地质学基础第二章地质作用

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地质作用的概念,地质作用,是指由自然动力引起地球(主要是岩石圈)的物质组成、,内部结构、构造和地表形态变化、发展的作用。引起这些变化的各,种自然动力,称为,地质营力,。,*,地质作用一方面不停地破坏着地球原有的物质成分、结构、构造和地表形,态;另一方面又不断形成新的物质成分、结构、构造和地表形态。,风蚀地貌,二、地质作用的能量来源,1.,内能,源于地球内部的,能量。,重力能,:,是地心引,力给予物体的位能。,是地表流水、冰川、,块体等运动的动力。,热能:,由增积作,用、重力收缩、放射,性元素衰变等产生。,与岩浆作用、变质作,用等关系密切。,结晶能和化学能,是内部化学成分的转,变及结晶过程中,产生的,常以热能,的形式表现出来。,地球旋转能:,是由地球自转和,公转而产生的能量。,促使地球物质移动,移动等。,2.,外能,源于地球外部的,能量。,太阳辐射能:,产生空气对流和,大气环流、水圈,的运动等。,日月引力能:,导致潮汐、固体潮,等。,生物能:,可对地表岩石、矿,物产生破坏作用。,三、地质作用的类型,根据地质作用的能量来源不同,通常将其分为:,1.,内动力地质作用,内动力地质作用是指由内能引起的岩石圈甚至地球的物质成分、结构和地表形态的变化与发展。,内动力地质作用的具体类型见下页。,2.,外动力地质作用,外动力地质作用是指由外能引起地壳表面形态、物质成分变,化的作用。,外动力地质作用的具体类型见下页。,*总体而言,,内动力地质作用形成地表的高低起伏,决定了地球,表面的基本特征和内部构造;外动力地质作用削高填低,塑造地,表形态,促使地表形态演变。内、外动力地质作用相互联系、相,互制约,共同促进地壳的不断演化。,地质作用类型划分表,地质作用,内动力地质作用,构造运动,水平运动,垂直(升降)运动,地震作用,构造地震作用,火山地震作用,陷落地震作用,岩浆作用,火山作用,侵入作用,变质作用,动力变质作用,区域变质作用,接触变质作用,交代变质作用,混合岩化作用,,冲击变质作用,外动力地质作用,风化作用,物理风化作用,化学风化作用,生物风化作用,剥蚀作用,风的剥蚀作用,河流的侵蚀作用,地下水的潜蚀作用,海洋和湖泊的剥蚀作用,冰川的刨蚀作用,搬运作用,风的搬运作用,河流的搬运作用,地下水的搬运作用,海洋和湖泊的搬运作用,冰川的搬运作用,沉积作用,风的沉积作用,河流的沉积作用,地下水的沉积作用,海洋和湖泊的沉积作用,冰川的沉积作用,成岩作用,?,胶结作用,重结晶作用,压实作用,*,外动力地质作用:风化、河流、地下水、海洋、冰川、风等。,第二节 内动力地质作用,一、构造运动,(地壳运动),1.,什么是构造运动,构造运动是指由地球内动力引起的地球物质(主,要为地壳或岩石圈)的机械运动。,2.,构造运动分类,1,),根据构造运动发生的时间分类,新构造运动,新近纪以来发生的构造运动。,其中,从人类出现到现在所发生的构造运,动有称为,现代构造运动,。,古构造运动,新近纪以前发生的构造运动,2,),根据构造运动的方向分类,水平构造运动,右上图西盘,1cm/a,(,4cm/a),。,垂直构造运动,右下图,19,世纪初起下降,2cm/a,。,美国圣安德里斯断层,意大利那不勒斯古建筑,2.,构造运动的证据,1,),大地测量资料,主要适用于新构造运动分,析。,如,喜马拉雅山山脉上升,速度,1,2cm/a,,其主峰珠穆,朗玛峰海拔,8848.13m,。