南京大学精品课程《普通地质学》教学大纲及教案

普通地质学 (General Geology, Physical Geology)

目 录

课程计划 .......................................................................................................................................... 3 主要参考文献 .................................................................................................................................. 4 第一章 绪论 .................................................................................................................................. 5 第一节 地球科学的研究对象 ............................................................................................... 5 第二节 中国的地学优势 ....................................................................................................... 6 第三节 当代地质学的特点与最新进展 ............................................................................... 7 第四节 地球科学家的任务 ................................................................................................... 7 第五节 地球科学的内容与分科 ........................................................................................... 7 地球科学的研究方法 ............................................................................................................... 8 第二章 矿物 MINERAL .................................................................................................................. 9 第一节 若干基本概念 ........................................................................................................... 9 第二节 矿物的物理性质 ..................................................................................................... 12 第三节 矿物的鉴定 ............................................................................................................. 13 第四节 常见矿物 ................................................................................................................. 14 第三章 岩浆作用与火成岩......................................................................................................... 14 引言......................................................................................................................................... 14 第一节 喷出作用与喷出岩 (Extrusion and Eruption) ............................................... 15 第二节 侵入作用与侵入岩 ................................................................................................. 18 第三节 火成岩的结构与构造 ............................................................................................. 19 第四节 火成岩的主要类型 ................................................................................................. 21 第五节 岩浆的形成与地球内热 ......................................................................................... 21 第四章 外动力作用与沉积岩..................................................................................................... 22 第一节 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈 ......................................................................... 23 第二节 沉积岩的特性 ......................................................................................................... 24 第三节 四类沉积岩 ............................................................................................................. 26 第五章 变质作用与变质岩......................................................................................................... 28 第一节 变质作用基本特征一 ............................................................................................. 28 第二节 变质作用中原岩的变化 ......................................................................................... 30 第三节 变质作用类型及其代表性岩石 ............................................................................. 31 第六章 地质年代 ........................................................................................................................ 32 第一节 相对年代的确定 ..................................................................................................... 34 第二节 同位素年龄的测定 ................................................................................................. 34 第三节 地质年代表 Geology Time Scale ....................................................................... 35 第七章 地震(Earthquake)及地球内部构造 ............................................................................ 36

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

地震学 Seismology基本概念 .............................................................................. 37 地震波与地震仪 ..................................................................................................... 38 地震的分布 ............................................................................................................. 39 地震预报与预防 ..................................................................................................... 40 地球的内部构造 ..................................................................................................... 41

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第八章 构造运动与地质构造..................................................................................................... 44 第一节 地壳运动 Crustal movement ............................................................................. 44 第二节 岩石的变形构造 ..................................................................................................... 45 第三节 六种地层接触关系 ................................................................................................. 49 第九章 板块构造 Plate Tectonic .......................................................................................... 50 第十章 风化作用 Weathering .................................................................................................. 55 第一节 风化作用的类型 ..................................................................................................... 55 第二节 控制岩石风化的因素 ............................................................................................. 58 第三节 风化作用的产物 ..................................................................................................... 58 第十一章 河流及其地质作用..................................................................................................... 59 第一节 河流概述 ................................................................................................................. 59 第二节 河流的侵蚀作用 Erosion ..................................................................................... 60 第三节 河流的搬运作用 ..................................................................................................... 62 第四节 河流的去均夷化作用 ............................................................................................. 64 第五节 准平原化与地貌演化 ............................................................................................. 64 第六节 河流发育同地质构造的关系 ................................................................................. 65 第十二章 冰川及其地质作用..................................................................................................... 65 第一节 冰川的形成与运动 ................................................................................................. 65 第二节 冰川的类型 ............................................................................................................. 67 第三节 川的剥蚀作用与冰川地貌 ..................................................................................... 67 第四节 冰川的搬运作用与沉积作用 ................................................................................. 68 第五节 水沉积物及其地貌 ................................................................................................. 69 第六节 冰川作用及其原因 ................................................................................................. 69 第十三章 地下水及其地质作用................................................................................................. 70 第一节 地下水的基本概念 ................................................................................................. 70 第二节 地下水的类型 ......................................................................................................... 72 第三节 地下热水 ................................................................................................................. 72 第四节 地下水的地质作用 ................................................................................................. 73 第五节 地下水的开发利用 ................................................................................................. 74 第十四章 海洋的地质作用......................................................................................................... 74 第一节 概况 ......................................................................................................................... 74 第二节 海水的运动及其地质作用 ..................................................................................... 76 第三节 海底沉积物 ............................................................................................................. 78 第四节 海水的进退 ............................................................................................................. 82 第十五章 湖泊及沼泽的地质作用 ............................................................................................. 82 第一节 湖泊概况 ................................................................................................................. 82

第二节 湖泊的地质作用 ..................................................................................................... 85 第三节 沼泽及其地质作用 ................................................................................................. 86 第十六章 风的地质作用............................................................................................................. 86 第一节 风的剥蚀作用 ......................................................................................................... 87 第二节 风的搬运 ................................................................................................................. 87 第三节 风的沉积作用 ......................................................................................................... 88 第四节 沙漠与黄土 ............................................................................................................. 89 第十七章 块体运动 .................................................................................................................... 90

第一节 控制块体运动发生的因素 ..................................................................................... 90 第二节 块体运动的类型 ..................................................................................................... 90

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第十八章 行星地质概述............................................................................................................. 91 第一节 太阳系及其起源 ..................................................................................................... 92 第二节 类地行星 ................................................................................................................. 95 第十九章 地球的演化................................................................................................................. 97 第一节 天文时期特征：地球的层圈构造初步形成 ......................................................... 97 第二节 隐生宙时期?约3500Ma前，地球上开始出现生命 ............................................. 98 第三节 显生宙时期一、生物的全面繁荣和快速演化 ..................................................... 99 第二十章 人类社会与地质环境............................................................................................... 100

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

环境地质学的一般概念一、环境与地质环境 ................................................... 101 城市兴衰与地质环境一、城市兴衰的地质因素 ............................................... 102 人体健康与地质环境一、人体的元素组成 ....................................................... 102 废物处置的地质环境?废物 ................................................................................. 104 人为地质作用由人类地质活动造成的环境恶化 ............................................... 104

课程计划

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要求: 了解地球科学的基本理论和知识,为专业课打基础

专业配置：构造，岩石，古生物, 矿物, 矿床, 地球化学，水文，工程，信息 专业培养流程：普地→专业课→野外实习→毕业论文 毕业去向：考研, 科研单位，高校, 管理部门, 其它

教学安排: 教学20周(复习1周)；周学时6（讲课4,实验2） 学分:4

考绩计分:考试50%+实验15%+考试15%+小论文15%+专业表现5% 教学方式: 1.讲课+实习；2.经典+现代；3.理论+图象 实验课：1.分班；2.时间(第二周开始)；3.普地实验室A103 其他安排：课间野外；课堂讨论；看录象片等 (临时通知)

主要参考文献

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1. Jolivet L, Nataf H-C. 2001. Geodynamique. Paris: DUUNOD.

