ch1地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)2011

第一章地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)供水水文地質(zhì)1.1地球的構(gòu)造與形態(tài)1.1.1地球的形狀：虛線代表橢球體，實(shí)線表示地球的實(shí)形地球赤道半徑6378.16km，極半徑為6356.76km，相差21.4km1.1.2地球的分圈（一）地球內(nèi)圈特征兩個(gè)分界面：莫霍面（地面以下30～80km）

古登堡面（地面以下2800km）三個(gè)圈層：地殼、地幔、地核各層的特點(diǎn)：地殼：（重點(diǎn)研究對(duì)象）厚度各地不等，平均33km，西藏可達(dá)70~80km從地表往下，溫度、壓力和密度都增加物質(zhì)組成不均，上層為硅鋁層，下層為硅鎂層地幔：巖石圈（部分）：地幔上部為一薄層堅(jiān)硬巖石，厚度為60～100km（包含地殼厚度）軟流圈：200～300km，巖漿地核：組成物質(zhì)：主要為鐵鎳物質(zhì)溫度、壓力、密度都很高（二）地球外圈特征大氣圈環(huán)繞地球的由氣體組成的圈層。厚度達(dá)幾萬(wàn)公里水圈指地球表層由各種形式存在的水組成的圈層。大部分匯聚在海洋里，一部分分布于大陸表面的河流、湖泊、冰雪、還有一部分埋藏于地表以下的巖石空隙中（地下水）

地下水是人類生存的重要水源，也是供水水文地質(zhì)研究的主要對(duì)象。生物圈地球表層所有活著的有機(jī)體組成的圈層1.1.3地球表面的形態(tài)特征（一）地殼表面特征地球表面高低起伏，形成海洋和陸地。陸地面積：1.49億km2,占地球總面積29.2%。海洋面積：3.69億km2，占地球總面積70.8%。最高點(diǎn)：珠穆朗瑪峰，8848.13m。最低點(diǎn)：馬利亞納海溝，深11033m。陸地平均高程860m。海洋平均深度3900m。（二）陸地地形根據(jù)陸地表面的高程和起伏變化，陸地地形可分為：

山地、丘陵、平原、高原、盆地、洼地山地：低山（海拔高度500～1000m)、中山（1000～3500m）、高山（>3500m)的總稱。我國(guó)是多山的國(guó)家，山地分布很廣。丘陵：地表起伏不超過200m低矮地形。平原：地勢(shì)寬廣平坦或略有起伏的地區(qū)。低平原（海拔高程<200m，如華北平原、東北平原、長(zhǎng)江中下游平原）、高平原（200～600m，如成都平原）高原：地勢(shì)寬廣平坦或略有起伏，海拔高程>600m，四周常有崖壁與較低的地形單元分解的地區(qū)。我國(guó)青藏高原、云貴高原、黃土高原。其中，青藏高原是世界上最高的高原，海拔4000m以上。盆地：四周高原或山地、中央低平的地區(qū)。如四川盆地、柴達(dá)木盆地、吐魯番盆地、準(zhǔn)噶爾盆地。洼地：高程低于海平面的低洼地帶（艾丁湖海拔-150m，稱為克魯沁洼地）（三)海底地形海底地形起伏變化很大，高程差遠(yuǎn)大于陸地根據(jù)海底地形特征，海底分為：大陸架、大陸坡、大陸基、海溝、孤島、深海（大洋）盆地、洋中脊等1.1.4地殼的物質(zhì)組成地殼主要有以下十種元素組成，99.96%（占地殼總量），其他近百種元素不足1/1000。

十大元素（按重量排序）為：氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、鈦、氫各種元素在地殼中分布不均，地殼上層硅鋁層（O、Si、Al為主，Ca、Na、K也較多），地殼下層為硅鎂層（O、Si、Mg、Fe）。大部分元素以氧化物存在（石墨、金除外），地殼的主要成分為Si、Mg的氧化物，74.48%（占地殼總重量）1.2礦物與巖石一、主要造巖礦物的特征組成：

