《普通地质学》教案.docx
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《普通地质学》教案
普通地质
（教案）
江西应用技术职业学院
学 期 授 课 计 划 首 页
教学大纲制定部门
本院国土资源工程系
教材全称
（编者、出版单位、出版时间）
普通地质谢文伟 编 本院 2003、8、
主要教学参考书（名称、编者）
普通地质学夏邦栋主编1995年
本学期教学周数
19
本课程周学时
4
本课程学期总时数
72
编制说明
讲 授
52
实 验
16
习 题 课
现 场 教 学
2
野外认识实习
三周
复习测验
1.授课计划要严格按教学大纲编写、实验项目按教学大纲规定开出，如有不同，在此栏中说明原因。
2.授课计划应经教研室主任、系主任审核签字后，方可实施。
机 动
2
教研室
主 任
系主任
陈洪冶
教务处长
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本学期授课次序
1－2
授课班级
课题名称
绪论
教学目的要求：
了解地质学的任务、内容、分科和地质学发展概况，基本掌握地质学的特点和研究方法。
了解普通地质的性质和任务。
教学重点及难点：
重点是地质学的特点和研究方法。
教学程序设计
次序
内 容
计划时间
绪论.
绪论
一、地质学的任务、内容及分科
二、地质学的发展概况
三、地质学的特点和研究方法
四、普通地质的性质和任务
作业及思考题：
1.地质学研究的对象及重点是什么？
2.地质学包括哪些内容及分科？
3.简述地质学的特点及研究方法。
4.普通地质的性质与任务？
教学实施经验小记（请写后面）
普通地质
绪论
我们今天要学的课程叫什么呢？
叫“普通地质”。
这是你们进入国土资源调查专业学习以来所学的第一门专业基础课。
什么是“普通地质”？
为什么学？
学些什么？
怎么学呢？
这就是今天我们这两节课要解决的问题。
我们每天生活在地球上，同学们对地球了解吗？
大家都知道地球表面有高山，有平原，有海洋，有河流，湖泊，还有地震和火山，那么这些高山，平原，海洋，河流，地震，火山是怎样形成的呢？
又是怎样变化的呢？
同学们就不太清楚了。
我们先观看一段录像，粗略地了解一下地球的运动和变化。
我们首先要搞清楚什么是地质学，他的任务是什么？
包括那些内容？
有那些分科？
第一节地质学的任务、内容与分科
我们人类生活在地球上，一切生活资料和生产资料都来自地球。
因此就必须研究地球的物质组成，分布规律以及地球的运动，变化，发展规律，就要研究寻找地下资源的技术方法。
这样就形成了一门科学——地质学。
地质学是研究地球及其演变的一门综合性自然科学。
目前主要是研究固体地球上层的岩石圈。
1．地质学的任务
①研究地球的过去，恢复地球的历史；
②查明矿产资源和提供地质资料；
③预测影响人类活动的地震、火山活动、地面沉降、滑坡以及生物大量灭绝等地质事件的时间、地点、性质和规模；
④评价环境对人类所造成的影响。
2．地质学研究的内容与分科
地质学研究的内容十分广泛，按其内容和性质可划分成许多相互联系又各自独立的学科：
①研究地壳物质组成；有结晶学、矿物学、岩石学、地球化学；
②研究地壳发展历史以及古生物演化规律；有古生物学、地史学（地层学）、同位素地质学、岩相古地理；
③研究地壳运动、变化和发展规律；有动力地质学、构造地质学、大地构造学、地球物理学；
④研究矿产的形成和分布规律；有矿床学；
⑤研究地下资源的找寻和勘探方法；有找矿勘探地质学、探矿工程学、地球物理勘探学；
⑥研究地下水的形成、运动和分布规律；有水文地质学；
⑦研究地质条件与工程建筑之间的关系；有工程地质学；
⑧研究地质环境与人类相互关系；有环境地质学。
⑨研究就地质学的研究方法和手段；有遥感地质学、数学地质学；
还有某些专门学科：
海洋地质学、煤田地质学、石油地质学、地震地质学，以及新兴学科月球地质学、行星地质学等。
二、地质学的发展概况
（一）我国古代地质学思想萌芽和发展概况
（1）四，五十万年前北京猿人就会使用各种石器；