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2. Jean DERCPURT, Jacques Paquet. 1999. Geologie objets et methodes. Paris: DUUNOD, 1-456

3. Andre BRAHIC, Michel HOFFERT, Andre SCHAAF, Marc TARDY, Jean-Yves DANIEL. 1999. Sciences de la Terre et de l’Univers. Paris: Vuibert, 1-634

4．P. McL. D. Duff. 1993 (4th edition). Holmes’ principles of physical geology. London, GLASGOW, New York, Tokyo, Melbourn, Madras:Chapman & Hall, 1-7915. K C Condie, 1996 (4th edition). Plate Tectonics and Crustal Evolution. Pergamon Press，1-536

6. 夏邦栋，1995.普通地质学.北京：地质出版社，1-283 7. 赵懿英等,1990.现代地质学讲座.南京大学出版社,1-171 8．成都地质学院,1983.动力地质学原理.地质出版社，1-359

9．孙鼐，1943.普通地质学（1953年第三次修订）. 商务印书馆，1-243 （中国最早的普通地质学版本 之一）

10. 舒良树，2002. 普通地质学讲义

第一章 绪论

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第一节 地球科学的研究对象

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地球科学是研究地球的科学,重点研究地球表层的物质、结构与构造. 1. 研究对象: 地球,地球的时、空、源 ① 地球的结构：地球的层圈（slide）

②地球的构造：指地球各个部分之间关系及其它们的分布规律及演化。如大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核,壳幔作用,山脉-盆地，大陆-海洋； ③地质事件：地壳运动在地表反映如地震、火山； ④预测和预防将来发生的地质事件

⑤物质：各种元素-矿物-岩石-矿床-地层,它们的分布及其迁移富集规律。 2.为什么要学习普地，重视普地？

● “上天、下海、入地”是人类远古以来的梦想。最难的是入地。地球科学参与“上天”

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（航天、遥感，气候环境），主持下海（海洋地质、深海钻探），主攻入地（地质各科）。 ● 为了了解地球的起源（包括生命起源），了解地球的过去、现在和未来 ● 为了从地球上获取人类生存必需的各类资源

● 为了与危害人类生存的各种地质灾害作斗争（地震、火山、滑坡、洪灾、荒漠化、环境污染）

● 为了人类的持续生存与繁衍，为了改善人类生存环境,提高生活质量，经济可持续发展. “人类只有一个地球, 应使之清洁、安全、富有”。 3. 学习意义

● 地球科学是现代科学的重要组成:天、地、生、化、物密不可分(材料)。

● 在国民经济建设和急需目标中有举足轻重的地位（国土资源部,国家地调局,水利部，国家地震局，石油天然气总公司,交通建设部,中国科学院）。 ● 是高科技研究领域的重要组成：

-地球科学家是遥感与宇航的决策者之一。

-地球科学家参与了历次ERTS的发射与研究(Earth Resources Technology Satellite)。

-NASA(美国家宇航局)中有大批地球科学家。

-参与了Apollo登月计划、火星“旅行者”计划的决策，负责月球样品分析。 -我国的多种卫星以及资源遥感飞机等技术设备均为世界一流。 ● 是科技进步的主要动力之一。

-对资源的需求使世界各国不惜代价、不择手段，发展技术，发射资源卫星、间谍卫星,但解译均少不了地球科学家。 -应用侧视雷达来掌握资源情报。

●受目前科技水平的限制，目前的研究仅限于地壳及上地幔上部。

-地球平均半径6371．229公里; 地壳平均厚度30多公里（大陆20-70公里，海洋7-10公里）。

-中国大陆超深钻CCSD:5000m,“深入地球深部的望远镜”。 -钻孔最深10千米:俄罗斯地台,德国,东海深钻。

-其他部分只能通过分析地震波、重力、磁力等间接推测其物质组成及存在状态。

第二节 中国的地学优势

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1.中国地域广大，地球各个演化时期信息丰富，物质记录齐全。

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2.有地球上最古老和最年轻的造山带、有突特的盆地构造、有巨大面积的花岗岩、有丰富的能源矿产，吸引着各国学者竞相来华，合作研究。 3. 我国具有独特的地学优势： 1）独一无二的青藏高原; 2）全球最大面积的西北黄土高原; 3）世界罕见的大别山高压-超高压变质带;

4）震惊世界的辽西中华龙鸟（北票，J3）、中华神州鸟（义县，K1,真正会飞的恐龙）; 5）全球最典型的云南早寒武世密集生物群（生命大爆炸），等等。

其成果均为国际领先水平，一直是国际上的研究热点，并带动了其它学科的发展。

第三节 当代地质学的特点与最新进展

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当今地学理论突飞猛进,知识更新速度很快。

激光、遥感、数字系统、高分辨分析测量仪器等高新技术进入地学领域。

●服务目标日益和城市建设、生存环境、地质灾害、气候变迁、能源矿产等紧密联系。 ●近年国际上取得了一系列重大的理论突破和学科进展,如地球内外核间的旋转、大陆深俯冲、太空新发现、臭氧层空洞、盆地分析、计算机数字模拟、韧性剪切带与构造运动学等，大大拓宽了地学的科学内涵，推进了地学界的前进步伐，并带动了其它学科的发展。

第四节 地球科学家的任务

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1.寻找急缺资源：水,黄金,油气,富铁,地热。

2.对地质灾害进行预测预报:地震,火山,海平面变化,洪灾,滑坡

-1902-5-8夜,Pelee火山爆发,200km/h下泻,St.Pierre市2.8万人死亡,仅2人幸存,形成1397米高的火山岛。

-79-8-24,(意)Vesuvius火山爆发,埋没了Pompeii城和Herculaneun城。

-98年中国洪灾,损失数百亿元;1976-8,唐山8级大地震,数十万人死亡;99年9月台湾7级地震,日月潭被严重破坏。

3.为工程建设提供可靠的地质资料（成渝铁路；沪宁高速公路；长江大桥；黄河小浪底；三峡大坝;高楼地基）。

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4.为解决重大理论问题提供线索（材料力学，长时间变形结果分析，高压高温实验,矿物岩石形成条件模拟实验）。

5.普及地学知识，让全人类都来关心地球家园（黄河断流、三峡库区、黄山、华山滑坡问题）。

第五节 地球科学的内容与分科

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1.研究地球结构构造的分科

a.构造地质学（Structure Geology）

研究地壳岩石-变质变形（Metamorphism-deformation）-运动学(Kinematics)-地球动力学(Dynamics)-地质历史。 b.地球物理学（Geophysics）