礦物是地殼的基本組成部分，是礦石和巖石的組成單位；是各種地質(zhì)作用的自然產(chǎn)物。

礦物是幾種元素的化合物（大多數(shù)，如：石英、赤鐵礦、磁鐵礦、石膏等）或由一種元素組成（極少數(shù)，如：自然的硫、金等）。形態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)種類：3000多種分類的依據(jù)：（即主要的物理性質(zhì)）7個(gè)分別為晶形、顏色、光澤、條痕、硬度、解理和斷口、比重等。

晶形：礦物內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列方式，有柱狀、粒狀、片狀、板狀、纖維狀、放射狀。

顏色：礦物新鮮面上的顏色。

光澤：礦物新鮮面上反射光線的能力。

條痕：礦物粉末的顏色，同一種礦物有多種顏色，但條痕的顏色是固定的

硬度：礦物抗磨擦及刻劃的能力；摩氏等級(jí)（10級(jí)）

解理：沿結(jié)晶面方向產(chǎn)生光滑平面的能力

斷口：既不光滑也無(wú)一定方向的破裂面主要礦物（造巖礦物）20多種（物理性質(zhì)見書）

正長(zhǎng)石Orthoclase鋰輝石

Spodumene薔薇輝石

Rhodonite普通輝石

Augite正長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石角閃石Ferrohornblende硅鐵輝石Babingtonite黑云母Biotite白云母

Muscovite主要礦物（造巖礦物）

石榴子石Garnet

石榴子石Garnet

主要礦物（造巖礦物）：

橄欖石Olivine橄欖石Olivine橄欖石Olivine石英Quartz石英Quartz石英Quartz主要礦物（造巖礦物）

磁鐵礦Magnetite方解石Calcite方解石Calcite白云石黃鐵礦Pyrite常見造巖礦物的肉眼鑒定抓住主要特征。綜合考慮顏色、晶形、光澤、解理、硬度。考慮礦物生成條件及共生礦物。工具：小鋼刀、放大鏡、稀鹽酸等。二、巖石的分類巖石是一種或幾種礦物的集合體；是地下水運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)給、排泄、徑流的場(chǎng)所，與地下水的開采利用有密切的關(guān)系。分類：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖

（一）巖漿巖形成：來(lái)自地幔的巖漿沿著地殼巖石的裂隙上升到地殼范圍內(nèi)或噴出地表，冷卻凝結(jié)成的巖石，又稱為火成巖。

花崗巖的礦物成份火山火山湖富士山巖漿噴出地表叫做火山噴發(fā)，火山噴發(fā)則形成火山。火山噴發(fā)是地球內(nèi)部物質(zhì)和能量驟然強(qiáng)烈釋放的一種形式?；鹕絿姵鑫锖軓?fù)雜，既有氣體、液體，也有固體?；鹕絿姲l(fā)海底火山火山噴發(fā)組圖特征：（1）產(chǎn)狀巖漿巖在空間的位置、形態(tài)和大小。巖基、巖株：在地殼深處，如橄欖巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗巖等。

巖盤、巖床、巖脈：在地表深度較小處，閃長(zhǎng)玢（bin）巖、花崗斑巖等

巖流、火山錐：地表，玄武巖、流紋巖、安山巖等

侵入巖：深成巖、淺成巖

噴出巖（火山巖）

深成巖淺成巖Batholith巖基Captivemass俘虜體laccolith巖盤巖墻Rockwall巖株Volcanoneck火山頸Lavaflow巖流巖漿巖的產(chǎn)狀Sill巖床（2）結(jié)構(gòu)：