（2）四千多年前我们的祖先就已经能够开采陶土，铜，锡等矿产，制造产品。
（3）二千多年前就已经能开采冶炼铁制品；并发明了世界上最早的指南针，煤和天然气也用做了燃料；
（4）一千八百多年前，张衡发明了候风地动仪，就能大致测出地震方位，大小；
（5）二千多年前的《山海经》一书中，讲述了一百多种矿产，并对山脉，河流，海陆，变迁以及自然地理等方面讲行了描述和记载；
（6）唐朝学者颜真卿对古生物化石已有一定的认识，并根据化石而论证了某些沉积岩的形成环境‘
（7）明朝药学家李时珍，在《本草纲目》中对200多种药用矿物和岩石的物理性质做了比较详细的描述。
（二）现代地质学的产生和发展概况
由于欧洲17世纪资本主义生产发展和18世纪产业革命的推动，促进了矿冶业的兴起，同时也就促进了地质调查和矿产开采，获得了大量的实际资料，在进行系统的研究和总结的过程中，地质学也就逐渐成为了一门独立的学科。
1.德国矿物学家魏尔纳第一个将地质学系统化，并于1775年在德国富莱堡矿业学院开设了《地质学》。
2.英国地质学家莱伊尔在1830－1833年出版了三卷《地质学原理》，为地质科学体系的建立奠定了最重要的基础。
3.上世纪中期，随着科学技术的飞速发展，许多新技术、新方法和新成果广泛应用于地质学中，获得了大量的地质学新资料，使地质学得到了迅猛的发展。
（三）现代地质学在中国的传播与发展
1.我国人民在四千多年前就能开采、利用陶土、铜、锡等矿产，二千多年前就能制成铁成品，利用煤和石油做燃料，并制成指南针。
但到十九世纪末，还没有自己的地质人员和地质机构，只有几个外国人到我国做过几次地质调查。
2.我国最早的地质机构成立于1912年（实业部矿物司下设置的地质科），1918年北京大学成立了地质系。
到全国解放前，我国只有200多名地质人员和14台破旧钻机，仅对18种矿产进行过粗略勘察。
3.新中国成立后，我国的地质事业得到了很大的发展，目前已建立起一支学科门类齐全，专业工种配套的百万地质大军。
1:
20万区域地质调查已基本完成，1:
5万区调正在全面开展，新一轮的国土资源调查已经启动。
我国目前已发现的矿产有160多种，已探明储量的矿产近150种。
为我国的经济建设做出了了巨大的贡献。
三、地质学的特点与研究方法
（一）地质学的基本特点
1、研究对象涉及大跨度的空间和时间，
2、具有多因素互相制约的复杂性。
常表现出问题的多解性和结论的不确定性。
3、来源于实践服务于实践，归纳式的逻辑推理。
（二）地质学的研究方法
1.野外调查
观察各种地质现象，确定地质体之间的空间关系，确定地质事件发生的时间关系，采集各种野外标本。
找出地质作用的特点和规律。
2.运用分析、试验手段
通过物理的、化学的、数学的和生物的方法提高对地球物质的分辨能力、穿透能力、鉴定能力、模拟能力、遥感能力。
3.进行理论研究（附图）
在丰富的地质现象和数据的基础上，运用地质学知识和原理分析、研究、总结其特点和规律，有感性认识上升到理性认识。
①“将今论古”的方法（附照片）
即用现在正在发生的地质作用去推测过去、类比过去、认识过去。
著名英国地质学家莱伊尔（CharlesLyell，1797—1875）在19世纪提出“以今证古”的研究方法。
他认为当前正在进行着的各种地质作用和方式，和地质时期是一样的，所不同的只是量的差别。
②“以古论、论未来”的方法（附照片）
今天的地质作用只是地质历史时期的一个片断，而过去的地质现象却记录了全部过程，认识了过去就能够帮助我们了解现在、预测未来。
四、《普通地质学》的任务与学习特点
1.任务――本课程是学习地质学专业的入门课程，属于专业基础课。
通过学习掌握地球的基本知识和内外力地质作用的基本内容，了解地质学的基本特点、研究方法，从而了解地质学各主要分科的基本内容及其相互关系，初步掌握地质工作的一般方法和观察能力，为以后学习其他地质课程和今后从事国土资源调查工作奠定基础。
2.学习特点――《普通地质学》具有文、理兼修的特性，既有大量的基本理论（概念、定义）需要理解、记忆，又有不少的基本方法要通过实验、实训观察认识掌握。
