第二章地质学基础讲义课件

第二章第二章 地质学基础地质学基础矿物矿物岩石岩石地壳运动地壳运动本章内容本章目的l矿物矿物 岩石的类型及其特性岩石的类型及其特性;l地壳运动与地质构造地壳运动与地质构造 地形地形地貌的关系地貌的关系质量分配：万有引力定律结果质量分配：万有引力定律结果6060万亿亿吨万亿亿吨一、矿物与岩石一、矿物与岩石地壳的组成地壳的组成元素组成元素组成元素元素矿物（单质矿物（单质或化合物）或化合物）岩石（矿物岩石（矿物的集合体）的集合体）岩浆岩、沉积岩浆岩、沉积岩、变质岩岩、变质岩矿物矿物岩石的元素组成影响环境背景值含量岩石的元素组成影响环境背景值含量(一一一一)矿物矿物矿物矿物1.概念概念岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，在一定条件下相对稳定的自然产物的，在一定条件下相对稳定的自然产物,可以是单质，也可以可以是单质，也可以是化合物。是化合物。2.矿物的鉴定方法矿物的鉴定方法（1）矿物的主要物理性质：）矿物的主要物理性质：依据光线照射晶体所表现的性质：顏色依据光线照射晶体所表现的性质：顏色(Color)、条痕、条痕(Streak)、光泽、光泽(Luster)、透光度、透光度(Diaphaneity)、透明度、透明度(Transparency)及荧光性及荧光性(Fluorescence)等。等。孔雀石菱锰矿辰砂锡石或水晶2）常用的简易定方法）常用的简易定方法颜色：不同的矿物有不同的颜色颜色：不同的矿物有不同的颜色.依据矿物的晶系和集结性质：依据矿物的晶系和集结性质：晶系晶系(CrystalSystem)、習性習性(Habit)、解理、解理(Cleavage)、断口、断口(Fracture)、硬度、硬度(Hardness)。(3）显微镜鉴定）显微镜鉴定（4）化学分析：对不能采用上述方法进行鉴定的。如对粘）化学分析：对不能采用上述方法进行鉴定的。如对粘土矿物的鉴定。土矿物的鉴定。硬度：不同矿物，硬度不同。莫氏硬度计硬度：不同矿物，硬度不同。莫氏硬度计1：滑石：滑石(Talc)2：石膏：石膏(Gypsum)3：方解石：方解石(Calcite)4：荧石：荧石(Fluorite)5：磷灰石：磷灰石(Apatite)6：正长石：正长石(Orthoclase)7：石英：石英(Quartz)8：黄玉：黄玉(Topaz)9：刚玉：刚玉(Corundum)10：金刚石：金刚石(Diamond)(二)岩石矿物的集合体矿物的集合体由自然界中的一种或多种矿物或似矿物由自然界中的一种或多种矿物或似矿物(如煤、玻璃物質、如煤、玻璃物質、蛋白石等蛋白石等)所组成。大部份岩石由多种矿物所組成。主要的成岩所组成。大部份岩石由多种矿物所組成。主要的成岩矿物如图。矿物如图。石英石英 (quartz)(quartz)正长石（正长石（orthoclaseorthoclase）斜长石（斜长石（plagioclase）云母（云母（mica）辉石（辉石（pyroxene）闪石（闪石（amphibole）橄榄石橄榄石（olivine）主要的成岩矿物(二二)岩石岩石岩浆岩岩浆岩沉积岩沉积岩变质岩变质岩岩浆岩岩浆岩:占地壳总体积的占地壳总体积的64.7%；沉积岩沉积岩:占地壳总体积的占地壳总体积的7.9%，占地表面积的占地表面积的75%；变质岩变质岩:占地壳总体积的占地壳总体积的27.4%按成因分为三类按成因分为三类地壳中的分布地壳中的分布岩浆岩岩浆岩岩浆岩岩浆岩由地壳内部呈熔融状态的岩浆喷出地表，或者上升到由地壳内部呈熔融状态的岩浆喷出地表，或者上升到接近地表的不同深度的地壳中，接近地表的不同深度的地壳中，冷却、固化冷却、固化后形成的岩石。