地學(xué)基本知識

第一章地學(xué)基礎(chǔ)知識西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院李振輪第一節(jié)地球的一般特征地球的形成已有46億年的歷史人類從出現(xiàn)的第一天起，就在不停地探索自身周圍的環(huán)境以及宇宙雅魯藏布大峽谷地球表面70%是海洋，30%是陸地—其中大部分適合人類生存（土地）土地—人類生存的主要空間Howtodo?Wheretogo?水圈Hydrosphere生物圈Biosphere巖石圈Lithosphere

土壤圈Pedosphere

大氣圈

Aerosphere土壤

Soil巖石

Rock生物

Organism

地殼地幔地核第二節(jié)礦物

一、礦物的概念

礦物(Mineral)是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位。

1）礦物是各種地質(zhì)作用形成的天然化合物或單質(zhì)。2）礦物具有一定的化學(xué)成分。3）礦物還具有一定的晶體結(jié)構(gòu)，它們的原子呈規(guī)律的排列。4）礦物具有較為穩(wěn)定的物理性質(zhì)。5）礦物是組成礦石和巖石的基本單位。原生礦物和次生礦物

1．原生礦物(originalmineral)

（巖漿）由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結(jié)而形成的礦物稱原生礦物。2．次生礦物(secondarymineral)

（表生或變質(zhì)）原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)風(fēng)化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，形成的新礦物稱次生礦物。二、礦物的物理性質(zhì)★顏色:根據(jù)礦物呈色的原因，分為自色、他色和假色三種。★條痕:是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的瓷板上進行刻劃，其留下的粉末痕跡就是條痕?！锿该鞫群?

礦物允許可見光透過的程度?！锕鉂?礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。★硬度:礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力?！锝饫砗蛿嗫?

礦物受外力作用后，沿著一定方向的平行面裂開，這種現(xiàn)象稱為解理，而裂開后形成的光滑平面則稱為解理面。而破裂成不平坦、不規(guī)則的斷面，則稱之為斷口。三、主要的造巖礦物及其特性一般為白色透明，含有雜質(zhì)時呈其他顏色。石英是最主要的造巖礦物，分布最廣，為酸性巖漿的主要成分，在沉積巖和變質(zhì)巖中也常見。形成的母質(zhì)養(yǎng)分一般貧乏，酸性也較強。

石英SiO2正長石

KalSi3O8

晶體短柱狀，肉紅色、淺黃色、淺黃紅色等，玻璃光澤，完全解理，硬度6.0。正長石易風(fēng)化，風(fēng)化后形成粘土礦物高嶺石等，可為土壤提供大量K養(yǎng)分。正長石類礦物一般含氧化鉀16.9％。斜長石

Na（AlSi3O8）·Ca（Al2Si2O8）

常呈板狀和柱狀晶體。白色或灰白色。玻璃光澤，完全解理，硬度6．0～6．5。斜長石比正長石容易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物主要是粘土礦物，能為土壤提供K、Na、Ca等礦物養(yǎng)分。白云母KH2Al3Si3O12

常見片狀、鱗片狀。白云母無色透明或淺色（淺黃、淺綠）透明。極完全解理，薄片具有彈性，珍珠光澤，硬度2．0～3．0。白云母較難風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物為細小的鱗片狀，強烈風(fēng)化后能形成高嶺石等粘土礦物。黑云母KH2（Mg，F(xiàn)e）3AlSi3O12深褐色或黑色，其他性質(zhì)同白云母。黑云母較白云母易于風(fēng)化，風(fēng)化物為碎片狀。云母類因化學(xué)成分不同而分為白云母和黑云母。

角閃石呈細長柱狀，深綠至黑色，玻璃光澤，完全解理，硬度5.0～6.0,角閃石易風(fēng)化，風(fēng)化產(chǎn)物為粘土礦物。

角閃石

Ca（Mg，F(xiàn)e）3Si4O12呈短柱狀、致密塊狀，棕至暗黑色，條痕灰色，中等解理，硬度5．5。較角閃石難風(fēng)化，風(fēng)化物為粘土礦物，富含F(xiàn)e。輝石

Ca（Mg，F(xiàn)e）Si2O6普通輝石橄欖石呈粒狀集合體出現(xiàn)，橄欖綠色，玻璃光澤或油脂光澤。橄攬石（Mg，F(xiàn)e）2SiO4

蛇紋石

Mg6[Si4O10](OH)2

蛇紋石是一族層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物的總稱。單體少見，具有各種色調(diào)的綠色、淺黃色，常呈似蛇皮的綠黑相間的花紋，故稱蛇紋石。條痕白色，塊狀蛇紋石呈油脂光澤或蠟狀光澤，纖維狀石膏具絲絹光澤。摩氏硬度2.5-3.5，比重2.5-2.65。稍具滑感。綠泥石是一些變質(zhì)巖的造巖礦物。晶體屬單斜、三斜或正交（斜方）晶系，淺綠至深綠色。玻璃光澤或珍珠光澤，透明至不透明。完全解理。

