地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)電子教案1

緒論

0.1本章導(dǎo)學(xué)

地質(zhì)學(xué)是人類在開發(fā)和利用自然資源過程中，不斷地認(rèn)識地球、了解地球所形成的一門

科學(xué)，它是地學(xué)（地球科學(xué)）的重要組成部分。

學(xué)習(xí)本章知識，要明確地質(zhì)學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容及分科；地質(zhì)學(xué)的發(fā)展概況；地質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)

和研究方法；地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)的任務(wù)。

0.2要點(diǎn)講解

地質(zhì)學(xué)的定義：地質(zhì)學(xué)是研究地球的學(xué)科之一。它是關(guān)于地球的物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造、

外部特征、各圈層間的相互作用和演變歷史的知識體系。

在現(xiàn)階段，由于觀察、研究條件的限制，主要以巖石圈為研究對象，也涉及水圈、大氣

圈、生物圈和巖石圈下更深的部位，以及某些地球外部物質(zhì)。

地質(zhì)學(xué)研究對象：地球固體外殼一巖石圈（Lithosphere）,因此,地質(zhì)學(xué)主要是研究巖石

圈的一門學(xué)科。

0.2.1地質(zhì)學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容及分科

1.地質(zhì)學(xué)的任務(wù)：主要有三個(gè)方面：

1）揭示和研究地球的形成、演化發(fā)展過程及其規(guī)律；

2）提供地質(zhì)資源和地質(zhì)資料，以滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要；

3）協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系，評價(jià)全球變化對人類造成的影響。

2.地質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容與分科

地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容十分廣泛，特別是新科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，地質(zhì)學(xué)和相關(guān)學(xué)科的交叉融合，

一些綜合性學(xué)科迅速發(fā)展。根據(jù)學(xué)科的內(nèi)容和性質(zhì)，地質(zhì)學(xué)大致可以劃分出以下幾個(gè)分科:

L基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)：

1）研究地球物質(zhì)組成及元素分布規(guī)律的學(xué)科：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)、地球化學(xué)等。

2）研究地殼運(yùn)動(dòng)及地表形態(tài)變化的學(xué)科：動(dòng)力地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)等。

3）研究地殼演變歷史的學(xué)科：古生物學(xué)、地層學(xué)、地史學(xué)等。

2.應(yīng)用地質(zhì)學(xué)：煤田地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害地質(zhì)學(xué)、宇宙地質(zhì)學(xué)等。

3.綜合地質(zhì)學(xué):運(yùn)用新技術(shù)新方法以及學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，如遙感地質(zhì)學(xué)、數(shù)字地質(zhì)

學(xué)、實(shí)驗(yàn)地質(zhì)學(xué)等。

0.2.2地質(zhì)學(xué)的發(fā)展概況

（-）地質(zhì)知識的積累

人類的發(fā)展與進(jìn)步，都與勞動(dòng)工具的制造以及礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用分不開的。人類歷史上

幾個(gè)重要的發(fā)展階段一石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、工業(yè)化時(shí)代，地質(zhì)知識的獲得都

與礦產(chǎn)資源的發(fā)現(xiàn)和利用有極大的關(guān)系。

（二）地質(zhì)學(xué)的形成與發(fā)展

1880?1883年，英國地質(zhì)學(xué)家萊伊爾出版了《地質(zhì)學(xué)原理》，奠定了現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)。

二十世紀(jì)——二十一世紀(jì)地質(zhì)學(xué)的發(fā)展（1910?至今），地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科向縱深發(fā)展，

開拓許多新的研究領(lǐng)域，社會和工業(yè)的發(fā)展形成新的分支學(xué)科，地質(zhì)學(xué)各分支學(xué)科間的相互

滲透和新技術(shù)方法的應(yīng)用導(dǎo)致了新的邊緣學(xué)科出現(xiàn)。

主要表現(xiàn)在：

1）地層學(xué)、古生物學(xué)、巖石學(xué)、礦物學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等的進(jìn)一步完善與深化：

2）石油地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)等形成獨(dú)立各分支學(xué)科；

3）地球化學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)等邊緣學(xué)科形成；

4）大陸漂移、海底擴(kuò)張、板塊構(gòu)造學(xué)說的建立與完善等。

0.2.3.地質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)和研究方法

（一）地質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)：

由于地質(zhì)學(xué)研究內(nèi)容的特殊性，因而地質(zhì)學(xué)具有以下特點(diǎn)：

1.地質(zhì)學(xué)是以時(shí)間和空間的宏觀研究與地質(zhì)現(xiàn)象的微觀研究相結(jié)合

地質(zhì)學(xué)研究的時(shí)空尺度通常是大跨度的。通常以至少百萬年（Ma）為單位。研究還包括

顯微尺度的地質(zhì)現(xiàn)象，如晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)。

2.地質(zhì)現(xiàn)象的復(fù)雜性

由于地質(zhì)現(xiàn)象種類繁多，每種現(xiàn)象都具有獨(dú)特的形成原因和過程，因此在研究地質(zhì)現(xiàn)

象時(shí)應(yīng)樹立正確的時(shí)空觀。例如當(dāng)我們研究晶體的結(jié)構(gòu)時(shí)常用微米、納米作為尺度單位，而

一次造山作用則用百萬年作用時(shí)間單位等。

3.地質(zhì)學(xué)來源于實(shí)踐，又服務(wù)于實(shí)踐

地質(zhì)學(xué)科的大部分研究對象存在于野外，因此地質(zhì)學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，只有深

入到大自然中去，才能較好的理解和掌握地質(zhì)學(xué)。

（-）地質(zhì)學(xué)的研究方法

鑒于地質(zhì)現(xiàn)象的特殊性有別于其它學(xué)科，其研究方法可分為以下兒類：

1.野外觀察

對野外地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)、系統(tǒng)地觀察是獲取第一手資料的基本手段。因工作目的的不

同，野外觀察的要求與精度也不同，并制定了相應(yīng)的工作規(guī)范。

野外地質(zhì)調(diào)查的主要任務(wù)有四項(xiàng)：1.初步確定地質(zhì)體的物質(zhì)組成：2.確定地質(zhì)體之間的空

間關(guān)系；3.確定地質(zhì)事件發(fā)生的時(shí)間關(guān)系；4.采集各種樣品標(biāo)本。

2.運(yùn)用分析、試驗(yàn)、模擬手段

室內(nèi)分析、實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行調(diào)查研究的重要手段。要進(jìn)行巖礦鑒定、巖石定量分析等；地層古

生物樣品要進(jìn)行化石鑒定、同位素年齡測定等。

3.進(jìn)行理論研究

（1）“將今論古”的方法（現(xiàn)實(shí)類比法）

現(xiàn)實(shí)類比法——“將今論占”原則，即對現(xiàn)代正在進(jìn)行的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行研究，找出它

們的形成原因、過程及結(jié)果等的內(nèi)在規(guī)律，然后利用這種規(guī)律對地質(zhì)歷史時(shí)期同類地質(zhì)現(xiàn)象

進(jìn)行類比，得出其相應(yīng)形成原因與過程.

“將今論古”原則是研究地質(zhì)歷史事件最常用的方法之一，其根本思想為：今天是研究過

去的鑰匙。

在應(yīng)用“將今論古”原則時(shí)，我們不可盲目、不加分析地套用，而應(yīng)用歷史分析方法一

辯證唯物主義思維方法。

這是因?yàn)榻裉斓刭|(zhì)作用與地質(zhì)歷史時(shí)期同類地質(zhì)作用的形成原因與條件不可能完全相同O

我們不可將今天的地質(zhì)作用完全與地質(zhì)歷史時(shí)期的地質(zhì)作用類化，而不加區(qū)別。例如，腕足

動(dòng)物現(xiàn)今多生活在水體較深的海洋環(huán)境，而地質(zhì)歷史時(shí)期則多生活在水較淺的海洋環(huán)境等。

（2）“以古論今、論未來”的方法

今天的地質(zhì)作用只是地球發(fā)展過程中的一個(gè)片段，而過去的地質(zhì)現(xiàn)象卻記錄了全部過

程。人們通過對保留下來的某些地質(zhì)作用結(jié)果（地質(zhì)現(xiàn)象）的觀測，比通過對現(xiàn)代不連續(xù)或

微弱的信息直接監(jiān)測地球的一般動(dòng)力演化，更能正確地認(rèn)識某些地質(zhì)作用過程，因此，只有

盡可能深入地了解地球系統(tǒng)的歷史，才有可能正確的了解現(xiàn)在、預(yù)測未來。這是一種和“將

今論古”觀點(diǎn)相反的方法，稱為“以古論今”。

古和今是一種辯證關(guān)系，將今可以證古，以古亦可論今、論未來，把兩者很好的結(jié)合起

來進(jìn)行理論研究，才是我們應(yīng)當(dāng)采取的正確方法。

0.2.4普通地質(zhì)學(xué)的任務(wù)

