凝的，具各种形态（熔岩被、

舌状熔岩流，绳索状溶岩，枕状熔岩，熔岩瀑布，均反映出流动痕迹。

地表熔岩可组成大面积高原，如印度的德高原，由玄武岩组成，厚300。米,

面积100平方公里。

（二）喷出岩（火山岩）

——由火山喷出物形成的岩石。

凝灰岩

火山碎屑岩

火山角砾岩

熔岩

次火山岩一岩浆在火山通道内冷凝而成岩石

三、世界火山分布现代世界上活火山500多座，主要分布：

"环太平洋火山带——中、酸性

板块边界上<地中海一印尼火山带一一基、酸性

I洋脊火山带一一基性

我国台湾处于环太平洋带上，有火山十六座---活火山；

黑龙江德都五大莲池，二百多年仍有喷发一一休眠火山；

南京江宁方山、六合桂子山、燕山期火山----死火山。

§3.侵入作用及侵入岩

一、侵入作用一岩浆由地下深处向上运移，未达到地表而而在地r占

居一定空间并冷凝成岩的全部过程。

侵入体一侵入冷冷凝的岩浆。I

只有构造运动使侵入体暴露于地表

围岩----被岩浆侵入的岩层。-

侵入部位不同{深成侵入>3km

浅成侵入0-3km

二、侵入体产状：

描述侵入体在地下的空间位置，按形态、大小、与围岩的关系等

划分成：

1.岩墙（岩脉）：狭长板状侵入体。

切割围岩层理，规模可大可小，是岩浆沿围岩裂隙挤入冷凝成

岩，可根据切割地层判断形成的大致时代。

2.岩床：板状侵入体。

延展方向与围岩层理平行，顺层侵入，岩浆沿围岩的层间裂隙

挤入冷凝成岩，常为基性岩浆。煤层中常见有岩床侵入。

3.岩盆与岩盖：侵入体似盆状，中凹边凸延展方向与水平层理一致

围岩为水平层理------岩盆

侵入体似盖状、蘑菇状、中凸边凹-----岩盖。

常见中、酸性岩浆岩。

4、岩基与岩株：

三、岩浆的演化

从岩或侵入活动开始，即形成向上运移，直最后冷凝成岩结束，是一系列物

理、化学性质的演化过程。在这个过程中，一方面岩浆挤入围岩向上运移，同时

将热量传给围岩，本身温度降低，引起矿物的结晶。

（―）同化及混染作用

同化作用-----■浆侵入过程中，以本身的高温，溶化了围岩，将围岩改造

成岩浆的一部分。故围岩被同化了。

同化作用在岩浆侵入中普遍存在，同化作用的强弱与侵入体的规模有关，与岩浆

温度有关，同时与围岩性质有关。

侵入体规模大｝同化蚱用强

岩浆温度高

围岩熔点低「同化作用强

围岩裂隙发育

侵入体与围岩接触，接触带附近常见有捕虏体，

捕虏体一一尚未完全同化的围岩。

混染作用------由于围岩溶入岩浆中，使岩浆成分发生了改变。故岩浆被

混染了。因此侵入不同岩性的岩层使得岩浆成分发生不同的改变。

同化与混染作用是同一事物的两个方面，出现是相伴相随的，发生同化作用

的同时也就发生了混染作用。

（二）结晶分异作用

结晶分异作用一一高温熔融的岩浆成分非常复杂，含有多种矿物成分，在其

温度降低、冷凝的过程中，按矿物熔点高低、比重大小、先后

结晶析出不同的矿物

当岩浆冷凝的速度缓慢，也就是说温度逐渐降低，结晶分异作用最彻底（矿

物结晶程度好）。

通常，是一些熔点高、比重大的矿物首先结晶，随着岩浆冷却到适当温度的

时候，又有相应的矿物折出。

美国岩石学家N.L.Bowen.用实验证实了上述的结晶分过程实验表明：在

万分复杂的玄武岩浆温度逐渐降低的过程中，不同阶段结晶出的矿物分别是这样

的：

图略

由于鲍温本人证实了这个反应系列，因此他认为,虽然岩浆岩可

根据成分不同分为四大类，但原始岩浆只有一种，玄武岩浆，各种不同的岩浆岩

是同一种岩浆结晶分异中不同阶段形成的。例如：超基性、基性、中性。但目前

认为，结晶分异作用是存在的，玄武岩浆可以结晶分异出不同类岩浆碉，但并不

是所有中性，酸性岩浆岩都是以这种方式形成的。

原始的岩浆应有四大种超基、中、酸，相应的岩浆可形成成分相应的岩浆岩。

§4岩浆的起源

岩浆是熔融的液体（火山喷发）。岩浆是地下深处的向上运移的。源于深处,

那么是不是说地下深外就存在一个范围很大的甚至于环绕整个地球的液体的岩

浆层呢？回答是否定的。

我们知道，岩浆冷凝能形成岩浆岩，显然岩炎岩熔化后就是岩浆，实事上，

岩浆就是地壳深处及上地幔顶部岩石熔化后形成的。下面我们先看看岩石熔融需

要哪些条件：

温度高（地表压力下＞800℃岩石开始熔化）

压力低（熔点低）

最好有水加入降低熔点，利于岩石熔化

只有符合了上述一定条件，才能发生熔化，形成岩浆。

同时，我们讲过，岩浆在冷凝时有结晶分异作用，岩石受热熔化过程中也有

分熔现象。（受热后首先是熔点低的矿物先熔化，然后依次到熔点最高的矿物）。

受热一一酸性岩浆一一中性岩浆一一基性岩裳。

因此同一种岩石在不同的温度条件下，可以形成不同的岩浆类型。这就是为

什么岩浆有四大类。

显然，岩石在一定条件下，熔成了不同类型的岩浆，因此在地球上，什么地

方能保证这种条件，就有岩浆活动。

地表：低压、低温、有水

卜不易形成岩浆

地下深入：高压、高温、无水J

深入断裂的地下：高温、低压、有水]

