動力地質(zhì)學原理

第一章地球

第一節(jié)宇宙

宇宙:古人稱“四方上下曰宇，古往今來曰宙"。宇宙是無限、永恒、不斷運動變化的客

觀物質(zhì)世界?！坝睢笔强臻g的概念，是無邊無際的：“宙”是時間的概念，是無始無終的。

—?、宇宙中的天體和物質(zhì)：

宇宙的統(tǒng)性在于它的物質(zhì)性，即任何宇宙空間無一不是物質(zhì)的或由物質(zhì)構(gòu)成的。但宇

宙中的物質(zhì)存在于多種形式，一部分物質(zhì)以電磁波、星際物質(zhì)等形式呈連續(xù)狀態(tài)彌散在宇宙

空間；另一部分物質(zhì)則積聚、堆積成團，表現(xiàn)為各種堆積形態(tài)的聚集實體。如地球、月球、

行星、恒星和星云等。把包括星際物質(zhì)和各種積聚態(tài)實體在內(nèi)的所有宇宙星體統(tǒng)稱為天體。

宇宙中的天體和物質(zhì):，恒星(star)，星際物質(zhì)——星際云——星云

(一)、恒星(star)：恒星是由熾熱氣體組成的、自身能夠發(fā)光的球形或類似球形的

天體。其主要特征是：

1、宇宙最重要的天體，集中了宇宙中相當大的能量；

2、構(gòu)成恒星的主要氣體為氫、次為氮，其他元素少；

3、擁有巨大質(zhì)量是恒星能發(fā)光的基本原因；

4、體積懸殊，小則直徑干km,大者為太陽的2000倍：

5、平均密度相差懸殊；

6、距地球非常遙遠，最近的半人馬座a星4.3I?y；

7、恒星不恒，一直在運動。

(二)星際物質(zhì)、星際云和星云：

1、星際物質(zhì)：在恒星與恒星之間存在廣闊的空間，稱為星際空間。彌漫于星際空間內(nèi)

極其稀薄的物質(zhì)稱為星際物質(zhì)，包括星際氣體和星際塵埃。

2、星際云：星際物質(zhì)的密集形式。

3、星云：星際物質(zhì)更加龐大和更加密集的形式，呈云霧狀。

(三)天體系統(tǒng)(spheresystems)和星系：

宇宙中物質(zhì)是運動的，并有一定的系統(tǒng)和規(guī)律，相互吸引和旋轉(zhuǎn)，形成不同層次的天體

系統(tǒng)。如月地系統(tǒng)，太陽系、銀河系等。

二、宇宙的起源：

20世紀初，天文學家斯里弗爾(V.M.Slipher)發(fā)現(xiàn)星系以每秒數(shù)十萬米高速退行；

1929年，哈勃(E.P.Hubble)觀測到河外星系退行資料，離我們愈遠退得愈快；

1916年，愛因斯坦(A.Einstien)提出廣義相對論，演繹出宇宙在膨脹的理論；

天文學家繼續(xù)觀測證明，宇宙在膨脹；宇宙大爆炸的產(chǎn)物；距離今約150億年。

第二節(jié)、銀河系與太陽系

?、銀河系(milkwaysysten)：是一個由大約1400億顆恒星和大量星際物質(zhì)組成的龐

大系統(tǒng)。正面成旋渦狀，側(cè)面呈中間厚邊緣薄的扁餅狀。銀河系的直徑約10萬光年。中心

稱銀核，直徑約1萬光年；核外邊緣稱銀盤；銀盤的中心平面稱為銀道面。銀河系的所有天

體大體順著銀道面繞核心快速旋轉(zhuǎn)運動，這種運動稱為銀河系自轉(zhuǎn)。

二、太陽系(solarsystem)：以太陽為中心并受太陽引力支配的天體系統(tǒng)。

(-)太陽系的主要特征：

1、太陽：太陽是其中唯一的一顆恒星，占太陽系質(zhì)量的99.87%,發(fā)出強光和熱。太陽

外部大氣中有73種元素，其中氫為71%,氮為26.5%,氧、碳、氮、筑等氣體攻占2%,鎂、

硅、銀、硫、鈣等占0.4%,其余60多種元素占不足0.1%。太陽內(nèi)部：主要由氫構(gòu)成，中心

密度達160g/cm3,壓力為3.4X108Pa,溫度高達15X108℃。在這里氫發(fā)生熱核反應(yīng)轉(zhuǎn)變成氮

(He)放出巨大的能量，這就是太陽發(fā)出光和熱的能源。

光球?qū)樱禾柋砻媸枪馇驅(qū)?，他金光奪目，平均溫度高達5500℃,厚約3000km,不

斷發(fā)出光和熱，傳向四面八方。只有約22億分之一輻射到地球，造成地表合適的氣溫，為

地球生命的存活創(chuàng)造了條件。在光球?qū)又谐３３霈F(xiàn)大小不等的黑斑點，稱為太陽黑子；黑子

出現(xiàn)可引起磁暴，影響地磁場和無線通信。

色球?qū)樱汗馇驅(qū)油饷媸巧驅(qū)?，呈玫瑰紅色，向外不斷噴出鋸齒狀火焰，溫度高達數(shù)萬

度，厚約7000km。在色球?qū)由峡粘３姵龈哌_數(shù)千公里的火舌，稱為日珥；有時可出現(xiàn)巨

大的亮點，稱為耀斑；耀斑可發(fā)出強烈的電磁輻射和各種射線，引起地磁場和氣候變化。

日冕：色球?qū)又鉃槿彰?，是太陽最外層稀薄的“大氣”，該層呈亮白色，溫度高達100

萬度以上。

2、行星與衛(wèi)星：

圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的是8大行星，小行星帶及衛(wèi)星、隕星和彗星等；太陽系天體以太陽為中

心作高速旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向相同；行星分布及運轉(zhuǎn)幾乎都在一個共同平面內(nèi)，該平面叫

赤道面。

靠近太陽的4顆行星分別是水星、金星、地球和火星，他們的大小和物理性質(zhì)與地球相

似，稱為類地行星：外側(cè)的木星、土星、天王星和海王星四顆星個體較大，物理特性與木星

相似，稱為類木行星。

3、小行星帶：在火星與木星之間，也就是內(nèi)圈星與外圈行之間有一個相對集中的小行

星帶。

4、衛(wèi)星：圍繞行星運轉(zhuǎn)的星體稱為衛(wèi)星。木星有12顆衛(wèi)星，土星有23顆衛(wèi)星，地球

有1顆衛(wèi)星--月球。

5、隕星：在太陽系還有一些無固定外形和軌道飛行的固態(tài)塊體，稱為隕星。他們有些

會墜入個行星表面，當然也有少數(shù)到達地球。體積小的隕星在進入大氣層時就燒化了，只留

下一道流光，稱為流星。

一些大的隕星進入大氣層可因摩擦迅速升溫而爆炸，沒燒盡的落在地面形成隕石，散落

較多的稱隕石雨。

6、隕石：分石隕石、鐵隕石和過度類型的石鐵隕石三類。這是天賜的宇宙物質(zhì)標本，

對研究天體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和演化有重要意義。

(-)太陽系的起源

康德一拉普拉斯星云假說。1775年，哲學家康德(l.kant)認為，在萬有引力作用下，

原始彌漫物質(zhì)逐漸分別凝聚，形成了太陽系內(nèi)的各天體：1796年，法國科學院院士拉普拉

斯(P.S.Laplace)從數(shù)學和力學角度進行了闡述：太陽系本是一團旋轉(zhuǎn)的熾熱氣體，山于冷

卻收縮，越轉(zhuǎn)越快，離心力加大，變得扁如圓盤；當外緣離心力大于引力時，一部分物質(zhì)被

拋出，成為圓環(huán)；拋出物分離，凝結(jié)成行星；行星周圍的衛(wèi)星也有類似形成過程；星云中心

成為太陽。

第三節(jié)、地球的物理性質(zhì)