普通地質(zhì)學(xué)是學(xué)習(xí)地球科學(xué)的入門課程，其主要任務(wù)為：

1）系統(tǒng)地介紹地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)知識。包括：地球的基本知識及巖石圈的物質(zhì)組成；引起巖

石圈變化發(fā)展的內(nèi)、外力地質(zhì)作用及其產(chǎn)生的地質(zhì)現(xiàn)象（重點(diǎn)）；地球發(fā)展簡史以及人類與

地質(zhì)環(huán)境的關(guān)系。

2）通過課堂和野外實(shí)習(xí)加深對教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識，了解地質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)和研究方法，初步掌

握野外地質(zhì)調(diào)查方法。

普通地質(zhì)學(xué)具有文理兼修、實(shí)踐性很強(qiáng)的特性，我們在學(xué)習(xí)時(shí)既要掌握大量的基本理論（概

念、定義），又要掌握基本方法和技能。學(xué)習(xí)時(shí)要善于領(lǐng)會、對比、綜合、總結(jié)，做到融會

貫通，以提高分析和解決問題的能力。

0.3重要術(shù)語

地質(zhì)學(xué)“將今論古”“以古論今”現(xiàn)實(shí)類比和歷史分析法地質(zhì)學(xué)特點(diǎn)

第一章地球概況

1.1本章導(dǎo)學(xué)

地質(zhì)學(xué)的研究對象是地球，要了解它的外部特征、內(nèi)部狀況和固體地球的相關(guān)性質(zhì)。本

章將會討論地球的演化；地球的形狀、大小和表面形態(tài)、地球的主要物理性質(zhì)、地球的圈層

構(gòu)造、地球的年齡與地質(zhì)年代表五個(gè)部分，通過本章學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠了解地球的演化歷

史，了解地球在宇宙中的位置，了解地球的形狀、大小和陸殼、洋殼的基本形態(tài)；學(xué)習(xí)地球

的主要物理參數(shù)，包括地球的質(zhì)量、密度、重力、壓力、地球的磁性、溫度等，其中要掌握

重力異常的概念；重點(diǎn)掌握地球的圈層結(jié)構(gòu)及劃分依據(jù)。

1.2要點(diǎn)講解

1.2.1地球的演化

宇宙、銀河系、太陽系概述

在宇宙中，凡是我們?nèi)庋劭吹靡姷暮阈?、行星、衛(wèi)星、流星、彗星等星體，和我們?nèi)庋?/p>

看不見的塵埃、氣體、類星體、黑洞及各種放射線源等，這些物質(zhì)都成為天體。而各種天體

按一定的規(guī)律組合在一起不停的運(yùn)動(dòng)著，這些運(yùn)動(dòng)著的天體構(gòu)成了宇宙。

銀河系有大約1500?2000億顆恒星和無數(shù)星際物質(zhì)組成，其中包括以太陽為中心的天

體系統(tǒng)——太陽系。

太陽系中包括有八大行星，包括類地行星（又稱內(nèi)行星，如水星、金星、地球和火星）

和類木行星（又稱外行星，如木星、土星、天王星和海王星）。

地球繞太陽公轉(zhuǎn)，而且還自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)周期約為23時(shí)56分4秒。地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周為

一個(gè)恒星年，由于地球的自轉(zhuǎn)軸與黃道平面呈23。27'交角，因此，地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)形

成了地球的晝夜與四季的變化。

地球衛(wèi)星——月亮。

①大爆炸理論要點(diǎn)

時(shí)間和空間的零點(diǎn)，肇始于160億年前。一次開天辟地的大爆炸中，誕生了早期宇宙。

最初的宇宙，有可能是從一個(gè)無窮小的“奇點(diǎn)”開始擴(kuò)展的。從大爆炸中誕生的宇宙，經(jīng)

歷了初期的急劇暴漲，早期的迅速擴(kuò)張和后來的局部收縮階段。其中一些重要的事件包括

大爆炸后的10"秒（10億億億億分之一秒）內(nèi)，早期宇宙的體積“從無到有”，急劇暴

脹了10'°°倍；

大爆炸后的1秒鐘內(nèi)，宇宙溫度高達(dá)100億K以上。此時(shí)還沒有原子和分子等物質(zhì)形式,

只有電子、質(zhì)子和中子等基本粒子；

3分鐘后，宇宙溫度降至10億K以下，核反應(yīng)開始啟動(dòng)。質(zhì)子和中子聚變?yōu)樵雍耍?/p>

形成了最初的四種物質(zhì)。其中氫占78%,氯接近22%,另有極少量笊和鋰；

百萬年后，溫度降至1000萬一100萬K之間，宇宙間主要是彌漫分布的輕元素原子核和

電子、質(zhì)子等組成的等離子體；

2.5億年后，溫度降至1000K范圍時(shí)，輻射減弱，中性原子形成，等離子體復(fù)合成為正

常氣體；

10億年后，膨脹較慢的區(qū)域發(fā)生局部收縮，星系開始形成;

50億年后出現(xiàn)首批恒星；

100億年后，太陽系誕生；

距今46億年前，地球形成。

②太陽系的起源

關(guān)于太陽系的起源，到目前為止已有50多種假說，可以歸納為三大類：

1.星云說

這種假說認(rèn)為太陽系所有天體是由同一個(gè)星云物質(zhì)組成的，其附近有超新星爆發(fā)提供

的核能量；

2.災(zāi)變說

認(rèn)為先有一個(gè)原始的太陽，后來在另一個(gè)天體的的吸引或撞擊下分離出大量的物質(zhì)，

形成行星和衛(wèi)星等天體；

3.俘獲說

即現(xiàn)有一個(gè)原始的太陽，以后太陽俘獲了銀河系中的其他物質(zhì)，形成了行星和衛(wèi)星等

天體；

關(guān)于太陽系的起源的假說，基本上包括以下四個(gè)階段

I.第一階段：原始太陽氣塵云與鄰近的一顆即將成為超新星的星。

H.第二階段：超新星爆發(fā)，原始太陽氣塵在超新星影響的范圍之內(nèi)，并從超新星的爆發(fā)

中獲得能量和重元素、放射性同位素等。

HI.第三階段：在超新星能量的推動(dòng)下，太陽氣塵云開始旋轉(zhuǎn)并逐步形成中心的太陽。當(dāng)

太陽達(dá)到一定大的時(shí)候，內(nèi)部開始發(fā)生熱核反應(yīng)，年輕的恒星，尤其是質(zhì)量大的恒星開始向

外拋射物質(zhì)，在太陽系的外圍形成環(huán)繞太陽的環(huán)。

W.第四階段：太陽系的中間部分形成太陽，環(huán)繞太陽的環(huán)逐漸凝聚成星子，并以星子為

中心逐漸形成行星，行星的衛(wèi)星也有類似的過程。

二.地球的演化

分為3個(gè)階段：

1.地球圈層形成時(shí)期，時(shí)限大致距今46-42億年。

2.太古宙、元古宙時(shí)期，時(shí)限距今42—5.43億年，該時(shí)期的地質(zhì)體在地球上部分地區(qū)還

有保留，但多已經(jīng)歷后期地質(zhì)作用的改造，情況復(fù)雜。

3.顯生宙時(shí)期，其時(shí)限由5.43億一至今。

1.2.2地球的形狀、大小和表面形態(tài)

一.地球的形狀與大小

1957年，隨著人造衛(wèi)星上天，人類第一次從太空中看到了完整的地球圖像。根據(jù)人造

衛(wèi)星運(yùn)行軌道狀況和分析測算的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)地球并不是標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)橢球體，而是呈梨形的不

規(guī)則球體。地球的形狀是指全球靜止海面——大地水準(zhǔn)面的形狀。

根據(jù)人造衛(wèi)星的軌道測量，可以準(zhǔn)確推算地球的重力場和大地水準(zhǔn)面。衛(wèi)星軌道測量的

準(zhǔn)確度已經(jīng)達(dá)到1厘米。1975年，國際大地測量和地球物理聯(lián)合會(IUGG)建議采用的地

球形狀的主要參數(shù)如下:

