《自然地理學(xué)》第二章：地殼

自然地理學(xué)

（第四版）第二章地殼第一節(jié)地殼的組成物質(zhì)第二節(jié)構(gòu)造運動與地質(zhì)構(gòu)造第三節(jié)大地構(gòu)造學(xué)說第四節(jié)火山與地震第五節(jié)地殼的演變第一節(jié)地殼的組成物質(zhì)化學(xué)成分與礦物巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖

（一）化學(xué)成分

在108種已知化學(xué)元素中，自然界存在92種，并有300余種同位素1924年克拉克據(jù)來自世界各地的5195個巖石樣

首次測定了16km厚度內(nèi)地殼中63種化學(xué)元素的平均重量百分比（即元素豐度）所獲數(shù)值后來被命名為克拉克值。

地殼中主要元素的克拉克值

（二）

礦物礦物是單個元素或若干元素在一定地質(zhì)條件下形成的具有特定理化性質(zhì)的化合物，是構(gòu)成巖石的基本單元。礦物的形態(tài)

：

氣態(tài)：

天燃氣

液態(tài)

：

石油，汞

大部分礦物呈固態(tài)（三）主要造巖礦物與常見礦物主要造巖礦物：

包括

石英

、

鉀長石、

斜長石

、

云母

、角閃石、

輝石和橄欖石石英

（SiO

2):發(fā)育單晶并形成晶簇，或為致密塊狀

粒狀集合體

無節(jié)理

晶面具玻璃光澤。

石英

白云母

K2[ALSi3O10](OH,F)2單晶體為短柱狀或板狀、

集合體為鱗片狀，具平行片狀極完全解理

、薄片無色透明

珍珠光澤。

黑云母

K(Mg,Fe)3[AlSiO3](OH,F)2

特點與白云母相近，惟顏色隨含鐵量增加而變暗，多呈褐棕色或黑色。

白云母黑云母長石正長石微斜長石斜長石輝石橄欖石玄武角閃石二巖漿巖造巖礦物按一定結(jié)構(gòu)集合而成的地質(zhì)體稱為巖石，依據(jù)其成因可分為巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖三大類。巖漿石來自上地幔熔融狀物質(zhì)，主要成分為硅酸鹽金屬硫化物氧化物和部分揮發(fā)物。（一）巖漿巖的礦物組成依據(jù)礦物組成的差別，巖漿巖可分為四類1超基性巖二氧化硅含量小于45％，多鐵鎂而少鉀鈉，主要礦物為橄欖石和輝石，代表巖石為橄欖石。2基性巖二氧化硅含量為45％～52％，主要礦物為輝石鈣斜長石，亦有少量橄欖石和角閃石，代表性巖石為輝長石玄武巖。

3中性巖二氧化硅含量52％～65％主要礦物為角閃石和長石，兼有少量石英輝石黑云母，代表性巖石為閃長石安山巖正長石與粗面巖。

4酸性巖二氧化硅含量65％以上，多鉀鈉而少鐵鎂，主要礦物為長石石英和云母，代表性巖石為花崗巖與流紋巖。（二）巖漿巖的產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造巖漿巖的形成過程（三）

巖漿巖的主要類型

侵入巖體與噴出巖體產(chǎn)狀示意圖

三

沉積巖沉積巖是由成層堆積于陸地或海洋中的碎屑

膠體和有機物質(zhì)等疏松沉積固結(jié)而成的巖石。

(一)沉積巖的基本特性

沉積巖具有層理，

富含

次生有機

質(zhì)，并有生物化石。

沉積巖具有碎屑結(jié)構(gòu)與非碎屑結(jié)構(gòu)之分。通常情況下沉積巖由巖石碎屑礦物碎屑火山碎屑及生物碎屑等構(gòu)成，其中包括礫（粒徑>2mm）砂（粒徑2～0.05mm）粉砂（粒徑0.05～0.005mm）和泥（粒徑<0.005mm.)等不同粒徑的物質(zhì)。沉積巖層面呈波狀起伏，或殘留波痕雨痕干裂槽模溝模等印模，或?qū)觾?nèi)出現(xiàn)鋸齒狀縫合線或結(jié)核，均屬沉積巖的原生構(gòu)造特征。