一、地球的形狀與大?。?/p>

地球是太陽系自內(nèi)向外的第三顆行星。距離地球約為1.496X10的8次方公里(一個天

文單位)。公轉(zhuǎn)一周約365.256d。自轉(zhuǎn)一周的時間為23小時56分4秒。

1、形狀：古人認為地球是方的，有“天圓地方”之說。后來經(jīng)過環(huán)球航行，才弄清地

球是圓的。由于地球表面起伏不平，決非光滑的球面，也稱為地球體。實際上是一個近似的

三軸橢球體。我們現(xiàn)在說的地球形狀指大地水準面所圈閉的形狀。大地水準面(geoid)--

由平均海平面所構(gòu)成并延伸通過陸地的封閉曲面。

地球的真實形狀略呈梨形，南極向內(nèi)下凹30m,北極向上凸出約10m。

2、大?。簢H大地測量與地球物理聯(lián)合會(1980)公布地球大小主要數(shù)據(jù):

赤道半徑：a=6378.137km;赤道周長40075.7km;

兩極半徑：c=6356.752km;子午線周長40008.08km;

平均半徑：6371.012km;表面積5.101X108km2；

扁率：a-c/a=V298.257體積10832X108km3

二、地球的重力(gravity)；

地球表面某點的重力是該點所受地心引力和繞軸旋轉(zhuǎn)的離心力的合力。具有隨緯度增高

而增加的規(guī)律。重力在地球內(nèi)部0km—2900(或2885)km遞增，地表(0km)為981Gal,

在33~35km處為983Gal,650km處為995Gal,2885km為1069GaL且達最大值;2900(2885)

km往地心遞減，最終變?yōu)?反映地內(nèi)物質(zhì)的密度存在巨大變化。

三、地球的密度和壓力：

1、密度(density)：密度=質(zhì)量/體積；0km處密度約2.6g/cm3；<33km處密度約

2.9g/cm3；>33km處密度約3.32g/cm3；<2900(2885)km處密度約5.56g/cm3；>2900

(2885)km處密度約9.98g/cm3；內(nèi)核處為12.51g/cm3；總體規(guī)律：從地表到地心，密度

逐漸增大，在33km、2900(2885)km以及其他深度，密度突然增高。

2、壓力(compressivestress)：靜壓力，即壓強(intensityofpressure)隨深度增加

壓力不斷增加：33km處為1200Mpa,2900(2885)處為135200Mpa,地心處可達361700Mpa?

四、地球的溫度(temperature)：

地表的火山、溫泉都告訴我們，地球的內(nèi)部是熾熱的。據(jù)地內(nèi)溫度分布可分為三層：

1、變溫層(外熱層)：地表受太陽影響，溫度一年四季，白天黑夜呈周期變化的表層。

2、常溫層：在外熱層之下界一個厚度不大的地帶，其地溫常年保持不變。

3、內(nèi)熱層：在常溫層之下，山地球內(nèi)熱提供熱量，使溫度隨深度增加而有規(guī)律的升高。

地溫增量有如下兩種表達方式：

地熱增溫率或地溫梯度(geothermalgradient)一常溫層之下，得向下加深100m所升

高的溫度，平均3℃。

地熱增溫級一溫度每增加：L℃所增加的深度，是地溫梯度的倒數(shù)。33km處約400℃-

1100°C,2885km處為3700C,地核高達4500℃。

所以地內(nèi)熱量主要用于造山作用和推動地殼水平運動；太陽熱引起大氣運動、風化作用

等外動力地質(zhì)作用。

五、地球的磁場(magneticfield)：

地球周圍存在著磁場，稱為地磁場(geomagneticfield),地磁場主要要素

(geomagmetic)有：

1、磁偏角：磁場強度矢量的水平投影與正北方向的夾角，即磁子午線與地理子午線之

間的夾角。

2、磁傾角：磁場強度矢量與水平面的交角。

3、磁場強度：磁場大小的絕對值，平均為50UT。

4、磁異常(magneticanomaly)：地球淺部具磁性物質(zhì)引起的局部異常。地磁場不穩(wěn)定，

有三種變化：1、磁場強度變化；2、地磁極的移動；3、地磁極性變化。

六、地球的彈塑性：

地球既有彈性特征，也有塑性變形特征。

1、地球具有彈性：表現(xiàn)在地球內(nèi)部能傳播地震波，因為地震波是彈性波。地表的固體

巖石在日、月引力的作用下也有交替的漲落現(xiàn)象，其幅度為7—8cm,這種現(xiàn)象稱為固體潮。

2、地球具有塑性：地球是旋轉(zhuǎn)橢球體；地球中的韌性變形。

第四節(jié)地球的結(jié)構(gòu)

一、地球的內(nèi)部圈層

1、劃分依據(jù)：

最初，地質(zhì)學主要是通過對地表出露的巖石、地下礦井直接觀察地球內(nèi)部進行研究。其

深度只有幾千米，最深的鉆井也只有12.5公里。從地表海拔最高點加上最深的鉆井也只有

20來公里，和地球的半徑相比只能說是皮毛。

后來，開始利用地震波進行研究，可以了解整個地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

地震波分縱波、橫波和面波，面波只沿地面?zhèn)鞑ィ虼嗽诘厍騼?nèi)部主要通過縱波和橫波

來研究?？v波質(zhì)點的振動方向與地震波的傳播方向一致，橫波質(zhì)點的振動方向與地震波的傳

播方向垂直。因此橫波不能通過液態(tài)物質(zhì)。

地震波在傳播中遇到密度不同的物質(zhì)波速回發(fā)生變化，遇到界面時會發(fā)生折射和反射，

這就為研究地球內(nèi)部圈層提供了依據(jù)。

地震波從地震的震源激發(fā)向四面八方傳播，到達地表的各個地震臺站后被地震儀所記錄

下來。根據(jù)這些記錄，人們可以推斷地震波的傳播路徑、速度變化以及介質(zhì)的特點，了解地

球的內(nèi)部構(gòu)造。

2、內(nèi)部圈層的劃分：

根據(jù)地震波在地球內(nèi)部波速的變化和折、反射情況，可將地球內(nèi)部劃分為由兩個一級不

連續(xù)界面（33km處的莫霍面，2900（2885）km處的古登堡面）分割的三個一級圈層。這

些界面和地表一樣，不是光滑平整的球面，他們也凹凸起伏。

（一）、地殼（crust）：是固體地球的最外一圈，由巖石組成，是一個相對剛性的外殼。

地殼厚5—70km,平均33-35km,其底界為莫霍面?？煞譃榇箨懶偷貧ず痛笱笮偷貧?。

1、大陸型地殼：薄的地方不到20km,最后可達70-80km,平均厚35km。陸殼具雙層結(jié)