地球平均半徑(R)6371.012km±15m

赤道半徑(a)6378.140km±5m

兩極半徑(c)6356.755km土5m

扁率((a-c)/a)1/298.257

二.地球的表面形態(tài)

按地貌特征可分為陸地和海洋兩大地理單元。

海洋占70.8%,陸地占29.2%。只有統(tǒng)一大洋，沒有統(tǒng)一的大陸。陸地被海洋分割包圍,

最高處珠穆朗瑪峰海拔高度為8848.13m,最低點(diǎn)馬里亞納海溝為T1034m。

(-)陸地地形

按起伏高度和形態(tài)的不同可分為以下單元：

1.山地海拔500米以上，相對高差200米以上的地區(qū)稱為山地，進(jìn)一步劃分為：

1)低山，海拔500—1000米。

2)中山，海拔10。0—3500米。

3)高山，海拔大于3500米。

呈線狀延展山地，稱其為山脈。具有成因聯(lián)系的若干平行或大致平行的山脈，稱其為

山系，例如阿爾卑斯一喜馬拉雅山系。

2.丘陵海拔500米以下，相對高差200米內(nèi)的伏不平的地區(qū)。

3.平原地勢相對平坦、面積較大，相對高差僅幾十米地區(qū)。

4.高原海拔600米以上，地勢平坦廣闊的地區(qū)。

5.盆地四周高，中間低形似盆狀的地區(qū)。

6.裂谷系延伸達(dá)數(shù)千千米，寬僅30?50千米的線性低洼谷地，兩壁或一壁為斷崖。

(二)海底地形

地球表面被海水覆蓋的廣大地區(qū)也是起伏不平的，根據(jù)海水覆蓋的深淺、地形起伏特征

及與大陸的關(guān)系分為以下幾種。

海平面

平頂,ill

圖IT大路邊緣和大洋盆地地貌示意圖

根據(jù)海底地形的基本特征，可把海底分為大陸邊緣、洋中脊和大洋盆地三個(gè)單元。

1.大陸邊緣——大陸與大洋連接的邊緣地帶，通?？煞譃橐韵麓我患墕卧?/p>

1）大陸架——圍繞大陸的淺水臺地，平均坡度不超過1°,平均寬度約75公里，深約200m

以內(nèi)。

2）大陸坡——大陸架外側(cè)坡度明顯變陡的地帶，水深范圍約為200?2500m,平均坡度約

為4。?7。。寬度不一，常發(fā)育“V”字形海底峽谷和陸坡階地。

3）大陸基——大陸坡與大洋盆地之間的平緩地帶，多分布于水深2000-5000米的海底。

大陸基主要由大陸坡上發(fā)育的濁流物質(zhì)及滑塌物質(zhì)堆積而成。

4）海溝與島弧

島弧——延伸遠(yuǎn)，呈帶狀分布的弧形列島，島弧向洋凸出，內(nèi)側(cè)為大陸。

海溝——島弧外側(cè)常發(fā)育深度大于600m的狹長形凹地，寬約幾-幾十千米。

島弧與海溝組成了弧一海溝體系，常發(fā)育于陸、洋交界地帶。

2.大洋盆地——海底的主體，它是介于大陸邊緣與洋中脊之間的較平坦地帶，?般水深

4000—5000米。

海山——洋盆中高度＞1000米，呈孤立的錐狀高地。多為海底火山噴發(fā)形成。

無震海嶺——多分布于洋中在兩側(cè)，呈行狀隆起的高地，以無地震或少地震為其特征。

3.大洋中脊

橫穿大洋的全球性洋底山系稱之為大洋中脊。它是洋殼生成的地帶，其地震與火山活動(dòng)

十分強(qiáng)烈，是海底擴(kuò)張的中心。在大洋中脊的中央部位存在——巨大裂谷稱之為中央裂谷。

年輕的玄武巖層

圖1-2洋中脊中央裂谷

1.2.3地球的主要物理性質(zhì)

地球的密度、重力和壓力

1.地球的密度

根據(jù)萬有引力定律，可得出地球的質(zhì)量，同時(shí)根據(jù)已知的地球體積，可得出地球的平均

密度(5.516g/cm3)o野外常見巖石密度通常為2.5-3g/cn?,地球內(nèi)部的物質(zhì)密度應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大

于平均密度。

通過地球物理和實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)方法研究發(fā)現(xiàn)，地球內(nèi)部密度存在數(shù)個(gè)不連續(xù)界面，從圖

l-4a可看出密度是隨深度增加而增加的，但其增加的幅度不均勻；

0-670公里存在三個(gè)小臺階；

670公里處密度由3.99g/cm：'突變到4.39g/cm3

2891公里處密度由5.57g/cm3突變到9.90g/cm3

5150公里處密度由12.Ug/cn?突變到12.76g/cm3

地心處的密度為13.09g/cm\

密度Xg/cm'重力XlO'cm/s：壓力XCa

圖卜3地球的密度、重力和壓力隨深度的變化

2.地球的重力

1）重力定義：地球重力是指地心引力與地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生合力。

地球表面重力值的變化：固體地球表面的重力隨著高度的增加而減小，隨著緯度的增加而

加大。

地球內(nèi)部重力值的變化：從地面向下，重力值逐漸增加，至2891公里處達(dá)最大值，2891-

地心，重力值急劇減小，地心處為零。

重力異常：

理論值：以大地水準(zhǔn)面為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算的地球表面各處重力值。

實(shí)測值：實(shí)際測量的重力值。

實(shí)測值經(jīng)高度和密度校正后與理論值不符的現(xiàn)象稱重力異常。矯正后實(shí)測值大于理論值時(shí)

稱正異常，反之稱負(fù)異常。正異常區(qū)表示地下存在高密度物質(zhì)，負(fù)異常區(qū)則為低密度物質(zhì)。

3.地球的內(nèi)部壓力

地球內(nèi)部的壓力是指地球內(nèi)部的靜壓力，它取決于深度、上覆物質(zhì)的平均密度和平均重力，

它們之間成正相關(guān)。地內(nèi)壓力隨深度的增加而增加（圖L3c）。

—.地球的磁性

地球是一個(gè)磁化的球體，具有一定的磁性，地球磁力線分布的范圍稱為地球的磁場。

由于地磁極常發(fā)生緩慢的位移并與.地理極不在同一位置，因而我們用下列要素來表示地磁場

的特征：

1）磁力線與方位；2）磁傾角；3）磁偏角；4）磁場強(qiáng)度。

其它：磁場各要素的變化規(guī)律；地磁異常現(xiàn)象與磁法勘探；

三.地球的溫度（地?zé)幔?/p>

I.地表溫度的分布

火山噴出的灼熔巖流以及溫泉的噴出，說明地球內(nèi)部具有巨大的熱源。從地表至地下

深處，溫度的變化分為三種類型：

1.變溫層：接近地表，深度平均約為15米，其熱量主要來至于太陽的輻射能。該層的

溫度隨晝夜、季節(jié)的變化而變化。

2.常溫層：變溫層下溫度常年不變的地帶，熱量來自于地球內(nèi)部地?zé)?。該層的溫度與當(dāng)

地的年平均氣溫相等，通常中緯度地區(qū)較深，兩極和赤道地區(qū)較淺。

3.增溫層：常溫層以下溫度隨深度的增加而增高，熱量來自地球內(nèi)部。為了反映該層溫

度變化特征，常用地溫梯度（℃/100m）來表示。不同地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū)，地溫梯度不同。

II.地?zé)崃?/p>

地球內(nèi)部的熱可以通過熱傳導(dǎo)、熱輻射、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)（地下熱泉、火山活動(dòng)、巖漿活動(dòng)及

地幔對流）等幾種方式傳導(dǎo)到地球表面。

地?zé)崃髦饕譃閮深悾?/p>

1.大陸熱流

大陸熱流一部分來自地殼巖石中的放射性元素衰變產(chǎn)生的熱能，另一部分來自深部地幔。

2.洋底熱流

洋底熱流密度也和大陸一樣，與地質(zhì)特征關(guān)系密切。大地?zé)崃髦得黠@超過平均值的地區(qū)，

為地?zé)岙惓^(qū)，如溫泉、火山。固定地?zé)岙惓Ｊ堑責(zé)衢_發(fā)的基礎(chǔ)。

四.地球的彈性與塑性

地震波在地球內(nèi)部傳播，表明地球具有彈性，日月引力作用造成地球發(fā)生固體潮（7T5

厘米）也表明地球具有彈性。地球的自轉(zhuǎn)，因離心力作用造成地球成為一橢球體，表明地球

具有塑性。

地震波按傳播方式分為體波和面波。體波是指在介質(zhì)內(nèi)傳遞的波（研究重點(diǎn)），面波是

指在介質(zhì)表面?zhèn)鬟f的波。

體波分為橫波（S波）與縱波（P波）：

橫波：質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)方向與波的運(yùn)動(dòng)方向垂直。