結(jié)晶程度、顆粒大小和形狀等（不同形成環(huán)境影響）

晶粒結(jié)構(gòu)：巖石中礦物為較大的結(jié)晶顆粒。

斑狀結(jié)構(gòu)：大晶粒被細(xì)粒、隱晶粒、玻璃質(zhì)基質(zhì)包圍

玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)：未結(jié)晶

安山巖花崗巖（3）構(gòu)造：各組成部分在空間的排列及填充方式

塊狀構(gòu)造：各種礦物均勻分布

流紋構(gòu)造：沿流動(dòng)方向定向排列

氣孔構(gòu)造：巖石中有氣孔

杏仁構(gòu)造：氣孔被次生礦物如石英、方解石填充

塊狀構(gòu)造流紋構(gòu)造氣孔構(gòu)造杏仁構(gòu)造杏仁構(gòu)造（4）巖漿巖的化學(xué)、礦物組成及分類

主要是硅酸鹽礦物，還有一部分金屬硫化物、氧化物及揮發(fā)性物質(zhì)。

按sio2含量分為：酸性巖漿巖、中性巖漿巖、基性巖漿巖、超基性巖漿巖等。（4）巖漿巖分類（二）沉積巖1.形成

三個(gè)階段：

a、原有的巖石，風(fēng)化作用碎屑物和殘余物

b、搬運(yùn)作用（水、風(fēng)、冰）

沉積下來(lái)

c、松散物壓縮固結(jié)、膠結(jié)、結(jié)晶作用沉積巖

2.特征：（1）產(chǎn)狀：層狀分布（a）正常、（b）夾層、(c)變薄、(d)尖滅、(e)透鏡體沉積巖的層狀分布

(2)結(jié)構(gòu)：沉積物顆粒的大小、形狀、結(jié)晶程度

碎屑結(jié)構(gòu)：巖石和礦物碎屑被硅質(zhì)、鈣質(zhì)、粘土質(zhì)膠結(jié)在一起砂巖（碎屑結(jié)構(gòu)）礫巖（碎屑結(jié)構(gòu)）石灰?guī)r（結(jié)晶結(jié)構(gòu)）白云巖（結(jié)晶結(jié)構(gòu)）碎屑巖的膠結(jié)物：硅質(zhì)－強(qiáng)度高、鐵質(zhì)－易氧化、鈣質(zhì)－易溶解、泥質(zhì)－易軟化。膠結(jié)類型：基底式膠結(jié)（a）；孔隙式膠結(jié)（b）；接觸式膠結(jié)（c）結(jié)晶結(jié)構(gòu)：化學(xué)作用使得礦物和巖石成為晶體狀沉積巖的層理構(gòu)造平行層理斜層理波狀層理印模粒序?qū)永斫徊鎸永?3)構(gòu)造：層理構(gòu)造（4）礦物成分礦物成分很復(fù)雜，與產(chǎn)生碎屑的母巖有直接關(guān)系，母巖經(jīng)過化學(xué)分化作用，有些礦物卻是沉積巖特有的：如海綠石、蒙脫石、高嶺石、伊利石等。3沉積巖的分類沉積巖分布很廣，覆蓋了地球表面的75%。有：礫巖、砂巖、頁(yè)巖、泥巖、石灰?guī)r、凝灰?guī)r、白云巖、巖鹽。其中，頁(yè)巖、砂巖、石灰?guī)r占總量的95%以上。4.松散巖石（土）

沉積巖的分類較多，最為重要的一類是松散巖石，是指近代形成的未經(jīng)壓固、膠結(jié)的碎屑堆積物。該類巖石和地下水的形成和存儲(chǔ)有密切關(guān)系。松散堆積物的顆粒大小變化很大，根據(jù)粒徑的大小，劃分為粒組。

粒徑由大到?。浩?gt;卵石>粗礫石>中礫石>小礫石>

粗砂粒>中砂粒>細(xì)砂粒>細(xì)砂粒>粉土>粘土透水性毛細(xì)管水上升高度

土的一些特性（略）（三）變質(zhì)巖1.形成：

巖石在新的物理化學(xué)環(huán)境條件（溫度、壓力、化學(xué)物質(zhì)），巖石的礦物成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)生了變化，形成了新的巖石稱為變質(zhì)巖。巖石受地殼運(yùn)動(dòng)及巖漿入侵的高溫高壓作用和化學(xué)成分的加入，改變?cè)Y(jié)構(gòu)構(gòu)造而形成接觸變質(zhì)巖的形成大理巖石英巖2.特征