構(gòu)，上層主要是氧、硅、鋁等輕元素，故稱硅鋁層（Si-AI層），其平均密度2.7g/cm3,以酸

性巖漿巖（花崗巖）和變質(zhì)巖為主；下層主要成分為氧、硅、鐵、鎂，故稱硅鎂層（Si—Mg

層）。其平均密度3.0g/cm3,主要巖石為基性巖漿巖（玄武巖），故又稱為玄武巖質(zhì)層。

2、大洋型地殼：大洋地殼厚度變化在5-8km,平均厚6km,大洋地殼只有玄武質(zhì)層，缺

失硅鋁質(zhì)層。

艾利的山根說：美國天文學家艾利（G.B.Aity,1855）認為，厚度大的地殼有較大重量，但因

其下沉深，所獲的浮力大；而厚度小的地殼具有較小重量，因其下沉淺，所獲的浮力小，故

兩者都能達到均衡。艾利看法的重點是高山之下有“根”，故稱山根說（theoryofmountain

root）。例如海中航行的船只，水中漂浮物等。

目前的觀點認為：均衡現(xiàn)象是存在的，但是引起均衡的動力不是巖塊的浮力，而是重力。

其原理是，地球內(nèi)部某,?深度可以找尋一個水平面，稱為補償基面（compensationlevel）。

在此面單位面積上的所承受的上覆巖塊的總重量都相同。以此補償基面為準，高山地區(qū)地勢

雖高，地殼厚度大，但其下部地幔厚度??；大洋地區(qū)地勢雖低，但其擁有的地幔厚度大。故

兩處巖塊的總重量相等，從而可保持重力均衡（isogtasy）,

（二）、地幔（mantle）：介于莫霍面與古登堡面之間，33—2885km。其厚度超過2800km,

平均密度4.5g/cm3,橫向變化不大。據(jù)650km處的地震波速變化，又可分為上地幔和下地

幔。其中上地幔（33—650km）平均密度3.5g/cm3,主要成分是超基性巖的橄欖巖。其頂部

部為固態(tài)（33—70km）；中部為部分熔融狀態(tài)（70—250km,巖漿發(fā)源地），下部為固態(tài)（250

—650km）?下地幔也為固態(tài)（650-2885km）..

（三）、巖石圈和軟流圈：上地幔上部的固態(tài)與地殼組成巖石圈，為剛性，有強度。在大

陸區(qū)有硅鋁層、硅鎂層及橄欖巖層；在大洋區(qū)只有硅鎂層和橄欖巖層。

巖石圈之下，70~250km為上地幔中部的低速層，物制成部分熔融狀態(tài)，為軟流圈。板

塊構(gòu)造認為巖石圈板塊可在軟流圈之上漂移，就像冰在水上漂一樣。

(四)、地核(core)：外核(2885—4170km),液態(tài)；過渡層(4170—5155km),固液態(tài)

過渡帶；內(nèi)核(5155■—6371km),固態(tài)。地核成分與鐵隕石(ironmeteorolite)相近,表明

主要為鐵、鎂物質(zhì)，其次有少量硅、硫等輕元素組成的合金。

莫霍面(mohodiscontinuity)：前南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇首先發(fā)現(xiàn)(1909年)地殼與

地幔的不連續(xù)面，平均深度為33km。

古登堡面(Gutenbergdiscontinuity)：美國地球物理學家古登堡首先發(fā)現(xiàn)(1914年)地

幔與地核的分界面，平均深度為2885km。

地核的運動：早有學者推測地核轉(zhuǎn)動較快，但證據(jù)不足。

1996年，旅美中國學者宋曉東博士與里查茲教授通過地震波研究，發(fā)現(xiàn)地核的對稱軸比

地球的旋轉(zhuǎn)軸每年向東偏移1.1°(其后蘇維加等人認為地核比地幔自轉(zhuǎn)速度每年快2。

-3°),這就意味著地核的旋轉(zhuǎn)速度比地球每年快20km(如圖3-2)。成為96年國際十大科

技新成果之一，

地球的誕生

行星地球是宇宙中的塵埃在引力的作用下逐漸形成的。冷星云一星子一塵埃集合體；溫

度高，輕者跑掉，重者以固體為主，留在地球表面，受萬有引力作用向中心聚積，體積縮小，

物質(zhì)密度越來越大；收縮停止，熱者上升，又發(fā)生膨脹，輕者上升，重者下沉，形成了地核、

地幔、地殼和水圈、大氣圈等內(nèi)部、外部圈層構(gòu)造。

思考題

(-)基本概念：1.宇宙；2.恒星；3.大陸裂谷；4.島弧一海溝系：5.重力均衡；

(二)1、恒星的主要特征是什么？

2、太陽系有哪些主要特征？

3、宇宙的內(nèi)涵究竟怎樣理解？如何認識？

4、何謂均衡原理？

第一章地球

地球的外部圈層：生物圈；水圈；大氣圈

地球的外部圈層大氣圈

-、大氣的組成：

大氣圈(atmosphere)是因地球引力而聚集在地表周圍最外部的氣體圈層。

1、恒定組分：主要由氮(78.09%)、氧(20.94%)><(0.93%)、二氧化碳和家、M

等惰性氣體組成。見表2-1.

2、可變組分：二氧化碳、臭氧和水蒸氣，隨季節(jié)、氣象、和人類活動的影響而發(fā)生

變化。

3、不定組分：這部分物質(zhì)在大氣中含量變化非常大，如塵埃、硫化氫、煤煙、金屬

粉塵等。它們一是來源自然界，二是來自人類生產(chǎn)、生活活動。

二、大氣圈的結(jié)構(gòu)：

自地面向上依次分為對流層、平流層、中間層、暖層及散逸層(對流層和平流層重要)。

1、對流層(troposphere)：大氣圈最下一層，平均厚度11-13公里。對流層的主要特征

是：

①溫度隨高度增加而降低，平均升高1km溫度降低6℃(大氣降溫率)；

②空氣具有強烈的對流運動，因而發(fā)生一系列天氣現(xiàn)象，如風、雪、云、雨等；

③氣象要素水平分布不均勻，天氣現(xiàn)象復(fù)雜；

④受人類活動影響最顯著，污染嚴重；

⑤占大氣圈總質(zhì)量的70%—75%。

2、平流層（stratosphere）：平流層是從對流層頂至35—55km高空的大氣層，特征是：

①約占大氣圈總質(zhì)量的20%：

②氣流以水平方向運動為主（最顯著特征）；

③不存在對流層中各種天氣現(xiàn)象；

④隨高度增加溫度升高。

⑤該層上部存在含臭氧的層，能吸收紫外線，因而是生物的保護傘；

3、中間層（mesosphere）：自平流層頂至85km高空的大氣層，氣溫隨高度增加而下降，

故又稱冷層，空氣又出現(xiàn)對流。

4、暖層（thermosphere）：從中間層頂?shù)?00km高空的大氣層，溫度隨高度增加而上升,

氧、氮被分解成電離狀態(tài)，稱電離層。

5、散逸層（exosphere）：位于800km以上至2000—3000km的高空，地球引力作用弱，

氣體質(zhì)量不斷擴散，亦稱外逸層。

三、大氣的熱狀況：

太陽以電磁波的形式源源不斷的向宇宙空間放射能量，我們稱其為太陽輻射\太陽輻射

的能量主要集中在波長較短的可見光部分，因此太陽輻射也稱為短波輻射。太陽輻射到達地

球，首先要進入大氣圈。在經(jīng)過大氣時：平流層中的臭氧能強烈的吸收波長較短的紫外線：

對流層中的水汽和二氧化碳等主要吸收波長較長的紅外線；能量最多的可見光很少被其吸

收，所以大部分可見光能穿透大氣而到達地面。

1、大氣受熱過程：

太陽輻射到達地球表面后，近一半（約47%）輻射能量被地面吸收，使地面溫度增高。

同時地面也以電磁波的形式向外輻射熱量。地面輻射主要集中在紅外線部分，容易被對流層

中的水汽和二氧化碳所吸收，大約有75%-95%被吸收，可導(dǎo)致低層大氣增溫。

2、氣溫的日變化、年變化和水平分布：

日變化：地球上同地點，因地球自轉(zhuǎn)使太陽輻射強度發(fā)生的晝夜變化。

年變化：地球上同一地點，因地球公轉(zhuǎn)引起季節(jié)變換，而發(fā)生氣溫的年變化（讓學生根據(jù)