縱波：質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)方向與波的運(yùn)動(dòng)方向平行。

體波的傳播速度與介質(zhì)的密度、物態(tài)有關(guān)，在同一-介質(zhì)中縱波的波速是橫波的1.73倍，

橫波不能通過液態(tài)介質(zhì)。

根據(jù)體波的特點(diǎn)，我們通過人工地震方式，可以間接了解地球內(nèi)部的物質(zhì)組成與物態(tài)等

特征。

1.2.4地球的圈層構(gòu)造

地球不是一個(gè)均質(zhì)體，其最顯著的特點(diǎn)是具有圈層構(gòu)造。因地球的組成物質(zhì)成分的不同，

以固體地球的表面為界將地球分為兩大圈層：外部圈層和內(nèi)部圈層。

地球的外部圈層構(gòu)造

地球的外部圈層有大氣圈、水圈和生物圈。

1.大氣圈

大氣圈組成為主要為氮?dú)夂脱鯕?，劃分為：對流層、平流層、中間層、電離層、擴(kuò)散層。

*1-1大氣I■各層的平均高度

他次平均高度（km）過被層平均離度

對海縣8?10對施以0（10?12

平漉層12?50平流層旗50?55

中間層55?80中間星旗80?85

電離原85?(600?800)

擴(kuò)航磔>800

2.水圈：地表3/4的面積為水體覆蓋，海洋、湖泊、河流、沼澤、大氣水、地下水等構(gòu)成

了一個(gè)連續(xù)圈層（水圈）。水圈總質(zhì)量的97%集中在海洋，其次為冰川、地下水、湖泊、河

流等。

地表水經(jīng)太陽的輻射而汽化，水蒸氣進(jìn)入大氣圈，隨大氣環(huán)流帶以雨、雪等形式降落到

地面，形成地表水、地下水和冰川。在重力作用下，它們返回海洋，從而形成水的循環(huán)。

3.生物圈：生物及有生命活動(dòng)的地球表層所構(gòu)成的連續(xù)圈層，其范圍為地下3公里至地上

10公里。

二、內(nèi)部圈層構(gòu)造

）地球內(nèi)部圈層的劃分依據(jù)

目前人們不能直接進(jìn)入地球內(nèi)部觀察地球，只能利用間接方式分析推論。對地球內(nèi)部

圈層構(gòu)造的認(rèn)識主要根據(jù)以下方面：

1.宇宙地質(zhì)的依據(jù)：主要依據(jù)天體的物質(zhì)成分一隕石。鐵隕石，相當(dāng)于地球內(nèi)部物質(zhì)

成分，石隕石，相當(dāng)于地球內(nèi)上部物質(zhì)成分，鐵石隕石，上述兩種的過渡類型。

2.地質(zhì)學(xué)依據(jù)：利用高溫高壓實(shí)驗(yàn)推論巖漿巖的形成環(huán)境。

3.地球物理依據(jù)：主要利用地震波在地球內(nèi)傳播特性（主要依據(jù)）。

深度/T?米

0

650

1000

2000

4000

，

6371，

0468101214，

低

過

外

內(nèi)

速

渡

地庭波速/千米每秒核

核

層

上

圖1-4地球內(nèi)部圈層與地震波傳播特征

二）地球內(nèi)部圈層的劃分

通過地震觀測，地球內(nèi)部存在兩個(gè)極重要的地震波速不連續(xù)面，分別稱之為莫霍面與古登

堡面，具此將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三大圈層。

1.地殼

1909年，前克羅地亞科學(xué)家莫霍諾維奇發(fā)現(xiàn)地下幾十公里處存在一地震波不連續(xù)面（M）。

被稱為莫霍諾維奇面，簡稱莫霍面。莫霍面以上為地殼，以下為地幔。

根據(jù)深地震探測法發(fā)現(xiàn)大陸區(qū)地殼存在一個(gè)次一級地震波不連續(xù)面，稱之為康德拉面，

大洋區(qū)該面基本不存在，因而可將大陸區(qū)地殼分為上地殼和下地殼。

1）上地殼：厚度變化較大，平均厚約15公里，密度為2.7克/cm：,,成分以硅、鋁為

主，相當(dāng)于花崗巖，因而稱之為硅鋁質(zhì)殼或花崗巖質(zhì)殼。

2）下地殼：厚度穩(wěn)定，約為5—8公里，密度為2.9克/cm：',成分以硅、鐵、鎂、鋁

為主，相當(dāng)于玄武巖，因而稱之為硅鎂質(zhì)殼或玄武巖質(zhì)殼。

大陸區(qū)的地殼稱為陸殼，陸殼具有雙層結(jié)構(gòu)，由硅鋁層和硅鎂層組成。大洋區(qū)的地殼

稱為洋殼，洋殼僅由硅鎂層組成，基本無硅鋁層。

2.地幔

1912年，美國學(xué)者古登堡發(fā)現(xiàn)地下2891公里處存在另一地震波不連續(xù)面（G）。地幔即

位于（M）與（G）面之間的圈層。

地幔是地球的主體，根據(jù)S、P波在地幔中傳播特性可將地幔進(jìn)一步劃分為上地幔、中間

層（過度層）和下地幔。

上地幔包括蓋層、低速層（軟流圈）、均勻?qū)?。其中低速層S波僅為4-4.2公里/秒，P

波波速明顯降低為7.8公里/秒，故低速層內(nèi)的物質(zhì)應(yīng)為塑性，因而又稱之為軟流圈。因軟

流圈上的蓋層連同地殼均為固體，我們將它們和稱為巖石圈。

3.地核

1）古登堡面以下直至地心的部分稱地核，半徑為3480km的球體，平均密度為10.83g/cm：i；

2）?般認(rèn)為物質(zhì)成分主要為鐵；

3）劃分為外核、過渡層、內(nèi)核。

4.巖石圈

1）地殼與上地幔的頂部（軟流圈以上部分），都是由固態(tài)巖石組成的，因而稱巖石圈；

2）平均厚80km,大陸區(qū)厚60-150km,大洋區(qū)厚30-90km；

3）平均密度為3.25g/cm3：體積分?jǐn)?shù)為3.72%,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.19%。

1.2.5地球的年齡和地質(zhì)年代表

一.地球年齡的測定方法

1.了解地球年齡的意義

2.地球年齡的測定方法——放射性同位素測年

二.地球的年齡：地球年齡的判別主要依據(jù)對地球最古老巖石的同位素測定，以及對隕石，

月球巖石等的測定得出地球的年齡應(yīng)為46億年。

三.地質(zhì)年代表

1.地質(zhì)年代一地球從形成至今所劃分的一系列時(shí)間單位。

2.地質(zhì)年代表一依據(jù)沉積發(fā)展、生物演化、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)的同位素測年，按地球的演化

歷史與順序所作的全球性綜合時(shí)間表。

地質(zhì)年代表綜合反映了全球無機(jī)界和有機(jī)界的演化順序及階段，是國際公認(rèn)的，在地質(zhì)學(xué)

研究中發(fā)揮了巨大的作用。

3.地質(zhì)年代單位

按大小依次為：宙、代、紀(jì)、世、期等。

1.3重要術(shù)語

大地水準(zhǔn)面重力異常（正、負(fù)異常）地磁異常地溫梯度軟流層巖石圈莫霍面

古登堡面

地球的外部圈層（大氣圈、水圈、生物圈）地球內(nèi)部圈層（地殼、地幔、地核）

內(nèi)部圈層的劃分依據(jù)

第二章地殼的物質(zhì)組成

2.1本章導(dǎo)學(xué)

地質(zhì)學(xué)的最直接的研究對象是巖石圈，包括地殼和上地幔頂部。顧名思義，巖石圈是由

巖石組成的，巖石是由礦物組成的，而礦物又是由各種元素組成的。所以要了解和認(rèn)識地殼

的物質(zhì)組成首先必須從元素和礦物入手。

本章主要講解組成地殼的化學(xué)元素、礦物和巖石，要求了解地殼的化學(xué)元素、礦物種

類，重點(diǎn)掌握組成地殼的主要元素和主要礦物種類；掌握鑒別礦物的主要物理性質(zhì)，如顏色、

條痕、透明度、光澤、解理、硬度、相對密度；了解巖石的概念及三大巖類的分類；

2.2要點(diǎn)講解

2.2.1組成地殼的化學(xué)元素

各種元素在地殼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為克拉克值。

地殼中各種元素化學(xué)元素的分布是極不均勻的：0、Si^Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、