,又如,美国圣安德里斯断,层西盘向西北方向的移动速,度为,1cm/a,(,4cm/a),。,珠穆朗玛峰,2,)地貌,主要适用于新构造运动分析。,因为新构造运动发生的时间,较近,有关地貌形态保存较,好。,如,广州、青岛等地的海,蚀地貌;秦皇岛等地与断裂,相关的地貌;泰山地貌等。,黄岛张屯嘴东侧海岸,秦皇岛某地的断层三角面,秦皇岛某地的地堑,泰山与泰安市区,3,)地质构造等,褶皱和断层是构造运动的产,物,因而也是构造运动的证据。,褶皱,断层,构造,运动,构造运动,二、地 震,1.,概念,地震:,是内能逐渐积累到一定程度突然释放,造成岩石圈,的快速颤动。可以发生于陆上,也可以发生于海底。,2.,与地震有关的术语,震源:,地下始发震动并释放能量处。,震中,:,震源在地面上的垂直投影。,*震源深度:,震中至震源的距离。,浅源地震(震源深度,0,70km,)、中源地震(震源深度,70,300km,)、深源地震(震源深度大于,300km,)。,震级:,表示一次地震释放能量的大小。震级每增加,1,级,则释放能量增加约,32,倍。,地震烈度:,指地震对地面及房屋建筑物的影响和破坏的程度。大小与震级的大小、震源的深浅以及震区的地质构造等有关。,历史上有记载的、人员伤亡居前的两次地震均发生在中国:,1556,年,1,月,23,日在陕西华县一带发生约里氏,8.0,级的大地震,导致约,83,万人死亡 (该 年是明 嘉靖,35,年);,1976,年,7,月,28,日发生在河北唐山一代发生里氏,7.8,级的大地震,导致约,24,万人 死亡,,16,万人重伤。,根据引起地震的原因不同,可将地震分为:,1.,构造地震,地应力的累积超过岩石临界强度而产生地壳断裂引起。约占全球天然地震的,90%,,数量多、破坏大。,2.,陷落地震,由悬空地层引起的地震。震源浅、范围小,占,3%,。,3.,火山地震,由火山爆发引起的地震。局限于现代火山活动带,强度不大、震源较浅、范围较小,占,7%,。,4.,人工地震,因施工打桩、地下核试验、人工爆破、水库积水等人为原因引起的地震。规模小、范围小。,如:美国科罗拉多州米德湖地区,,1935,年蓄水,,1937,年发生有感地震百余次,,1939,年水蓄满后,地震达到高潮,发生过,5,级地震,至今尚未平息。,3.,地震的成因分类,1、,环太平洋地震带:,位于太平洋沿岸的海沟-岛弧地带,从南美的安第斯山、北美的洛杉矶、阿拉斯加、阿留申群岛、勘察加半岛和千岛群岛、日本群岛、我国台湾岛、菲律宾群岛、至新西兰群岛,是地球上最主要的地震带。集中了几乎全部的深源地震、90%的中源地震、80%的浅源地震。,2、地中海,印度尼西亚地震带:,又称阿尔卑斯-喜马拉雅地震带,横跨欧亚大陆,主要分布于地中海、经喜马拉雅山、向南至印度尼西亚,再转向东与环太平洋地震带相接。约有15%的地震分布于此。主要为浅源和深源地震。,3、洋脊地震带:,主要沿大西洋洋中脊、印度洋脊、太平洋洋隆及北冰洋洋脊分布。地震强度较前两带弱很多,但均为浅源地震。,4、大陆裂谷地震带:,与区域性大断裂有关,多为浅源地震。如东非裂谷、红海-死海裂谷、贝加尔湖、莱茵地堑等。,4.,世界地震分布,世界地震分布,1,2,3,5.,中国地震分布,分为,东部地震带,(如,唐山地区等)、,中部地震带,(如,汶川地 区等)和,西部地震带,(如,喜马拉雅地区等,属地中海,-,印尼带)。,第二节 内动力地质作用,三、岩 浆 作 用,1.,概念,岩浆:,地球深处天然产出的高温、高压、含大量气体挥发,组分,(H,2,O,、,CO,2,、,SO,2,、,.),成分复杂的硅酸盐熔融体。