普通地质学第1章+序言1-2sim

本科必修课 鲜本忠 联系方式： E-mail: ; Tel:89731178(O) QQ: 386090470 中国石油大学（北京） 地球科学学院 普通地质学 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 本节课核心内容 课程介绍 绪 论 地质学的研究内容 地质学的特点 第一章 地球概述 地球的圈层构造 岩石圈 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 1、课程性质、学时分配 地质学入门课 必修课 共 48学时 其中讲课 38学时，实验 10学时。 课程介绍 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 绪论 第一章 地球概述 第二章 地质作用 第三章 造岩矿物 第四章 岩浆岩 第五章 变质岩 第六章 沉积岩 第七章 沉积相 第八章 古生物与地层 第九章 构造地质 第十章 石油地质基础 讲 课 38 学 时 2、课堂讲授内容 课程介绍 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 3、实验内容 矿物（ 2学时）、岩石（ 6学时） 地质博物馆参观或课内实习（ 2学时 ） 课程介绍 理论课 实验 课内讨论 鲜本忠 魏立春 研究生 TA 成绩 的 构成： 课堂成绩占（ 80） %，实验成绩占（ 20=5*4） % 课堂成绩的构成： 平时成绩占（ 40） %，期中成绩占（ 0 ） %，期末成绩占（ 60） % 平时成绩共（ 40）分，其中： 1、 课内讨论 及 报告 ：（ 3） 次，每次 （ 10）分，共 30分； 2、 考勤及课堂提问 ：（ 5）次，每次（ 2）分 -三次旷课重修； 4、成绩考核 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 教学时间 讨论及报告内容 学时 分配 时间 截点 周 次 星 期 节 次 讨论 1： 常见 岩石的特征及识别标志 （ 课内实习 ） 2 提前 通知 讨论 2： 如何识别不同类型的节理、断层和褶皱？ 2 讨论 3： 各种沉积相中 沉积岩分布的规律性 2 课内分班讨论及报告安排 1、因为分班，各班报告具体上交时间截点 等候通知，地点： 地质楼 906； 2、推迟交报告者， 每推迟 1天 ，扣本次报 告成绩 30%，扣完为止； 3、每个小组 4-5人，合作完成 PPT，临时指 定一位同学汇报 ，其余同学需在讨论中 回 答 老师和其他同学的提问。 要求： 1、每人独立完成报告； 2、与要求内容密切相关； 3、字数要求 2000字以上； 4、 引用资料标注文献 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 5、教材及参考书 张琴 主编 . 地质学基础 . 北京：石油工业出版社 参考书目： （ 1）刘吉余主编 . 油气田开发地质基础（第四版） . 北京 : 石油工业出版社 , 2006. （ 2）张家环编 . 普通地质学（第三版） . 北京 : 石油工业出 版社 , 1993. （ 3） Plummer C C， Mcgeary D. Physical Geology. Brown Publishers, 1988. 课程介绍 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 课程学习要求与建议 1、考勤：没有特别理由，坚持听课（面子、重点） 2、成绩：强调平时学习，允许“天才”特例 3、课堂纪律： 安静进出 不要讲话 关于睡觉：理解 +唯一要求 关于提问：注意力、信息反馈、考勤成绩 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 课程介绍 学习方法 学会学习 中学 大学 到 都没有的知识 从 从中 学到 大学都没有的知识 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 1.上课 . 2.完成实验 . 3.完成课内报告 4.课堂演讲 . 5.参加考试 . 课程要求 课程介绍 学习方法 知识结构 、重点、难点 实践、 探索 、学以致用 资料收集、整理、消化 报告 编写，口头报告 过程 +小结 +复习 接受 发现 批判 观摩 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 一、 地质学的研究内容 二、 地质学的特点 三、地质学的 研究方法 四、 学习目的及意义 绪 论 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 重点： 1. 地质学主要研究的内容？ 2. 地质学的主要特点？ 难点： 1.历史比较法（现实主义原则，将今 论古）？ 