H10種元素占了地殼總量的99%,而其他元素的總和還不到總量的%

上地殼硅鋁層以氧、硅、鋁為主，鈣、鈉、鉀也較多，而下地殼硅鎂層雖仍以氧、硅為

主，但鎂、鐵含量則相對較高。

2.2.2組成地殼的礦物

礦物概述

1.礦物的定義：礦物是天然產(chǎn)出的元素的單質(zhì)或化合物，它具有一定的化學(xué)成分和物理性

質(zhì)，是組成巖石和礦石的基本單元。

所謂天然產(chǎn)出的，是指在地殼中由各種地質(zhì)作用形成的。任何一種礦物，只穩(wěn)定于一定的

地質(zhì)條件，當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境發(fā)生改變，礦物也將隨著發(fā)生改變，從一種礦物變?yōu)榱硪环N礦物，即

原有礦物消失，新礦物形成。

礦物具有一定的化學(xué)成分和物理性質(zhì)，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部的質(zhì)點(diǎn)（原子、離子等）呈有規(guī)律

排列的結(jié)果。

2.礦物的分類：

1）按礦物的形態(tài)分為：氣體、液體和固體。

2）按礦物在構(gòu)成巖石及形成礦床的作用分為：造巖礦物和造礦礦物。

3）按礦物的化學(xué)成分分為：自然元素、化合物。

4）按固體礦物是否結(jié)晶分為：晶體礦物和非晶體礦物。

礦物的形態(tài)

礦物的形態(tài)在空間的發(fā)育特征可歸納為：

一向延伸型呈柱狀或針狀的晶形，如石英、輝鎖礦、角閃石等;

二向延展型呈片狀或板狀的晶形，如石膏和云母等；

三向等長型呈粒狀，如呈立方形的石鹽等；

ABC

圖2-1礦物晶體延伸習(xí)性分類

三.礦物的物理性質(zhì)

礦物的主要物理性質(zhì)有光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及磁性、壓電性等等，這些性質(zhì)是肉眼鑒

定礦物的主要依據(jù)。

1.礦物的光學(xué)性質(zhì)

礦物的光學(xué)性質(zhì)有顏色、條痕、光澤和透明度等。它是礦物對可見光的吸收、反射和透

射等的程度不同所致，與礦物的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

(1)顏色：礦物顏色指礦物對不同波長的可見光吸收的結(jié)果，分為自色、他色和假色。

(2)條痕：指礦物粉末的顏色，一般指礦物在白色瓷板上擦劃后留下的痕跡的顏色。因礦

物的條痕比礦物的顏色更穩(wěn)定，故利用礦物的條痕鑒別礦物比利用礦物的顏色要更可靠。

(3)透明度：礦物的透明度是指礦物允許可見光透過的程度(以0.03mm厚度為標(biāo)準(zhǔn)，通

常在礦物碎片邊緣觀察)。分為以下三級：透明、半透明、不透明。

(4)光澤：礦物表面對可見光的反射能力稱為光澤，根據(jù)其反射光的強(qiáng)弱可將光澤分為：

金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤、玻璃光澤。

2.礦物的力學(xué)性質(zhì)

礦物的力學(xué)性質(zhì)包括礦物的解理、斷口和硬度，它是礦物受外力作用后的反映，與礦物的

晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。

(1)解理和斷口

解理：礦物受力后沿著一定方向裂開的能力，稱為解理。

主要級別：極完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、極不完全解理。

A極完全解理礦物在外力作用下極易裂成薄片。解理面光滑、平整。很難發(fā)生斷口。如

云母、石墨、輝鋁礦等；

B完全解理礦物在外力作用下，很容易沿解理方向裂成平面(但不成薄片)。解理面平

滑。如方解石、方鉛礦.、螢石等；

C中等解理礦物在外力作用下，產(chǎn)生明顯的解理，但解理面不太連續(xù)和光滑，有斷口。

如白鴇礦、輝石等；

D不完全解理礦物在外力作用下，不易裂出解理面，解理面小而不平整，易出現(xiàn)斷口。

如磷灰石；

E極不完全解理礦物受外力作用后，極難出現(xiàn)解理，多形成斷口，一般稱為無解理。如

石英、黃鐵礦；

斷口：礦物晶體在外力作用下，不沿著一定結(jié)晶方向破裂而形成的斷面，稱為斷口。

斷口特征：1）斷口在晶體或非晶體礦物上均可發(fā)生；

2）斷口可用來作為鑒定礦物的一種輔助特征。

主要類型有：貝殼狀斷口、鋸齒狀斷口、參差不齊斷口、土狀斷口。

A貝殼狀斷口呈圓形的光滑曲面，面上常出現(xiàn)不規(guī)則的同心條紋，形似貝殼狀。如石英

和玻璃質(zhì)體；

B鋸齒狀斷口呈尖銳的鋸齒狀。延展性很強(qiáng)的礦物具有此種斷口，如自然銅；

C參差狀斷口參差不齊、粗糙不平。大多數(shù)礦物具有此種斷口。如磷灰石；

D土狀斷口土狀礦物顯此斷口，如高嶺土；

（2）硬度：礦物的硬度是指礦物抵抗外來機(jī)械作用力的程度，硬度分為十級，分別用十種不

同礦物的硬度表示（摩氏硬度計(jì)）。按硬度從大到小的排列順序，依次為：1.滑石；2.石膏;

3.方解石；4.螢石；5.磷灰石；6.長石；7.石英；8.黃玉；9.剛玉；10.金剛石；

3.礦物的相對密度

指礦物的重量和4。C時(shí)同體積水的重量之比，習(xí)慣稱為比重。

分為三種：

1）輕礦物，相對密度2.5以下，如石鹽、石膏；

2）中等密度礦物，相對密度2.5-4,如正長石、角閃石；

3）重礦物，相對密度4以上，如黃鐵礦、方鉛礦。

4.礦物的其他物理性質(zhì)

礦物除力學(xué)、光學(xué)和密度性質(zhì)外，還有其他物理特性。如某些礦物具有磁性（如磁鐵礦）、

導(dǎo)電性、壓電性（部分石英）、發(fā)光性、延展性、柔性、脆性、彈性、撓性。在正常情況下,

有時(shí)可用味覺、嗅覺、觸覺等方法大致鑒定礦物。

四.常見礦物

自然界目前已知的礦物有3000余種，常見的礦物僅200余種。按礦物的化學(xué)成分可分為

五大類：臼然元素、硫化物及其類似化學(xué)物、氧化物和氫氧化物、含氧鹽及鹵化物。具體分

類見表2-1

表2-1常見礦物的晶體化學(xué)分類

自然元素礦物自然金、自然鉗、自然銀、金剛石、石墨

方鉛礦、閃鋅礦、辰砂、黃銅礦、輝睇礦、雌黃、雄黃、輝鋁礦、

硫化物礦物

黃鐵礦、毒砂

剛玉、赤鐵礦、錫石、軟鎰礦、石英、鋁鐵礦、磁鐵礦、鋁土礦、

氧化物和氫氧化物礦物

褐鐵礦、硬鎰礦

橄欖石、石榴子石、藍(lán)晶石、黃玉、綠簾石、綠柱石、電氣石、普

硅酸鹽通輝石、硬玉、普通角閃石、滑石、白云母、黑云母、綠泥石、高

嶺石、蛇紋石、正長石、斜長石、霞石

含氧鹽礦物磷酸鹽磷灰石、綠松石

鴇酸鹽黑鴇礦、白鴇礦

硫酸鹽重晶石、石膏

碳酸鹽方解石、白云石、孔雀石、藍(lán)銅礦

鹵化物礦物螢石

2.2.3組成地殼的巖石

一.巖石的基本概念

巖石是天然形成的，由一種或是多種礦物及其他組分（天然玻璃、有機(jī)質(zhì)等）組成的，

具有一定結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和穩(wěn)定外形的固態(tài)集合體。

二.巖石的分類

巖石是由一定的地質(zhì)作用形成的，按形成巖石的地質(zhì)作用，可將巖石分為三大類：

1.巖漿巖：也稱火成巖，是由地下深處的巖漿，上升侵入地殼或噴出地表，冷凝結(jié)晶形成

的巖石。

常見的巖石有：花崗巖、閃長巖、安山巖、玄武巖等。

2.沉積巖：已形成的巖石，在地表或近地表?xiàng)l件下，經(jīng)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積等外力作

