地质知识讲座.ppt

1、地质知识,主讲 ：肖德明 采矿技术部 地质工程师,地质基础知识,研究以下五个问题： 1.地球 2.地质 3.矿床 4.找矿 5.防灾,一、地球,我们赖以生存的地球是一个扁平的椭球体，半径63706400公里，内部由地壳、地幔和地核构成。 地球不仅给人类以生存的平台，还慷慨地给我们以许多的宝藏，给我们以利用。,地壳,上地幔,下地幔,上地核,下地核,1.地壳,地壳是由板块组成的。 地壳是地球的表面层，也是人类生存和从事各种生产活动的场所。地壳实际上是由多组断裂的，很多大小不等的块体组成的，它的外部呈现出高低起伏的形态，因而地壳的厚度并不均匀。,大陆下的地壳平均厚度约35公里，我国青藏高原的地壳厚度

2、达65公里以上；海洋下的地壳厚度仅约510公里；整个地壳的平均厚度约17公里，这与地球平均半径6371公里相比，仅是薄薄一层。,地壳上层为花岗岩层（岩浆岩），主要由硅铝氧化物构成；下层为玄武岩层（岩浆岩），主要由硅镁氧化物构成。 理论上认为过地壳内的温度和压力随深度增加，每深入100米温度升高1。近年的钻探结果表明，在深达3公里以上时，每深入100米温度升高2.5，到11公里深处温度已达200。,目前所知地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年，即使是最古老的石头丹麦格陵兰的岩石也只有39亿年；而天文学家考证地球大约已有46亿年的历史，这说明地球壳层的岩石并非地球的原始壳层，是以后由地球内部的物质

3、通过火山活动和造山活动构成的。,地壳是地球表面以下、莫霍面以上的固体外壳，地震波在其中传播速度比较均匀。地壳厚度变化有规律，其规律是：地球大范围固体表面的海拔越高，地壳越厚；海拔越低，地壳越薄。 地壳由90多种元素组成，它们多以化合物的形态存在。氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁8种元素的质量占地壳总质量的98.04%，其中氧几乎占1/2，硅占1/4，硅酸盐类矿物在地壳中分布最广。,2.地幔,地壳下面是地球的中间层，叫做地幔，厚度约2865公里，主要由致密的造岩物质构。成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。一般认为上地幔顶部存在一个软流层，推测是由于放射元素大

4、量集中、蜕变放热、将岩石熔融后造成的，可能是岩浆的发源地。软流层以上的地幔部分和和地壳共同组成了岩石圈。,下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。 地幔上层物质具有固态特征，主要由铁、镁的硅酸盐类矿物组成，由上而下，铁、镁的含量逐渐增加。,3.地核,地幔下面是地核，地核的平均厚度约3400公里。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层，外地核厚度约2080公里，物质大致成液态，可流动；过渡层的厚度约140公里；内地核是一个半径为1250公里的球心，物质大概是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。地核的温度和压力都很高，估计温度在5000以上，压力达1.32亿千帕以上，密度为13克/cm3。

5、,二、地质,研究以下三个问题： 1.地质构造 2.研究地质构造的目的 3.地质学科的五大学派,1.地质构造,所谓地质构造，就是指地壳的岩层和岩体在力的作用下，发生各种变形。地质的不同构造形成了千姿百态的地形地貌。例如，断层、褶皱、节理、劈理等。,地质构造的规模有大、有小，大的构造成百上千公里，甚至全球。小到一块手标本，甚至更小，需要用显微镜才能观察到。 非洲的东非大裂谷是世界闻名的地质断层。我国的唐卢大断裂，是比较大的地质构造，还有我们浏阳东乡的衡古断层也是断裂地貌。,褶皱：,褶皱是指岩石受力的作用发生的弯曲变形，原来水平的面变成了曲面。,受挤压前的岩层,受挤压后变形的岩层,褶皱的背斜和向斜：