綠泥石

Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6高嶺石，粘土礦物，晶體屬三斜晶系的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。白或淺灰、淺綠、淺黃、淺紅等顏色，條痕白色，土狀光澤。吸水性強，和水具有可塑性。高嶺石是組成高嶺土的主要礦物，常見于巖漿巖和變質(zhì)巖的風(fēng)化殼中。

高嶺石

Al4[Si4O10]·(OH)2方解石為次生礦物，半透明，乳白色，含雜質(zhì)時呈灰色、黃色、紅色等，完全解理，玻璃光澤。與稀鹽酸反應(yīng)生成CO2氣泡。方解石的風(fēng)化主要是受含CO2的水的溶解作用，形成重碳酸鹽隨水流失，石灰?guī)r地區(qū)的溶洞就是這樣形成的。方解石

CaCO3

白云石是由方解石、菱美礦結(jié)合而成，呈彎曲的馬鞍狀、粒狀、致密塊狀等，灰白色，有時帶微黃色，玻璃光澤，性質(zhì)與方解石相似，但較穩(wěn)定，與冷鹽酸反應(yīng)微弱，只能與熱鹽酸反應(yīng)，粉末遇稀鹽酸起反應(yīng)，這是與方解石的主要區(qū)別。風(fēng)化物是土壤Ca、Mg養(yǎng)分的主要來源。白云石

CaCO3·MgCO3磷灰石

Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)

形態(tài)、顏色多樣，玻璃光澤，解理沿底面不完全，性脆，斷口不平坦，油脂光澤，透明至不透明。摩氏硬度5，比重3.18-3.21。加熱后可發(fā)磷光。

磷灰石是制磷和磷肥的最主要原料。磁鐵礦

Fe3O4

磁鐵礦因為它具有磁性，中國古代又稱為慈石、磁石、玄石。顏色為鐵黑色，條痕呈黑色，半金屬光澤，不透明，無解理，摩氏硬度5.5-6，比重4.8-5.3。具強磁性，是礦物中磁性最強的。

磁鐵礦是煉鐵的主要礦物原料，也是傳統(tǒng)的中藥材。赤鐵礦Fe2O3

赤鐵礦顯晶質(zhì)呈鐵黑至鋼灰色，隱晶質(zhì)呈暗紅色，條痕櫻紅色，金屬光澤至半金屬光澤，摩氏硬度為5.5-6.5，無解理，比重5.0-5.3。

赤鐵礦是自然界分布極廣的鐵礦物，是重要的煉鐵原料，也可用作紅色顏料。褐鐵礦Fe2O3·nH2O“褐鐵礦”一詞并不是礦物的種名，通常是針鐵礦、水針鐵礦的統(tǒng)稱。通常呈黃褐至褐黑色，條痕為黃褐色，半金屬光澤，塊狀、鐘乳狀、葡萄狀、疏松多孔狀或粉末狀，硬度隨礦物形態(tài)而異，無磁性?？勺鳛檎业V的標志。也是重要的鐵礦石。

石膏呈板狀、塊狀、無色或白色。玻璃光澤或絲絹光澤。硬度2．0，是干旱炎熱氣候條件下的鹽湖沉積。常作土壤改良劑。

石膏

CaSO4·2H2O8滑石，屬三斜晶系的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。白色或各種淺色，條痕常為白色，脂肪光澤（塊狀）或珍珠光澤（片狀集合體），半透明。摩氏硬度1，比重2.6-2.8。低硬度，有滑感，絕熱及絕緣性強。

滑石

Mg3[Si4O10](OH)2晶體屬單斜晶系層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。因加熱時能迅速膨脹，彎曲呈水蛭狀而得名。集合體呈片狀、土狀或粉末狀。一般呈褐色、褐黃色或暗綠色，帶油脂的玻璃光澤。底面解理完全，解理片具撓性。摩氏硬度1.5-2.8，比重2.1-2.7。蛭石

Mg0-5(OH)4{Mg3[AlSi3O10](OH)2}

巖石:是由多種地質(zhì)作用形成的一種或幾種礦物組合而成的自然集合體。巖石都有一定的礦物組成，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。