后形成的岩石。常见的有花岗岩、安山岩、玄武岩等。常见的有花岗岩、安山岩、玄武岩等。安山岩（andesite）闪长岩(diorite)花岗岩（granite）火山渣（火山渣（ScoriaScoria）火成岩的形成火成岩的形成-火山的活动有关火山的活动有关美国夏威夷圣海伦斯火山-美国华盛顿洲内长白山火山中国吉林省内黑龙江-五大连池以各种火山熔岩形迹而闻名于世翻花熔岩绳状熔岩虫爬状熔岩喷气锥喷气穴熔岩旋涡镜泊湖-黑龙江与吉林交界处，火山活动于2000-3000年前，喷发物阻塞牡丹江，形成我国最大的火山堰塞湖-镜泊湖绳状熔岩熔岩隧道内壁薄层状玄武岩镜泊湖熔岩溢流口火山弹沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩地壳表层的原有岩石在常温、常压条件下，地壳表层的原有岩石在常温、常压条件下，经风化侵蚀，在经风化侵蚀，在原地堆积或搬运至不同的地方，经过原地堆积或搬运至不同的地方，经过大地压固、胶结、重大地压固、胶结、重结晶结晶等作用后而形成的岩石等作用后而形成的岩石。一）沉积岩的形成一）沉积岩的形成搬运侵蚀作用力搬运侵蚀作用力:水水 冰川冰川 风风 重力重力侵蚀地形侵蚀地形堆积地形堆积地形风力作用风力作用风蚀洼地，风蚀柱、风蚀蘑风蚀洼地，风蚀柱、风蚀蘑菇菇沙丘、黄土层等沙丘、黄土层等流水作用流水作用V型沟谷，千沟万壑，溶洞，型沟谷，千沟万壑，溶洞，石钟乳，石笋，石柱石钟乳，石笋，石柱冲积平原，冲积扇，三角冲积平原，冲积扇，三角洲洲冰川作用冰川作用冰斗，角峰、冰斗，角峰、U形谷形谷冰碛垄，冰碛平原冰碛垄，冰碛平原海浪作用海浪作用海蚀崖、柱、穴海蚀崖、柱、穴沙滩沙滩组成沉积岩的原始物质的来源组成沉积岩的原始物质的来源组成沉积岩的原始物质的来源组成沉积岩的原始物质的来源母岩风化作用的产物母岩风化作用的产物-陆源碎屑、溶解物质和粘土物质；陆源碎屑、溶解物质和粘土物质；生物物质生物物质-生物残骸及有机生物残体；生物残骸及有机生物残体；深源物质深源物质-火山喷发带到地表的火山碎屑物质、沿断裂带火山喷发带到地表的火山碎屑物质、沿断裂带进入地表的热卤水、温泉水、热液等；进入地表的热卤水、温泉水、热液等；宇宙源沉积物宇宙源沉积物-从宇宙空间降落地表的陨石及尘埃物质。从宇宙空间降落地表的陨石及尘埃物质。成岩的主要作用成岩的主要作用成岩的主要作用成岩的主要作用压实作用压实作用:承受的压力增大引起承受的压力增大引起,在粘土矿物成岩的过程中在粘土矿物成岩的过程中表现最明显表现最明显;胶结作用胶结作用:溶于水中的物质或由水带来的物质在沉积物的空溶于水中的物质或由水带来的物质在沉积物的空隙中，将松散的碎屑粘连在一起隙中，将松散的碎屑粘连在一起,为碎屑沉积物成岩的主为碎屑沉积物成岩的主要方式要方式,可作胶结作用的物质主要为化学沉积物：硅质，钙可作胶结作用的物质主要为化学沉积物：硅质，钙质、铁质、粘土质和火山灰。