6、,A.背斜：指岩层向上弯曲、核心部位岩层年代较老，外侧岩层较新。 B.向斜：指岩层向下弯曲、核心部位岩层较心，外侧岩层较老。,新岩层,老岩层,风化剥蚀部分岩层的褶皱,向斜与背斜可能难以判别。,风化剥蚀部分,断层,岩层或岩体受力的作用发生断裂，沿破裂面发生明显的位移的构造 。 A 正断层,B 逆断层,C 平移断层,断层的辨别方法,A.地貌标志：如错断的山脊，横切的山岭走向的平原。串珠状的湖泊，洼地、泉水的带状分布，山沟等。俗话说逢沟必断。 B.构造标志：如地层、矿层、岩脉等错开。断层角砾、镜面、擦痕、断层泥、构造镜体和阶步等。,C.层理、节理和劈理： 层理：层理是沉积岩最常见的一种原生构造。它是

7、通过岩石成分、构造以及颜色在剖面上的突变所显现出来的一种构造。最典型的是页岩、粉砂岩、石英砂岩和灰岩等。,节理是指岩石中的裂隙，是没有明显位移的断裂。指岩石裂开而裂面两侧无明显相对位移者，与有明显位移的断层相区别。 劈理是一种将岩石按照一定的方向分割成平行密集的薄片或簿板的构造。岩体受力或因变质作用产生并沿着一定方向大致成平行排列的密集的裂隙或面状构造。 层理、劈理、断层的区别从各自的特点可以区分。,2.研究地质结构的目的,主要是解决矿产的分布、水文地质、工程地质以及地震等方面的有关问题。 成矿前的构造有利于导矿和矿物的聚集，而成矿后的构造，对矿体有破坏作用。,3.地质学科的五大学派,地质力学

8、。 地质力学是李四光(18891971)创立，是地质学的一门分支学科。是运用力学原理研究地壳动力规律及其起因的学科。由于大陆上海水的进退，不仅受海面的升降影响，还可能受由赤道向两极、反过来由两极向赤道的方向性运动的影响。据此，他推断大陆运动也可能有这种方向性运动。,著名地质学家李四光,波浪状镶嵌构造学,波浪状镶嵌构造由张伯声教授提出，认为波浪运动是物质运动的普遍方式，地壳也是作波浪运动的。有三种波，反映其垂直运动的蚕式行波，反映其拉张挤压运动的蠕行波和反映水平扭动的蛇行波 。,地洼学,陈国达(中南大学校长)根据自己长期实地考察研究结果得知，造山作用所形成的盆岭相间的格局，是地貌标志特征，其中的

9、山脉叫地穹，盆地叫地洼，又称为地洼区。,地洼学说创立者陈国达,多旋回运动说,20世纪40年代，德国地质学家施蒂勒.W.H认为，一个地槽系的发生、发展到结束，不只经历一个而是若干个构造旋回(即多旋回)，才逐步转化成褶皱系的。,断块构造学,中国地质学家张文佑于1974年提出的一种阐述大地构造规律的学说。认为岩石圈被断裂分割成大小不等、深浅不一和发展历史不同的断裂块体，由此构成岩石圈的多层、多级和多次民主的断块构造。,张文佑(19091985),三、矿床,研究四个问题： 1.矿床的概念 2.矿床的分类 3.成矿作用 4.产状,(一)矿床的概念,地质作用下形成的矿物集合体，其质量、规模和埋藏等情况都符

10、合当前的技术、经济条件，开采后能获得经济效益的都叫矿床。,(二)矿床的分类,按成矿作用矿床分为七类： 1.岩浆矿床 2.结晶岩矿床 3.接触交代矿床 4.热液矿床 5/风化淋滤矿床 6/沉积矿床 7.变质矿床,1.岩浆岩矿床,地壳深处的各种岩浆，经分异和结晶作用，使分散在岩浆的成矿物质聚集而形成的矿床，称为岩浆矿床。,岩浆岩石标本,2.结晶岩矿床,矿岩中有较多的结晶矿物 。,3.接触交待型矿床,接触交代矿床也叫矽卡岩矿床，在中酸性-中基性侵入碳酸盐类或钙镁质岩石的接触带或附近而产生的矿床。它是由于交代作用而形成的，矿床中一般有典型的矽卡岩矿物组合（钙铝-钙铁榴石系列）（透辉石-钙铁辉石系列）。