● 研究地球重力、地磁、电性、地震波传播特性。 ● 与构造地质结合，研究地球深部的成分、结构、构造。 2.研究地球的物质组成及其迁移富集规律的分科。 a.矿物学（Mineralogy）:矿物形态、成分、结构构造。 b.岩石学(Petrology): 岩石类型、成因、年龄。

c.矿床学(Economic Geology): 矿体的形成条件、机制、过程。 d.地球化学(Geochemistry): 元素迁移富集过程、地质作用的化学过程。 3.研究地球历史的分科

a.地史学(Historical Geology): 地球历史上的重大事件。 b.古生物学(Paleotology): 研究地质时期地球上的生物及其演化。 4.地球科学应用的分科

a.水文(Hydrology): 地下水的分布、活动规律。

b.工程(Engineering): 研究基岩的稳定性（路基、大坝、厂址、核电站）。 c.遥感(Remote sensing): 空间对地观测。

地球科学的研究方法

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1.收集资料:了解现有研究成果，确定研究方案。

2.现场考察:验证前人结果，采集样品，记录测量结果和现场分析结果。

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3.分析化验:确定样品中元素含量、样品的年龄。 4.模拟实验:野外地质现象再现。

5.综合分析:各种资料汇总-实事求是合乎逻辑的分析-科学解释-演化模型的建立-结论。 6.将今论古（历史比较法）:用现在发生的地质作用去推测过去的过程。

●如螺蚌，现在是水生动物；如在岩石中找到其化石，可知该岩石形成于有水的环境。 ●至今人们对生物习性的变化仍知之甚少：深海-浅海。

●人类历史中尚未发生的仍靠推测：恐龙的灭绝（全球火山？外星撞击？）。 7.现代技术的广泛应用

a.高新技术GPS,RS，GIS,CS：Global position system, Remote system, Geography information system（储存、分析大量的地球科学信息）,Communication system b.分析测试技术：正确、全面的测定成分；可观察超微结构(TEM,SEM)

c.高温、高压、模拟实验：>100公里处,30千巴，近2千度；正常结构石英变为紧密堆积柯石英;碳变为金钢石

d.计算机应用：各种专门应用软件（复杂运算、模拟），各种文字处理和绘图软件 8.新理论、新技术、新方法

科学的特点:不失一般性；可检验与重复；定量性,预见性

目前,地球科学正处在一个多学科交叉、跨学科联合的新时代;各学科相互渗透，不断发生着从定性朝定量的质的飞跃，使地学进入崭新的阶段；并形成了一系列新的边缘学科生长点.

附: 本章图象19个

第二章 矿物 MINERAL

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第一节 若干基本概念

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1.地壳由岩石组成；岩石由矿物组成；矿物由元素组成. 2.元素是构成地球的最基本物质,由同种原子所组成. 2.1 元素(Element):周期表共有112种,天然界存在92种

2.2 同位素:是中子数不同（原子量不同）的同种元素的变种. 同种元素的同位素，物化性

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质基本相同.总共有300余种。 2.3 可分放射性和稳定两种同位素.

放射性同位素:主要有U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等。 稳定同位素：主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1。 2.4 半衰期 (Half-Life)：放射性元素蜕变到其原来数量的一半所需时间.

半衰期: Rb87-Sr87 : 500亿年, Th232-Pb208: 139亿年, U238-Pb20645亿年, K40-Ar40 :15亿年, U235-Pb207 :7.13亿年, C14-N14 : 5692年 放射性同位素主要用来测定火成岩石的绝对年龄;

稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源.如地壳,地幔,水圈,大气圈,生物圈,月球,陨石等

2.5 同位素研究是当代倍受重视的国际前沿,地化专业主攻.

3.克拉克值:中上地壳中50种元素的平均含量.美国科学家克拉克采集了世界各地的样品5159个；用取得的化学分析数据,求出了16公里厚的地壳内50种元素的平均百分重量,后人称克拉克值.国际通用. 单位ppm=10-6,即克/吨.目前还用 ppb=10-9 1克=5克拉 3.2 地壳中各元素的含量差别很大.

其中, O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,H 10元素占99.96%; 而 O, Si, Al, Fe, Ca 5元素占了92.46%

4. 晶体(Crystal)定义：内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固体. 或晶体是具有晶格构造的固体.

这种固态物质称结晶质(晶质);晶质构成的物体即晶体. 习惯上，将具有几何多面体外形的物体称为晶体; 将不具几何多面体外形的晶体称为晶粒。

非晶质体：内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体.如火山玻璃。自然界极少。

在一定条件下，非晶质体可向晶质体转化。如火山玻璃→玉髓。

准晶体定义：是一种其内部结构由多级呈相似的配位多面体在三维空间作长程定向有序分布的固体。

quasicrystal为一种新的凝聚态固体，但其内部原子既不像非晶质体那样成完全无序的分布，又不具有像晶体那样的三维周期性排列有序。目前尚未发现天然产出的准晶体。 5 矿物定义：由天然产出且具有特定的（但一般并非固定的）化学成分和内部结构构造的均匀固体. 自然界广泛。

准矿物 Mineraloid: 在产出状态、成因和化学组成等方面均具有与矿物相同的特征，但不具有结晶构造的均匀固体. 主要有A型蛋白石、水铝英石。自然界极少。 6 矿物的6项基本特征

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特征1. 绝大多数矿物都是晶体。

特征2. 矿物随处可见.现已发现矿物3300余种，绝大部分（99%）分布于地壳中。 特征3. 矿物的化学成分基本稳定,但可有杂质。 特征4. 矿物可分为三大类

① 自然元素矿物: Au,Cu,S,C(金钢石,石墨).自然界很少. ②分子化合物（分硫化物，卤(氟与氯)化物，氧化物三种）: 如SiO2-石英,NaCl-石盐,FeS2-黄铁矿.自然界常见.

③复杂分子团矿物:主要是硅酸盐矿物.种类多,含量高,分布广,占地壳总重量75%.如K(Mg,Fe)3[SiO3AlO10](OH,F)2 ,黑云母。

特征5. 水,石油,天然气不是矿物(非固体)；煤也不是(排列无序)；花岗岩不是矿物(岩石)。

特征6. 矿物具有同质多象现象。

同质多象定义:化学成分相同、但质点的排列方式不同（结构不同）的现象。将形成不同的矿物。如：C 金刚石（高压）-石墨（常压） 7. 五类矿物

1 自然元素:Au 黄铜矿,C 石墨,金刚石 2 硫化物:FeS2 黄铁矿

3 卤(氟与氯)化物: CaF2 萤石, NaCl 石盐 4 氧化物:SiO2 石英, Al2O3 刚玉 氢氧化物:Mg(OH)2 水镁石

5 含氧盐(复杂分子团矿物). 主要包括四种: 硫酸盐:CaSO4 硬石膏 磷酸盐: Ce,La)[PO4] 独居石 碳酸盐:CaCO3 方解石, MgCO3 白云石 硅酸盐:KAl2[Si3AlO10](OH)2 白云母 8.岩石:由一种以上矿物构成的集合固体. 按形成方式，岩石可分三大类：

火成岩: 占地壳岩石体积64.7%; 沉积岩: 占地壳岩石体积7.9%，地表面积75%; 变质岩:占地壳岩石体积27.4%.