质、铁质、粘土质和火山灰。砾石和砂胶结后形成砾岩和砂岩。砾石和砂胶结后形成砾岩和砂岩。重结晶作用重结晶作用:发生在溶解或局部溶解的物质中发生在溶解或局部溶解的物质中,为化学沉积为化学沉积岩和生物沉积岩成岩的主要方式岩和生物沉积岩成岩的主要方式二）沉积岩的矿物成分二）沉积岩的矿物成分碎屑矿物碎屑矿物 母岩机械破碎后继承下来，抗风化力强的矿物，如石英、母岩机械破碎后继承下来，抗风化力强的矿物，如石英、白云母等。白云母等。粘土矿物粘土矿物 含铝硅酸盐矿物的岩石经过化学风化作用分解后产生的含铝硅酸盐矿物的岩石经过化学风化作用分解后产生的新矿物，如高岭土、蒙脱石、铝土矿等。新矿物，如高岭土、蒙脱石、铝土矿等。化学和生物成因的新矿物化学和生物成因的新矿物 溶液中沉积的矿物，如碳酸盐矿物（方解石、白云母），溶液中沉积的矿物，如碳酸盐矿物（方解石、白云母），磷酸盐矿物、氢氧化物（针铁矿、铝土矿）、硫酸盐矿磷酸盐矿物、氢氧化物（针铁矿、铝土矿）、硫酸盐矿物（石膏）等。物（石膏）等。三）沉积岩的特点三）沉积岩的特点1 1、层理、层理因外在环境的变化及外力搬运、分选作用，使顆粒大小、硬因外在环境的变化及外力搬运、分选作用，使顆粒大小、硬度、顏色及成分等均不相同沉积物先后堆积，形成层理；度、顏色及成分等均不相同沉积物先后堆积，形成层理；两层理之間的接触面为层面。两层理之間的接触面为层面。水平层理斜交层理交错层理2、波痕、波痕固结的沉积物受流水、波浪等作用的影响，在表面形固结的沉积物受流水、波浪等作用的影响，在表面形成波狀起伏的层面构造，叫波痕。成波狀起伏的层面构造，叫波痕。3、化石（沉积岩特有）、化石（沉积岩特有）沉积岩中常有沉积时代的生物遗体，如印痕、躯壳、骨沉积岩中常有沉积时代的生物遗体，如印痕、躯壳、骨骼、枝叶等。骼、枝叶等。时代不同，环境不同，所形成的化石不同。时代不同，环境不同，所形成的化石不同。四）沉积岩的颜色四）沉积岩的颜色四）沉积岩的颜色四）沉积岩的颜色沉积岩的颜色，决定于沉积岩组成中组成物质、沉积环境条件沉积岩的颜色，决定于沉积岩组成中组成物质、沉积环境条件及其变化及其变化沉积岩的颜色主要取决于组成沉积岩的物质组成沉积岩的颜色主要取决于组成沉积岩的物质组成 长石砂岩长石砂岩：肉红色、白色或灰白色：肉红色、白色或灰白色长石的颜色；长石的颜色；泥质、钙质、硅质为胶结物的沉积岩：泥质、钙质、硅质为胶结物的沉积岩：颜色较浅；颜色较浅；铁质胶结的沉积岩：铁质胶结的沉积岩：深红或红色；深红或红色；白色或灰白色白色或灰白色:蛋白石、石膏、石英砂、方解石或白云母蛋白石、石膏、石英砂、方解石或白云母沉积岩反映本身沉积时的环境条件沉积岩反映本身沉积时的环境条件 红色或黄褐色：红色或黄褐色：多富含三氧化二铁或含水氧化铁，反映氧多富含三氧化二铁或含水氧化铁，反映氧化环境；化环境；灰绿色、绿色：灰绿色、绿色：多富含氧化铁，反映还原环境；多富含氧化铁，反映还原环境；灰色、黑色：灰色、黑色：多因富含有机质或分散状的铁矿颗粒，反映还多因富含有机质或分散状的铁矿颗粒，反映还原环境。原环境。