用下形成的沉積物，再經(jīng)固結(jié)成巖作用形成的巖石。

常見的巖石有：礫巖、砂巖、泥巖、石灰?guī)r等。

3.變質(zhì)巖：地殼中已經(jīng)存在的各種巖石，在溫度、壓力和化學(xué)活動(dòng)性流體的作用下，使原

來巖石在固體狀態(tài)下其成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上發(fā)生變化而形成的新巖石。

常見的巖石有：板巖、千枚巖、片巖、片麻巖、大理巖等。

由于形成原因與條件的不同，上述三種巖石的礦物組合特征、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征也不相同。

在一定的條件下，它們由可以相互轉(zhuǎn)化。

三.巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

巖石的結(jié)構(gòu)是指組成巖石的礦物所表現(xiàn)出的，以及礦物與礦物之間相互關(guān)系所反映出的各

種特征。

巖石的構(gòu)造則是指礦物集合體之間以及礦物集合體與其他組分之間的排列、填充所反映出

的巖石外貌特征。

不同成因的巖石，具有不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，巖漿巖常具有由結(jié)晶作用形成的結(jié)構(gòu)，如：等

粒結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，常具有塊狀、氣孔狀等構(gòu)造。沉積巖常具有碎屑結(jié)構(gòu)、生

物特征結(jié)構(gòu)以及由沉積作用形成的層理構(gòu)造等。變質(zhì)巖因受溫度、壓力及組分的交代而表現(xiàn)

出變質(zhì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)及具定向排列的片狀、片麻狀構(gòu)造等。

2.3重要術(shù)語

克拉克值礦物解理巖石（沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖）

巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

第三章地質(zhì)作用

3.1本章導(dǎo)學(xué)

地球表面具有的高山、平原、海洋，地質(zhì)災(zāi)害如地震、火山噴發(fā)、滑坡、泥石流的頻繁

發(fā)生都是各種地質(zhì)作用的結(jié)果，從地球產(chǎn)生到現(xiàn)在，地質(zhì)作用使地球每時(shí)每刻都在發(fā)生著變

化。

本章將從地質(zhì)作用的概念、地質(zhì)作用的能量來源、外力地質(zhì)作用和內(nèi)力地質(zhì)作用四部分

來分別介紹，通過本章學(xué)習(xí)，必須掌握地質(zhì)作用的概念、理解各種地質(zhì)作用概念，掌握地質(zhì)

作用的分類，理解外力地質(zhì)作用和內(nèi)力地質(zhì)作用的區(qū)別。

3.2要點(diǎn)講解

3.2.1地質(zhì)作用的概念

地質(zhì)學(xué)把自然營力引起巖石圈的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和地表形態(tài)等不斷運(yùn)動(dòng)、變

化和發(fā)展的作用稱為地質(zhì)作用。把引起這些變化的各種自然營力稱為地質(zhì)營力。

地質(zhì)作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象稱為地質(zhì)現(xiàn)象，是地質(zhì)作用的客觀物質(zhì)記錄。如流水地質(zhì)作用產(chǎn)

生的峽谷、沖積平原、階地；構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的巖石變形、變位等地質(zhì)現(xiàn)象。

3.2.2地質(zhì)作用的能量來源

地質(zhì)作用的能量來源有兩個(gè)方面：一是來自地球以外的能量稱為外能；二是來自地球內(nèi)

部的能量稱為內(nèi)能。

■.內(nèi)能

內(nèi)能是來源于地球本身的能量，主要有地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能、重力作用形成的重力能、

放射性元素蛻變等產(chǎn)生的熱能，此外尚有結(jié)晶能和化學(xué)能等。

1.旋轉(zhuǎn)能

地球自轉(zhuǎn)對地球表層物質(zhì)產(chǎn)生離心力和離極力。離極力的大小隨緯度而變化，兩極為零,

赤道最大，致使高緯度物質(zhì)向赤道附近運(yùn)移。

2.重力能

重力能是一種勢能，是地球物質(zhì)產(chǎn)生的萬有引力和自轉(zhuǎn)離心力的合力，其構(gòu)成了地球的

重力場。地球表面所有物體和地內(nèi)物質(zhì)都處于重力場的作用之下，因此重力能不僅在內(nèi)力地

質(zhì)作用中起作用，在外力地質(zhì)作用中也起著重要的作用。

3.熱能（放射能）

熱能是由地球內(nèi)部放射性元素蛻變而產(chǎn)生的，是地球熱能的主要來源，也是導(dǎo)致地球發(fā)

生變化的重要能源。

4.結(jié)晶能與化學(xué)能

巖石圈內(nèi)部物質(zhì)結(jié)晶相變可以產(chǎn)生結(jié)晶能與化學(xué)能，另外，地幔與地殼、上地幔與下地

幔之間化學(xué)成分的轉(zhuǎn)變和結(jié)晶相變也可產(chǎn)生結(jié)晶能與化學(xué)能。

外能

外能是來自地球以外的能量，主要包括太陽輻射能、日月引力能、生物能等。

1.太陽輻射能

太陽輻射能是地球表面罪主要的能源，是大氣圈、水圈和生物圈賴以生存、發(fā)育以及相

互進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的主要能源，并由此產(chǎn)生了一系列的地質(zhì)外營力，如風(fēng)、流水、冰川、

波浪等。

2.日月引力能（潮汐能）

地球在日、月引力作用下使海水產(chǎn)生引潮力，由于地球的自轉(zhuǎn)和太陽、月亮與地球的相

對位置會發(fā)生周期性的變化，各地引潮力也發(fā)生周期性的變化因而產(chǎn)生潮汐現(xiàn)象。

3.生物能

生物能是由生命活動(dòng)所產(chǎn)生的能量，無論是植物生長、動(dòng)物的活動(dòng)以及人類大規(guī)模的改

造自然活動(dòng)，都會產(chǎn)生改變地球物質(zhì)和面貌的作用。但歸根結(jié)底，任何生物能都源于太陽輻

射能。

3.2.3外力地質(zhì)作用

作用在巖石圈表層、由地球外能及部分內(nèi)能（地表物質(zhì)的重力能、結(jié)晶能、化學(xué)能等）

引起的地質(zhì)作用，稱為外力地質(zhì)作用。外力地質(zhì)作用能使地表形態(tài)發(fā)生變化和地殼表層化學(xué)

元素的遷移、分散和富集。按其作用方式分為：

1.風(fēng)化作用：在溫度變化、大氣、水和生物等作用下，巖石、礦物在原地發(fā)生變化的作用。

2.剝蝕作用：是風(fēng)、流水、冰川、湖海中的水災(zāi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下對地表巖石、礦物產(chǎn)生破壞，

并把破壞的產(chǎn)物剝離原地的作用。

3.搬運(yùn)作用：風(fēng)化、剝蝕作用的產(chǎn)物被遷移到他處的過程。

4.沉積作用：當(dāng)搬運(yùn)動(dòng)力的動(dòng)能減小、搬運(yùn)介質(zhì)的物理化學(xué)條件發(fā)生變化或者在生物的作

用下，被搬運(yùn)的物質(zhì)在新的環(huán)境下堆積下來。

5.重力地質(zhì)作用：地殼表層斜坡上的各種風(fēng)化產(chǎn)物、基巖及松散沉積物等由于本身的重力

作用，在各種外因促成的條件下產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)過程。

6.成巖作用：使各種松散堆積物變成堅(jiān)硬沉積巖的作用。

3.2.4內(nèi)力地質(zhì)作用

地球的旋轉(zhuǎn)能、重力能和地球內(nèi)部的熱能、化學(xué)能等引起整個(gè)巖石圈物質(zhì)成分、內(nèi)部構(gòu)

造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用稱為內(nèi)力地質(zhì)作用。分為：構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地震作用、巖漿

作用和變質(zhì)作用。

1.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：是指由于地球內(nèi)力引起地殼乃至巖石圈變形、變位的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

2.地震作用：地震是大地的快速震動(dòng)。地震的孕育、發(fā)生和產(chǎn)生余震的全部過程稱為地震

作用。

3.巖漿作用：地下深處高溫、黏稠的巖漿沿巖石圈軟弱地帶上升，侵入地殼或噴出地表，

冷凝成巖的作用。

4.變質(zhì)作用：地殼中已經(jīng)形成的巖石在基本上處于固體狀態(tài)下，受到溫度、壓力及化學(xué)活

動(dòng)性流體的作用，發(fā)生礦物成分、化學(xué)成分、巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造變化并形成新的巖石的作用。