3.本课程与数、理、化联系不太多，因此，原来数、理、化基础较差的同学不必太过担心，只要肯努力，完全能学好这门课。
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本学期授课次序
3－4
授课班级
课题名称
地球概况
教学目的要求：
了解地球的演化及其在宇宙中的位置；地球的形状、大小及表面形态特征和外部圈层构造；基本掌握内部圈层构造特征及地球的主要物理性质。
教学重点及难点：
重点是地球内部圈层构造特征及主要物理性质；
教学程序设计
次序
内 容
计划时间
第一章
地球概况
第一章地球概况
第一节地球的演化
第二节地球的形状、大小
一、地球的形状
二、地球的大小
三、地球的表面形态
第三节 地球的主要物理性质
一、地球的质量与密度
二、地球的重力和压力
三、地球的磁性
四、地球的温度（地热）
五、地球的弹塑性
第四节地球的圈层构造
一、地球的外部圈层构造
二、地球的内部圈层构造
作业及思考题：
1.地球表面的主要形态有哪些？
2.地球的主要物理性质有哪些？
3.地球外部有哪些圈层？
4.地球内部有哪些圈层？
内部圈层主要是依据什么来划分的？
5.陆壳与洋壳有何差别？
教学实施经验小记（请写后面）
第一章地球概况
第一节地球的演化
一、宇宙、太阳系、地球的起源
宇宙在空间上是无限的，在时间上无始无终的，天体总是处与不断的运动之中，天体之间既相互吸引又相互排斥，并按一定的规律组合在一起，按一定的速度和周期进行自转和公转。
包含大量恒星的天体体系称为星系，地球所在的星系叫银河系，由1400多亿颗恒星组成，是一个巨大的旋涡状星系，众多的恒星围绕银河系中心旋转，银河系就像一个铁饼，中间厚，四周薄。
太阳是银河系中的一颗普通恒星，以太阳为中心的天体系统称为太阳系，它以巨大的引力吸引着太阳系中的所有成员。
太阳系中共有九大行星，上万个小行星，其中已定轨道的小行星有4千个。
地球的起源与太阳系的起源是密不可分的，关于太阳系起源的各种学说已不下四十多种，一般归纳为三大类：
一星云说：
认为太阳系是由一个星云物质组成的，其附近有超新星爆发提供核能量；
二灾变说认为先有一个原始的太阳，在后来被另一个天体的吸引或撞击下分离出大量的物质而形成行星和小行星等天体；
三俘获说：
认为先有一个原始太阳，以后太阳俘获了银河系中的其他物质而形成的。
二、地球的早期演化（录像——天体的来龙去脉）
第二节地球的形状、大小
一、地球的形状（附图）
目前通过人造地球卫星观测和计算能比较精确的获得地球的形状和大小。
地球不是一个圆球体，而是一个实心椭球体，赤道半径长，两极半径短，而且北极比旋转椭球体凸出14m南极却凹进24m，中纬度在北半球稍凹进，而在南半球稍凸出（不到10m）
因此科学家认为：
第一、地球极近于旋转椭球体，这是地球自转导致的，表明地球有弹塑性；第二、地球不是严格的旋转椭球体，说明地球内部物质分布不均匀。
二、地球的大小（附图）
根据1975年第16届国际大地测量和地球物理协会公布的数据介绍如下：
赤道半径a=6378.137KM
两极半径c=6356.752KM
平均半径R=（a
*c）1/3=6371.004KM
长短半径差a-c=21.385KM
扁平δ=（a-c）/a=1/298.257
表面积S=4πr2=510064472KM2
体积V=4πr2/3=10832亿KM2
三、地球的表面形态
地球表面高低不平，以海平面为界分为海洋和陆地两大地理单元。
海洋面积3亿6千万平方公里占70.8%
陆地面积1亿449百万平方公里占29.2%
海洋：
陆地：
平均深度：
3729m最深11034m（马里亚纳海沟）平均高度：
875m最高：
8844m（珠穆朗玛）
两者相差近20km
海底地形：
陆地地形：
大的陆块叫大陆小的叫岛屿
（1）大陆边缘
（1）山地（500m）以上切割度大于200m
①大陆架
（2）高原—500m以上广阔而平坦的地区
②大陆基（3）丘陵—低于500m，相对高差小于200m
③海沟、岛屿（4）盆地—四周被山地或高地包围