11、,4.热液矿床,热液矿床是指含矿热水溶液在一定的物理化学条件下，在各种有利的构造和岩石中，由充填和交代等方式形成的有用矿物堆积体。,热液矿床成矿示意图,5.风化淋滤矿床,岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等的作用下，发生溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一系列复杂的化学变化，这种引起岩石成分和性质的变化叫化学风化。它使岩石中可溶的矿物逐步被溶蚀、流失或渗透到风化壳下层，重新沉积。残留原地的或新形成的多为难溶的稳定矿物。化学风化的结果使原岩中的缝隙加大，孔隙加密，破坏了原岩的结构和成分，甚至使坚硬的岩层变成松散的土层。 岩石在生物活动的影响下所产生的机械破坏和化学变化称为生物风化。,6.沉积矿

12、床,在地表条件下，成矿物质被流水以及风、冰川、生物等搬运到河、湖、海洋等水体内，经过沉淀聚积而形成的矿床。沉积矿床产在一定地质时期的沉积岩系中，矿体多呈层状，层位稳定，矿层与周围沉积岩层产状一致。,7.变质矿床,早期形成的矿床或岩石，受到新的温度、压力、构造变动或热水溶液等因素的影响，即遭受变质作用，使其物质成分、结构、构造、形态、产状发生剧烈变化所形成的矿床，称之为变质矿床。若岩石中某些组分在变质作用前尚不具有工业价值，经变质作用后成为有工业价值的矿床，或由于变质作用改变了工业用途的矿床，都可称为变成矿床。浏阳磷矿属沉积变质型矿床。,变质矿胶磷矿,(三)成矿作用,导致有用元素矿物富集的作用叫

13、成矿作用。成矿的实质是有用矿物的形成和富集。矿物的形成主要有岩浆结晶、升华、蒸发沉淀、化学反应 、生物作用、胶体沉淀等形式。,1. 结晶：岩浆是一种成分很复杂的硅酸盐熔融体，岩浆冷却时岩浆中发生化学变化，过饱和的矿物就从中结晶出来。 2.升华：地壳内部的热能使一些物质气化、运移，以后又在温度较低的地方沉积下来而成矿物。 3.蒸发沉淀：如各种盐类矿物。,4.化学反应：气体、液体和固体间的化学反应。 5.生物作用：叫细菌沉淀，典型的有硫化物矿床。 6.胶体沉淀：常见呈葡萄状、肾状、钟状和结核状的矿石，如针铁矿、孔雀石等。,(四)产状,产状：指矿体或岩体的三维空间赋存状态。 产状三要素：走向、倾向、

14、倾角。 走向线：岩层面与水平面相交的线叫走向线。走向线两端的所指向的方向为走向。,矿体产状态示意图,四、找矿,(一)找矿条件：找矿地质条件也称找矿地质前提。是指在各种情况下，直接和间接地指向可能发现各种矿床而必须具备的一些地质条件。,地质工作者在野外找矿,矿床的形成与各种地质作用有关。各种地质作用控制着矿床的形成和分布规律，故有时也称这些地质作用为控矿因素。因此，分析找矿地质条件，可以直接或间接指示可能发现各种矿床。,找矿地质条件分：岩浆岩、地质构造、地层、岩相古地理、岩性、变质作用、风化和地貌以及地球化学等地质条件。,找矿钻探：岩芯标本,(二)找矿标志,找矿标志是指那些直接或间接指示矿床存在