（1）產(chǎn)狀：基本維持未變質(zhì)前的產(chǎn)狀不變（2）結(jié)構(gòu)：變晶結(jié)構(gòu)，變質(zhì)過程中巖石能夠重新結(jié)晶，非晶質(zhì)變成晶質(zhì)，小晶粒變?yōu)榇志Я＃[晶質(zhì)變?yōu)榫蘧Я?，如大理巖。（3）構(gòu)造：

a、片狀構(gòu)造：礦物成平行排列，成葉片狀

b、片麻狀構(gòu)造：深色礦物淺色礦物相間平行成條帶狀

c、千枚狀構(gòu)造：薄片狀片理，片理面上有絲絹光澤

d、板狀構(gòu)造：沿一定方向分裂為平整板狀

e、塊狀構(gòu)造：礦物均勻排列，無(wú)定向分布3.變質(zhì)巖的分類三大類巖石的肉眼鑒別巖漿巖的鑒別方法

先看顏色,再看結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,然后看礦物成分.沉積巖的鑒別方法

先看結(jié)構(gòu),再看成分.變質(zhì)巖的鑒別方法

先看構(gòu)造,再看成分.三大類巖石特征對(duì)比表1.3巖層的地質(zhì)時(shí)代

一、地質(zhì)時(shí)代的劃分

絕對(duì)地質(zhì)時(shí)代（巖層的絕對(duì)年齡）：巖層從形成到現(xiàn)在的延續(xù)時(shí)間，以年為單位。利用放射性元素衰變。

相對(duì)地質(zhì)時(shí)代（巖層的相對(duì)年齡）巖層形成的先后順序和新老關(guān)系。根據(jù)生物的演變和地殼運(yùn)動(dòng)等重大變化來(lái)劃分。（常用）二、地質(zhì)年代表（看書）

時(shí)間：代、紀(jì)、世地層：界、系、統(tǒng)

1.4地質(zhì)構(gòu)造

一、地殼運(yùn)動(dòng)（構(gòu)造運(yùn)動(dòng)）原因：地球內(nèi)部原因（重力、地內(nèi)熱能等）引起地殼變形分類：升降運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)（一）升降運(yùn)動(dòng)珠穆朗瑪峰地區(qū)，海洋古生物，喜瑪拉雅造山運(yùn)動(dòng)；中國(guó)，海底，加里東運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度十分緩慢升降運(yùn)動(dòng)使得現(xiàn)在的地貌形成，并使之不斷變化。（二）水平運(yùn)動(dòng)兩種不同的觀點(diǎn)

a、地殼以升降運(yùn)動(dòng)為主，大陸的位置不變

b、地殼以水平運(yùn)動(dòng)為主，且大陸塊也在不斷地運(yùn)動(dòng)√

“大陸漂移學(xué)說”

1.地球的巖石圈不是一個(gè)整體，被構(gòu)造活動(dòng)帶分為6大版塊，浮在軟流圈

2.大陸運(yùn)動(dòng)和海底擴(kuò)張同時(shí)進(jìn)行

3.升降運(yùn)動(dòng)是由水平運(yùn)動(dòng)而來(lái)走向(strike)：巖層面和任一假想水平面交線的延伸方向。傾向(dip)：巖層的傾斜方向。與走向線垂直。只有一個(gè).傾角(dipangle)：巖層層面與水平面的最大銳角。表示方法：走向和傾向用方位角表示(可只表示傾向)，傾角用度數(shù)。二、巖層產(chǎn)狀的概念測(cè)定方法：地質(zhì)羅盤標(biāo)記方法：象限傾向方位角-傾角例如：SE120o∠30o三、巖層的接觸關(guān)系1.研究的意義：可以推測(cè)地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)展歷史和巖層形成的相對(duì)年代，有利于尋找地下水。2.接觸關(guān)系：