自然界的巖石按成因可分為:巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。第三節(jié)巖石一、巖漿巖(MagmaticRock)

巖漿巖是地球內(nèi)部巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝形成的巖石。

1、巖漿巖的類型:巖漿巖深成巖

淺成巖

噴出巖

侵入巖

主要的巖漿巖

酸性巖

SiO2含量在65％以上如花崗巖,流紋巖

中性巖SiO2

含量52％～65％如閃長巖,安山巖基性巖SiO2

含量45％～52％如輝長巖,玄武巖

超基性巖

SiO2含量小于45％如橄欖巖

脈巖如偉晶巖

侵入性巖漿巖（成因及巖石）輝長巖花崗巖月光石（長石）噴出性巖漿巖（成因及巖石）二、沉積巖(SedimentaryRock)

沉積巖是由地殼表面早期形成的巖石經(jīng)風(fēng)化、搬運、沉積、壓實、膠結(jié)硬化而形成的巖石。一般分為機械沉積巖、化學(xué)沉積巖和生物沉積巖三類。先成巖石

風(fēng)化(Weathering)

剝蝕(Denudation)

搬運(Transportation)

遷移(Transposition)

沉積(Deposition)

固結(jié)(Lithification)沉積巖先成巖石：巖漿巖、變質(zhì)巖和原有沉積巖砂巖江西興國

沉積巖的結(jié)構(gòu)指沉積顆粒的大小和形狀。以顆粒大小分為:礫狀結(jié)構(gòu)(如礫巖),粒狀結(jié)構(gòu)(如沙巖),中粒狀結(jié)構(gòu)(如沙巖)以顆粒形狀分為:角礫狀結(jié)構(gòu)，顆粒有棱角(如角礫巖)，圓滾狀結(jié)構(gòu)，顆粒無棱角(如礫巖)沉積巖的構(gòu)造

指沉積物空間分布的相互關(guān)系。主要有層理構(gòu)造，層面構(gòu)造等.沉積巖形成的幾種典型的沉積環(huán)境

河流環(huán)境礫巖砂巖頁巖冰川環(huán)境角礫巖沉積巖形成的幾種典型的沉積環(huán)境

沙漠環(huán)境砂巖粉砂巖沉積巖形成的幾種典型的沉積環(huán)境

化學(xué)沉積環(huán)境石灰?guī)r白云巖

三、變

質(zhì)

巖

(MetamorphicRock)

:原來存在的巖石在新的地殼變動或巖漿活動產(chǎn)生的高溫、高壓下，使巖石的礦物重新結(jié)晶，重新排列，改變其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和化學(xué)成分，而形成的新巖石。

主要的變質(zhì)巖:片麻巖,石英巖,板巖,結(jié)晶片巖,千枚巖,大理巖

第四節(jié)地質(zhì)作用與地貌

地球的陸地表面由各種各樣的地形地貌構(gòu)成，如高山、峽谷、平原、盆地、丘陵等。自然界為什么出現(xiàn)千奇百怪，各種各樣的地形地貌呢？我們先來看一些圖片。長江三峽張家界奇觀沙漠景觀美麗的高山湖泊珠穆朗瑪峰雅魯藏布江大峽谷石灰?guī)r（喀斯特）地貌景觀

自然界所出現(xiàn)的這些地形形態(tài)，總的說來是由于自然的力量在不斷地改變著地球面貌的結(jié)果，而引起地球面貌發(fā)生改變的這種作用，就是我們所說的地質(zhì)作用。使地殼發(fā)生變化的力量，稱為地質(zhì)營力。

地質(zhì)作用根據(jù)能力的來源不同，分內(nèi)力作用和外力作用兩類，或稱內(nèi)、外營力。

大陸漂移學(xué)說

1910年，生病臥床休息的德國氣象學(xué)家魏格納聚精會神地望著墻上的一張世界地圖。于1912年提出大陸漂移理論。認為，在2億5千萬年前，目前分成各個洲的大陸是連在一起的，那時還沒有大洋，以后，完整的泛大陸開始四分五裂，逐漸形成了現(xiàn)在的7大洲。