绪论 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地质学 地球科学（地理学、气象学、海洋学、土壤学）的分支 研究对象： 地球，主要是岩石圈。 研究内容： 1. 岩石圈的 物质组成 ； 2. 局部地区、大陆以至整个岩石圈和地球的 发展和演化史 ； 3. 区域地质 构造 、 岩石圈的结构和运动规律 ； 4. 地质学的 应用 问题； 5. 地球 矿产资源勘探的理论和方法 。 一、地质学的研究内容 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 根据研究内容和特色，地质学已经细分为三、四十个学科： 1） 在研究物质组成方面： 矿物学、结晶学 岩浆岩石学 变质岩石学 沉积岩石学 地球化学等等； 一、地质学的研究内容 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 2）在研究地球的发展和演化史方面： 地层学、古生物学、地史学、同位素年代学、 第四纪地质学、古气候学、古地理学等等。 3）在研究 构造 、 岩石圈的结构和运动规律 方面： 构造地质学、大地构造学、地貌学、动力地 质学、火山学、地震地质学、沉积学等等； 一、地质学的研究内容 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 4）研究实用地质问题方面 矿床学、石油、天然气、煤田 水文、工程、环境、农业、灾害、旅游，等。 5）研究地球矿产资源勘探理论和方法方面 地质制图学、地震勘探原理、地球物理、地球化学勘探 矿产调查与勘探、油气田开发地质学，等等。 一、地质学的研究内容 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地质学的 任务 ： 基础科学应用科学 (1)正确 认识 地球系统的基本特征和自身发 展规律 ; (2)合理地 开发利用 自然资源 ,指导人们寻 找矿产资源、能源和水资源； (3)保护和改善生存 环境 ，有效防治自然灾 害，协调人与自然的关系，为人类社会的可持 续发展服务。 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 二、地质学的特点 时间的漫长性 空间的广泛性 地质过程的复杂性 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 1、时间的漫长性 两种含义： 过程的缓慢、事件的久远。 过程的缓慢： 地球 46亿年历史：沧海变桑田、山脉的 隆起、生物的演化、难溶矿物的生长、油气田的形成等 等，常需要几十、几百、几千 万年 的时间。 事件的久远： 许多地质作用和地质过程很难详细观察 的，很难在实验室中再现。如恐龙的灭绝发生在 6500万 年 前。 二、地质学的特点 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 研究对象：地球，固体地球 +大气； 涉及到的相关学科有： 地理学 研究地表； 生物学 研究地表有机界； 气象学 研究地球的大气圈； 天文学 研究天体，并从天体的角度研究地 球及地球的起源。 2、空间的广泛性 二、地质学的特点 地球上各地区的地质現象均有其差异性 。 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 3、地质过程的复杂性 一种地质产物往往是多种因素、多种作用综合影响的 结果，变量数多，常常是“多元多次方程”。 如海退、白云岩的同位素组成等等。 因此，地质结论常常是 概率性 的，而不是 确定性 的。 二、地质学的特点 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 1.岩石和化石标本 采集岩石和化石是地质学家最基本的工作。 2.显微镜 3.地质图、地形图、卫星图等 4.地球化学分析 地质学家的 “ 取证 ” 方法 三、地质学的研究方法 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 5.年龄测定 6.地质钻井 7.地球物理探测 8.海底探测 地质学家的 “ 取证 ” 方法 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 现实主义原理（将今论古，或历史比较法） 现在是打开过去的钥匙 ”（ The present is the key to the past) 英国地质学家莱伊尔 (C. Lyell, 1791 1875) 三、地质学的研究方法 基础： 均变论 （ Uniformitarianism） 在漫长的地质历史中，地球表面经历的各种变化是连 续、逐渐的，今天正在发生的地质作用与过去是相同的。 并非普适 ： 如 6亿年前海洋的成分和温度有可能与今天的 不同；今天的大气与过去是有差别的；今天火山活动弱，但 地球形成初期应该是强烈的。 