（1）整合接觸：新老巖層大致平行，地殼升降與沉積處于相對(duì)平衡狀態(tài)，兩巖層時(shí)代接近，連續(xù)性沉積

（2）平行不整合與角度不整合接觸

長(zhǎng)時(shí)間的沉積間斷或侵蝕作用，兩套巖層的年代相隔很遠(yuǎn)，中間地層缺失；（往往有古風(fēng)化殼，利于地下水儲(chǔ)存）有（b）平行不整合、(c)角度不整合。

（3）火成接觸：火成巖與其他巖層的接觸；(可能是富水地段）

（4）斷面接觸：不同時(shí)代的巖層，被斷層錯(cuò)斷而直接接觸。(可能是富水地段）四、褶曲（一）褶曲要素

最基本的幾何要素：（1）核：中心部分（2）翼：核部?jī)蛇叺膸r層（3）軸面：假象的面，兩翼的近似對(duì)稱面（4）軸：軸面與水平面的交線轉(zhuǎn)折端：彎曲最強(qiáng)烈的部分（5）樞紐：同一巖層的層面與軸面的交線（6）脊線：頂點(diǎn)的連線

四、褶曲（二）褶曲的基本類型：背斜和向斜背斜：向上拱，核部巖層較老，外部巖層較新向斜：向下凹陷，核部巖層較新，外部巖層較老大部分褶曲由于地層遭受剝蝕而不能保存其全貌，確定原則：根據(jù)兩翼產(chǎn)狀確定褶曲巖層；核部?jī)啥藥r層一定對(duì)稱重復(fù)出現(xiàn)，并根據(jù)巖層新老關(guān)系確定是背斜或向斜。a—背斜；b—向斜背斜核部滑脫溶蝕洞穴

背斜和向斜不是孤立存在的，大多是連在一起，使巖層呈現(xiàn)波浪型，形成復(fù)向斜、復(fù)背斜（三）褶曲的形態(tài)分類

（1）在橫剖面上的分類直立褶曲：軸面直立、兩翼傾角相近或相等

斜歪褶曲：軸面傾斜、兩翼傾角一陡一緩

倒轉(zhuǎn)褶曲：軸面傾斜、雖然兩翼同方向傾斜，但一翼在另一翼之上、一翼層序正常、一翼層序倒轉(zhuǎn)

平臥褶曲：軸面水平、下翼倒轉(zhuǎn)

（2）在平面上的分類線形褶曲：樞紐水平或近水平，褶曲沿某一方向延伸，長(zhǎng)寬比5倍以上短軸褶曲樞紐呈弧形，巖層在平面上圈閉，長(zhǎng)寬比2～5，有短軸背斜、短軸向斜之分

穹隆構(gòu)造極短軸背斜，長(zhǎng)寬比小于2

構(gòu)造盆地極短軸向斜，長(zhǎng)寬比小于2

穹隆構(gòu)造就像是一定帽子！

褶皺野外觀測(cè)褶皺背斜單斜山五、斷裂構(gòu)造巖石在內(nèi)外地質(zhì)力的作用下，發(fā)生破裂，同時(shí)產(chǎn)生破裂面（一）裂隙（節(jié)理）：沒有明顯位移的破裂

1.分類

a、按成因：構(gòu)造裂隙：在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)力的作用下產(chǎn)生的裂隙非構(gòu)造裂隙：在地質(zhì)外營(yíng)力（風(fēng)、水、塌陷等）作用下產(chǎn)生的裂隙

b、按形成時(shí)應(yīng)力特點(diǎn)：

張裂隙：受張應(yīng)力作用形成，是儲(chǔ)存地下水的好場(chǎng)所

剪裂隙：

c、按裂隙面產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系

走向裂隙：

傾向裂隙：

斜交裂隙：c、按裂隙面產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀的關(guān)系

走向裂隙：

傾向裂隙：

斜交裂隙：（二）斷層：沿?cái)嗔衙嬗忻黠@位移的斷裂1.斷層的要素：

斷層面：

斷層線：斷層面與地面的交線

斷盤：上斷盤、下斷盤（南盤、北盤、東盤、西盤）、上升盤、下降盤

斷層帶：斷層兩壁之間的地帶

斷距：2.斷層的分類：

（1）根據(jù)兩盤的相對(duì)位置

正斷層：上盤相對(duì)下降、下盤相對(duì)上升

逆斷層：上盤相對(duì)上升、下盤相對(duì)下降平推斷層：兩盤巖層沿?cái)鄬泳€方向平行移動(dòng)，基本無(wú)垂向移動(dòng)