（二）沉積巖的主要類型：1碎屑巖類主要指母巖風(fēng)化碎屑經(jīng)搬運再堆積后經(jīng)膠結(jié)而成的巖石，包括

a：礫巖與角礫巖具粒狀結(jié)構(gòu)。礫巖經(jīng)長途搬運礫石圓度為圓形或次圓形；角礫巖未經(jīng)搬運或搬運很短，礫石圓度為次棱或棱形。

b：砂巖。具砂狀結(jié)構(gòu)。顏色多，按砂礫礫徑可分為粗砂巖（2～0.5mm）中粒砂巖（0.5～0.25mm）細砂巖（0.25～0.05mm）。2粘土巖類具泥狀結(jié)構(gòu)，由粘土礦物及其它細粒物質(zhì)組成，硬度低。固結(jié)好而無層理的為泥巖，固結(jié)較好并有良好層理的為頁巖，固結(jié)差的為粘土。

3生物化學(xué)巖類多由化學(xué)和生物化學(xué)形成物組成并主要見于海相或湖相沉積物，具顯晶或隱晶結(jié)構(gòu)、鮞狀或豆狀結(jié)構(gòu)、生物結(jié)構(gòu)，成分單一而種類繁多，且常見為單礦巖，如鋁質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖、錳質(zhì)巖、硅制巖、巖鹽。

四

變質(zhì)巖（一

）

變質(zhì)作用與變質(zhì)巖

固態(tài)原巖因溫度、壓力及化學(xué)活動性流體的作用而導(dǎo)致礦物成分、化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造結(jié)構(gòu)的變化，統(tǒng)稱變質(zhì)作用，其形成的巖石即為變質(zhì)巖。變質(zhì)作用基本上是在固態(tài)巖石中進行的，因而本質(zhì)上有別于

巖漿作用。變質(zhì)巖既繼承了原巖的些特點，

也具有自己的特點，如含有變質(zhì)礦物。具有變成構(gòu)造與變余構(gòu)造。（二）變質(zhì)作用類型與常見變質(zhì)巖1·

動力變質(zhì)作用構(gòu)造運動引起的定向壓力使原巖碎裂、變形及一定程度的重結(jié)晶，稱為動力變質(zhì)，主要發(fā)生于斷裂帶2·

接觸熱變質(zhì)作用發(fā)生于侵入體與圍巖接觸帶，圍巖受熱后礦物發(fā)生重結(jié)晶、脫水、脫碳形成變晶結(jié)構(gòu)與新礦物。

3·

接觸交代變質(zhì)作用也發(fā)生在侵入體于圍巖接觸帶，其實質(zhì)是高溫下巖漿分泌的揮發(fā)性物質(zhì)與熱液通過與圍巖的交代作用使后者化學(xué)成分發(fā)生變化，形成新礦物。4·

區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域性構(gòu)造導(dǎo)致的深廣范圍的變質(zhì)作用，代表巖石有板巖、千枚巖、片巖、片麻巖5·

混合巖化作用或超變質(zhì)作用是區(qū)域變質(zhì)與巖漿作用間的一種過渡性地質(zhì)作用。第二節(jié)

構(gòu)造運動與地質(zhì)構(gòu)造一

構(gòu)造運動的特點與基本方式

二

構(gòu)造運動與巖相、建造和地層接觸關(guān)系

三

地質(zhì)構(gòu)造一

構(gòu)造運動的特點與基本方式（一）

構(gòu)造運動的一般特點

：

構(gòu)造運動主要是地球內(nèi)動力引起的地殼機械運動，但經(jīng)常涉及更深構(gòu)造圈。構(gòu)造運動使地殼發(fā)生變位與變形，形成各種地質(zhì)構(gòu)造，促進巖漿活動與變質(zhì)作用。