15、或可能存在的现象和线索。分为直接找矿标志和间接找矿标志。 直接找矿标志如矿体露头、铁帽、矿砾、有用矿物重砂、旧矿遗迹等。,蚀变的岩石标本,1.地质标志,露头：矿体暴露出地面。有原生露头和氧化露头； 铁帽：指金属硫化物矿体的氧化露头进一步受到强烈的氧化和风化作用，多数金属元素被淋滤流失，留下不溶性的氧化物针铁矿和褐铁矿在原地沉积聚积，这种硫化物矿床出现的铁质帽状覆盖物，就称铁帽。 围岩蚀变。 地球化学标志。,2.生态标志,植物的生长受土壤和土壤水中微量元素成分的影响。最典型的是我国长江中下游各铜矿区都有海洲香蕾(铜草)的发育。,铜 草 花,3.人工标志： 旧的采炼遗迹与特殊地名等。 4.地球物理

16、标志： 是指各种物探异常，如磁异常、电异常、重力异常等。,(三)矿物的鉴定方法,分肉眼鉴定和仪器、药品进行室内分析和鉴定两个步骤， 第一步是根据矿物的外形和物理性质进行肉眼鉴定，其主要依据是形状、颜色、条痕、光泽、硬度、弹性和挠性。,1.肉眼鉴定的几个方面,形状：由于矿物的化学组成和内部结构不同，形成的环境也不一样，往往具有不同的形状。凡是原子或离子在三度空间按一定规则重复排列的矿物就形成晶体。晶体可呈立方体、菱面体、柱状、片状、板状等。,褐铁矿结晶标本,具有晶体结构的矿物在条件允许时往往能生成具有一定形态的单晶体。有的沿一个方向生长，成为柱状、棒状等；有的沿两个方向发展，成为板状、片状等；有

17、的是三向等长，成为立方体、菱面体等。,左为高温石英 右为低温石英,在野外，很少能见到矿物的单晶体，常见的却是矿物晶粒的集合体或是没有结晶结构的矿物的微粒集合体。一般单晶体为一向伸展的，集合体常为纤维状、毛发状；单晶体为两向伸展的，集合体常为鳞状；单晶体为三向伸展的，集合体常为粒状或块状。此外，矿物的集合体还有些特殊形态，如放射状、晶簇、肾状、钟乳状等,颜色：是矿物对光线的吸收、反射的特性。各种不同的矿物往往具有各自特殊的颜色，有许多矿物就是以颜色命名的。颜色对矿物的鉴定、寻找有重要意义。 条痕：矿物粉末的颜色。可将矿物在白色无釉的瓷板上擦划，便可得到条痕。由于矿物粉末可以消除一些杂质造成的假色

18、，因此条痕的颜色更能真实地反映矿物的颜色。,光泽：矿物表面对可见光的反射能力。光泽的强弱主要取决于矿物折射率吸收系数和反射率的大小。光泽可分为金属光泽、玻璃光泽、金刚光泽、脂肪光泽和丝织光泽、珍珠光泽等。,辰砂标本,矿物的光学性质矿物在可见光作用下所表现的性质，包括透明性、光泽、颜色、条痕。 A.透明度 矿物透过可见光的能力叫矿物的透明度，矿物薄片能透过光线的称为透明矿物，否则称为不透明矿物。一般来说，所有的非金属矿物都是透明矿物；所有的金属矿物都是不透明矿物。,B.光泽 光泽是矿物对可见光的反射能力。金属矿物一般表现为金属光泽，非金属矿物一般表现为非金属光泽。非金属光泽又分为金刚光泽、玻璃光

19、泽、油脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土块光泽等。 C.颜色 矿物由化学成分和内部结构决定的颜色是固定不变的，这为鉴定矿物提供了重要的依据。如黄铜矿为黄铜色，孔雀石为翠绿色。许多透明矿物由于外来的原因，常常出现不很固定的颜色，如纯净的石英为无色，混有杂质则呈现不同的颜色。,E.条痕 条痕是矿物粉末的颜色。一般将矿物在一白色无釉的瓷板上擦划，瓷板上就留下矿物粉末痕迹的颜色。条痕对某些金属矿物具有重要的鉴定意义，如赤铁矿的颜色虽有不同，但条痕固定为樱红色。由于透明矿物的条痕都是白色或无色，因而条痕对于鉴定透明矿物的意义不大。,硬度：矿物抵抗外力的刻划、压入、研磨的能力。一般用两种不同矿物互相刻划来比较