春、夏、秋、冬和白天、晚上及不同緯度區(qū)氣溫變化經(jīng)討論后回答）。

水平分布：氣溫的水平分布是指一定時期內(nèi)不同地區(qū)的氣溫情況。通常用1月與7月的

月平均氣溫分布狀況來反映的地區(qū)氣溫的差異。

四、大氣的運動

1、大氣運動的動力

1）、真正造成大氣水平運動的動力是水平梯度力。

2）、運動的大氣還會受到地轉(zhuǎn)偏向力等的作用。

地轉(zhuǎn)偏向力，也稱科里奧利力。是由于地球自西向東自轉(zhuǎn)和地球的球面效應(yīng)所引起的（圖

2-1）,北半球向右，南半球向左。低緯度向高緯度運動的大氣，使風向東偏。高緯度向低緯

度運動的大氣，使風向西偏。北半球的旋風多是順時針方向。

2、大氣環(huán)流：大氣環(huán)流是指大范圍的大氣運動狀態(tài)，它反映了大氣運動的基本格局。

低緯環(huán)流：在赤道地區(qū)，手太陽輻射強，氣溫高，空氣受熱上升，形成赤道低氣壓帶；

該帶空氣以上升為主，而且?guī)в休^多水汽，到高空后遇冷凝結(jié)成水降雨，形成赤道無風帶和

濕熱多雨氣候。從赤道上升的氣流到高空變冷后，形成高氣壓，向南北兩側(cè)流動，由于地球

自轉(zhuǎn)偏向力的作用，向東加大偏轉(zhuǎn)，在南北緯30度的高空與緯線基本平行，氣流不再向南

北流動，形成副熱帶高壓帶，也稱靜風帶。而在地面上，副熱帶高壓帶的空氣分別向赤道和

兩極流動，形成赤道兩側(cè)的大氣環(huán)流。

高緯環(huán)流和中偉環(huán)流：在兩極地區(qū)終年寒冷，大氣冷凝收縮，形成極地高壓帶，地面空

氣由兩級向中緯度地區(qū)流動，在南北緯60度地區(qū)，與副熱帶高壓帶向兩極流動的氣流相遇,

而轉(zhuǎn)向上升運動，形成副極地低壓帶，該帶高空氣體向兩極和中緯度區(qū)流動，分別形成高緯

環(huán)流和中緯環(huán)流。

水圈(hydrosphere)：指由地球表層水體所構(gòu)成的連續(xù)圈層，以氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)三種

形式為主。海洋占97%,冰川占2.15%,地下水占0.6%。

一、水圈的組成：

1、水的分布：自然界的水以氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)三種形式存在于大氣圈、生物圈和水圈

中。地球水體的總質(zhì)量約為1.5X1018噸，體積約1.4X1018立方。其中海洋占97%,冰川占

2.15%,地F水占0.6%。

2、水的類型：據(jù)天然水所處的環(huán)境不同分海水、大氣水和陸地水三類

(一)海水(seawater)

1、物理性質(zhì)：包括溫度、密度、壓力和透明度。

2、化學性質(zhì)：海水中已知元素有72種，常見有12種。

海水中溶解的全部鹽類物質(zhì)與海水重量之比稱為鹽度，以下分率表示

①海水鹽度介于3%。一37%。之間，以35%。代表海洋的標準鹽度，如果明顯高于35%。的海洋

稱為咸化海，如紅海(>40%0),低于35%。的為淡化海，如波羅的海

17

3、海水的運動：有波浪、潮汐、海流和濁流等形式。

波浪：波浪是海水運動的基本形式。水質(zhì)點基本繞某個平衡位置作圓周運動，只是向前

移動很小距離。

海嘯(tsunami)：地震、火山噴發(fā)可釋放出巨大的能量，產(chǎn)生洶涌的海浪，波高幾十米。

潮汐(tide)：全球性海水周期性漲落現(xiàn)象

太陽、月球?qū)Φ厍虻囊εc離心力的合力為引潮力。在地一月體系中，該合力在對月點

和背月點最大，且方向垂直指向球面外空間，因而可使海面上升凸起，發(fā)生漲潮。而在對月

點、背月點方位為90。的地區(qū)，合力最小，形成落潮。

由于地球自轉(zhuǎn)，地球上同一地點一天內(nèi)可出現(xiàn)兩次漲潮和落潮。如果月球、太陽、地球

處在一條直線上時，可出現(xiàn)特高潮和特低潮。

海(洋)流(oceancurrent)：大洋中沿一定方向有規(guī)律移動的海水。

濁流(turbiditycurrent)：海洋或湖泊中載有大量懸浮物質(zhì)的高密度水下重力流，多

山地震、火山等因素引發(fā)，具有較大的剝蝕、搬運能力，常形成沖槽、沖溝，沉積物具鮑馬

序列。

(二)陸地水(continentalwater)

1、地面流水：可分暫時性流水和常年性流水。

暫時性流水包括片流(sheetflow)：剛下雨后，沿山體斜坡無固定水道的面狀流水。洪流

(floodflow)：下雨后沿山谷或河道流動的暫時性線狀流水。

常年性流水：河流(river)：地球表面具有固定河道的線狀常年性流水。

水系和干流的概念：大大小小若干條河流組成的水流系統(tǒng)為水系。水系與水系之間以分

水嶺相隔，如長江、黃河水系。水系中最大、直接注入海洋或湖泊者為干流，如長江、黃河。

注入干流者為支流，如渭河為黃河的一個重要支流。

2、地下水(groundwater)