構(gòu)造運動具有普遍性、永恒性、方向性、非均速性、幅度與規(guī)模差異性等一般特點。

(二）構(gòu)造運動的基本方式:1水平構(gòu)造

2垂直構(gòu)造二

構(gòu)造運動與巖相、建造和地層接觸關(guān)系（一）

巖相

沉積巖的巖相通常分為海相、陸相、和過渡相三大類。地殼上升時巖相從海相向陸相轉(zhuǎn)變，沉積物粒級增大，厚度變小，形成海退層序。反之，地殼下沉則形成海侵層序。升降頻繁，沉積物類型復(fù)雜多變；構(gòu)造運動相對穩(wěn)定，沉積物類型也相應(yīng)簡單化。（二）

沉積構(gòu)造彼此有共生關(guān)系的地層或巖相的組合，或巖相大致相同的沉積物組合，就是沉積構(gòu)造。一個建造相當(dāng)于大地構(gòu)造旋回的一定階段?；窘ㄔ祛愋陀?1·地槽型建造

主要由海相地層組成、厚度很大，無沉積間斷或僅有極短間斷、產(chǎn)生于強烈構(gòu)造下降區(qū)的建造

2·

地臺型建造以陸相碎屑沉積為主，厚度不大，未受強烈構(gòu)造變動，地殼升降幅度均較小的地臺上的建造。巖漿巖分布也較少。3·

過渡性建造兼有地槽型與地臺型建造的特征但以碎屑巖占優(yōu)勢，陸相沉積物與瀉湖相沉積分布廣泛，海相沉積只見于剖面下部。(三)地層的接觸關(guān)系1·

整合指相鄰新老地層產(chǎn)狀一致且相互平行，時代連續(xù)，沒有沉積間斷，表明兩種地層是在構(gòu)造運動持續(xù)下降或上升而未中斷沉積的情況下形成的。2·

假整合又稱平行不整合，指兩相鄰地層產(chǎn)狀平行但時代不連續(xù)。表明曾發(fā)生上升運動致使沉積作用一度中斷，而后下沉堆積了上覆新地層。3·

不整合又稱角度不整合指上下兩地層產(chǎn)狀既不一致，時代也不連續(xù)，其間有地層缺失。表明老地層沉積后曾發(fā)生褶皺與隆升，沉積一度中斷而后再下沉接受新沉積。三

地質(zhì)構(gòu)造（一）水平構(gòu)造

水平巖層雖經(jīng)垂直運動而未發(fā)生褶皺，仍保持水平或近似水平產(chǎn)狀者，稱為水平構(gòu)造。在未受切割情況下，同一巖層形成高原面或平原面，受切割面頂部巖層較堅硬時，則形成桌狀臺地、平頂山或方山。軟硬巖層相間時形成層狀山丘或構(gòu)造階地。我國第三系紅色砂巖產(chǎn)狀平緩，遭受侵蝕后常形成頂平、陡坡形狀奇特而多樣化的丹霞地貌。丹霞山（二）

傾斜構(gòu)造：

巖層經(jīng)構(gòu)造變動后層面與水平面形成夾角時，即為傾斜構(gòu)造。褶曲、斷層或不均勻升降運動都可成巖層的傾斜。其產(chǎn)狀以走向、傾向和傾角三要素確定。傾斜構(gòu)造可形成單面山、豬背嶺等典型地貌。

單面山（三）

褶皺構(gòu)造

巖層在側(cè)向壓應(yīng)力作用下發(fā)生彎曲的現(xiàn)象稱為褶皺，其中單個彎曲叫褶曲。褶皺能只管反映構(gòu)造運動的性質(zhì)和特征。褶曲有兩種基本類型，即上凸的背斜和下凹的向斜兩者共用一翼。（四）

斷裂構(gòu)造

巖石因所應(yīng)力強度超過自身強度而發(fā)生破裂，使巖層連續(xù)性遭到破壞的現(xiàn)象稱為斷裂，雖破裂而破裂面兩側(cè)巖塊未發(fā)生明顯滑動者叫節(jié)理,破裂而發(fā)生明顯位移的則叫斷層。第三節(jié)

大地構(gòu)造學(xué)說一

板塊構(gòu)造學(xué)說

(一)大陸漂移說

板塊構(gòu)造學(xué)說是在大陸漂移說和海底擴張學(xué)說基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此先探討大陸漂移說。

