普通地質(zhì)學(xué)(國(guó)土大講堂)

普通地質(zhì)學(xué)

PhysicalGeology2014.10.17遠(yuǎn)眺珠穆朗瑪峰地球和月球圣安地列斯斷層

貫穿美國(guó)加利福尼亞西南部的圣安地列斯斷層(SanAndreasFault)，是地球表面最長(zhǎng)和最活躍的斷層之一。長(zhǎng)約1287千米（800英里），深入地面以下約16千米，處于向西北運(yùn)動(dòng)的北美洲和向西南運(yùn)動(dòng)的太平洋板塊邊沿。WhatisPhysicalGeology?地質(zhì)科學(xué)的入門(mén)鑰匙地質(zhì)科學(xué)的總緒論地質(zhì)學(xué)（geology)與地理學(xué)（geography）的區(qū)別地理學(xué)是研究地球表層的東西，包括地理環(huán)境的特征、結(jié)構(gòu)及其地域分異規(guī)律的形成和演化規(guī)律的學(xué)科；地球表面人類各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間結(jié)構(gòu)和變化等。我們說(shuō)的地理學(xué)包括自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、地理信息系統(tǒng)。

地質(zhì)學(xué)是研究整個(gè)地球固體圈層的，包括巖石圈、水圈、生物圈等，主要研究地球形成，演化，構(gòu)造、巖石礦物以及礦產(chǎn)資源的分布，地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)環(huán)境、災(zāi)害防治等。地質(zhì)學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)。地理學(xué)：研究地球表面上的形態(tài)、地理環(huán)境、人文等等。地質(zhì)學(xué)：研究地球內(nèi)部地質(zhì)、構(gòu)造極其運(yùn)動(dòng)規(guī)律等。一個(gè)是重點(diǎn)研究地球表面的，一個(gè)是重點(diǎn)研究地球內(nèi)部的。普通地質(zhì)學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容普通地質(zhì)學(xué)是為學(xué)習(xí)地質(zhì)學(xué)而設(shè)立的基礎(chǔ)課普通地質(zhì)學(xué)主要內(nèi)容包括：地球和地殼的基本特征各種地質(zhì)作用的一般規(guī)律和結(jié)果地球發(fā)展演變的一般規(guī)律和學(xué)說(shuō)宇宙地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)普通地質(zhì)學(xué)的目的地質(zhì)學(xué)的基本概念初步學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)礦物和巖石熟悉地質(zhì)學(xué)有關(guān)的英文術(shù)語(yǔ)培養(yǎng)地質(zhì)思維方式了解人與地球之間的相互關(guān)系培養(yǎng)人與自然和諧協(xié)調(diào)發(fā)展的思想人類對(duì)大自然的好奇－地質(zhì)學(xué)產(chǎn)生地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容地質(zhì)學(xué)（geology）以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的一門(mén)自然科學(xué)。地質(zhì)學(xué)主要研究的內(nèi)容是：地球的物質(zhì)組成地球的構(gòu)造地球的演化歷史地質(zhì)思想的萌芽階段石器和原始陶器青銅時(shí)代司母戊方鼎和縱目銅面具大冶戰(zhàn)國(guó)古銅礦遺址大冶銅綠山古礦井遺址是迄今已發(fā)掘的生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)、規(guī)模最大的古銅礦。它的開(kāi)采于西周到漢代，累計(jì)產(chǎn)銅不少于八萬(wàn)噸。中國(guó)古代的鹽業(yè)技術(shù)鹽井，抽取鹵水，煮鹽近代地質(zhì)學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展文藝復(fù)興使歐洲進(jìn)入了一個(gè)科學(xué)革命的時(shí)代。工業(yè)革命的產(chǎn)生促進(jìn)了對(duì)礦產(chǎn)的需求。18世紀(jì)末期，地質(zhì)學(xué)從礦物學(xué)中分離出來(lái)著名的“水火之爭(zhēng)”地層學(xué)的產(chǎn)生災(zāi)變論與均變論水火之爭(zhēng)魏納（A.G.Werner）水成論所有的巖石都是在原始的海洋中結(jié)晶而成的。地球沒(méi)有內(nèi)部運(yùn)動(dòng)?；鹕絿姲l(fā)是埋藏在地下的煤燃燒，熔化巖石形成。郝頓（j.Hutton）火成論花崗巖等是巖漿冷卻的產(chǎn)物。山脈是由于巖漿的向上涌推形成的。造山－夷平－沉積－造山的旋回。災(zāi)變論與均變論 災(zāi)變論——居維葉（D.G.Cuvier）發(fā)現(xiàn)了許多生物已經(jīng)絕滅提出地球上發(fā)生過(guò)很多災(zāi)難性的事件與圣經(jīng)上的大洪水相吻合均變論——以萊伊爾為代表（C.Lyell）地球的緩慢變化是主流反圣經(jīng)萊伊爾（C.Lyell）和近代地質(zhì)學(xué)1830年出版了《地質(zhì)學(xué)原理》系統(tǒng)總結(jié)了古今地質(zhì)作用的一致性。提出了將今論古的現(xiàn)實(shí)主義的方法。他“把理性帶入地質(zhì)學(xué)”?，F(xiàn)實(shí)主義基本思想也是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的一個(gè)基本的思想。《地質(zhì)學(xué)原理》標(biāo)志著近代地質(zhì)學(xué)的誕生?，F(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的發(fā)展到1950年代，地質(zhì)學(xué)已經(jīng)成為一個(gè)分類齊全的龐大的學(xué)科體系。1960年代全球板塊構(gòu)造理論的建立和地質(zhì)學(xué)的革命。新的研究領(lǐng)域的拓展——宇宙地質(zhì)學(xué)，月球地質(zhì)學(xué)新技術(shù)的應(yīng)用和學(xué)科交叉——3S技術(shù)，環(huán)境地質(zhì)，地震地質(zhì)，農(nóng)業(yè)地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、旅游地質(zhì)等。地質(zhì)學(xué)特點(diǎn) 1、時(shí)間漫長(zhǎng)。2、空間宏大。3、地質(zhì)作用過(guò)程的復(fù)雜性。地球發(fā)展歷史與人類歷史的比較地球年齡：4,600,000,000最古老的巖石：3,800,000,000最古老的生物：3,600,000,000生物大量出現(xiàn)：600,000,000恐龍滅絕：70,000,000北京猿人：500,000埃及的金字塔：5,000甲骨文：4,000人類的平均年齡：70