近來科學(xué)家提出是地幔的對流造成了地殼的運動。板塊構(gòu)造學(xué)說

：地殼上的巖石圈并不是一個完整的、沒有縫隙的整體，而是有幾處明顯的裂縫，整個巖石圈形成了六大板塊，這些板塊漂浮在不斷流動的地幔上，如同漂浮在水中的木筏一樣。在地質(zhì)史的長河中，這些板塊處于不斷的分開與合并之中，3億年前，這六大板塊合在了一起，之后，又開始分開，于是形成了今天五大洲的地貌。滄海桑田，地殼運動造成了山脈、峽谷、高原、盆地等形態(tài)各異的地形地貌。科學(xué)家根據(jù)地質(zhì)作用的速度把地質(zhì)作用分為兩類。一種是突發(fā)的或災(zāi)變性的地質(zhì)作用，如火山、地震和海嘯、山崩或雪崩、山洪和泥石流等。另一類是極緩慢而安靜的地質(zhì)作用，常不易被人們覺察，如湖泊沉積作用，地表的沉陷，海岸的變遷等。

根據(jù)地質(zhì)營力還可把地質(zhì)作用分為內(nèi)力作用和外力作用。內(nèi)力作用由地球內(nèi)部的能—主要是重力能和放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能所引起。由地球以外的能源引起的是外力作用。

一、地質(zhì)內(nèi)力作用和地形（一）地殼的升降運動

地殼長期地進行著緩慢地上升或下降的垂直運動，這種運動經(jīng)常導(dǎo)致了海陸輪廓的改變。（二）地殼的褶皺運動褶皺運動是一種使原來水平或近乎水平層位的巖層，變成褶皺并且隆起成為山脈的運動。褶皺的基本單位是褶曲，褶曲的基本形式是背斜和向斜，每一個背斜或向斜就是一個褶曲。背斜在外形上是一個中部向上拱起的一個彎曲，向斜是一個中部向下拗陷的彎曲。

背斜及向斜示意圖（三）地殼的斷裂變動

斷裂變動分兩大類，一類是沒有發(fā)生位移的斷裂，另一類是沿著裂隙有顯著位移的斷裂。前一類叫節(jié)理，后一類叫做斷層，地殼的斷裂變動主要是斷層造成的。

斷裂運動（四）常見的內(nèi)力作用地形1．平原平原是指的那種地面起伏微弱的廣闊的平地。（1）高原地面的海拔高程在600米以上，如我國的黃土高原、青藏高原等．（2）高平原地面海拔高程約200—600米，如四川西部的成都平原海拔約500—600米。（3）低平原地面海拔高程約0—200米，如我國東部的松遼平原、華北平原、長江中下游平原等。（4）洼地地面絕對高程在海平面以下，如新疆的吐魯番低地。平原和高原

2．山地

山地是四周都被平地環(huán)繞的孤立高地，在山地與周圍平地的交界部分，有一明顯的坡度轉(zhuǎn)拆地段。山地地貌二、地質(zhì)外力作用和地形

地質(zhì)的外力作用是向著與內(nèi)力作用相反的方向進行，各種外營力均在雕刻著地表，侵蝕著和破壞著地勢高低的基本形態(tài)和地殼構(gòu)造。外力作用主要是通過流水、冰川、風(fēng)和海流等作用進行的。（一）流水的地質(zhì)作用和地形

由地表流水所形成的各種地形，統(tǒng)稱為流水地形。地表流水主要來自大氣降水。此外，地下水、溶雪或溶冰等也能補給。河流的地質(zhì)作用和地形★河床平水期河水所占據(jù)的谷底，或稱河槽。★河漫灘洪水期方能淹沒的淺灘?！锕绕潞庸葍蓚?cè)的岸坡?！锷爸抻伤缮⒊练e物構(gòu)成，常年出露在河水之上的河心洲島?！镫A地古河谷底部所構(gòu)成的沿河平臺，常年性的洪水巳不能淹沒，

河谷的地形組成部分圖

1、河床2、河漫灘3、谷坡4、階地河流地貌（二）地下水的地質(zhì)作用和地形1、地下水的一般概念地下水是指存在于土壤和各種基巖孔隙、裂隙或洞穴等空間里的水。2、地下水的溶蝕作用與巖溶（喀斯特）地形地下水的溶蝕作用與巖溶（喀斯特）地形3.地下水是地質(zhì)作用的重要地質(zhì)營力之一，它存在于巖石的孔隙或裂隙之中。（1）溶溝和石芽（2）溶蝕漏斗地表水沿著巖石的裂隙向下流動，使裂隙逐漸擴大而成漏斗狀的地形，稱溶蝕漏斗。（3）落水洞落水洞是聯(lián)接地表水流和地下暗河的垂直管道。4）溶蝕洼地溶蝕洼地是指溶蝕作用所形成的小型封閉洼地（天坑）。（5）溶洞溶洞是大型的地下管道，多沿層面裂隙、斷層或其他構(gòu)造裂隙發(fā)育，它常是水平循環(huán)帶的產(chǎn)物，是地下暗