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 今天正在发生的地质作用与过去是相同的 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 是地质学科的基础课程，集中了地球科学 众多学科的基本知识； 是油气田开发的基础； 在许多非地质领域有广泛的应用。 四、学习目的及意义 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 汶川 512大地震产生的变形 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 谁的选择？ 为什么？ 为什么选择 石油学科？ Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 中国 能源问题主要是石油问题 ： 石油消耗占能源总量 39%，煤炭 占 26%，核能及其它可再生能源占 35%。 1993年：我国成为石油净进口大国 。 2006年： 全年原油及成品油进口 1.5亿吨 2020年：石油消耗量 4.5 6亿吨， 石油的对外依赖度 70%， 超越国际通行的石油供应战略安全警戒线一倍！ Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 如何保证我国能源供应安全？ 国际 “ 走出去 ” +国内 “ 保产量 ” ： 其一：海外合作勘探开发油气田多位于中 东等政治风险较大的地区 其二：海外油气合作项目正遭遇美国 、 日本 及印度等国家的搅局 其三：我国的在海外获取的份额油和购买的 石油运回国内的航道风险太高 。 提升我国国内外两个领域的油气勘探开 发效益： 国家能源战略当前重大 需求 首先是石油人才的需 求 ！ 国家能源战略背景与需求 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 优秀是一种习惯 既要脚踏实地，又要仰望星空 为什么学习 地质学？ Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 人类科学 (Outline) 社会科学 数 自然科学（理） 物 化 天 地 生 地理 地质 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 石油类学科 涵盖三大门类： 勘探 、 开发 、 炼制 石油工程： 油藏工程 +钻井工程 +采油工程 与地质学密切相关 石油工程专业为什么要学地质学？ 发现之前： 油气分布规律 投入开发之前： 油气藏类型、储层状态、储量估算 开发后： 油气藏结构、油层及流体、剩余油分布 地质学应用贯穿油气田勘探到开发的整个过程 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 第一节 地球的物理性质 第二节 地球的圈层构造 第三节 岩石圈 第一章 地球概述 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 大爆炸前 ， 宇宙是一个处于极高温和超高密状态的物质团 ， 物质与能量均处于平衡状态 。 大约 150-200亿 年前 ， 由于某种物理条件的变化 ， 宇宙发生 了大爆炸 ， 体积急剧膨胀 。 在急剧膨胀的宇宙中 ， 物质分布是不均匀的 ， 局部高浓度 的 星云 在万有引力作用下聚集在一起 ， 形成了高速旋转的星球 和星系 ， 直到今天 ， 还在有新星形成 。 太阳大约于 50亿年前形成 ， 地球是 46亿年前形成的 。 宇宙的起源 -“大爆炸宇宙学说（ BIG BANG）” Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地球呈犁形： 北极略凸，南极略凹，梨柄在北极，梨底在南极。 地球参数： 赤道半径 6378.160km 极半径 6357.755k （ 比赤道约短 20km） 平均半径 6371km（ 约 6400km） 扁率 1/298.25=0.0033529 赤道周长 40075.24km（ 约 4万 ） 子午线周长 40008.08km 表面积 510070100km2（ 约 5.1亿 ） 体积 1083157900000km3（ 约 1万亿 ） 质量 约 598X1019t 平均密度 约 5.52g/cm3 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 密度 压力 温度 重力场 磁场 第一节 地球的物理性质 自学，了解！ Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地球由外向内依次分为： 外部圈层： 大气圈 水圈 生物圈 内部圈层： 地壳 地幔 地核 第二节 地球的圈层特征 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 1、大气圈 大气圈或称大气层：是地球的最外层，主要是 由气体组成的一个连续的层圈， 两极薄，赤道厚 。 下限是大陆或海洋的表面，称下垫面； 上限可达 3000km高空，但 75%的气体集中于 10km以下。 一、地球的外部圈层 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 大气圈自上而下分为 5层 约 2600km 约 200km 约 30km 约 30km 约 14km Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 2、水圈 闭合连续的层圈 ， 包括海洋 、 河流 、 湖泊 、 冰川 、 地 下水以及渗入岩石裂隙中的水分 。 水圈的厚度各地不同 ， 厚者可达 11km以上 。 水圈由地下水以及渗入岩石裂隙中的水分组成的部分 与地壳上部重合 。 一、地球的外部圈层 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 3、生物圈 生命物质分布于地球的表面：连续的生物圈层。 生物圈与水圈和大气圈重合： 生命 分布于水圈和大气 圈下部 。 生物通过新陈代谢过程和死后遗体分解出各种气体及 有机酸等，可与地表的物质直接或间接地发生各种物理、 化学作用，从而改造地表物质。 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 二、地球的内部圈层 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 1、内部圈层研究的方法 钻探、火山活动、推覆构造、陨石、天然地震等。 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 物质组成、密度、弹性 等不同，地震波的 传播 速度 不同。 纵波，又称 P波； 横波，又称 S波 地震波 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 这两种波的传播方式和速度也不同。 纵波 横波 。 地震波 波：造成建筑物上下震动， 但是随着穿过地层，能量衰减很快。 波：造成建筑物左右摇晃，且时间会持续比较长。 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 纵波 在固态、液态、 气态介质中都能传播 。 横波 只能在固态介质 中传播 。 地震波 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 二、地球的内部圈层 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 莫霍面（ Moho Discontinuity）或 M界面： 1909年莫 霍洛维奇（ Mohorovicic）发现，约 35km处，速度突 增： 横波由 4.2km/突增到 4.6km/； 纵波由 7.6km/突增到 8.1km/。 这种速度突变是由于物质性质不同、上下之间存在一 个界面的结果。 莫霍面 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地球内部结构与地震波速的变化 Moho Discontinuity Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 古登堡面： 1914年古登堡发现 2898km 深处 有一个更明显的界面，称为古登堡面。 纵波由 13.6km/s突降到 8.1km/s，以后又慢慢 增加。 横波到了这个界面就消失了 。 说明地下 2891km深处确实存在着一个物质 的物理性质截然变化的分界面。 古登堡面 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地球内部结构与地震波速的变化 古登堡面 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 是固体地球的最外层 ， 位于 莫霍面以上 主要由 固体岩石 组成 ， 其厚度变化较大 ， 由几 公里到近 80km， 平均 33- 35km。 组成岩石：岩浆岩、沉积岩和变质岩。 面积 : 沉积岩约占 3/4。 重量 : 沉积岩仅占，岩浆岩占 80，变质岩占 15。 2、地壳 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 详见 PP.13 地壳主要分两类： 陆壳和洋壳。 陆壳 厚 (平均 33-35km，最厚近 80km） 陆壳具双层结构 ：上层 -花岗质 硅铝层； 下层 -玄武质硅镁层 洋壳 形成大 洋盆地 。 