,岩浆岩:,冷凝以后形成的岩石称为岩浆岩。,2.,岩浆作用,岩浆作用,是指岩浆从形成、运动、直到冷凝、固结成岩的全过程。包括:,喷发作用(火山作用):,岩浆喷出地面。,侵入作用:,岩浆在地面以下活动。,分异作用:,岩浆成分发生改变。,又进一步分为:,a.,液态分异作用,在岩浆结晶之前,在液态下发生的,按照相对密度析为成分较简单的岩浆,重者在下,轻者在上。,b.,结晶分异作用,在岩浆结晶过程中发生的。岩浆在冷却过程中,有一部分先结晶出来的矿物因各自的相对密度不同,大者沉于岩浆底部,小者上浮。,同化混染作用,等,岩浆活动过程中,熔化围岩并改变自身成分的作用。 同化混染作用的强弱取决于地质构造条件、岩体规模、热力条件、挥发组分含量及围岩性质等。,活火山,(,active volcano,)是指正在喷发和预期可能再次,喷发的火山。,全世界的活火山大约有,500,600,座。其分布有一定的规律。,环太平洋火山带,分布于太平洋板块与周围大陆板块的汇聚型边界的大陆一侧,已知有,319,座火山,占,62%,,以安山质和流纹质熔浆喷发为主。,地中海,-,印尼火山带,又称阿尔卑斯,-,喜马拉雅火山带。位于非洲板块、印度板块与欧亚板块之间的汇聚型板块边缘,已知有,94,座活火山,占,18%,,熔浆喷发从基性到酸性都有,性质多变。,洋脊火山带,分布于大西洋、太平洋、印度洋的洋脊,已知有活火山,60,余座,多为玄武质岩浆。,大陆裂谷火山带,3.,世界活火山分布,火 山 喷 发,岩脉、岩墙,第二节 内动力地质作用,四、变 质 作 用,1.,概念,变质作用:,原岩基本在固态的条件下,受内动力的作用使原有,的岩石矿物成分和结构、构造发生变化,而形成新的岩石的过,程。变质作用的结果是形成变质岩,。,2.,特点,1.,与地壳的形成发展密切相关,不同时期地壳状况、热流强度,和分布、构造运动特点的差异均影响变质作用。,2.,一般发生在温度、压力较高的地下深处。,3.,基本固态条件下进行的,无大量流体参与。,四、变 质 作 用,第三节 外动力地质作用,1.,什么是风化作用,风化作用,是指暴露在地表的岩石长期受到温度、,O,2,、,CO,2,、水以及生物等影响而发生机械破碎和化学分解的作用。,2.,风化作用类型,包括:物理风化、化学风化、生物化学风化。,1,)物理风化,(机械风化),物理风化,是指在,地表条件下,岩石机械破碎成细小碎块的作用。,引起物理风化的因素包括:,温度变化,岩石热胀冷缩;,水的物态变化,冰劈;,盐类结晶,岩石释重,岩石体积膨胀、破坏;,植物根劈等,一、风化作用,1,2,3,岩石释重,形成于地下深处的岩体,由于上覆巨厚的沉积物而承受巨大的静压力,由于地壳运动的抬升,上覆岩层遭受剥蚀并被搬离原地,使地下深处的岩体出露于地表。随着静压力的解除,岩体趋向于向上或向外产生膨胀,从而形成一系列与地表近于平行的大裂隙,破坏了岩体的完整性,为各种外动力地质作用奠定了基础。,物理风化使岩石逐渐破碎,不仅形成陆源碎屑物质,也为化学风化提供有利条件。在高寒和干燥地区,物理风化占优势。,1,)氧化作用,氧与岩石元素反应。,如地表的黄铁矿的氧化形成褐铁矿,铁帽,找矿的标志。,4,FeS,2,+ O,2,+ H,2,O Fe(OH),3,+H,2,SO,4,黄铁矿 褐铁矿,2.,溶解作用,除易溶盐类以外,富含碳酸等酸类的水可使许多 盐类溶解。,3.,水解作用,水中的,H+,或,OH-,与矿物离子间的反应,使部分成分溶解。