卜易发生岩浆活动

板块边界：（洋壳、陆界）高温、低压、有水J

§5岩浆岩的特征及类型

结构、构造特征

（一）结构------组成岩石的矿物颗粒本身的特点（结晶程度、形态、大

小及颗粒之间相互关系）

粗晶）5mm

（显晶质结构中晶5Tmm

细晶1-0.1mm

斑状结构

似斑状结构

隐璃质结构

玻璃质结构

（二）构造一一岩石中不同矿物集合体的分布与排列的特点。某一部分颗粒

与

其它部分颗粒之间的关系。

块状构造各颗粒分布均匀。

流纹构造

喷出岩特有

气孔构造

杏仁构造

二、成分特征

化学成分以硅酸盐为主，按Si02含量分为四大类：

超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩。（与岩浆分类一致）

主要矿物；浅色矿物：长石（正长石、斜长石）、石英

I暗色矿物：黑云母、角闪石、辉石、橄榄石

三、岩石类型:不同的化学成分岩石类型不同，且同种化学成分

形成环境不同则岩石类型不同。

超基性基性中性酸性

喷出岩科马提岩玄武岩安山岩流纹岩

浅成岩苦橄班岩辉绿岩闪长班岩花岗斑岩

深成岩橄榄岩辉长石闪长岩花岗岩

实验课：常见岩浆岩的观察与鉴定

第四章外动力地质作用与沉积岩

§1,外动力地质作用

定义：大气、水和生物在太阳辐射下能、重力能和明引力能的影响下

产生的动，对地表所进行的各种作用。

结果：减小地表起伏、夷平高差，

外动力地质作用的类型

（一）风化作用

岩石受外力作用后发生机械崩解和化学分解，破坏产物基本残留原地，使坚

硬的岩石变为松散的碎屑及土壤。（化学风化、物理风化、生物风化）

（二）剥蚀作用

岩石受外力作用而破坏，破坏产物同时被搬走。（侵蚀、刨蚀、潜蚀…….）

（三）搬运作用

将风化、剥蚀物搬运到它处。（机械搬运、化学搬运、生物搬运）

（四）沉积作用

搬运物在条件适宜的地方发生沉积，。条件适宜是指搬运能力减弱，如流

水搬运泥砂时，流速减小时，动能减少，过载而沉积。化学沉积受化学反应规

律支配，过饱和沉积胶体凝胶作"——>用。CAC03+C02+H20

Ca[HC03]2

（五）固结成岩作用

松散沉积物（任何动力搬来的机械的或化学的）转变为坚硬的沉积岩。

沉积物是松散的，颗粒之间富含孔隙和水分，默粒之间相互无坚密的连接力，

从沉积物沉积岩经历以不几个阶段：

1.压固作用

上覆沉积物的重量作用于下部使其压实

（孔隙减少，水分排除，体积减小）。

2.胶结作用（只发生在碎屑沉积物中）

经压固后的沉积物仍有些孔隙（粒间），由胶结物质充真到孔隙中，使沉

积颗粒胶结在一起变坚硬。

胶结物主要是化学沉淀物：硅质（Si。?）；

铁质（FezO-MO）；

钙质（CaCQJ；

（粘土矿物）

不同的化学成分的胶结物坚硬程度不同：硅质铁质〉钙质泥质

胶结类型可分为：接触式胶结，孔隙式胶结，基底式胶结。

图略

胶结类型不同坚硬程度不同：接触式胶结〉孔隙式胶结〉基底式胶结