第二节 矿物的物理性质

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1 外形(Shape)

1.1 单晶体(Single crystal):

一向延伸呈针状柱状,如辉锑矿Sb2S2 (Stibnite); 二向延伸呈板状、片状,如长石, 云母;

三向延伸呈菱面体,八面体,立方体,复合体,如方解石,萤石,角闪石,辉石,黄铁矿,金刚石 1.2 集合体(Aggregate): 矿物微粒聚集体。

一向的呈纤维状,如石棉; 二向的呈鳞片状,绢云母; 三向的呈粒状,橄榄石。

1.3 特殊集合体: 放射状,如硅灰石CaSiO3;钟乳状, 如钟乳石; 晶族状,如石英; 鲕状、葡萄状、肾状,如赤铁矿. 2 光学性质(Optical)

2.1 透明度(Transparency):矿物薄片(厚0.04mm)能透过光线者,称透明矿物,如石英,云母,长石,方解石等.反之,称不透明矿物.所有金属矿物都是不透明矿物.

2.2 光泽(Luster): 矿物的反光能力金属光泽: 反射很强,所有金属矿物均此光泽. 非金属光泽:反射较弱，透明矿物的光泽.

可细分金刚光泽(金刚石),玻璃光泽(长石),油脂光泽(石英断口), 丝绢光泽(绢云母),珍珠光泽(白云母),土状光泽(高岭石)6种 2.3 颜色(Color)与条痕(Streak) ●颜色:白,蓝,红,黑,浅绿,紫红等

●自色(Diochromatic): 被化学成分和内部结构所决定的矿物本色. 如方铅矿的铅灰色. ●他色(Allochromatic):混入杂质后的矿物颜色.

如石英(无色),紫晶(紫色,Fe多),蔷薇石英(Fe少),烟水晶(含Mn) ●假色:表面氧化或吸附他物后的颜色.如褐色黄铁矿.

●条痕色: 矿物粉末的颜色。用瓷板划之,紫红的赤铁矿呈樱红色,黄铜的黄铜矿呈墨绿色 3 力学性质(Mechanical):在外力下的表现 3.1 硬度(Hardness):抵抗外力的强度 记牢10种不同硬度的矿物摩氏硬度记:

1滑石,2石膏,3方解石,4萤石,5磷灰石,6长石,7石英,8黄晶9刚玉10金刚石 硬度大的可刻动小的. 指甲为2-2.5,小刀为5-5.5,玻璃6 3.2 解理(Cleavage): 外力下矿物的定向开裂

极完全解理(云母)-完全(方解石)-中等(角闪石)- 不完全(橄榄石)-极不完全(石英) 3.3 断口: 解理不发育矿物在外力下的不规则裂开.

贝壳状(石英), 锯齿状(石膏), 参差状(黄铁矿), 平坦状(高岭土) 3.4 弹性:受力后能恢复原状的.如云母.

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3.5 挠性:受力后不能恢复原状的,又称范性变形,如蛭石

3.6 延展性:可用外力任意改变其形状的。 延:一维; 展:二维(黄金) 4 其它物理性质

4.1 比重(Specific gravity):与同体积40C水的重量比. 轻:<2.5;中:2.5-4;重>4(方解石2.7,黑钨矿7.5,金19.3) 4.2 磁性:本身有磁性或能被磁铁吸引.如磁铁矿 4.3 发光性:外光照射后能发光. 荧光:切断光源后,发光消失;

磷光: 切断光源后,仍发光一时.白钨矿,萤石(紫外光)-浅蓝荧光;金刚石(X射线)-天蓝荧光

4.4 双折射:冰洲石; 导电: 石墨; 滑感:滑石

第三节 矿物的鉴定

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常规鉴定：看(外形,色,光泽)-掂(比重)-敲(硬度)。

精确鉴定：偏光显微镜,化学成分分析, 激光探针，SEM （Scan Electric Microscope）, TEM (Transmission Electric Microscope),。

第四节 常见矿物

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1 常见的：方解石 CaCO3, 石英 SiO2, 长石 2 贵重的：金刚石 C, 金Au, 银 Ag

3 工艺品：玛瑙 SiO2 红宝石,蓝宝石 Al2O3（刚玉） 4 工业原料：赤铁矿Fe2O3, 磁铁矿Fe3O4, 铜矿CuFeS2 5 药用：辰砂 HgS, 雄黄 As4S4 6 环境示踪矿物

HP/LT：蓝闪石、多硅白云母、红帘石(俯冲碰撞带) UHP：柯石英、金刚石(陆内深俯冲,>100公里深度) 7偏光镜下常见的:长石,石英,云母,辉石,角闪石,方解石 附: 图像44个, 表格1个(火成岩的七种主要造岩矿物若干特征)

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第三章 岩浆作用与火成岩

引言

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1 火山（Volcano）,常伴有地震,是一种严重危害人类生存的地质灾害. 2 100年前世界著名的火山喷发

● 1902.5.8夜,西印度群岛Pelee(培雷)火山爆发,200km/h倾泻 而下,倾刻之间，St.Pierre（圣佩尔市）毁于一旦，2.8万人死亡,仅2人幸存,形成1397米火山岛。 ● 79.8.24,意Vesuvius(维苏威)火山爆发,烟柱达13公里高;火山灰厚7m,埋没了Pompeii（庞贝）等三座城市.现为著名旅游胜地.

● 1883.5.20-28日,印尼爪哇岛与苏门答腊之间的喀拉喀托火山爆发,火山灰柱27公里高、总量18立方公里,落灰遍布全球；将75平方公里的海岛炸掉50平方公里.

● 富士山火山：最近一次喷发1707年.位于日本本州中南,高3776米.山下樱花、山顶积雪,自然景色优美. 3 近期喷发的火山

● (美)圣海仑斯：1983年,2450米高。

● 夏威夷基拉韦尔：共8900米高,水下4900米,火山锥在水面之上4000米, 全球最高。1920年又喷发。

● 阿留申岛博各斯洛夫：1796-1907年,高出洋底1600米。 ● 日本九州中部阿苏：1980年,1592米高。

● 东京附近三宅岛：00.8.10-18, 火山黑烟柱高达3000m。 4 我国的火山

● 北疆乌苏县SW45km,N84o23’,E44o11’,02年8-9月泥火山喷发。在200x80m范围内,共80多个活火山口。产在J和N2交接带。

● 南疆于田县卡儿达西火山群:1951.5.27爆发,伴有烟柱喷出,锥顶4900米.是我国最近的火山活动记录.