時(shí)間的力量--石鐘乳江蘇東海大陸超深鉆地質(zhì)學(xué)的空間概念地球半徑6371，000km地殼厚度33，000km最深的超深鉆13，000m我國(guó)的超深鉆5，000m海洋的平均深度3，700m環(huán)球金融中心高度：492m姚明的身高：2.24m人類平均身高：1.68m老三件和新三件新三件

第一部分地球在宇宙中的位置及地球的演化

宇宙銀河系太陽(yáng)系地球的演化宇宙中的銀河系和太陽(yáng)系宇宙中彌漫了無(wú)數(shù)的天體。包括恒星、行星、衛(wèi)星、星云等。銀河系是一個(gè)旋轉(zhuǎn)著的扁平物體，正面是漩渦形，側(cè)面是透鏡形。太陽(yáng)系位于距銀河系中心約27000光年，距銀河系邊緣23000光年。約2.4億年環(huán)繞銀心一周。宇宙中的天體火星（Mars）和土衛(wèi)一(mimas)太陽(yáng)系和地球太陽(yáng)直徑140萬(wàn)公里太陽(yáng)系包括9大行星（現(xiàn)在為八大行星）類地行星和類木行星Mercury，Venus，Earth，MarsJupiter木星;Saturn土星；Uranus天王星；Neptune海王星；Pluto冥王星（被列為矮行星）。太陽(yáng)系還有少量的彗星Comet，小行星asteroid太陽(yáng)系的九大行星（八大行星）彗星Comet和小行星Asteroid池谷－張彗星（由分別來(lái)自日本和中國(guó)開(kāi)封的兩位業(yè)余天文愛(ài)好者發(fā)現(xiàn)的彗星）Gaspra小行星地球——宇宙中的唯一？地球的演化

46億年前地球剛誕生時(shí),它的模樣和現(xiàn)在一樣嗎?你能想象地球誕生時(shí)的“模樣”嗎？原始地球一個(gè)由巖漿構(gòu)成的熾熱的球。早期地球的特點(diǎn)：

——一個(gè)由巖漿構(gòu)成的熾熱球。巖漿噴發(fā)熔巖流巖漿的收縮冷卻凝固固態(tài)的地殼高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的水蒸氣和二氧化碳等原始大氣高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的水蒸氣降溫凝結(jié)成水滴降到地表，匯流原始海洋25億年至今，地球的變化如何？讀圖

通過(guò)對(duì)地層和化石的研究，逐步揭示地球的演化過(guò)程。25億—6億年前：出現(xiàn)大片陸地、山脈，海洋中的藻類放出氧氣，大氣中的氧氣含量增多。6億—2.5億年前：陸地面積增加，出現(xiàn)原始?xì)W亞大陸和北美大陸，出現(xiàn)昆蟲(chóng)、魚(yú)類、兩棲類、裸蕨類等2.5億—0.7億年前：大西洋和印度洋形成，中國(guó)大陸輪廓基本形成，裸子植物和爬行類出現(xiàn)。0.7億—今天：大規(guī)模造山運(yùn)動(dòng)，形成喜馬拉雅山等高大山脈，是今天地球地貌的基礎(chǔ)；出現(xiàn)鳥(niǎo)類、哺乳類和被子植物。