五）沉积岩的分类五）沉积岩的分类五）沉积岩的分类五）沉积岩的分类1、碎屑岩、碎屑岩Clasticsedimentaryrocks由母岩机械破碎的碎屑物质经搬运、沉积、胶结而成的岩石。约由母岩机械破碎的碎屑物质经搬运、沉积、胶结而成的岩石。约占沉积岩总量的占沉积岩总量的25%。根据组成的颗粒大小，分为以下几种：根据组成的颗粒大小，分为以下几种：1）巨砾岩（巨砾岩（Conglomerateorbreccia）：颗粒）：颗粒256mm2）砾岩（砾岩（Conglomerateorbreccia）：颗粒在）：颗粒在2256mm主要成分为砾石，是快速侵蚀、沉积条件下生成。主要成分为砾石，是快速侵蚀、沉积条件下生成。3）砂岩（砂岩（Sandstone）:颗粒在颗粒在0.05mm2mm，Sand；砂粒含量砂粒含量50%，矿物组成，矿物组成:石英石英70%，长石，长石10%15%。据粒径大小可分为：据粒径大小可分为：粗粒砂岩（粗粒砂岩（2.0-0.5mm）、中粒砂岩）、中粒砂岩（0.5-0.25mm）、细粒砂岩（）、细粒砂岩（0.25-0.05mm）;据胶结物不同，可分为据胶结物不同，可分为:硅质砂岩、铁质砂岩、泥质砂岩。硅质砂岩、铁质砂岩、泥质砂岩。据碎屑成分分为：据碎屑成分分为：石英长石砂岩、长石砂岩石英长石砂岩、长石砂岩等。等。4）粉砂岩（）粉砂岩（Siltstone）:颗粒在颗粒在0.0050.05mm，silt；粉砂含量粉砂含量50%。矿物成分以石英为主，其次为长石、云母。矿物成分以石英为主，其次为长石、云母碎片。碎片。粉砂岩为界于细砂岩与粘土岩的过渡岩石，胶结物以泥质为粉砂岩为界于细砂岩与粘土岩的过渡岩石，胶结物以泥质为主，其次为钙质、白云质等。主，其次为钙质、白云质等。分布分布:一般分布于砂岩与粘土岩的过渡地带，在剖面上常与一般分布于砂岩与粘土岩的过渡地带，在剖面上常与粘土岩、砂岩组成互层。粘土岩、砂岩组成互层。5）粘土岩（）粘土岩（Claystone）:颗粒小于颗粒小于0.005mm,clay页岩页岩结固很紧的岩石结固很紧的岩石,有平行排列的薄层状结构，成为页理。有平行排列的薄层状结构，成为页理。因含各种杂质而表现各种颜色因含各种杂质而表现各种颜色含有机质的呈灰黑色或黑色；含有机质的呈灰黑色或黑色；含高价氧化铁的呈褐红色、棕红色等含高价氧化铁的呈褐红色、棕红色等;含氧化锰的呈黑色、黑棕色（易染手）含氧化锰的呈黑色、黑棕色（易染手）依据成分分依据成分分钙质页岩（钙质页岩（CaCO310%30%）磷质页岩（含磷灰石）磷质页岩（含磷灰石）硅质页岩（硅质页岩（SiO285%）5）粘土岩（）粘土岩（Claystone）:颗粒小于颗粒小于0.005mm,clay泥岩泥岩不具页理而成块状、层状，致密和固结程度较高者。不具页理而成块状、层状，致密和固结程度较高者。颜色一般较浅，性较坚硬，遇水不易变软，可塑性差。颜色一般较浅，性较坚硬，遇水不易变软，可塑性差。粘土岩抗物理风化能力弱，容易碎裂，加上侵蚀作用，在地粘土岩抗物理风化能力弱，容易碎裂，加上侵蚀作用，在地形上往往形成低山浅谷。形上往往形成低山浅谷。