如,,4KAlSi3O8 + H2O Al4(Si4O8)(OH)8 + SiO2 + K(OH),正长石 高岭石,4.,水化(水合)作用,矿物吸收一定量的水,形成结晶水、结构水,成为新矿物。如,,CaSO,4,+ H,2,O = CaSO,4,2H,2,O,3,)生物化学风化,生物新陈代谢及尸体腐烂分解的产物与岩石中矿物发生化学反应,使其破坏的过程。,2,)化学风化,是岩石矿物发生化学反应而变化的作用。,溶解作用,1,)自然地理条件,主要包括温度、湿度等,另外,植被、地形等也有影响。,干旱、寒冷,物理风化为主;,炎热、潮湿,化学风化为主。,2,)岩性特征,(,1,)岩石的矿物成分,不同矿物对风化作用的敏感程度不同。,(,2,)岩石的结构、构造,非晶质、细粒、等粒、孔隙度大的岩石,水易渗入,与水体的接触面积大,易风化;节理、裂隙、断裂发育的易风化。,3.,风化作用的影响因素,4.,风化壳及其结构,风化壳,:岩石风化残留物在陆地上构成的不连续的薄层。,古风化壳:,被沉积物埋藏的风化壳。,风化壳的结构:,底部基岩,半风化的残积层,上部的土壤层。,冰劈,*球状风化,发育条件:有几组交叉的节理;厚层块状;等粒结构。形成过程见,图,A,、,B,、,C,。,三、河流的地质作用,河流,:,大陆表面常年有定向流动水体的槽形谷地。,西藏,1.,河流的河谷组成要素,1,)河谷,(,river valley,):河流流经的介于山丘间的长条状倾斜凹地。,见下图,2,)河谷组成要素,谷底,河谷底部较为平坦的部分;,河床,谷底上河水占据的沟槽;,河漫滩,谷底上除河床外的其余部分;,谷坡,谷底至分水岭的斜坡,河流阶地,谷坡上出现地势较平坦的地段。,河流阶地:地壳阶段性抬升与河流侵蚀作用的产物,2.,河流的地质作用,包括,侵蚀,、,搬运,和,沉积,作用。,1,)河流的侵蚀作用,河流侵蚀作用,是指河流流动过程中对地表的破坏作用。,根据侵蚀方式分为:,溶蚀、冲刷、磨蚀。,根据侵蚀方向分为:,下蚀作用和侧蚀作用,(,1,),河流的下蚀作用:,河流侵蚀河床底部岩石使河谷不断加深的作用,多见于山区河流。,河流的向源侵蚀:,因河床岩性的差别、断层等形成陡坝和跌水,跌水侵蚀陡坝基部,使其不断淘空、崩塌,河谷因源头后退而向上游推进、伸长的过程。侵蚀基准面是海平面。,河流下蚀的结果,地表夷平。,河流的下蚀基于势能转换的动能,故:河流下切侵蚀,的极限是侵蚀基准面:,最终侵蚀基准面,海平面;,地方性侵蚀基准面,湖泊等。,壶口瀑布,壶口,是指黄河河床突然裂开的一道宽50,m、,深30,m、,长5000,m,的河槽。,每年后退5,cm,。,“,黄河之水天上来,”,“千里黄河一壶收”,(,2,)河流的侧蚀作用,河水侵蚀河床两岸和谷坡,使河床左右迁移,谷坡后退,河谷加宽的作用。,侧蚀作用的主要原因:,河水流动呈,单向环流,的螺旋式前进,凹岸,凸岸,侧蚀作用的结果:,河床曲率增加,河道加长,动能降低。,裁弯取直,科罗拉多洲河,一般来说,河流的上游以下蚀(下切)作用为主,形成“,V”,字型的河谷;中、下游以侧蚀作用为主,形成“,U”,字型的河谷。,剖面上河谷的形态可分为两种:“,V”,河谷和“,U”,河谷。,2,)河流的搬运作用,机械搬运:,搬运物呈颗粒状,搬运量和颗粒大小与河水的流速、流量有关。,化学搬运:,搬运物为,地下水或河水溶解岩石形成的盐类或胶体。,3,)河流的沉积作用,是指河流能量降低,或化学条件改变时,搬运物沉积下来的作用。,沉积场所:,河口、凸岸、河床变缓处、河漫平原。