如果把地球“有生以來(lái)”作為24小時(shí)，那么地球在0時(shí)誕生，6時(shí)以后才在海水中出現(xiàn)最原始的細(xì)胞，21時(shí)以后海洋中出現(xiàn)三葉蟲(chóng)，22時(shí)45分開(kāi)始有恐龍出現(xiàn)，23時(shí)20分哺乳動(dòng)物出現(xiàn)，直到23時(shí)59分，才出現(xiàn)了最早的猿人。一、地球的物理性質(zhì)；

二、地球的圈層結(jié)構(gòu)；

三、地球的年齡與地質(zhì)時(shí)代。

第二部分地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)二、地球的物理性質(zhì)地球的形狀梨形的球體地球表面海域占70.8%赤道半徑6378.140km陸地占29.2%兩極半徑6356.755km最高峰—珠峰海拔8844.43m(2005年10月9日)平均半徑6371.004km最深海溝為西太平洋馬利亞納，低于海平面11055m扁率0.0033528地球質(zhì)量5.9742?1021噸赤道周轉(zhuǎn)長(zhǎng)40075.036km地球平均密度5.516g/cm3子午線周長(zhǎng)39940.670km地表巖石的平均密度2.7～2.8g/cm3地球表面積510064471.9km2地核物質(zhì)的密度13g/cm3地球體積1083206900000km3一、地球的物理性質(zhì)大地水準(zhǔn)面、橢球體和球體Geoid大地水準(zhǔn)面平均海平面通過(guò)大陸延伸勾畫(huà)出的一個(gè)連續(xù)的封閉曲面稱為大地水準(zhǔn)面。根據(jù)物質(zhì)的性狀，可以分為：1、地球的外圈：地球表面以上（1）大氣圈：包圍著地球的氣體，厚度在幾萬(wàn)公里以上；（2）水圈：地球表層的水體，有淡水和海水（咸水）；（3）生物圈：是地球上生物生存和活動(dòng)的范圍。二、地球的圈層結(jié)構(gòu)2、地球的內(nèi)圈：可以分為地殼、地幔和地核地球內(nèi)圈的分層厚度分層描述地殼上部地殼-硅鋁層0～33km1、厚度變化為5～75km：大陸30～40km，大洋5～10km，山區(qū)50～75km，島弧20～30km；2、上、下地殼密度分別為2.7和2.9g/cm3下部地殼-硅鎂層莫霍洛維奇間斷面（莫霍面）地幔上地幔33～410km1、上地幔密度3.8g/cm3；下地幔密度5.6g/cm3；2、地幔的溫度為1200～4000℃；3、地幔的質(zhì)量為4.05?1021噸；4、地幔物質(zhì)具可塑性狀態(tài)；過(guò)渡層410～1000km下地幔1000～2900km谷登堡間斷面地核外地核2900～4980km1、地核密度9.7～13.0g/cm3；2、地核的溫度為3700～6000℃；3、地核的體積占地球總體積的16.2%；4、地核的質(zhì)量占地球總質(zhì)量的31.5%；過(guò)渡層4980～5120km內(nèi)地核5120～6371km地球的圈層結(jié)構(gòu)巖石圈的結(jié)構(gòu)三、地球的年齡與地質(zhì)時(shí)代1、地球的年齡：（1）地球的年齡（原始地球形成的時(shí)間）約為5?109年～7?109年；（2）地殼的年齡約為4.6?109年；（3）地球上最古老的巖石的年齡有3.8?109年；2、地球的地質(zhì)時(shí)代——地質(zhì)歷史相對(duì)時(shí)代（地層單位）符號(hào)距今年數(shù)（?106a）宙（宇）代（界）紀(jì)（系）顯生宙（宇）新生代（界）第四紀(jì)（系）Q2.6新近紀(jì)（系）N26古近紀(jì)（系）E70中生代（界）白堊紀(jì)（系）K138侏羅紀(jì)（系）J190三疊紀(jì)（系）T230古生代（界）二疊紀(jì)（系）P275石炭紀(jì)（系）C330泥盆紀(jì)（系）D385志留紀(jì)（系）S435奧陶紀(jì)（系）O500寒武紀(jì)（系）∈600隱生宙（宇）元古代（界）震旦紀(jì)（系）Z1500太古代（界）前震旦紀(jì)（系）AnZ4600地球最初發(fā)展階段第三部分地殼的基本知識(shí)一、地殼的物質(zhì)組成二、礦物三、巖石