2 2 2 2、化学沉积岩（、化学沉积岩（、化学沉积岩（、化学沉积岩（Chemical sedimentary rocksChemical sedimentary rocksChemical sedimentary rocksChemical sedimentary rocks）各种母岩遭受强烈风化作用所形成的胶体溶液和真溶液，各种母岩遭受强烈风化作用所形成的胶体溶液和真溶液，经化学沉积作用或生物富集作用以及脱水、老化和结经化学沉积作用或生物富集作用以及脱水、老化和结晶作用形成。晶作用形成。按成分有以下几种：按成分有以下几种：碳酸盐岩：石灰岩、白云岩、泥灰岩（泥质达碳酸盐岩：石灰岩、白云岩、泥灰岩（泥质达25%50%，因含不同化合物呈红褐、黄、灰、绿、紫等色，因含不同化合物呈红褐、黄、灰、绿、紫等色，遇盐酸起泡，有泥质残余物出现）。主要分布于我国遇盐酸起泡，有泥质残余物出现）。主要分布于我国西南部。西南部。硅、磷质岩。硅、磷质岩。3、生物沉积岩（、生物沉积岩（Bioclasticsedimentaryrocks）砂岩（砂岩（SandstoneSandstone）砾岩（Conglomerate）角砾岩（Breccia)石灰岩Limestone页岩（shale）生物化石变质岩变质岩变质岩变质岩变质岩变质岩:经变质作用而形成的岩石经变质作用而形成的岩石.变质作用变质作用:岩石在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体的岩石在固态下，由于温度、压力及化学活动性流体的作用作用,发生成分、结构、构造等变化的地质作用。发生成分、结构、构造等变化的地质作用。变质岩变质岩 变质作用变质作用 变质岩变质岩 岩浆岩岩浆岩 变质作用变质作用 变质岩变质岩 沉积岩沉积岩 变质作用变质作用 变质岩变质岩 板岩板岩(slate)(slate)石英岩（石英岩（MetaguartziteMetaguartzite）片岩片岩(Schist)(Schist)蛇纹岩蛇纹岩(Serpentinite)(Serpentinite)片麻岩片麻岩(Gneiss)(Gneiss)大理岩大理岩(Marble)(Marble)二、地壳运动与地质构造二、地壳运动与地质构造二、地壳运动与地质构造二、地壳运动与地质构造运动方向运动方向岩层变化岩层变化地表形态与实例地表形态与实例水平运动水平运动岩层沿平行与地岩层沿平行与地表的方向运动表的方向运动发生水平位移和弯发生水平位移和弯曲变形曲变形形成巨大的山系或裂谷，形成巨大的山系或裂谷，如阿尔卑斯山，东非如阿尔卑斯山，东非大裂谷大裂谷升降运动升降运动岩层作垂直于地岩层作垂直于地表的方向运动表的方向运动表现为隆起或拗陷表现为隆起或拗陷引起地势起伏和海陆变引起地势起伏和海陆变迁如青藏高原的隆起迁如青藏高原的隆起(一一一一)地壳运动地壳运动地壳运动地壳运动 指由地球内力引起的地壳内部物质缓慢变化的机械运动。指由地球内力引起的地壳内部物质缓慢变化的机械运动。它使地球表面海陆发生变化，并使岩层发生变形和变位形成它使地球表面海陆发生变化，并使岩层发生变形和变位形成各种的形态。分两种各种的形态。分两种:东非大裂谷东非大裂谷地球脸上最大的地球脸上最大的“伤疤伤疤”雅鲁藏布大峡谷之秋（二）地质构造（二）地质构造（二）地质构造（二）地质构造1.1.