地卜水是指埋藏在地表以下巖石和松散沉積物空隙中的水體。巖石和松散沉積物中存在

孔隙、裂隙和溶孔。

包氣帶水：埋藏在包氣帶中的水。包氣帶是指地表淺層沉積物中空隙未被地卜水充滿的

地帶。

潛水：埋藏在地表之下第一個穩(wěn)定隔水層以上，具有自由表面的重力水（飽水帶水）。

承壓水：埋藏在兩個穩(wěn)定隔水層之間的透水層內(nèi)的重力水（層間水）。

3、湖泊（lake）

世界上最大的湖泊是西亞的里海（咸水湖），面積約43X104km2。第二大湖是北美的蘇

比利爾湖（淡水湖），面積8X104km2。

世界上最深的湖泊是俄羅斯的貝加爾湖，水深1741m。

世界上最高的湖泊是我國西藏高原的納木湖，海拔4718m。最低的是死海，海拔-395m。

4、沼澤（marsh）：陸地上潮濕積水，喜濕植物大量生長并有泥炭堆積的地方，成因有

多種

5、冰川：指由積雪形成并能運動的冰體?？煞謨深悾?/p>

大陸冰川（continentalglacier）：分布在高緯度和兩極,雪線低,面積大，冰層厚,由中

間向四周流動，流速慢。山岳冰川（mountainsglacier）：分布在高山地帶的冰川，雪線高,

規(guī)模小，冰層薄，面積小，受地形控制，從上往下流動。冰川的運動：為固體流，上部具

脆性變形，下部為塑性變形，可見羊背石、丁字擦痕、漂礫等。

（三）大氣水

存在于大氣圈對流層中的水，以氣態(tài)形式存在。主要來自海水蒸發(fā)。由于污染可形成酸

雨，可使地面具“溫室效應(yīng)”。

三、水的循環(huán)：

1、水循環(huán)：是指在一定的時間內(nèi)，水作既無起點也無終點的永不停息的水體運動系統(tǒng)。

2、循環(huán)類型：海洋與大陸間的循環(huán)；地表與地下間的循環(huán)；生物體與周圍空間的循環(huán);

水圈與大氣圈間的循環(huán)。

3、水循環(huán)的動力：太陽能、重力。

地球的外部圈層生物圈

?、生物圈的概念：生物圈（biosphere）是指地球表層由生物及其生命活動地帶所構(gòu)

成的連續(xù)圈層。其范圍：-3km-+10km；生物圈沒有明確的界限，他與大氣圈、水圈和

巖石圈相互滲透，以生物能夠生存為其條件。

生物圈中生物的分布極不平衡。一般在沙漠和兩極條件差。生物種類少且數(shù)量少；在熱

帶、亞熱帶地區(qū)，生物不僅種類多樣，而且數(shù)量也非常多。

9

二、生物圈的組成：生物圈的組成確切講應(yīng)該是自然界各式各樣的生物及其他們的生存

環(huán)境。因為任何生物都離不開其生存環(huán)境。

據(jù)統(tǒng)計，目前地球上已描述鑒定的生物超過200萬種，其中動物月150萬種，植物約50萬

種。

地球生物按性狀可分為：

原核生物界：單細胞，無真正的細胞核，如細菌和藍綠藻。

原生生物界：單細胞，有細胞核，如藻類和原生動物。

真菌界：低等真核生物，如蘑菇，木耳等。

植物界：多細胞，固著生長，可通過光合作用自制養(yǎng)料。

動物界：為異養(yǎng)生物。

生物圈的穩(wěn)態(tài)一一生物圈具有多層次的自我調(diào)節(jié)能力

1、大氣中二氧化碳含量增加時，會使植物加強光合作用，增加對二氧化碳的吸收；

2、一種生物滅絕后，生物圈中起相同作用的其他生物就會取代它的位置；

3、某種植食性動物數(shù)量增加時，有關(guān)植物種群和天敵種群的數(shù)量也隨之變化。

生物圈n號

1991年，美國科學家進行了?個耗資巨大規(guī)?？涨暗摹吧锶Χ枴睂嶒灐Ｒ勒赵O(shè)計,

這個封閉生態(tài)系統(tǒng)盡可能模擬自然的生態(tài)體系，有土壤、水、空氣與動植物，甚至還有森林、

湖泊河流和海洋。1991年，8個人被送進“生物圈二號”，本來預(yù)期他們與世隔絕兩年，可

以靠吃自己生產(chǎn)的糧食，呼吸植物釋放的氧氣，飲用生態(tài)系統(tǒng)自然凈化的水生存。但18個

月之后，“生物圈二號”系統(tǒng)嚴重失去平衡：氧氣濃度從21%降至14%,不足以維持研究者

的生命，輸入氧氣加以補救也無濟于事；原有的25種小動物，19種滅絕；為植物傳播花粉

的昆蟲全部死亡，植物也無法繁殖。

數(shù)名科學家得出結(jié)論：在現(xiàn)有技術(shù)條件下，人類還無法模擬出一個類似地球?樣的、可供人

類生存的生態(tài)環(huán)境。

實驗向世人昭示了：迄今為止，地球仍是人類惟一的家園，人類應(yīng)當努力保護它。

全球性的環(huán)境問題

1、溫室效應(yīng)與氣候變暖

2、臭氧層的破壞

3、酸雨

4、煙霧事件

5、有毒物質(zhì)的污染

6、水土流失、地面沉降、土地沙漠化、森林植被的破壞、生物多樣性銳減等

維持生物圈穩(wěn)定的措施

節(jié)約能源，實現(xiàn)能源的清潔生產(chǎn)；

努力開發(fā)新能源，建立“原料——產(chǎn)品——原料——產(chǎn)品”的生產(chǎn)模式；

合理利用和保護野生生物資源；

新能源的開發(fā)利用。

思考題：

一）基本概念：大氣圈、生物圈、水圈、潮汐、濁流、冰川、包氣帶水、潛水；

二）簡述下列兩組基本概念的主要區(qū)別：對流層與平流層；大陸冰川與山岳冰川；.片流與

洪流；層流與紊流；環(huán)流與渦流。

三）回答：1、海水有何性質(zhì)？如何運動？為什么？

2、冰川是如何形成的？怎樣運動？

3、簡述水圈的循環(huán)。

4、地球上的水為什么處在永不停息的運動之中？

第二章地殼

第一節(jié)地殼表面的形態(tài)特征

一、概述：

地殼表面明顯分為陸地（29%）和海洋（71%）兩部分。陸地多分布在北半球；海洋多分布

在南半球；無論陸地或海底，表面起伏不平；世界屋脊（第三極）珠穆朗瑪峰海拔8848.13m；

太平洋西側(cè)的馬里亞納海溝，深達海拔-11034m。

二、陸地地形：按高程和起伏特征可分為山地、丘陵、平原、高原、盆地和洼地等。

1＞山地（mountains）：海拔高程大于500m,相對高差大于200m的地形；又可分為低山500m

—1000m；中山1000m—3500m和高山＞3500m。線狀延伸的山體稱山脈，成因上相聯(lián)系

的若干相鄰的山脈稱山系。大陸上最宏偉、最重要的山系：阿爾卑斯一喜馬拉雅山系和環(huán)太

平洋山系。

2、丘陵（hills）：海拔小于500m,相對高差數(shù)十米的低矮渾園地形。

3、平原(plain)：海拔＜200

m,相對高差數(shù)不超過數(shù)十

米的平坦廣闊地區(qū)。

4、高原(plateau)：海拔＞500m,地面比較平坦。

5、洼地：大陸內(nèi)部海拔高程在海平面以下的地區(qū)。吐魯番盆地的克魯沁地區(qū)，海拔-150m.