一、地殼的物質(zhì)組成元素，礦物，巖石的概念克拉克值礦物的顏色、硬度、節(jié)理、光澤摩氏硬度計(jì)三大巖類礦物的分類地殼的物質(zhì)組成 一、元素二、礦物三、巖石一、元素（element）克拉克Clark值：元素在地殼中的重量百分比，又稱地殼元素的豐度。地殼元素豐度的不均勻性 總量分布不均勻：O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,等8種元素占了地殼總重的97.52%?？臻g分布不均勻：硅鋁層以O(shè),Si,Al為主，Ca,Na,K也比較多；硅鎂層中Ca,Na,K含量減少，Mg,Fe增加。二、礦物（mineral）

礦物：由地質(zhì)作用形成的天然單質(zhì)或化合物，具有相對(duì)固定的化學(xué)成分和物理性質(zhì)。

礦物的形態(tài)和結(jié)晶類型絕大多數(shù)礦物為無(wú)機(jī)物呈固態(tài)。液態(tài)、氣態(tài)和有機(jī)礦物比較少。在固態(tài)礦物中，絕大多數(shù)為結(jié)晶質(zhì)，少數(shù)是非晶質(zhì)。固體結(jié)晶質(zhì)礦物具有一定的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。一些固態(tài)的礦物金剛石六邊形狀生長(zhǎng)的石墨一些固態(tài)的礦物電氣石一些固態(tài)礦物橄欖石礦物的形態(tài)形態(tài)morphology單個(gè)晶體形態(tài):一向伸長(zhǎng)型,二向伸長(zhǎng)型和三向伸長(zhǎng)型.結(jié)晶礦物集合體形態(tài):纖維狀,放射狀,片狀,粒狀集合體和晶簇.非晶質(zhì)礦物形態(tài):球狀，豆?fàn)?，瘤狀，葡萄狀，腎狀，土狀.一向伸長(zhǎng)的晶體

石英綠柱石兩向伸長(zhǎng)晶體云母三向伸長(zhǎng)晶體

方鉛礦和瑩石晶質(zhì)礦物

集合體形態(tài)纖維狀石膏集合體晶質(zhì)礦物集合體形態(tài)放射狀黃鐵礦結(jié)核非晶質(zhì)礦物集合體腎狀赤鐵礦土狀孔雀石集合體等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)礦物等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)礦物1度滑石6度正長(zhǎng)石2度石膏7度石英3度方解石8度黃玉4度螢石9度剛玉5度磷灰石10度金剛石摩氏硬度計(jì)礦物的分類自然元素硫化物：黃銅礦、黃鐵礦氧化物和氫氧化物（200多種）：磁鐵礦和鐵礦鹵化物：食鹽、螢石含氧鹽（占2/3）：包括硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等，硅酸鹽占地殼質(zhì)量的75-80%。橄欖石、輝石、角閃石、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、云母有機(jī)化合物自然元素礦物自然金自然銅硫化物礦物方鉛礦閃鋅礦氧化物和氫氧化物礦物赤鐵礦磁鐵礦鹵化物礦物石鹽含氧鹽類礦物硅酸鹽類碳酸鹽類硫酸鹽類

三、巖石（rock）概念：由礦物或巖屑在一定的地質(zhì)作用下形成的集合體.巖石的形成和變化主要與巖漿作用，變質(zhì)作用和沉積作用有關(guān)。成因分類：三大巖：巖漿巖magmatiteorIgneousrock，變質(zhì)巖metamorphicrock和沉積巖sedimentaryrock。巖漿作用定義：地下深處處于高溫高壓環(huán)境中的熾熱巖漿，一旦地殼運(yùn)動(dòng)引起巖石圈出現(xiàn)裂隙時(shí)，巖漿就沿著裂隙上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定位置時(shí)即發(fā)生冷凝結(jié)晶成為巖石，這種包括巖漿活動(dòng)和冷凝結(jié)晶成巖的全過(guò)程就稱為巖漿作用。侵入作用：地下深處巖漿沿裂隙上升，但未到達(dá)地表，只在地面以下一定部位冷凝結(jié)晶而成為巖石。這種作用叫巖漿侵入作用，形成侵入巖（包括深成巖和淺成巖）巖漿作用又可以分為侵入作用和噴出作用兩種方式：安徽黃山花崗巖湖北大冶鐵山花崗閃長(zhǎng)巖噴出作用：從巖漿噴溢出地表，至冷凝成為巖石的全過(guò)程，叫巖漿噴出作用，形成噴出巖（又稱火山巖）火山口新疆火山巖地質(zhì)遺跡球泡流紋巖

（浙江雁蕩山）流紋構(gòu)造巖漿巖的化學(xué)成分：

O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti九種元素占巖石總重量的99%，其次還含有H2O、CO2、HF、HCl、H2S揮發(fā)份以及Cu、Pb、Zn、Fe