奧地利學(xué)者魏格納根據(jù)大西洋兩岸陸地輪廓具有相似性，某些動物種屬相同，非洲與南美洲發(fā)現(xiàn)同一種古生物化石，非洲南部與南美布宜諾斯艾利斯出現(xiàn)同樣二疊系地層，挪威——蘇格蘭間的一條加里東褶皺帶沒入大西洋后重現(xiàn)于加拿大與美國，印度、澳大利亞、非洲、南美洲與南極洲等氣候差異極大的地區(qū)均發(fā)現(xiàn)石炭二疊紀冰川遺跡等理由于1915年提出，中生代地球表面存在一個統(tǒng)一的大陸即聯(lián)合古陸。侏羅紀后聯(lián)合古陸開始分裂并各自漂移，逐漸形成今天的海陸格局。大陸漂移過程示意圖大陸漂移學(xué)說的古生物學(xué)證據(jù)大西洋兩岸輪廓相似性大陸飄移學(xué)說地質(zhì)學(xué)證據(jù)由于當(dāng)時對洋底地殼認識的局限性，魏格納雖然指出了地球自轉(zhuǎn)離心力與日月引潮力對古陸分離的可能影響及花崗巖在玄武巖殼上漂移的假說，但沒有對大陸漂移的原因和驅(qū)動力等作出令人滿意的解釋。因此提出后即遭到反對。到20世紀50年代海洋物理學(xué)發(fā)展，尤其是古地磁方面的發(fā)展使大陸漂移學(xué)說重現(xiàn)生機。各大陸巖石現(xiàn)代磁緯度、地磁極同古磁緯、古地磁的巨大差異表明大陸發(fā)生了顯著的位移。古地磁移動軌道是復(fù)原古陸的證據(jù)，迪茨與霍登據(jù)此繪制了新的大陸漂移圖大陸漂移簡圖（二）海底擴張學(xué)說

20世紀30年代末尤其是二戰(zhàn)結(jié)束以來的海底考察發(fā)現(xiàn)海洋雖然歷史悠久，海底卻很年輕，幾乎不存在時代早于侏羅紀的地層，海底沉積物很薄，火山也較少。這表明海底年齡只有數(shù)億年。迪茨和赫斯據(jù)此各自提出了海底擴張假說。據(jù)傅承義（1974年）概括，其要點為：1·

年速度為1㎝至數(shù)厘米的地幔物質(zhì)對流是地殼運動的主要動力。2·

對流運動發(fā)生在巖石圈下厚達數(shù)千米，強度很小的軟流圈內(nèi)。

3·

海底為對流循環(huán)頂端。對流由發(fā)散區(qū)向外擴張，并在數(shù)千千米外匯聚流入地下。海嶺熱流較高，為對流上升區(qū)，海溝為下降區(qū)。4·

海底及其沉積物在對流匯聚區(qū)下沉，一部分受擠壓，變質(zhì)而與大陸熔接，另一部分則沉入軟流層。5·

海底年齡僅有2～3億年，整個海底3～4億年即可更新一次。

愈來愈多的證據(jù)證明海底確實在擴張。例如，古地磁測定結(jié)果表明洋底地磁正反向磁極異常帶在大洋中脊兩側(cè)呈對稱分布。（三）

板塊構(gòu)造說

板塊學(xué)說的立論依據(jù)在于，地表巖石并非渾然一體，而是由被諸如大洋中脊、島弧、海溝、深大斷裂等構(gòu)造活動帶所割裂的幾個不連續(xù)的獨立單元，即板塊構(gòu)成的。

板塊運動的動力機制：對流帶動

板塊由大洋中脊或海嶺向兩側(cè)擴

張，在島弧地區(qū)或活動的大陸邊

緣沉入地下，通過軟流層完成對

流的循環(huán)

全球板塊分布圖全球板塊的劃分第四節(jié)

火山與地震

火山

（一）火山的類型與分布

火山噴出地表是地球內(nèi)部物質(zhì)與能量的一種快速猛烈的釋放形式，稱為火山噴發(fā)?；鹕絿姵鑫锛扔袣怏w、液體，也有固體。氣體以水蒸汽為主，并有氫、氯化氫、硫化氫、一氧化碳、二氧化碳、氟化氫等。液體即巖熔。固體則指熔巖與圍巖的碎屑，如火山灰、火山渣、火山豆等。