厚度 较小 ， 一般为 8-10km， 最薄 处仅 1.6km。 洋壳具 “ 单 层结构 ” ， 主 要发育硅镁层 ， 除上面有不厚 的沉积物外 ， 主要是由玄武 岩组成的 。 2、地壳 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地壳表面起伏高差悬殊： 大陆的平均海拔为 875 ，最高 8848.13m； 海洋的平均深度为 3729 ，最深 11033。 地势越高，莫霍面越深，地壳厚度越大。 这是因为地壳位于密度较大、具有一定塑性的地 幔物质之上，所以地壳如同浮在水上的大冰山，地 形越高，莫霍面越深，这就是 重力均衡 。 2、地壳 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 地幔位于 莫霍面和古登堡面 之间 ， 其底面深度约为 2898km， 厚度约为 2865km， 质量占整个 地球的 2/3。 地幔所蕴藏的能量 （ 包括热 能 ） 是整个地球构造运动的主 要内动力来源 。 在 984km处 ， 地震波传播速度有明显的增加 ， 据此将地幔分为 上地幔 、 过渡 带 和 下地幔 。 3、地幔 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 20 - 6 0 k m 莫霍面 上地幔顶部 海水（ 0 5 k m ） 上地幔 4 0 0 k m 6 7 0 k m 2 8 9 1 k m 5 1 5 5 k m 6 3 7 8 k m 内核 过渡带 外核 古登堡面 下地幔 过渡层 软流圈 岩石圈 （ 5 0 2 0 0 k m ） 陆壳 4 6 4 0 k m 洋壳 （ 5 k m ） 莫霍面 上地幔顶部 海水（ ） 上地幔 内核 过渡带 外核 古登堡面 下地幔 过渡层 软流圈 岩石圈 （ ） 陆壳 洋壳 （ ） 上地幔 上部 由莫霍面向下至 60- 100km处 ， 由结晶质 固体岩 石 组成 ， 地震波传播速度较 快 ， 它与地壳连在一起构成 地球表层的 岩石圈 。 中部 (过渡带 )为岩石圈底 界至 250km左右 ， 地震波传 播速度较慢 ， 为低速带 ， 此 带内的物质呈 熔融状态 ， 称 为 软流圈 （ 或称软流层 ） 。 玄武岩岩浆可能来源于此带 。 下部 为 软 流 圈 底 界 至 984km处 ， 地震波传播速度 加快 ， 但变化率极不均匀 。 3、地幔 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 岩石圈： 地壳与上地幔的顶 部 ，即软流圈之上到地表，由 固体岩石组成，故称岩石圈 （ lithosphere）。 包括： 沉积岩层、花岗质层、 玄武质层和超基性岩层 。平均 厚度：约 80km 平均密度： 3.25g/cm3 体积占地球体积的 3.72%，质 量占地球的 2.19%。 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 自地幔下限 2898km往下到地心的 部分是地核，约占地球总质量的 1/3。 根据地震波的传播速度特征 ， 又 分 为外核 、 过渡层和内核三层 。 外核 呈类似 液态 ， 因为在 2898- 4640km深处 ， 纵波速度突然下降而 横波消失； 4640-5155km深处为 过渡层 ， 5155km深处往下至地心为 内核 ， 物质呈 固态 ， 其密度可达 13g/cm3， 温 度 达 6000 , 压 力 可 达 到 370 109pa。 4、地核 20 - 6 0 k m 莫霍面 上地幔顶部 海水（ 0 5 k m ） 上地幔 4 0 0 k m 6 7 0 k m 2 8 9 1 k m 5 1 5 5 k m 6 3 7 8 k m 内核 过渡带 外核 古登堡面 下地幔 过渡层 软流圈 岩石圈 （ 5 0 2 0 0 k m ） 陆壳 4 6 4 0 k m 洋壳 （ 5 k m ） 莫霍面 上地幔顶部 海水（ ） 上地幔 内核 过渡带 外核 古登堡面 下地幔 过渡层 软流圈 岩石圈 （ ） 陆壳 洋壳 （ ） Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 第一节 地球的物理性质 第二节 地球的圈层构造 第三节 岩石圈 第一章 地球概述 物质组成：元素、矿物、岩石 Physical Geology 地球科学学院 鲜本忠 绪论 1、地质学的研究对象和研究内容？ 2、地质学的主要特点有哪些（重点） ？ 3、简述地质学研究中的 “ 现实主义原理 ” 或 “ 历史比较法 ” 的核心内容（难点） 。 第一章 地球概述 1、地球的外部圈层包括哪些内容？其中， 大气圈 在垂向上 可以如何进行分层？ 2、地球的 内部圈层包括哪些内容 ？画图示意地球内部圈层 的划分。 3、理解 莫霍面 和 古登堡面 的定义和特征，了解 岩石圈 、 软 流圈 的特征。 思考题