● 白头山天池：1597年和1702年二次喷发.火山口东西3km、南北4km,周长11.3km,水深>200m,最深370m.为游览胜地.

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● 黑龙江五大连池和南京六合县方山：均为5万年来形成的碱性玄武岩火山,是典型的破火山口.

第一节 喷出作用与喷出岩 (Extrusion and Eruption)

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1.火成岩占地壳岩石体积的64.7%

2.岩浆（MAGMA）：形成于地下深处的、具有较大粘性的高温熔融流体物质. ● 成分:硅酸盐+1-8%以水为主的挥发物质; ● 源区:地表之下50-200公里；

● 条件:温度800-1200°C；压力10千巴大气压（40公里） 3.岩浆作用：岩浆发育、运动、固结成火成岩的作用. 岩浆喷出地表的过程,称火山作用.早期爆炸喷出,晚期地表溢流. 未到达地壳而在地下某深处冷凝结晶固结的过程,称为侵入作用.

由于岩浆高温、高压，具有潜在的活动能量，能沿早先地壳活动中形成的薄弱带（如断层带）向低压方向运动。 4.二类火成岩

● 侵入岩：地下深处冷凝结晶的岩浆岩.

● 火山岩：岩浆喷到地表、气体逃逸、冷凝而成的岩石.又分火山碎屑岩（喷到空中炸碎的岩浆与围岩碎块,落下堆积而成和熔岩(地表溢流而冷凝)两种. 5.喷出作用

● 喷出与否与地壳的活动有关。有地壳活动才能打破岩浆的平衡,地壳产生断裂岩浆才能顺之上涌

● 喷出强度与岩浆的粘性有关(viscosity) 岩浆由二部分构成：硅氧四面体或硅铝氧化物和金属阳离子. [SiO4]-4、[AlSi3O8]- + K，Na，Ca，Mg，Fe，前者含量高，则岩浆粘性大,呈酸性,难流动,故多为爆发相;反之,粘性小,呈基性,易流动,多表现为喷溢相. ● 火山喷发物质的构成

a.气体：水汽、二氧化碳、硫化物等.

b．固体: 围岩及早先冷凝的岩浆岩，被岩浆喷出,脱离地表在空中炸碎后冷凝成固结体,称火山碎屑岩.

火山灰<2mm 单独成岩 凝灰岩 火山砾2-50mm

火山灰胶结

火山角砾岩 火山集块岩

火山块>50mm 火山灰胶结

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火山渣 数十厘米 快速冷凝的岩浆块 浮岩 火山弹>50mm

喷出炸碎后冷凝固结的岩浆块

tuff:凝灰岩, Lava:熔岩, volcanic breccia:火山角砾岩,volcanic agglomerate:火山集块岩

c．熔融体：熔岩（熔岩流、熔岩被;多面形分布）表面具柱状节理（冷凝收缩而成的六边形柱体），总与流面垂直。 6 喷发方式

裂隙式喷发：岩浆沿断裂溢出，固体喷发物较少. 中心式喷发：形成盾形火山锥,坡度小（2-4度,小于150） 7 喷发强度 a.强烈爆发

b.宁静喷溢:地中海斯特龙特利火山(天然的“海上灯塔”） 8 火山通道：岩浆流出的地方. ● 在近地面冷凝的岩浆形成火山颈，岩石称次火山岩. ● 可确定火山作用的时间、空间、成因. ● 复式火山锥：火山碎屑与熔岩互层. 9 熔岩类型及其特征

● 按SiO2含量%的分类(国际通用)

超基性:<45%; 基性:45-52%; 中性:52-65%;酸性:>65% 10 各类代表性熔岩介绍

10.1 超镁铁熔岩(ultramafic): 科马提岩(komatiite) ●分布于南非和澳大利亚

●具鬣刺结构:快速冷凝而成的长条状橄榄石骸晶集合体,常充填于橄榄岩或辉石岩裂隙中.

10.2 基性熔岩(basic):玄武岩(basalt)

● 黑色,致密,比重大,粘性小,有柱状节理.喷发宁静 （气体易溢出）. ● 海底喷发形成枕状构造（Pillow lava）,顶突底平.

● 著名产地：印度德干高原，厚3000米，面积100万平方公里. 我国峨眉山玄武岩（P）. ● 矿产：Cu、Fe、铸石材料.

10.3中性岩浆:粘性较大、爆炸喷发,多形成复式火山锥.

安山岩（Andesite）：浅色、有气孔(vesicular,泡)、杏仁体(amygdaloid)● 分布：南美安第斯山

● 著名矿产：墨西哥银矿、台湾金瓜石金矿、山西五台龙须沟铜矿,日本黑矿 10.4 酸性岩浆:粘性大,强烈爆炸喷发,形成复式火山锥. 流纹岩（rhyolite）:浅色,具流纹构造(冷却慢)

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● 热源主要来自地球内部（岩浆热能与放射热能） ● 通过变质作用形成的岩石叫变质岩。

●正、副变质岩原岩为火成岩的叫正变质岩；原岩为沉积岩的叫副变质岩。 二.变质作用的三大因素1.温度

● 变质温度:150°C-900°C低于150°C为常温，高于900°C则地壳岩石熔化

● 温度的作用：非晶体→结晶体;结晶体→重结晶;物质与结构重组，一种矿物→另一种矿物

● 变质温度四来源：

地热增温（1°C/33m）、构造运动热、岩浆热、放射热 2.压力

●静压力(垂或侧):由上复岩石重量引起，随深度增加而增加

●流体压力:封闭系统的流体压力等于上复岩石的静压值；开放系统的流体压力等于流体本身的重量.流体是物质成分进行交换的自由市场。 ●压力单位换算 Bar (巴)

Pa(帕斯卡) Mpa兆帕 GPa吉帕

10-4

1 105 10-1

1atm=101325Pasca≈105Pa=0.1Mpa（兆帕）

1Gpa=103Mpa=10Kbar=109Pa, 1Mpa=106Pa, 1Kb=100Mpa 1巴≈1atm（100万因达/cm2=0．986923标准大气压） 1Pa=1牛顿（≈100克/m2）=100克/10000 cm2=0.01克/ cm2

●蓝片岩，蓝闪石+钠长石,产在地壳上部，但压力很大,为LT/HP产物，为古俯冲-碰撞带的重要标志。

●榴辉岩,镁铝榴石+绿辉石,产在地下40km±深,压力为10Kb=10吨/cm2!（参见P.124, Hamblin;10Kb=109Pa=107克/cm2）

●超高压岩，含柯石英、金刚石的榴辉岩,压力更大,埋藏更深（30Kb,>100km);全世界只有中国大别山、法意边境西阿尔卑斯极少数地区被保存。诞生了大陆深俯冲的科学新理论。 3.具化学活动性的流体a.成分:以H2O、CO2为主，并含其它易挥发和易流动物质 b.流体分布:存在于岩石粒间或裂隙中的主要是H2O；矿物结构中的是H2O、CO2；从岩浆分逸出来的是K,Na,S,F,H2O,CO2,SiO2等.