地質(zhì)作用分類

?地質(zhì)作用：內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用

?內(nèi)力地質(zhì)作用：

1.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（水平和升降）

2.巖漿作用（噴出和侵入）

3.變質(zhì)作用（接觸變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)、區(qū)域變質(zhì)、混合巖化）

4.地震作用（構(gòu)造地震、火山地震、陷落地震）

?外力地質(zhì)作用：

1.風(fēng)化作用（物理、化學(xué)、生物）

2.剝蝕作用（風(fēng)的吹蝕、地面流水侵蝕、地下水潛蝕、湖水海水沖

蝕、冰川刨蝕）

3.搬運(yùn)作用（風(fēng)、地面流水、地下水、湖水海水、冰川）

4.沉積作用（風(fēng)的機(jī)械沉積、地面流水的機(jī)械-化學(xué)沉積、地下水

的機(jī)械-化學(xué)沉積、湖海水的機(jī)械-化學(xué)-生物沉積、冰川的機(jī)械

沉積）

5.重力地質(zhì)作用（崩塌、潛移、滑動(dòng)、流動(dòng)）

6.成巖作用（膠結(jié)、壓實(shí)、結(jié)晶）

3.3重要術(shù)語

地質(zhì)作用地質(zhì)作用的能量外力地質(zhì)作用和內(nèi)力地質(zhì)作用的區(qū)別

第四章風(fēng)化作用

4.1本章導(dǎo)學(xué)

在日常生活中我們看到，暴露在空氣中的鐵釘會生銹，各種石刻和建筑物遭受風(fēng)吹、日

曬、雨淋，天長日久就會逐漸毀壞，處在地表的巖石同樣會遭受這種毀壞，這都是風(fēng)化作用

造成的。

本章主要從風(fēng)化作用的類型、影響風(fēng)化作用的因素和風(fēng)化作用的產(chǎn)物三個(gè)方面進(jìn)行講解

和闡述，要求重點(diǎn)掌握風(fēng)化作用的概念和分類，理解影響風(fēng)化作用的因素，掌握風(fēng)化作用的

產(chǎn)物類型。

4.2要點(diǎn)講解

4.2.1風(fēng)化作用的類型

在地表或近地表環(huán)境下，由于溫度、大氣、水、水溶液及生物等因素的作用，使巖石在

原地遭受復(fù)雜的分解利破壞的過程，稱為風(fēng)化作用。風(fēng)化作用是其他外力地質(zhì)作用的先導(dǎo)，

在外力地質(zhì)作用中占有特殊的地位。

按照風(fēng)化作用的性質(zhì)和方式，可以將風(fēng)化作用分為三種類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化

作用、生物風(fēng)化作用。

--物理風(fēng)化作用

物理風(fēng)化作用又稱機(jī)械風(fēng)化，指由于氣溫頻繁升降的反復(fù)變化，使巖石在原地發(fā)生碎裂，

形成巖石、礦物碎屑，并不改變巖石化學(xué)成分的一種機(jī)械破壞作用。

主要包括：剝離作用（溫差風(fēng)化）、冰劈作用、層裂或卸載作用、鹽類的結(jié)晶與潮解作

用。

1）剝離作用（溫差風(fēng)化）：剝離作用是指由于晝夜、季節(jié)溫差變化，巖石反復(fù)遭受加熱膨

脹和失熱收縮，使巖石崩解并層層剝離的作用。

圖4-1巖石因差異性脹縮而破壞的幾個(gè)階段

2）冰劈作用是指由于晝夜溫度在0°C上下波動(dòng)時(shí)滲入巖石裂隙中的水反復(fù)結(jié)冰和融化，使

巖石的空隙逐步增多、擴(kuò)大，致使巖石崩解碎裂的作用。

圖4-2冰劈作用示意圖

3）層裂或卸載作用：處于深部的巖石一旦上覆巖石被剝?nèi)?，解除其?fù)荷壓力，使產(chǎn)生向上

或向外的膨脹，形成平行于地面的層狀裂除和垂直地面的不規(guī)則裂縫。

4）鹽類的結(jié)晶與潮解作用

鹽類的結(jié)晶與潮解作用是指氣候干旱地區(qū)巖石裂隙中的鹽類，在夜間因吸收大氣中的水

分而潮解，白天在烈日照曬下水分蒸發(fā)，鹽類結(jié)晶，對周圍產(chǎn)生壓力，如此反復(fù)致使巖石撐

裂的作用。

物理風(fēng)化的產(chǎn)物特點(diǎn)：物理風(fēng)化的產(chǎn)物多為大小不等的棱角狀巖石碎塊，地形平坦處碎

屑物覆蓋在基巖表面，地形陡峭處，則在坡角形成倒石堆。

二.化學(xué)風(fēng)化作用

化學(xué)風(fēng)化作用是出露地表的巖石或礦物，由于大氣中水、水溶液和大氣作用下，發(fā)生化學(xué)

成分變化，使巖石分解破壞，并產(chǎn)生新礦物的作用。

主要有以下幾種方式：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用。

1）溶解作用：巖石中某些溶解度較大的礦物（鹵化物、硫硅酸鹽等）易溶于水，并隨水流

失。巖石的空隙增大硬度降低，最終使巖石完全解體，只有難容礦物殘留在原地。

2）水化作用：某些礦物吸收一定的水，形成新的含有水分子的礦物。

如CaS04（硬石膏）+2H2O^CaSO4-2H2O（石膏）硬石膏變成石膏體積會增大約50%,從而

對周圍巖石產(chǎn)壓力，促使巖石破壞。

3）水解作用：水中1「、OH離子，它可以與水中礦物離解的各種離子發(fā)生置換反應(yīng)，形成可

溶性溶液或膠體物質(zhì)而隨水流失，從而造成巖石的破壞。

例如，鉀長石的水解反應(yīng)：

K20[AlSi3O8]+6H20fAi4[Si4Oio](OH)8+8SiO2+4K[OH]

鉀長石高嶺石蛋白石溶液

K[011]和Si02分別以真溶液和膠體溶液的形式溶于水，被帶離原地，難溶的高嶺石殘存

下來。

4)碳酸化作用：溶于水的HC03和CCV-與礦物中的金屬離子結(jié)合，形成易溶的碳酸鹽隨水遷

移，使礦物分解并增強(qiáng)了水溶液的溶解力，稱為碳酸化作用。

5)氧化作用：礦物與大氣或水中游離氧合成氧化物的反應(yīng)過程。常見的氧化反應(yīng)如黃鐵礦

被氧化成褐鐵礦。

4Fe$2+5。2+mH20f2Fe2()3?nlfeO+8H2SO4

黃鐵礦褐鐵礦

化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物的特點(diǎn)：

化學(xué)風(fēng)化不僅改變了巖石中組成礦物的化學(xué)成分，也使得原先堅(jiān)硬的巖石變的松散多孔,

礦物組合以表生條件下穩(wěn)定的含鐵(高價(jià))、鋁等元素的礦物組合為主。

三.生物風(fēng)化作用

生物風(fēng)化作用是指生物的生命活動(dòng)引起巖石破壞、分解的作用。

(1)生物的機(jī)械破壞作用

生物在其活動(dòng)過程中，因挖掘洞穴，蚯蚓、螞蟻等翻土，可造成巖石的機(jī)械破壞作用。

較高等植物的根系在生長時(shí)對巖石有撐脹力，隨著根系的不斷生長，也會使巖石裂隙不斷擴(kuò)

大終致崩裂、破碎。

(2)生物的化學(xué)風(fēng)化作用

地表附近的土壤中有大量的細(xì)菌、藻類、真菌等，它們在新陳代謝過程中分泌的有機(jī)酸

會引起巖石分解。生物死后，遺體腐爛分解出的腐殖酸等會使巖石分解等。

4.2.2影響風(fēng)化作用的因素

地球上的大氣圈、水圈、生物圈時(shí)刻都在共同作用于地球表層，因此以上三類風(fēng)化作用也

無時(shí)無刻不在發(fā)生著各種作用。它們相伴而生，并相互影響和促進(jìn)，共同破壞著巖石，只是

在不同的空間或不同的時(shí)間常以某種風(fēng)化作用為主，其風(fēng)化速度和風(fēng)化產(chǎn)物也不盡相同。影

響風(fēng)化作用的主要因素有氣候、地形和巖石特征等。

氣候條件的影響

氣候是通過氣溫、降水量以及生物繁殖狀況而表現(xiàn)的，直接影響著當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)化作用類