3.重结晶作用

在化学和生物化学沉积物中，沉积物埋藏后，在新的环境下，受一定温度和

压力的影响〕，矿物晶粒在原基础上增竺、扩大形成较大晶粒紧密相嵌

的过程。（石英、方解石等）。

4.新矿物生长

沉积物中不稳定矿物在成岩过程中溶解或发旦化学变化，形成新的稳定矿物

使沉积变坚硬，成岩石作用T<150℃PG4巴。

经过以上阶段，纵观外动力地质作用的类型。实际上是岩石在地表环境下转

变的几个阶段（外动力地质作用的几个阶段），经过这几个阶段后形成了地表环

境下稳定的坚硬的沉积岩。沉积岩是外动力地质作用的产物。

在外动力中，流水是极为重要的动力，是沉积物、沉积岩形成的主要场所，

因此沉积岩可谓“水成”，相反岩浆岩可谓为“火成二在地质学发展早期，300

多年前，人们对地表岩石的形成曾有过“水成论”与“火成论”的一场论战，持

续了三十多年。

“水成论”以德魏尔纳为代表，主张地球上岩石都是水中结晶沉淀的形成的。“火成论〃以

赫屯（英）为代表，主张地球岩石并非全由水成，主要是熔融岩浆冷凝而成。

最终以“火成论”的胜利而告终。

§2沉积岩的特征

沉积岩是次生岩石，地壳中第一块岩石不可能是沉积岩。

一、矿物特征：特点是适应常T、常P的环境，

沉积岩形成于地表，必须适应常T常P才能成为成分稳定的岩石,

常见矿物：石英、长石、白云母、方解石、粘土矿物、白云石、

新绿泥石、绿泥石等。

几乎无：橄榄石、辉石、角闪石（适应高温高压环境）

二、结构：（组成岩石颗粒的性质、大小、形态及其相互关系）

（一）碎屑结构：常见结构类型

组成岩石的颗粒是机械沉积的碎屑物。

「岩石碎屑

来源＜矿物碎屑

一生物碎屑

砾状结构＞2mm

按碎屑屑大小分彳砂状结构2-0.05mm粗2—0.5mm

中0.5一0.25mm

,粉砂状结构＜0.005mm细0.25—0.05mm

分选性一一岩石中碎屑颗粒粗细均匀程度

好＞75%；中50-75%；差＜50%

磨圆度一一碎屑颗粒棱角的磨损程度。

分为圆状、次圆状、次棱角状、棱角状。

分选性、磨圆度反映了搬运介质的性质及距离的远近。可以结构成熟度的高、

低来综合描述。成熟度高说明分选性、磨圆度好搬运距离远；成熟度低说明分选

性、磨圆度不好搬运距离近。

碎屑（颗粒）一机械成因；

胶结物---化学成因，Si质，Ca质，泥质；

基质（杂基）一机械成因。

（二）非碎屑结构

晶粒结构（化学岩、碳酸岩）

生物结构（生物岩）

三、沉积岩的原生构造

指沉积岩形成时所生成的岩石各个组成部分之间关系。

（一）层理构造

1.概念一指由沉积物的成分、结构、颜色及颗粒形状等沿垂向的

变化而显示出来的成层现象。

层与层的差异，是由于不同时期沉积作用的，环境及性质的变化而造成的，

每一层为同时、同沉积条件下形成的，所以表现为层内的均一性，而层间由于条

件变化，表现为差异性。

分隔不同性质的沉积层的界面称层面，面标志着沉积作用的短暂停顿或间断.