,湖南澧水河中的砾石质边滩沉积,*,沉积分异作用 :,沉积物因物理、化学性质不同而分别沉积。,机械沉积分异作用:,碎屑物质在流水搬运和沉积的过程中,按 粒度、密度、形状、成分等差异发生有序沉积的现象。,见下图,化学沉积分异作用,:,河水中的溶解物质按溶解度不同,或受溶液的性质、温度、,pH,等的影响,依次沉积。,见下图,河流的向源侵蚀:,因河床岩性的差别、断层等形成,陡坝和,跌水,,跌水,侵蚀,陡坝基部,使其不断,淘空、崩塌,河谷因源头后退而向上游,推进、伸长的过程。,三、地下水的地质作用,1.,地下水,埋藏于地下的水,即地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水。,主要源于地表水,三、地下水的地质作用,2.,地下水的运动,1,)岩石空隙对运动的影响,其运动取决于:,孔隙度:,孔隙与岩石的总体积之比(,V,P,/V,),.,与颗粒大小、分选性、磨圆度、胶结和压实程度有关,渗透率:,水流过岩石的难易程度,受孔隙大小与连通情况控制。,2,)地下水的分带,(,1,)未饱和带(包气带):含毛细管水,,,其余被空气充,填。,(,2,)暂时饱和带:潜水面随季节而变化的带。,(,3,)饱和带,充满地下水,潜水:,地表以下第一个隔水层以上,含水层里的地下水。,其顶面为潜水面。,层间水:,两个隔水层之间的水。,靠出露地表的透水层补给。承压水,自流水,地形高处渗透水排泄缓抬高潜水面,,低处渗出降低潜水面。,地下水主要受重力影响而,流动,方式以缓慢渗透为主 。,上下运动,未饱和带,水平运动,饱和带,化学作用为主,机械作用为辅。包括侵蚀、搬运、沉积三方面,。,1,)地下水的潜蚀作用,(,地下的剥蚀作用),(,1,)机械潜蚀作用,除地下河以外,一般仅能冲出松散沉积物中的粉砂、粘土, 伴化学溶解。,结果,孔隙增大 滑坡,(,2,)溶蚀(化学)作用,富,CO2,和有机酸的地下水溶蚀矿物,结果,溶蚀地貌,2,)地下水的搬运作用,机械搬运力极小,物质以胶体、真溶液方式的化学搬运为主。,3,)地下水的沉积作用,化学沉积,3.,地下水的地质作用,岩溶地貌、喀斯特,石林、落水洞、溶蚀漏斗、溶洞、溶蚀谷、天生桥、,孤峰、峰林,岩溶,发育于气候湿热地区与可溶性岩石分布地区。,世界占34%,我国占14.3%,1.,海水的运动及其对地质作用的影响,影响海洋地质作用的最主要的因素,包括,海浪、潮汐、洋流、浊流。,海洋的地质作用类型包括,剥蚀、搬运、沉积作用。,1,)海浪,海水形成的波浪,主要由风引起。,其大小与风力、风的持久性、和海面的开阔程度有关。,四、 海洋的地质作用,深水区,水质点呈圆周运动,且向下减小,深度,1/2,波长处,(浪基面)水质点近于静止。,浅水区,1/2,波长以内,水质点椭圆形或直线形,波形,开始倾斜。小于波高时,形成冲浪。,2,)潮汐,海水的周期性涨落,,包括:潮汐(升降运动),潮流(水平流动,源于月球引力及,月地惯性离心力,3,)洋流,洋流:海洋中大范围内沿一定方向流动的海水。,受定向风和海水温差的影响。,暖流、寒流,2.,海洋的剥蚀作用,海蚀作用,海水的运动、溶解、海洋生物活动等因素引起海岸,及海底岩石的破坏作用。,1,),海蚀作用方式及盛行区,常以机械剥蚀作用为主,包括海水的冲蚀、砂砾的磨蚀。,主要发生区域:海岸带。,2,)海岸带的海蚀作用,营力以海浪为主,潮汐作用为辅。,陡峭地区:,海蚀凹槽,海蚀崖、海蚀柱,波切台(海蚀平台)、波筑台。,海蚀崖的后退限度。,3,)浊流和洋流在海底的剥蚀作用,浊流,“,V,”,形峡谷;,洋流,极弱冲刷。