C.岩浆流体:深部岩浆上升至浅部,T、P降低,分逸出易挥发和易流动的物质K、Na、S、F、H2O、CO2、SiO2等

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第二节 变质作用中原岩的变化

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一.化学成分的变化 1. T、P变化时

● 岩石通过释放或获得某些挥发分而达到平衡，形成新的矿物.如 高岭土(吸热)→红柱石+石英+水（高岭土脱水）方解石+石英(吸热)→硅灰石（放射状）+CO2↑(脱碳酸） ● 体积大、密度小的矿物变为体积小、密度大的矿物。 (1)橄榄石 + 钙长石→石榴子石

42.6 3.3

101.0 119 （分子体积） 2.76 3.52 （比重）

(2)石英→（30Kbar）柯石英→(120Kbar)斯石英 2.65 2.93 4.35 (比重)

2.交代作用：固态下，岩石中物质成分进出的交换作用。例:中酸性岩浆侵入冷的灰岩时,其SiO2、Al2O3等热流体就会进入灰岩,并从灰岩中将CaO、MgO带出,于是在接触带形成矽卡岩

3.重结晶作用 Recystalization定义：小晶体在温度升高的情况下长成更大晶体的作用。 ● 石灰岩CaCO3→大理岩CaCO3（质纯、洁白的称汉白玉） ● 石英砂岩(加温)→石英岩

4.变质分异：岩石从均匀构造到不均匀条带构造的变质。

5.韧性剪切作用：发生在地壳中深部位较高温度和定向应力条件下的一种变质变形作用。 ●其结果是矿物在被软化的塑性状态下发生不对称旋转和剪切,形成新的岩石和组构。其岩石称糜棱岩。

●最终可形成大型韧性剪切带，盛产大中型糜棱岩型金矿。

●韧性剪切带定义：由高度应变过的岩石构成的线性变质变形带。从该带一侧进入另一侧,岩石被扭曲,两侧岩块发生了明显剪切位移,但无明显断面。透入性构造贯穿全带(拉伸线理、剪切面理、组构)。

二. 矿物的变化 片理和变质矿物是变质岩的两大重要特征！ 变质矿物：在变质作用过程中形成的独有矿物.

主要有:兰闪石、红帘石、红柱石、蓝晶石、矽线石、十字石、堇青石、硅灰石、柯石英、金刚石(罕见)

三.变质岩的结构指矿物、变斑晶自身特征、形态、大小,与邻近颗粒的关系

1.变晶结构：原岩发生重结晶或交代作用而形成新矿物的结构（前者有大理岩;后者有石榴石片岩(有新生矿物石榴石)

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2.变余结构：尚残留部分原岩结构者称之，为浅变质结构（如板岩特有的变余泥质结构、砂质结构）

四.变质岩的构造：指矿物之间的关系、空间展布方式

1．变成构造：原岩构造（如层理）消失，形成变质岩特有的构造.如片理、片麻理等 随变质程度加深: 斑点状(spotted)→板状构造(slate)→千枚状构造（phyllite）→片状构造（schist）→片麻状构造（gneiss）→块状构造(quartzite，矿物无明显定向) 2.变余构造：变质岩中残留有原岩的构造。如变余层状、气孔、条带构造等

第三节 变质作用类型及其代表性岩石

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（类型：接触交代、区域、动力、混合岩化）一.接触变质（包括接触交代、接触热变质） 定义：火成岩侵入围岩而造成的变质作用,形成新岩石。 如砂岩→石英岩;石灰岩→大理岩;

泥岩→角岩（Hornstone,灰黑坚硬致密;苏州灵山）

●矽卡岩：发生在中酸性岩浆与冷围岩之间,通过流体交代、物质成分的交换而形成的变质岩。

●变质矿物: 硅灰石、石榴石、黄铜矿、闪锌矿、白钨矿 ●外带：碳酸钙高,有方解石；内带：二氧化硅高,有石英 二.区域变质

1．定义:在T、P、流体的综合作用下,区域范围内发生的变质

2.代表性岩石：板岩（赣北浙西瓦板岩）→千枚岩→片岩→斜长角闪岩→片麻岩→麻粒岩→榴辉岩

3. 代表性矿物：

超高压、高温: C→金刚石diamond

高压、低温:角闪石、钠长石→兰闪石glaucophane 高温、低压:黏土矿物→红柱石(Al2SiO5 )Andalousite 高温、高压:黏土矿物→矽线石(Al2SiO5 )Sillimanite 中温、中压:黏土矿物→兰晶石(Al2SiO5 )Disthene 4.变质程度：不同的变质岩，原岩可能是同一个,称等化学系

如 黏土岩或页岩→板岩→千枚岩→片岩→片麻岩 (世界著名的巴罗变质带) 三.混合岩化作用 migmatization and migmatite

●定义:区域高级变质岩进一步变质，发生高温部分熔融（酸化）现象，形成基体+脉体的特

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殊变质岩石（混合岩）

●基体：变质岩(暗色)；脉体：熔融体（长石,石英，浅色） ●原岩经彻底改造→花岗岩(称混合花岗岩),具复杂扭曲构造 如闽北蒲城县，新疆青河县, 极其典型 ●如交代不彻底：基体>脉体→肠状、条带状；

脉体>基体→浅色>深色,混合岩化花岗岩 四.韧性剪切变形-动力变质岩：80年代形成的科学新理论

●定义: 伴随构造活动而产生的变质作用(构造角砾岩不是动力变质岩），以韧性剪切变质变形为代表。

●糜棱岩 Mylonite：韧性剪切变形条件下形成的变质岩。

本质是位错 Dislocation。 片理发育，强波状消光，细粒化、核幔构造，不对称组构、亚颗粒（矿物边界发生迁移而成，而非研磨粉碎）。 本章图像24个

第六章 地质年代

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● 地质学家的任务之一：确定地质事件的发生时间、岩石与地层的形成时间（上下顺序、新老关系） ●有二种定时方法： (1)按先后顺序-相对年龄, (2)按距今时间-绝对年龄 ●两件最轰动全世界的科学新发现