通常為組合方式：平移正斷層平推逆斷層正斷層逆斷層平推斷層（2）根據(jù)斷層面的產(chǎn)狀與巖層的產(chǎn)狀

走向斷層（縱斷層）：斷層面走向與巖層走向同傾向斷層（橫斷層）：斷層面走向與巖層傾向同斜斷層：斷層面走向與巖層走向斜交（3）根據(jù)斷層形成時(shí)的力學(xué)性質(zhì)壓性斷層張性斷層扭性斷層壓扭性斷層張扭性斷層

儲(chǔ)水條件張性斷層、張扭性斷層>扭性斷層>壓性斷層、壓扭性斷層3.斷層的組合兩條大致平行的斷層，其中間巖塊為共同的下降盤，兩側(cè)為上升盤形成地塹；中間巖塊為共同的上升盤，兩側(cè)為下降盤形成地壘。逆斷層疊瓦式組合4、斷層的識(shí)別地層界限不連續(xù)或巖層中斷巖層不對(duì)稱重復(fù)或缺失斷層破碎帶及構(gòu)造巖擦痕牽引構(gòu)造及伴生節(jié)理地貌標(biāo)志斷層地貌科羅拉多大峽谷華山斷層斷裂（三）褶曲和斷層在地質(zhì)圖上的表示地質(zhì)圖的閱讀步驟1讀圖步驟(1)圖名、比例尺、方位(2)地形、水系(3)圖例(4)地質(zhì)內(nèi)容：a地層巖性；b地質(zhì)構(gòu)造；c地質(zhì)歷史。1.圖名、比例尺、方位圖名：黑山寨地區(qū)地質(zhì)圖。比例尺：：10000；圖幅實(shí)際范圍：1.2km2。方位：圖幅正上方為正北方。2.地形、水系本區(qū)西北部最高，高程約為570m，東西較低，大約100m，相對(duì)高差大約470m。地勢(shì)西北高、東南低。東部有一山崗，高程大約300m。順坡地形坡向有二條大溝谷，近南北向?yàn)镕1、F2斷層，使巖石破碎，風(fēng)化侵蝕所致。

3.地層巖性本區(qū)出露地層從老到新有：古生界—下泥盆統(tǒng)（D1）石灰?guī)r、中泥盆統(tǒng)（D2）頁(yè)巖、上泥盆統(tǒng)（D3）石英砂巖，下石炭統(tǒng)（C1）頁(yè)巖夾煤層、中石炭統(tǒng)（C2）右灰?guī)r，中生界——下三迭統(tǒng)（T1）頁(yè)巖、中三迭統(tǒng)（T2）石灰?guī)r、上三迭統(tǒng)（T3）泥灰?guī)r，白堊系（K）鈣質(zhì)砂巖，新生界——第三系（R）礫石層。古生界地層分布面積較大，中生界新生界地層出露在北、西北部。除沉積巖層外，還有細(xì)晶花崗巖脈侵人，出露在東北部。4．地質(zhì)構(gòu)造（1）巖層產(chǎn)狀產(chǎn)狀：R為水平巖層，T、K為單斜巖層，其產(chǎn)狀3300∠35°（即巖層傾向330，傾角35°，以下同），D、C地層大致近東西—北東東向延伸。（2）褶皺：古生界地層從D1到C2由北部到南部形成三個(gè)褶皺，依次為背斜、向斜、背斜。褶皺軸向?yàn)?5°～80°。

①東北部背斜：背斜核部較老地層為D1，北翼為D2，產(chǎn)狀3450∠33°；南翼由老到新為D2、D3、C1，C2，巖層產(chǎn)狀1650∠33°，兩翼巖層產(chǎn)狀對(duì)稱，為直立褶皺。②中部向斜：向斜核部較新地層為