火山噴發(fā)形式有兩類：1·

裂隙式噴發(fā)，多見于大洋中脊的裂谷中，是海底擴張的原因之一，陸上只見于冰島拉基火山等地方。2·

中心式或管狀噴發(fā)。

火山幾乎無例外的分布于大小板塊邊界上。匯聚型板塊邊界上火山活動強烈而頻繁，但火山并不分布于海溝附近，而是在與海溝有一定距離的島弧的一側(cè)世界主要火山帶的分布

紅色為火山帶（二）

火山地貌

1·灰渣火山錐。主要由火山碎屑物在噴口周圍堆積成的錐形體，如菲律賓的馬榮火山。

2·富硅質(zhì)熔巖穹丘。流動性小、富含硅質(zhì)的熔巖形成穹丘。如騰沖火山中的覆鍋山。

火山碎屑沿馬榮火山下落

C.G.Wenell

攝于1984年9月23日3.基性熔巖盾流動性大的基性熔巖流反復(fù)噴出堆積而成，形如盾狀。如夏威夷火山。

4.次生火山錐古火山錐因后來的再噴發(fā)使錐頂破壞和擴大成環(huán)形凹地，并在其中再產(chǎn)生新的火山錐。如維蘇威火山、我國東北沙禿火山群中的個別火山。夏威夷火山維蘇威火山

5.復(fù)合火山錐

多次噴發(fā)的火山碎屑和熔巖呈層狀混合堆成的火山錐，或稱層狀火山。有的復(fù)合火山錐上還生長著許多小火山錐，稱寄生火山。如意大利的埃特納火山，在高達3700米的大火山錐上還分布有300多個小型的巖渣火山錐。

6.破火山口

有些爆炸式噴發(fā)的火山，噴發(fā)時堆積物很少卻形成一個大的爆破口

7.火山塞

填塞在火山噴管中的大塊凝固熔巖，在火山錐被剝蝕后露出地表，形如瓶塞。如美國懷俄明州的“鬼塔”（Devil’sTower）。

8.火山口湖

火山口積水可形成湖泊。如白頭山的天池。

二地震地震是構(gòu)造運動的一種特殊形式，即大地的快速震動。當(dāng)?shù)厍蚣鄣膽?yīng)力超過巖層或巖體所能承受的限度時，地殼發(fā)生斷裂、錯動，急劇地釋放積聚的能量，并以彈性波的形式向四周傳播，引起地表的震動。地震只發(fā)生于地球表面至70km深度以內(nèi)的脆性圈層中。地震時，地下巖石最先開始破裂的部位叫震源。按其深度可分為淺源地震（深約70km以內(nèi)）、中源地震（70～300km）和深源地震（300～700km）。震源在地面的投影

位置叫震中，從震源發(fā)出的地震波在地球內(nèi)部傳播稱為體波，體波可分為橫波和縱波。地震時，縱波較快傳播到地面。沿地面?zhèn)鞑サ姆Q為面波，實際上是一種特殊的橫波，對地面破壞較大。地震釋放能量的大小用震級表示。通常采用美國克特（cfrichter）提出的標準來劃分。地震對地面的影響和破壞程度稱為烈度，通常分為12級。烈度的大小于震源、震中、震級、構(gòu)造和地面建筑物等綜合特性有關(guān)。

世界上主要的地震帶包括：1·

環(huán)太平洋地震活動帶。它與環(huán)太平洋火山帶密切相關(guān)，但“火環(huán)”與“震環(huán)”并不重合。地震多分布于靠大洋一側(cè)的海溝中，火山則多分布于靠陸一側(cè)的島弧上。2·

地中?！柴R拉雅帶，大致沿地中海經(jīng)高加索、喜馬拉雅山脈，至印尼和環(huán)太平洋帶相接。這個帶以淺源地震為主多位于大陸部分。3·

大洋中脊地震活動性較弱，釋放能量很小，均為淺源地震。4