水平构造水平构造 岩层产状近于水平，岩层产状近于水平，出现在构造运动影响较轻微的地区或大范围内均匀抬升或出现在构造运动影响较轻微的地区或大范围内均匀抬升或下降的地区下降的地区;岩层未发生明显变形岩层未发生明显变形,较新的岩层位于较老的岩层之上较新的岩层位于较老的岩层之上,不同地点同高程上，出露同一地层；不同地点同高程上，出露同一地层；同一地点，老地层在低洼处，新地层在较高的位置同一地点，老地层在低洼处，新地层在较高的位置 组成地壳的岩层所具有的一定特征或形态组合组成地壳的岩层所具有的一定特征或形态组合,是地壳运是地壳运动的结果动的结果.分四类分四类:2.倾斜构造倾斜构造岩层层面与水平面有一定的夹角岩层层面与水平面有一定的夹角;褶曲的一翼或断层的一盘或大区域内的不均匀抬升或下降褶曲的一翼或断层的一盘或大区域内的不均匀抬升或下降造成的造成的;岩层仍保持下老上新的层序岩层仍保持下老上新的层序3.褶皱构造褶皱构造岩层受力后岩层受力后，发生弯曲，改变了原有的空间位置和形态，发生弯曲，改变了原有的空间位置和形态，但其连续性未受到破坏，称褶皱但其连续性未受到破坏，称褶皱,单一弯曲称褶曲。单一弯曲称褶曲。在地壳岩石中褶皱弯曲的规模差别很大，从显微构造在地壳岩石中褶皱弯曲的规模差别很大，从显微构造直到直到巨大的构造盆地巨大的构造盆地;褶皱构造的基本类型主要有两种：褶皱构造的基本类型主要有两种：背斜和向斜。背斜和向斜。倒转背斜岩层形态岩层形态岩层关系岩层关系地表形态地表形态背斜背斜向上拱起向上拱起中间老，两翼新中间老，两翼新一般成山岭，有时成为谷地一般成山岭，有时成为谷地向斜向斜向下弯曲向下弯曲中间新，两翼老中间新，两翼老一般成谷地，有时成为山岭一般成谷地，有时成为山岭向斜向斜 水平岩层受力后下凹弯曲水平岩层受力后下凹弯曲;两翼地层相向倾斜两翼地层相向倾斜;核部核部地层时代最新地层时代最新;两翼地层时代渐老两翼地层时代渐老;一般形成谷地一般形成谷地;背斜背斜 水平岩层受力后上凸弯曲水平岩层受力后上凸弯曲;两翼地层相背倾斜两翼地层相背倾斜;核部核部地层时代最老地层时代最老;两翼地层时代渐新两翼地层时代渐新;一般形成山岭一般形成山岭 岩层褶构造中，背斜、向斜通常共存岩层褶构造中，背斜、向斜通常共存:相邻的背斜之间是向斜相邻的背斜之间是向斜相邻的向斜之间是背斜相邻的向斜之间是背斜相邻背斜，向斜共用一个翼相邻背斜，向斜共用一个翼向斜山向斜山4.4.断裂构造断裂构造 岩层受力发生脆性破裂而产生的构造岩层受力发生脆性破裂而产生的构造,根据相邻岩块沿破裂根据相邻岩块沿破裂面的位移量，可分为节理和断层。面的位移量，可分为节理和断层。节理节理节理是当岩层、岩体发生破裂，而破裂面两侧岩块节理是当岩层、岩体发生破裂，而破裂面两侧岩块没有发生显著位移时的断裂构造。没有发生显著位移时的断裂构造。它是野外常见的构造现象，它是野外常见的构造现象，一般成群、成族出现。一般成群、成族出现。断层断层岩体发生较明显位移的破裂带或破裂面岩体发生较明显位移的破裂带或破裂面,断层是地壳断层是地壳中广泛存在的地质构造，形态各异，规模不一。断层深度可达中广泛存在的地质构造，形态各异，规模不一。断层深度可达数千米，断层延伸最长可达数百甚至上千千米。数千米，断层延伸最长可达数百甚至上千千米。正断层正断层逆断层逆断层平移断层平移断层断层擦痕断层擦痕大陆裂缝大陆裂缝