第一件 云南澄江县发现举世闻名的“澄江动物群”（张文堂、侯先光，1985；舒德干等，1993），证实了早寒武世生命大爆炸的科学命题。

澄江距昆明市区南55公里。昆明地区地球早期生命演化研究历史悠久。可分三个阶段：1）1909-1910年，法人J. Deprat 和 H. Mansuy 最早研究该区地质和古生物 (Mansuy, 1912)。2）30-40年代，国人王曰伦、王鸿祯、王竹泉、卢衍豪、何春荪在此区开展系统剖面和化石研究，创立了下寒武统的筇竹寺组，沧浪铺组，龙王庙组（卢衍豪，1941），很长时间被用作地层细分和整个莱德利基虫系的对比标准。3）70年代以来，新发现达到高潮，震惊全球。在澄江动物群中首次出现的类群有：①裂肢动物, ②叶足动物, ③奇虾类, ④水母状动物, ⑤触手冠动物及内肛动物, ⑥鳃曳动物和其它蠕形动物, ⑦脊索动物与脊椎动

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物, ⑧古虫动物门,⑨其它少量和分类位置不定类群, 代表寒武纪生命辐射的最高潮时期。

第二件 鸟的祖先“中华龙鸟”

在辽宁北票上园乡四合屯的下白垩世义县组凝灰岩下部首次发现鸟的祖先“中华龙鸟”(季强,1996),是恐龙与原始祖鸟之间的过渡生物属种；继之又于2002年在锦州义县下白垩世九佛堂组中首次发现原始鸟类的新属新种“中华吉祥鸟” 及 “中华神州鸟”(初鸟类;季强, 2002a, 2002b).

这两项重大的科学成果确立了中国古生物学界在全球的领导地位，带动了全球古生物学界的迅猛发展。人类对龙和鸟的研究历史：

恐龙类，1842年→兽脚龙类(恐龙) ，1881年→虚骨龙类(恐龙)，1914年→手盗龙类(恐龙) ，1986年→始祖鸟，1870年→初鸟类，1986年→中华龙鸟，1996年→中华神州鸟，2002年→中华吉祥，2002年→孔子鸟

● 地球形成于60亿年前,而原始地壳才形成在38亿年左右。 ●在地质作用下,地壳遭受破坏,完整的地壳变得支离破碎。

(Condie K.C., 1996,Plate Tectonics and Crustal Evolution.(The 4th edition), Pergamon Press.

第一节 相对年代的确定

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1. 基本概念

岩层:成层的岩石. 层序:岩层形成的先后关系. 地层:一定时期内形成的岩层的总称.具时间概念.

古生物：文字记载前（12000年)就已生活在地球上的生物.

古生物化石：岩层中已经被石化的古生物遗体和遗迹; 猛犸象于1710年在西伯利亚冻土中被发现.

生物演化规律：低等→高等；简单→复杂；不可逆！ 2.层序建立的三原则：

① 地层由下而上形成；②原始产状是水平的；③岩层形成后只经历过整体上下运动,岩层倾斜必须<90.

3.地层层序律（仅适用于沉积岩）:下老上新

4.生物层序律: ①生物简单而原始,反映所在地层较老;生物复杂而高级,反映所在地层较新.②同一地区,相同时期的地层化石类型和组合应相同,不同时期的则不同. 5. 标准化石：演化快、数量多、分布广、特征明显,能可靠的确定岩层的时代.

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二.我国地震的分布

1.邻近环太平洋地震带:东北,华北,华南,台湾,华东沿海 ●为中-浅源地震,但东北有深源地震.

●华北为古老刚性地壳,不震则已,一震则大震. 华南为较年青破裂型地壳,能量不易集中,故大震极少.

2.西北-西南地震带:塔里木、喜马拉雅、川西-滇东. ●为新构造强烈活动区,属地中海-印尼带. ●多发生在盆地与高山的交接带. ●为中-浅源地震,震级较大,5-7级常见.

第四节 地震预报与预防

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（地震预报三要素：时间、地点、震级） 一.中长期预报

1.根据地震活动规律预测1011-1076:活跃65年→1077-1289:平静212年→ 1290-1368:活跃78年→1369-1483:平静114年→ 1484-1730:活跃246年→1731-1811:平静80年→

1812-现在:预计活跃200年（至2012年） 规律:活跃期越来越长，平静期越来越短.2.地震地质调查预测

确定地震危险地带（活断层带）。

二.近震预报●地面变形测量（卫星激光距离测量） ●地应力测量

●地球物理测量a 地磁场：岩石的压磁效应出现的地磁场变化。 b 电阻率：岩石承受力达到破坏所需力的一半时， 会产生裂隙，使体积增加。造成扩容,电阻率增加。 ●地声地光

●地下水变化、水面变化、井水化学成分变化;泥砂上喷;氡气量变化。 ●动植物异常（竹林开花,鸡飞狗叫,鼠虫乱窜） ●地震规律：小震后有大震、大震后有余震。 三.海啸(tsunami)

1 定义:海底突然局部变动，引起海水大幅度升降，形成巨大波浪的现象.地震可以产生海啸. 2 特征：1937年前苏勘察加半岛,浪高达64米、波峰距100公里、速度700-800公里/小时

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3 破坏：破坏力极大. 1960年智利地震产生海啸，700公里/小时传至日本，冲进海港，将码头淹没，房屋冲跨，将鱼船“开运丸”号冲上陆地，压倒民房.

4 原因：海底断裂活动，引起地震; 或海底火山口崩塌,或海底斜坡上沉积物的大规模滑动 5 地点：与地形、构造环境有关. 海岸临近深海,大能量的海水汹涌上岸（智利、日本）;喇叭形海湾、四周都是海洋的地方如夏威夷，极易受海啸影响.

6 我国：影响较小. 一是近岸有宽阔的大陆架，摩擦作用大,海啸能量被消耗,二是岛屿起屏障作用.

注意: 钱塘江大潮与潮汐有关,不是海啸. 四.地震预防

●增加建筑物的防震强度 ●灌水（减小摩擦力）

●通过一系列无破坏的小震释放能量 ●制造平衡（地基用钢珠） 五.地震利用

1 地震层析:宽频带高分辨率地震波接收仪,研究深部构造 2 地震勘探,寻找石油 3 地震能量能否应用？

第五节 地球的内部构造

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一 地球内部构造及主要界面(见P84)

二 确定依据：地震波波速的变化(P、S波在地球内部的传播与物质成分、物理状态有关：密度越高速度越快;介面处要发生反射和折射;液体介质中S波不能通过,P波则要降低速度).