,3.,海洋的搬运作用,海水把携带的物质搬到其它地方的作用包括机械搬运和化学搬运,1,)海浪和潮流的搬运作用,海浪:拍岸浪,垂直海岸搬运,沿岸流,平行海岸搬运,能量大:则搬运颗粒粗;,能量小:则搬运颗粒细。,2,)洋流和浊流的搬运作用,洋流:细、远,浊流:大小混杂、时空局限,4.,海洋的沉积作用,大部分水体相对较安静,海洋的沉积作用是海洋,地质作用中最主要的作用。,机械沉积、化学沉积、生物沉积,锰结核,由水针铁矿、钠水锰矿、,钡镁锰矿等矿物组成,含,30,多种,元素,珊瑚动物生存条件:小于,50,米,阳光充足,,水温,25C,,水质清洁,含盐度正常的海域。,五、 冰川的地质作用,1.,什么是冰川,冰川,是陆地上缓慢流动着的巨大冰体。,冰川是在降雪量超过融化及蒸发量时形成的。,冰川冰的形成:,雪花,雪粒,粒雪,冰川冰,2.,冰川分类,1,)大陆冰川,大陆冰川是基本覆盖着整个岛屿与,大陆的巨大冰块,又称大陆冰盖或,冰被。,地球上有两大冰盖,即南极冰盖和,格陵兰冰盖,它们占世界冰川总体,积的,99,,其中南极冰盖占,90,。,2,)山岳冰川,山岳冰川是存在于山地中的冰川的,统称。,*冰川的运动的动力,来自自身的重量,产生的压力和重力作用,雪原,雪线,消融带,雪线,年积雪量等于,年消融量之处。,3.,冰川的地质作用,1,)剥蚀作用,刨蚀作用。,包括挖掘、磨蚀。,2,)冰川的搬运:,载运:冰内的碎屑,冰川搬运的主要方式。,推运:冰川前端的推力,特征:不具分选、磨圆。,3,)冰川的沉积作用,冰川消融 沉积 : 冰碛物,1,)冰川的剥蚀作用,冰川的剥蚀作用,是指冰川在运动过程中,对冰床的破坏作用,又称为刨蚀作用。,(1),挖掘作用:,冰川将冰床底部及两侧基岩破碎,并将破碎物掘起带走。,(2)磨蚀作用,:,冰川挖掘出的岩石碎块被冻结在冰川底部或两侧,它们像锉刀一样研磨和刻削谷底及两侧基岩,在基沿上留下冰擦痕等。,羊背石,冰川擦痕,2,)冰川的搬运作用,冰川将挖掘的碎屑,搬运至冰川前端。包括:,(,1,),载运:,冻结在冰内的碎屑随冰川流动而被搬运。是冰川搬运的主要方式,。,(,2,),推运:,冰川靠前端的推力搬运碎屑。,3,)冰川的沉积作用,冰碛物,-,冰川的沉积物。一般具有分选极差、磨圆极差、无层理等特点。其中可含条痕石、适应寒冷气候的生物化石等。,终碛堤,冰斗,角峰,刃脊,悬谷,冰蚀谷,U,形谷,冰斗湖,4.,冰川地貌,风以自身的风力和吹起地表的松散颗粒,形成风沙流对地表进行破坏,又能将破坏产物搬运到其他地区沉积下来,这个过程叫作,风的地质作用。包括剥蚀、搬运、沉积作用。,1.,风的剥蚀作用(风蚀作用),以自身的动力和风中所携带的砂石对地表的破坏作用。,包括:,吹蚀作用,风将岩石表层的碎屑颗粒吹走。,磨蚀作用,风中的砂石对基岩碰撞、研磨。,风蚀作用形成的地表类型:,风蚀蘑菇、风蚀柱、风棱石、蜂窝石等。,六、风的地质作用,2.,风的搬运作用,悬移,细小的砂粒或粘土(常,0.2,mm,),,悬浮搬运,距离远。,跃移,砂粒跳跃式前进,,0.2 2,mm,。,推移,砂和细砾以滚动方式缓慢前进。,3.,风的沉积作用,包括:,(,1,)风成砂,分选、磨圆好,一般,0.25 0.05mm,可形成新月型沙丘、纵向沙垅、横向沙垅。,(,2,)风成黄土,粉砂、粘土;,疏松、多孔,无层理,垂直节理发育;,分布不受地形局限。,
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