每层顶、底面垂直厚度为层厚，根据厚度不同分：

块层＞1米；中厚层0.5-0.1米；

厚层1-0.5米；薄层0.1-0.01为；纹层＜0.01米。

2.主要层理类型

水平层理：层面平行（原始水平）

细碎屑岩中常见（泥岩、粉砂岩），反映水动力弱，低能，深水环境。

交错层理：

韵律层理：

实验课：常见沉积岩的原生构造

实验课：常见沉积岩的观察与鉴定

第五章变质作用与变质岩

§1.变质作用概述

前面我们讲了岩浆岩和沉积岩，这两类大岩石是人们最先认识的两类组成地

壳的岩石，在地质学的萌芽时期（约三百年前，一九世纪）曾经发生过所谓“火

成论”与“水成论”的论战。

以德国人魏尔纳为代表的一些地质学家，认为所有的岩石都是从海水中结

晶沉淀而成的（沉积岩）一一“水成论二

以苏格兰学者郝可为代表的认为并非所有岩石都是水成的，而多数是像花

岗岩，玄武岩这样的岩石，由地下熔融物质冷凝形成的。一一“火成论二

这两大学派的争论持续了大约三十年，最后以“火成论”胜利告终。现在

我们知道，组成地球的岩石，不仅有“水成”的沉积岩，“火成都市”的岩浆岩,

还有经变质作用形成的变质岩。三大岩类在地壳中分布大致是：

岩浆岩占地壳总体积的64.7乐

沉积岩占地壳总体积的7.9%,占地表面积的75%；

变质岩占地壳总体积的27.4%o

一、概念

变质作用一岩石基本上在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体

的作用，发生成分、结构、构造等变化的地质作用。

变质岩一一由变质作用形成的岩石。

原岩一后工变质岩

岩浆岩正变质1r正变质岩

沉积岩负变质负变质岩

二、引起变质作用的因素

（一）温度：影响变质作用的最基本因素150°-180°〜800°-900°

,地热

来源岩浆热

,岩石的断裂挤压

升温意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，可使原来的非晶质

变为晶质，原来小晶粒长大。

（二）压力：

1.静压力一一上鬟岩石自重引起的，各向等同。

每公里厚的岩石压力为275巴；

地下10公里约2750巴；

地下20公里约5500巴。

静压力是各向同性的，作用结果使岩石中矿物变为密度大，体积小

的新矿物。

2.定向压力一一作用于地壳岩石的侧向擦压力，具有方向性，主要是

构造力的作用造成。

”挤压力

Y

、剪切力

定向压力的作用结果使岩石中片、柱状矿物定向排列。

（三）化学活动性流体

以九0、COz为主，并含有易挥发的物质

'岩石粒向孔隙及裂隙中以水为主的液体

结枸水［含有矿物H2。、C02］

岩浆中逃返的热气、热液

.地壳深处的热液代入各种元素

［控制反应进程

参预变质作用的各项化学反应I扩散、迁移一些元素改变化学成分

在变质作用过程中各种因素是相互配合的，而在不同的地质条件下,

主导因素不同，显出有不同的变质特征。

原岩在变质作用中的变化方式（变质方式）

（一）重组合

沉积岩在常温、常压环境下形成，进入变质作用环境后，矿物中的％0、

C02等在新环境下失去，而转化为新矿物。

岩浆岩在高温、高压环境下形成，进入相对较低的温压环境后，转为新矿物。

（二）、重结晶

固态下，矿物岩矿经有限的粒间溶解，迁移、重新结晶，使原岩矿物中的晶

粒增大且紧密相嵌的作用。

石英砂岩石英岩

石灰岩大理岩

（三）交代作用

主要由于化学活动性流体的作用，使得某些成分的原子、离子、分子从原

岩中带出，另一些成分的原子、离子、分子被带入原岩中，从而改

变了原岩的

成分。

交代作用是岩石在固态下发生的物质交换。由于化学活动性流体在岩石空隙

中渗透或扩散，促成了交代作用的进行。

交代作用因为有新的成分带入，因此，是变质过程中原岩物质成分变化的最

重要因素。

§2.变质岩的特征

一、变质岩中的矿物

特有矿物变质矿物：石榴子石、红柱石、夕线石、蓝晶石、蓝闪石、

十字石、蛇纹石……

共有矿物：石英、长石、云母

二、变质岩的结构

（一）变晶结构

由于原岩在变质过程中的重结形成的结构。

1.按变晶的大小可分为

f粗粒变晶结构主要矿物粒径>3mm

J中粒变晶结构l-3mn

'等