6、盆地(basin)：周圍高，中央低的地區(qū)。

7、大陸裂谷(continentalrift)：宏偉的線狀洼地，如東非裂谷，是地殼上拉張的結(jié)果，呈“之”

字型？。

三、海底地形特征

海底大致可分為大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊三個地形單元，其中大陸邊緣有二種類

型。

(一?)、大陸邊緣(continentalmargin)：大陸與大洋盆地之間的過渡帶，包括大陸架、大陸坡。

1、大陸架(continentalshelf)：海與陸地接壤的淺海平臺,坡度小于0.3°。

2、大陸坡(continentalslope)：大陸架外側(cè)坡度明顯變、陡部分,平均坡度4.3°。

(二)、大陸基、海溝、島弧

1、大陸基(continentalrise)：大陸坡與大洋盆地之間緩傾斜坡地,坡度為5'一35'。

2、島弧(islandarc)：大洋邊緣延伸距離很長，呈弧形展布的群島。如阿留申、千島、日本、

琉球、菲律賓、馬里亞納等群島。

3、海溝(trench)：大洋邊緣的巨型帶狀深淵，長度達1000km以上，寬度大于100km。島弧

與海溝二者常組成島弧一海溝系。大陸邊緣分兩類：一類由大陸架、大陸坡和大陸基組成，

主要分布于大西洋，故稱大西洋型大陸邊緣；另一類由大陸架、大陸坡和島弧一海溝組成，

主要分布于太平洋，故稱太平洋型大陸邊緣。

(三)、海底山脈

1、大洋中脊(mid—eanicridge)綿延在大洋中部(或內(nèi)部)的巨型海底山脈，構(gòu)造運動活

躍，常發(fā)生地震和火山。大洋中脊軸常有?條縱向延伸的裂隙狀深谷，稱中央裂谷。

2、洋中隆：當洋脊無中央裂谷，構(gòu)造運動不活躍，地震活動較弱忖，稱其為洋中隆。

3、海嶺：大洋中還有一些幾乎沒有構(gòu)造地震、屬大陸性地殼的小型水下山脈，稱海嶺。

(四)大洋盆地(oceanicbasins)

介于大陸邊緣與大洋中脊之間的較平坦地帶，平均水深4000—5000m?

1、深海丘陵：由火山活動形成的高度幾十到幾百米的橢圓形山丘。

2、深海平原：水深4000-5000m,地勢平坦的地區(qū)。

3、海山：地勢比較突出的孤立高地稱海山。高于1000m的錐狀者稱海鋒。隱于水下的平頂

海山，稱蓋約特(guyot)。

四、大陸型地殼與大洋型地殼的對比

表1-1大陸地殼與大洋地殼對比表

大陸地殼大洋地殼

面積的40%t&sew%

比例占地殼體積的79%占地殼體積的21%

質(zhì)量的63%質(zhì)量的37%

平均厚度33km6km

平均密度2.7gfcm33X^cm3

沉積巖、巖漿巖、受質(zhì)巖均有；SQ2含量〉幾乎全部由火山巖組成；SiC^v50%；低價

成分60%；低價鐵和鐵的氧化物百分含量低，分鐵和鎂的氧化物百分含量高，分別為62與

別為3.眄3.1,但鐵的總含量高.6.8,但鐵的總含量低.

各地點歷史時期形成的巖石均有，最老巖石巖石大部分生成于最近50Ma中，最老巖石

巖石時代

年齡可達3800Ma?不超過200Ma.

沒有強烈擠壓褶皴班成的大山，海底大山主

巖石受到逐目擠壓，形成褶WE、斷裂和由它

地質(zhì)作用和地質(zhì)構(gòu)造要為火山作用形成的.沒有區(qū)域交質(zhì)作用.

成的高大山脈，區(qū)域變質(zhì)作用較普遍.

引張大斷裂發(fā)聲.

重力異常以負異常為主.以正異箓為主.

上部為花崗質(zhì)層(硅能層)，下部為玄武質(zhì)底部為玄武質(zhì)層(硅鐵層)，上部為松散沉

結(jié)構(gòu)層(硅鐵層)，最表層有不連續(xù)分布的松散積物層，兩層之間為玄武巖夾已固結(jié)的沉積

沉積物.巖透鏡體.

第二節(jié)地殼的化學組成

克拉克值(dark)--元素在地殼中的分布：美國學者克拉克(1889)最早研究了地殼中元

素的平均含量，地質(zhì)學上把元素在地殼中的平均質(zhì)量百分比稱克拉克值。。(46.5%)、Si(27.88)、

Al(8.13%)、Fe(5.71%)、Ca(3.65%)、Na(2.78%)、K(2.58%)、Mg(2.06%)約占地殼總質(zhì)量的

99%。

地殼中的元素有92種，求得平均質(zhì)量百分比(及克拉克值)的有50種，主要的造巖

元素10種：。、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti,它們共占地殼總質(zhì)量的99.9%以上。

地殼中的元素少數(shù)以自然元素產(chǎn)出，如金、石墨等，多數(shù)是以化合物的形式存在，尤

其以氧化物最常見。元素分布極不均勻。有用元素的富集就成礦。

第三節(jié)地殼中的礦物

-、礦物(mineral)的概念：

地質(zhì)作用形成的天然單質(zhì)或化合物，它具有一定化學成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)。由一

種元素組成的，稱單質(zhì)礦物，如自然金、金剛石等。大多數(shù)是由兩種或兩種以上元素組成的

化合物礦物，如石英、巖鹽等。少數(shù)為液態(tài)和氣態(tài)，如水、自然汞以及水蒸汽、氫、甲烷等。

其化學成分一定，并可用化學式表達。

固態(tài)礦物按內(nèi)部構(gòu)造可分為結(jié)晶礦物和非晶質(zhì)礦物。

晶體(crystal)：內(nèi)部質(zhì)點(原子、離子)在三維空間周期性重復(fù)排列(即有序排列)的固

體。

晶體結(jié)構(gòu)(crystalstructure)：質(zhì)點是有序排列，晶體內(nèi)部所具有的格子構(gòu)造(用簡單的格

子構(gòu)造模型說明晶面、晶棱、質(zhì)點等)。

非晶質(zhì)體：內(nèi)部質(zhì)點排列無序的固體(如玻璃)。

同質(zhì)多象(polymorphism)：相同化學成分在不同條件下形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，從而成為不

同的礦物(如石墨和金剛石)。

類質(zhì)同象(isomorphism)：相同的晶體結(jié)構(gòu)被類似的原子、離子代替而不破壞其晶體結(jié)構(gòu)(如

各類長石)。

雙晶：兩個或兩個以上晶體有規(guī)律生長在一起。

二、礦物的肉眼鑒定特征

一)、礦物的形態(tài)

礦物形態(tài)是礦物的外觀特征，但它是礦物內(nèi)部化學成分、晶體結(jié)構(gòu)和形成環(huán)境的外觀表現(xiàn)。

內(nèi)在的是本質(zhì)，因此它是研究礦物成因的標志之一。

礦物的形態(tài)有兩種衣現(xiàn)形式：

單晶

有利的條件下，晶質(zhì)礦物的單體都會形成特殊的幾何形態(tài)，十分規(guī)則。不同礦物具有不

同形狀，可歸納為三種類型：

一向延長，呈針狀、柱狀；

二向延長，呈板狀、片狀：如白云母、黑云母、河長石等

三向延長，呈立方體、八面體等。

礦物集合體形態(tài)可有：

晶質(zhì)集合體：粒狀、塊狀、致密塊狀、放射狀、晶簇等

非晶質(zhì)集合體：細狀、豆狀、鐘乳狀等。

二)、礦物的物理性質(zhì)：

重要的是光學性質(zhì)和力學性質(zhì)。

1、光學性質(zhì)包括：顏色、條痕、光澤、透明度等。

顏色(colour)一吸收光后表現(xiàn)出的色調(diào)。區(qū)分真、假和它色。

條痕(streak)一礦物粉末的顏色，是真色，有鑒定意義。

光澤(luster)一反射光的能力。金屬光澤、半金屬光澤，金剛光澤、玻璃光澤等。

透明度(transparency)—透過光的能力。

2、力學性質(zhì)包括：

硬度(hardness)：礦物抵抗外力機械作用的強度。摩氏硬度計(mohsscaleofhardness)