型和速度。

1.氣候干燥寒冷地區(qū)

以物理風(fēng)化為主，化學(xué)和生物風(fēng)化較弱，巖石風(fēng)化后多為棱角狀碎屑，常含有大量

的易溶礦物。

2.氣候潮濕炎熱地區(qū)

化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化進(jìn)行的快而充分，巖石分解后多形成巨厚的風(fēng)化產(chǎn)物。

二.地形條件的影響

地形可影響局部氣候條件，從而影響風(fēng)化作用。地勢高度、地形陡緩、山坡朝向直接影

響風(fēng)化作用的進(jìn)展?fàn)顩r和風(fēng)化產(chǎn)物保存條件。

地形對風(fēng)化作用的影響，首先表現(xiàn)在高山區(qū)氣候可產(chǎn)生垂直分帶現(xiàn)象。不同的氣候帶，其

風(fēng)化作用的方式和速度也隨之不同；其次地形的陡緩對風(fēng)化作用也有影響，緩坡地下水位高,

植物生長茂盛，以化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用為主，而陡坡則以物理風(fēng)化作用為主；坡向也影

響風(fēng)化作用，陽坡物理風(fēng)化強(qiáng)，陰坡的化學(xué)風(fēng)化作用更強(qiáng)烈一些。

三.巖石特征的影響

在相同的自然條件下，巖石特征是影響風(fēng)化強(qiáng)度的主要因素。

1.巖石成分

巖石由礦物組成，礦物抗風(fēng)化能力的強(qiáng)弱直接影響到巖石的風(fēng)化作用速度。以巖漿

巖為例，橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等暗色礦物，比長石、石英等淺色礦物的抗風(fēng)

化能力弱，所以由喑色礦物為主要組成的超基性巖和基性巖比由淺色礦物為主要組成的

酸性巖更易于風(fēng)化。

2.巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

巖石中礦物或碎屑無顆粒的粗細(xì)、分選性、均一性及膠結(jié)程度等結(jié)構(gòu)特征決定著巖

石的致密程度和堅(jiān)硬程度，從而影響到巖石的風(fēng)化。

另外，巖石成層的厚薄、層間原生裂隙的發(fā)育程度等構(gòu)造特征，均影響到巖石的抗

風(fēng)化能力。

差異風(fēng)化：如果抗風(fēng)化不一致的巖石共生在一起，則抗風(fēng)化能力強(qiáng)的巖石突出，抗

風(fēng)化能力弱的巖石凹入，這一現(xiàn)象稱為差異風(fēng)化。

3.巖石裂隙程度發(fā)育狀況

巖石的裂隙發(fā)育程度對風(fēng)化作用也有顯著的影響。裂隙發(fā)育增加了水和空氣與巖石

接觸的面積，使風(fēng)化作用易于進(jìn)行。被裂隙分割成塊狀的巖石，巖石的棱角部位與外界

接觸面積最大，最易遭受破壞。當(dāng)風(fēng)化作用進(jìn)行到一定程度后，巖塊棱角消失，趨于球

形。這種現(xiàn)象稱為球形風(fēng)化。

(a)<b>

圖4-3球形風(fēng)化的發(fā)育過程（據(jù)W.K.漢布林，1980）

a一巖石被裂隙切割；b一球形風(fēng)化初期；c一球形風(fēng)化的晚期

4.2.3風(fēng)化作用的產(chǎn)物

風(fēng)化產(chǎn)物的類型

1.碎屑物質(zhì)

碎屑物質(zhì)包括巖石碎屑和礦物碎屑，主要是物理風(fēng)化作用的產(chǎn)物，也有一部分是巖

石在化學(xué)風(fēng)化過程中未完全分解的礦物碎屑（如石英及長石碎屑）。

2.溶解物質(zhì)

溶解物質(zhì)是化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用的產(chǎn)物，主要包括各種易容鹽類、K\Na'

的氫氧化物，常以真溶液形式被水帶走，以及SiOz以膠體溶液的形式隨水流失。它們

是化學(xué)沉積物的主要來源。

3.難溶物質(zhì)

難溶物質(zhì)也是化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用的產(chǎn)物，主要包括化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的Fe、Ak

Si的化合物，如褐鐵礦、高嶺石、蛋白石、鋁土礦等。巖石中溶解物質(zhì)被水帶走后，

它們殘留在原地常形成褐鐵礦、高嶺土礦:鋁土礦等礦產(chǎn)。

殘積物

巖石風(fēng)化后殘留在原地的松散堆積物稱為殘積物。包括殘留在原地的碎屑物、難容

物質(zhì)以及生物風(fēng)化作用形成的土壤。殘積物中碎屑往往大小不均，棱角明顯，無分選、

無層理。主要分布在分水嶺、平緩山坡和低洼地方。

三.風(fēng)化殼

大陸表層由風(fēng)化殘積物組成的一個(gè)不連續(xù)的薄殼，稱為風(fēng)化殼。

風(fēng)化殼的厚度因地而異，一般為數(shù)厘米至數(shù)十米。其結(jié)構(gòu)具有一定的垂直分帶性，

可以根據(jù)結(jié)構(gòu)和風(fēng)化程度大致分為四層（圖4-4）o

I.土壤層：主要由粘土礦物及腐殖質(zhì)構(gòu)成，是經(jīng)生物風(fēng)化作用改造的殘積物。厚

5-30cll1。

n.殘積層（碎屑層）：粘土、砂、角礫等碎屑組成，上細(xì)下粗，極疏松易碎，大部

分礦物已風(fēng)化。

m.半風(fēng)化巖石：巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造大致保存，裂隙極發(fā)育，用手捏之易碎。

w.基巖（未風(fēng)化巖石）：厚層狀砂巖，致密塊狀構(gòu)造，節(jié)理較發(fā)育。

圖4-4周口店花崗閃長巖風(fēng)化殼剖面（據(jù)胡家杰）

I—土壤層；n—?dú)埛e層（亞土壤）；

HI一半風(fēng)化巖石；IV—基巖

四.土壤

土壤是位于地球陸地表面層經(jīng)生物風(fēng)化作用改造的殘積物，是具有肥力和富含有機(jī)

質(zhì)成分的松散細(xì)粒物質(zhì)。

土壤的主要組成有腐殖質(zhì)、礦物質(zhì)、水分和空氣。

4.3重要術(shù)語

風(fēng)化作用（物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用、生物風(fēng)化作用）差異風(fēng)化球形風(fēng)化

風(fēng)化殼殘積物

影響風(fēng)化作用的因素

第五章地面流水的地質(zhì)作用

5.1本章導(dǎo)學(xué)

地面流水是指沿陸地表面流動(dòng)的水體，是地球水圈的一部分，包括片流、洪流及其匯聚

而成的河流。是最常見的自然現(xiàn)象，也是分布最廣泛的地質(zhì)外營力。地球表面千姿百態(tài)的地

貌景觀：高山、峽谷、丘陵、平原，就是地面流水作用的結(jié)果。

本章主要講解地面流水概述、暫時(shí)性流水的地質(zhì)作用、河流的地質(zhì)作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對河

流的影響。

要求了解地面流水的特點(diǎn)和分類，理解河流的地質(zhì)作用特點(diǎn)，掌握地面流水地質(zhì)作用

形成的結(jié)果，如河床、邊灘、河漫灘與三角洲地形等沉積殘物。

5.2要點(diǎn)講解

5.2.1地面流水概述

地面流水的來源和種類

地面流水主要來自大氣降水（雨、雪、冰雹），其次是冰川融水和地下水以及外泄

的湖水等。

根據(jù)流水在地面流動(dòng)的特點(diǎn)，將其分為波流、洪流和河流三種類型。

地面流水的種類可歸納為：

暫時(shí)性流水：包括（坡流、洪流）；

常年性流水：河流。

其中坡流為面狀無槽流水，洪流和河流為線狀有槽流水。

二.地面流水的動(dòng)能及運(yùn)動(dòng)方式

1.地面流水的動(dòng)能

地面流水的動(dòng)能可用下式表達(dá)：

E=l/2Qv2

式中E為動(dòng)能，Q為流量,V為流速。

從公式中可以看出：地面流水的動(dòng)能的大小與流量、流速的平方呈正比。

1）流速：是指河流中水質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離。

2）