三 地球内部重要界面:

1.康拉德面(Si-Al/Si-Mg界面):～10km深处, 2.莫霍面(～33km深处),

3.低速带或软流圈(60-250km之间;青藏150-400km之间), 4.200间断面( 413km处,相变过渡带,密度和波速增加) 5.上下地幔界面(?):670km或984km深处, 6.古登堡面(幔核界面):2898km,

7.莱曼面(固内核-液外核间过渡带):4703-5154km.二.地球内部各圈层的物质成分及其状态

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(见P84)

1.地壳(Crust):大洋厚7-8km;大陆平均35km,喜山最厚70km. ● Si-Al层（A’层:大陆地壳）

成分相当于花岗岩（沉积岩、火成岩、变质岩）;P波6/秒;密度2.7. 陆壳变形复杂，陆核形成很老. 2亿年前的地层大都分布在陆壳中. ——————————康拉德面—————————— ● Si-Mg层（A’’层:大洋地壳）

成分相当玄武岩（辉长岩）；P波7/秒；密度2.9；缺少花岗岩 ———————————33km（莫霍面）—————— 2.地幔(Mantle):成分相当于为超镁铁岩.

2.1 上地幔: B’层,固态,～30km厚. A’+A’’+B’=岩石圈铁镁钙含量高;P波速度为8km/秒;火山岩中的包裹体和模拟实验得出:

橄榄石55%+辉石35%+石榴子石10% = “辉石橄榄岩”(与上地幔相同)

——————60km（大洋区）或150km（大陆区）———— B’’层,平均60-250km,此200km为软流圈,玄武岩浆源;P波速7.8km/秒.1-10%的物质呈熔融状态，强度小、波速低、可缓慢流动.

—— 413km:相变过渡带,密度和波速增加,称震中距200间断面———C’层: 固相带,密度更大,使橄榄石分解为FeO、SiO、MgO。

C’’层, 成分和物相无变化,密度和波速随深度加大而加大. ——————————670或984km———————————— 2.2 下地幔:铁镁含量更高 D’层,除波速密度外，情况不明. D’’层,除波速密度外，情况不明.

—————————2898km（古登堡面）————————

3.地核 占地球质量的1/3；密度极大（10-11）；成分推测为铁与少量镍、硫混合物. E层(外核):液态（P波阴影区是由于界面折射,而S波阴影区是由于不能通过横波） ———————F层(来曼面:内外核过渡带)————————G层(内核):固态 ——————————6371km(地心)——————————— 地球内部结构构造小结

1 地球的内部形态 层圈状：地壳+上地幔顶部=岩石圈→软流圈→固

相上地幔→固相下地幔→液态外核→固态内核 7个界面:康拉德面→莫霍面→岩石圈-软流圈界面→200间断面→上-下地幔界面→古登堡面→来曼面 2 物质成分 地壳（硅铝+硅镁）

地幔（铁镁硅酸盐(上);硅-硫-氧化物+Fe-Ni(下))

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地核（铁+镍+硫）

3 物理状态:密度、震波三.均衡原理1.地表高低不平，如何能保持平衡？ 陆地平均高840米，最高山8848.3米; 最低处土鲁番艾丁湖-154米;荷兰平均-5米；

海洋平均深-3800米，最深海沟-11033米,为马里亚纳海沟. 4.艾利地壳均衡说（山根说, Aily G B,1855）

山体、平原区的岩石密度相同，山体下沉深而平原下沉浅;由于下沉的深度不同而保持平衡. 特点: 无水平底界. 5.均衡补偿（Holmes A,1978）

●原理:高山下面地壳厚,平原下面地壳薄.地势的起伏与莫霍面起伏呈镜像反映,称均衡现象.

●原因:地幔顶部有一平面,叫补偿基面,在此面以上各柱体的物质总重量相等,故能保持重力的平衡. ●均衡面≠莫霍面. ●平衡是暂时的!

内力作用下,地壳加厚,平衡破坏; 外力作用下,山体剥蚀,低地和海洋沉积,平衡破坏. 本章图象32个;表格2个

第八章 构造运动与地质构造

第一节 地壳运动 Crustal movement

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一. 基本概念

1.地球是一层圈体,各层圈之间无休止地作相互运动。地核间的差异旋转是地壳运动的内因(发动机);地壳运动与人类活动关系密切,是形成地表万象、大千世界的原因。

2.地壳时刻在运动,水平岩层的褶皱弯曲与破碎,都是地壳运动产物。只有急剧的地震才会被人们感觉到，缓慢的、深部的运动只能被大地测量、天文测量记录到。

3.古地壳运动的证据记录在岩石中，现代地壳运动的证据记录在岩石和毁坏的建筑物中。 4.地壳运动的方式:垂直运动、水平运动。以水平运动为主。包括褶皱、断裂、岩浆三大类

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型。

二.地壳运动的实例

●地球运动：自转1700km/小时；公转17000km/小时。 ●垂直运动：同一地点、不同时间，升降交替；有升必有降。 ●水平运动：同一地点，有时挤压，有时拉伸，有时走滑。可以复合。 ●大量证据表明，水平运动是主导的，垂直运动是次要的、派生的。 ●格陵兰：与欧洲之间的距离在47年中（1823-1870）增加了420米。

●意大利：导致海平面升降。那不勒斯海岸升降，导至塞拉比斯神庙毁坏（公元前2世纪罗马建筑），现仅残留三根12米高的大理石柱。

●喜山：300万年上升6000米，在北坡4000米处发现海洋鱼龙化石。 ●天山：滨海沼泽处形成的煤层，500万年以来被抬升到4000m的高处。 ●泰山：100万年升高了500多米，平均1mm/2年.

●天津：100万年来下降数十米，使永定河、海河经天津汇入渤海。 ●宁-镇：几多风雨，沧海良田。

第二节 岩石的变形构造

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一、一般概念

1.Structural geology定义：是研究岩石的变形、分析外力作用方式的专门科学。 2.褶皱与断裂:岩石在外力作用下,产生永久变形,形成各种形态的弯曲(褶皱)和不同方向的破裂(断裂).外力为各向不均匀力;各向均匀的外力只改变体积,不改变形态。 3.构造变形与岩石力学性质(弹性与塑性、脆性与韧性、刚性与粘性)关系密切。 弹性:受力变形,撤力回复原态,如弹簧。塑性:撤力后不回复原态,如页岩。 脆性:<5%弹性变形便很快破裂,多在上地壳。

韧性：破裂前可承受>10%的塑性变形,发生在中、下地壳。

刚性：岩石不易变形弯曲的性质。粘性：岩石容易流动变形的性质。 elastic, plastic, brittle, ductile, rigid, viscous 4.空间位置由岩层的走向、倾向、倾角(产状三要素)所确定 a.走向strike：层面与假想水平面的交线方向。

b.倾向dip：倾斜线在水平面上的投影；倾斜线即层面上与走向垂直的线（指向下方）。 c.倾角dip angle：层面与假想水平面的最大夹角(真倾角)。视倾角小于真倾角。 5.岩层厚度thickness：岩层顶底面之间的垂直距离(真厚度);非垂直距离为假厚度（大于

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