1一滑石2—石膏3一方解石4一螢石5■-磷灰石

6—正長石7—石英8—黃玉9—剛玉10—金剛石

指甲硬度為2—2.5,小刀硬度5—5.5,石英為7。

解理(cleavage)：注意同“節(jié)理”區(qū)分。晶體受外力后沿結(jié)晶方向規(guī)則裂開的平面(用結(jié)晶

格子模型講授其成因)。

斷口(fracture)：礦物受外力后不規(guī)則斷開時所形的斷面。

3、其他性質(zhì)：脆性和延展性、彈性和撓性、比重、磁性、電性、發(fā)光性、氣味、滑膩感等。

三、地殼中常見礦物的種類和特征

1、自然元素礦物:有50多種。如石墨C(graphite),自然金、自然銀等。

2>硫化物類礦物：黃鐵礦FeS2(pyrite),黃銅礦CuFeS2(chalcoprite)、方鉛礦PbS(galena),

閃鋅礦ZnS(sphalerite)o

3、氧化物類礦物：石英SiO2(quartz),赤鐵礦FeO3(hematite)>磁鐵礦Fe3O4(magnetite)>

褐鐵礦Fe2O3nH20(limonite)o

4、硅酸鹽礦物：正(鉀)長石、斜長石等。

肉眼鑒定對比表見(表3—2)

5、碳酸鹽類礦物：方解石(CaCO3)、白云石(CaMg(CO3)2)、菱鐵礦(FeCO3)、菱鎂礦(MgCO3)

6、硫酸鹽類礦物：重晶石BaSO4和石膏Ca[SO4]2H20(gypsum)

第四節(jié)、巖石

一、巖石的概念：自然狀態(tài)下形成的，山一種或幾種礦物組合而成的單礦物集合體(如大理

巖)，多礦物集合體(花崗巖)，或是巖石碎屑集合體(砂礫巖)。(礦物集合體+碎屑集合體)

二、巖石的成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造：

1、巖石的礦物成分：地殼中的巖石類型非常多，但組成巖石的主要礦物僅20多種。他不是

礦物的任意組合，而是受地質(zhì)作用的特有規(guī)律所支配。這種特有的礦物共生組合不僅表現(xiàn)在

礦物的種類上，也表現(xiàn)在礦物的含量。如花崗巖主要由長石、石英、云母組成，其中長石占

60%,石英占30%-40%,云母為5%左右。變質(zhì)巖礦物成分復(fù)雜一些，沉積巖除礦物成分外,

還可有巖石碎屑。

2、巖石的結(jié)構(gòu)：巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石中礦物（或巖屑）的結(jié)晶程度、顆粒大小、形態(tài)及其

相互關(guān)系。不同類型的巖石具有不同的結(jié)構(gòu)，巖石的結(jié)構(gòu)與其成因有密切關(guān)系。

3、巖石的構(gòu)造：是指巖石中礦物（或巖屑）顆粒在空間上的分布和排列方式等特點。如塊

狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造等。

三、地殼中的巖石類型：按巖石成因可分為三大類，巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。

1、巖漿巖：巖漿巖是巖漿冷凝的產(chǎn)物，也叫火成巖。按其形成環(huán)境分為侵入巖、噴出

巖；按SiO2含量可分為超基性巖（低于45%）、基性巖（45%-52%）、中性巖（52%-66%）和

酸性巖（高于66%）。地表分布面積約占20%左右，地殼中的體積約占30-40%。

1）、巖漿巖的礦物成分與顏色

組成巖漿巖的礦物成分很多，主要有石英、正長石、斜長石、角閃石、輝石、橄欖石和

黑云母等。前三種礦物硅、鋁含量高，色淺，稱為淺色礦物，后四種礦物中鎂、鐵含量高，

色深，稱為暗色礦物。

2）、巖漿巖的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

按結(jié)晶程度分為：全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)；

按礦物顆粒相對大小分為：等粒結(jié)構(gòu)（粗粒、中粒和細粒），不等粒結(jié)構(gòu)（斑狀、似斑狀）

（P41圖）。

巖漿巖的構(gòu)造有：塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、氣孔構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造、流紋構(gòu)造。

2、沉積巖:

沉積巖主要來自地表的沉積物固結(jié)而成，很多是經(jīng)水搬運沉積，也稱水成巖。少數(shù)經(jīng)風

搬運沉積，如沙漠、黃土。沉積巖按成分分為碎屑巖、粘土巖、化學沉積巖和生物化學沉積

巖、火山碎屑巖等。其分布在地表占面積的70%,體積約占5%。

1）沉積巖的物質(zhì)成分:沉積巖的成分主要由碎屑（巖石碎屑、礦物碎屑）、礦物晶體、有機質(zhì)

和膠結(jié)物組成。

其中礦物有100多種，但常見的只有20余種。如長石、石英多是來源于母巖破碎的產(chǎn)

物；另外如碳酸鹽礦物、粘土礦物及鹽類礦物多是沉積過程中自生的。

碎屑：是沉積巖的重要組分，大如卵石，細如砂、泥、粉塵等，主要是粗粒的。

有機質(zhì)：是沉積巖區(qū)別于巖漿巖的重要特征。

膠結(jié)物：是沉積巖必不可少的組分。有泥質(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)等。

2）沉積巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)

指顆粒性質(zhì)、大小、形狀及相互關(guān)系。

碎屑結(jié)構(gòu)：

礫狀結(jié)構(gòu)：＞2mm

砂狀結(jié)構(gòu)：2-0.125mm

粉砂狀結(jié)構(gòu)：0.125-0Q32mm

泥質(zhì)結(jié)構(gòu)：＜032mm

晶粒結(jié)構(gòu)：

生物結(jié)構(gòu)：生物碎屑結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)

構(gòu)造

巖層在垂直方向上由于沉積物成份、結(jié)構(gòu)、顏色及層厚的變化而顯示出的特征。也稱層

理，是沉積巖特有的構(gòu)造。層與層的界面稱層面。相鄰兩層面之間的距離稱層厚。

塊狀層：＞2m

厚層：2-0.5m

中層：O.5-O.lm

薄層：O.l-O.Olm

極薄層＜0.01m

3）常見沉積巖

陸源碎屑巖：礫巖；砂巖；粉砂巖；粘土巖

碳酸鹽巖：灰?guī)r；白云巖

蒸發(fā)巖:鹽巖；鉀鹽；石膏

有機巖:煤;油頁巖

火山碎屑巖

3、變質(zhì)巖：

變質(zhì)巖是原巖在固體狀態(tài)下、經(jīng)過一定的溫度、壓力及化學活動性流體的作用，使其原有

物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生改造而形成的新巖石。

變質(zhì)巖按形成背景及原因分為接觸變質(zhì)巖、動力變質(zhì)巖、區(qū)域變質(zhì)巖和混合巖。變質(zhì)巖在

地表分布約占10%,體積約占50~60%。

1）、變質(zhì)巖中的礦物：

包括變余、變成礦物：

除原巖礦物外，可有大量特有的變質(zhì)礦物。其中如長石、石英、云母、角閃石、輝石等

與巖漿巖相同，而紅柱石、矽線石、滑石等，為變質(zhì)巖特有。

2）、變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)：

包括變晶、變形、變余三類構(gòu)造。其中變晶結(jié)構(gòu)，與巖漿巖類似，按顆粒大小分粗、中、

細，斑狀等，按礦物形態(tài)分粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu)及纖維變晶結(jié)構(gòu)；變余結(jié)構(gòu)也稱殘