20、硬度的大小。硬度一般分为10级： 硬度 矿 物 硬度 矿 物 硬度 矿 物 1 滑 石 4 萤 石 7 石 英 2 石 膏 5 磷灰石 8 黄 玉 3 方解石 6 长 石 9 刚 玉 10 金刚石,矿物的力学性质矿物受外力作用后所表现出来的性质，包括矿物的硬度、解理、断口，以及弹性、挠性等。 A.硬度 硬度是矿物的软硬程度。通常选出十种矿物作为衡量矿物硬度的标准。一般将需要鉴定的矿物同标准硬度矿物或代用品相互刻划，即可得出它的硬度。如某矿物能划破方解石，又能被萤石划破，该矿物的硬度则介于3与4之间。,B.解理 矿物被打击时，常沿一定方向有规则地裂开形成光滑平面的性质叫解理。平坦光滑的裂开面叫解

21、理面。根据解理的完全程度可分为五类：极完全解理 ，如云母、绿泥石等；完全解理，如方解石、方铅矿；中等解理，如长石；不完全解理，如磷灰石；无解理，如石英、磁铁矿。,C.解理：在受力作用下，矿物晶体沿一定方向发生破裂并产生光滑平面的性质叫解理，沿一定方向裂开的面叫解理面。解理有方向的不同（如单向解理、三向解理），也有程度的不同（完全解理、不完全解理）,解 理,D.断口：如果矿物受力，不是按一定方向破裂，破裂面呈各种凹凸不平的形状（如锯齿状、贝壳状），叫断口。,金属矿物的断口分析显示其中有气泡,弹性和挠性；矿物受外力作用时发生弯曲而不断开，外力解除后能恢复原状的性质称为弹性；不能恢复原状的性质称为挠

22、性。如云母与绿泥石的主要区别之一就是前者具有弹性，后者具有挠性。,此外，还可以根据矿物的韧性、比重、磁性、电性、发光性等特征来鉴别矿物。 第二步是在实验室内运用一定的仪器和药品进行分析和鉴定。有偏光显微镜鉴定法、化学分析法、X射线分析法、差热分析法等。,五、防灾,有一类灾害叫地质灾害。 1.地质灾害的概念； 2.地质灾害的成因； 3.地质灾害的防治。,1.地质灾害的概念,地质灾害是指在自然或人为因素的作用下，可诱发地质灾害，造成人类生命和财产直接或间接损失。,2.地质灾害的成因,地质灾害的形成有五种情况：地质灾害可分为活断层、地震、崩塌和滑坡、泥石流、海啸、风暴潮6类。,活断层：指一种从过去到

23、现在仍在活动或极有可能在不远的将来重新活动的断层。 地震：是一种地球内部应力突然释放的地壳运动。,崩塌：是指斜坡或者边坡上的岩体或土体在重力作用下，某一软面或剪切间整体下滑的地质现象。 泥石流：是指含有大量泥、砂、石的固、液相颗粒流体，也称洪流或泥石洪流。,海啸：是由海底火山爆发、海底地震、海底塌陷等激烈的地壳运动造成大片水域上升或下降而引起的一种海水波的现象。 风暴潮：指在强热带风暴和台风、气压聚变等强烈气候系统的作用下，造成海平面异常升高，使海水漫溢上陆酿成灾害的现象。,3.地质灾害的防治,所有地质灾害的防治，以“预防为主，治理为辅”的原则。要加强地质灾害的调查和预报，做到预防在前。如地震、海啸、活动断层等，基本上是无法治理的，一般是发生