留結(jié)構(gòu)，在原巖結(jié)構(gòu)前加上“變余”即可。

3）變質(zhì)巖的構(gòu)造：包括變余構(gòu)造、變成構(gòu)造和混合巖構(gòu)造。

變成構(gòu)造有：塊狀構(gòu)造和定向構(gòu)造。后者包括：板狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、片麻

狀構(gòu)造。

4）、常見的變質(zhì)巖：板巖；千枚巖；片巖；片麻巖；大理巖；石英巖；蛇紋巖；矽卡巖。

第五節(jié)地殼演化的時代概念

我們必須懂得，時間是以變化來衡量的。如果事物是不變的和不動的，我們就無法意識

到時間的存在。

在自然界中本來就包含了若干種測時的方法，我們從最科學最實用的角度出發(fā)，地球自

身的行動就是一架極完美的時鐘。它24小時繞軸旋轉(zhuǎn)一周，一年又繞太陽轉(zhuǎn)一圈。正因為

旋轉(zhuǎn)，我們才在一天、一個季節(jié)和-年當中感受到了顯著的變化。

對地質(zhì)科學來說，巖石就是時間的記錄。根據(jù)巖石由下而上的關(guān)系，地球歷史上的各個

事件都可以記錄在巖石上，均可以排列在年代順序中。

一、相對地質(zhì)年代的確定

一）、相對年代（relativeage）：即把各個地質(zhì)歷史時期形成的巖石以及包含在巖石中的生物

組合，按先后順序確定下來，展示出巖石的新老關(guān)系。

因此，相對年代只能說明各地質(zhì)事件發(fā)生的早晚，而沒有絕對的數(shù)量關(guān)系。確定相對

年代，主要是根據(jù)巖層的疊復(fù)原理、生物群的演化規(guī)律和地質(zhì)體（巖層、巖體、巖脈等）之

間的切割關(guān)系這三個主要方面進行的。

1、疊復(fù)原理：地層沉積時沉積物由上向下沉積，下部地層單元形成較早，上覆地層形成較

晚。

2^化石層序律（lawoffaunalsuccession）:除了利用巖性和巖層之間的疊復(fù)關(guān)系來解決巖層

的相對新老外，人們發(fā)現(xiàn)保存在巖層中的生物化石群也有一種明確的可以確定的順序。生物

在演化發(fā)展過程中具有階段性和生物進化的不可逆性。因此，愈老的地層中所含的生物化石

愈原始，愈低級；愈新的地層中所含生物化石愈先進，愈高級。這就是劃分地層相對年代的

生物群演化規(guī)律。這種方法叫古生物學法。

3、地質(zhì)體之間的切割律（lawofdissection）：由于地殼運動、巖漿作用、沉積作用、剝蝕作

用的發(fā)生，常常會出現(xiàn)地質(zhì)體（巖層、巖體、巖脈）之間的彼此穿切現(xiàn)象。顯然，被切割的

巖層比切割的巖層老；被侵入的巖體比侵入的巖層或巖脈老。利用這種關(guān)系來確定巖層的相

對地質(zhì)年代，就叫構(gòu)造地質(zhì)學法

二）同位素年齡的測定：

1、基本原理：放射性元素的衰變速度是用半衰期來度量的。半衰期就是在一個半衰期內(nèi)，

原子數(shù)目衰變一半（或）；第二個半衰期內(nèi)，再衰變一半的一半（即物），依次類推。

2、基本方法：只要我們知道了某一種放射性同位素的衰變常數(shù)（入），又測出某礦物中所剩

余的放射性元素（母同位素）的總量（N）和蛻變產(chǎn)物（子同位素）的總量（D）,即可按公

式求出該礦物的同位素年齡（t）o

t=l/AIn（1+D/N）

三、地質(zhì)年代單位與年代地層單位

1、地質(zhì)年代單位：以生物界及無機界的演化階段為依據(jù)，劃分為宙、代、紀、世：

“宙”：全球性的無機界與生物界的重大演化階段，從老到新被分為冥古宙、太古宙、元古

宙和顯生宙4個宙，每個宙的演化時間均在5億年以上。

“代”：反映了全球性的無機界與生物界的明顯演化階段。每個代的演化時間均在5000萬

年以上。

“紀”：反映了全球性的生物界的明顯變化及區(qū)域性的無機界演化階段。紀的演化時間在200

萬年以上。

“世”：往往反映了生物界中“科”、“屬”的一定變化。每個紀一般分為早、中、晚3個世

或早、晚2個世。

2、地層單位:

1）、年代地層單位：在各級地質(zhì)年代單位的時間內(nèi)所形成的地層，有宇、界、系、統(tǒng)：

2）、巖石地層單位：根據(jù)地層的宏觀巖石學特征劃分的地層單位。沒有嚴格的時限，往往具

有穿時性。分有群、組、段、層等。

群：最大的巖石地層單位，一般山具有成生聯(lián)系的兩個以上組構(gòu)成。

組：基本地層單位，由巖性、巖相和變質(zhì)程度一致的一種或多種巖石組成，具有一定的

厚度和分布范圍。組內(nèi)不能有不整合及地層間斷存在。

段：是組的組成部分，具有與組內(nèi)相鄰巖層明顯不同的巖性特征，不一定都要劃到段。

層：也稱標志層，是巖石地層單位的最小單位。一般由巖性、成分或生物組合等特征顯

著區(qū)別于相鄰巖層的單一巖性層或復(fù)層構(gòu)成。

3）、生物地層單位：根據(jù)地層中所含生物化石類型或組合特點劃分的單位。常用的有組合帶、

延限帶、頂峰帶、間隔帶等。

四、地質(zhì)年代表：

以地球演化的自然階段性為依據(jù)，配合同位素地質(zhì)年齡的測定，對漫長的地質(zhì)歷史進行系統(tǒng)性的編年與劃分,

編制出的在全球范圍內(nèi)能普遍參照對比的年代表即地質(zhì)年代表。

字（宙）界（代）*紀）統(tǒng)他）Xia字（宙）界（代）*紀）的世）

潮的世）上（晚像（世）

第四系（紀）

色取票（紀）

更新統(tǒng)（世）中統(tǒng)（世）

新

新近景（紀）上奈統(tǒng)（世）下厚幽他）

生4.3鴕1先

中新統(tǒng)（世）上假漱（世）

界0.2肛勺

（代）漸新統(tǒng)（世）奧陶系（紀）申統(tǒng)（世）

古近景（紀）蛤新統(tǒng)（世）下諄幽（世）

4.駁侔

古前統(tǒng)（世）上（晚欣（世）

冠白

上（晚）統(tǒng)（世）0.6