（2）大样盆地——2500—6000m深中间低平，外形似盆的地形
有丘陵平原海山（5）平原—7200m广阔而平坦的地区
（3）洋脊——洋底山脉
第三节、地球的物理性质
一、地球的质量与密度
根据牛顿万有引力定律及多次实验，求出地球的质量为:
由此求得地球的平均密度：
g/cm3
但是按实际测得的地表岩石密度平均都为2.6—2.8g/
仅为地球平均密度的一半。
根据地震波在地球内部传播速度与密度的关系，说明地球内部的密度随着深度的增加而逐渐增加
二、地球的重力和压力（附图）
（一）地球的重力=地球的引力（F）与地球自转产生的离心惯性力（P）的合力（G）。
地球重力随纬度变化而变化根据理论计算出各地的正常重力值称为理论计算值。
重力异常——由于地球各部分的物质组成和地壳构造不同，因而实际测量的重力值往往与理论值不符，称为重力异常。
正异常——实测重力值等于理论值，一般为金属矿区，由于物质密度大，对地面物质的引力较大。
负异常——实测重力值小于理论值，一般为石油，炔，石膏等非金属矿区，物质密度小，引力小。
利用重力异常找矿的方法称为重力探矿法。
并且对研究地球的形状，地壳的物质组成，地壳的构造，地壳运动和地震等都是有很高的价值。
（二）地球的压力
地球的压力——指地球内部物质受上覆物质的重力而产生的压力即静压力。
深度越大压力越大，并且随着地球内部物质密度加大，压力增加越大。
三、地球的磁性（图）
指南针为什么能够指示方向，就是因为地球是有磁性的。
在它的周围形成了一个磁力作用的空间——地磁场。
位于南半球的叫磁南极（S）和位于北半球的称为磁北极（N）。
地磁场的正常值（背景值）——是各地经过校正和清除变化等影响的地磁要素数据。
地磁异常——实地测量的地磁要素数据与正常值不符。
磁法找矿——就是通过地磁测量寻找有磁性异常的矿产。
（如磁铁矿等）
古地磁法——地球磁场是在不断变化的，有日变化，年变化，也有长期的周期变化（磁极倒转）。
通过对岩石中剩余磁性的研究，了解地质历史上磁场的变化，例如通过对比不同时期的古地磁极的位置（或同一地点不同时期所处的磁纬度）可以帮助了解地壳不同部分的相对位移情况，据古地磁场反转周期则可确定岩石的形成年代。
四、地球的温度（地热）
日变化一般为1—1.5m
1.外热层（变温层）受太阳辐射影像
年变化影响深度达20—30m
2.常温层———与当地年平均温度大致相当，常年不变，
其深度一般为20—40m
3.增温层——地温随深度增加而逐渐增加，受地球内部热能影响，深度每增加100米就升高的温度称为地温梯度。
一般大陆为1—5℃/100m，海底为4—8℃/100m。
通过间接测算，越接近地心低温的增加趋于缓慢：
地下100km约为1300℃
1000km约为2000℃
2900km约为2700℃
地心温度约为4000－6000℃
（附地球的温度录像）
地球内部如此大量的热能从何而来的呢？
目前有不同的说法：
①地球余热说；
②重力差异说；
③放射热说。
五、地球的弹性
地震是地下某一点发生振动，并通过地震波向四周转播，引起各种破坏。
因此说明地球具有一定的弹性，地震波在不同介质中传播速度也不一样。
地震测量法——通过测定人工地震产生的地震波在地下传播速度的变化情况，探测地下的岩层、构造及有用矿产。
第四节地球的层圈构造
一、地球的外部圈层构造
（一）、大气圈
——是地球的最外圈，由空气、水气和尘埃组成，对地表气候分带和生命活动起着很大的作用。
其底界为海、陆表面，没有明显的上界，为自然过渡到星际空间。
（附图）
1.对流层——大气圈的下部，底界为海、陆表面～18KM高空。
由于温度、湿度分布不均匀，大气产生对流。
是地球上风云，雨雪、冰川等气候现象以及各种外力地质作用的发源地，对改变地表形态起着非常重要的作用。
2.平流层
3.中间层空气稀薄，在宇宙射线和太阳辐射的作用下气体分子被电离，故统称为电离层，是无线电波的传播层。
4.热成层
5.扩散层——大气圈的最外层，地球引力极小，一部分大气分子可逃逸到星际空间去。
（二）水圈
——通常人们把地球表面上的海洋、河流、湖泊、冰川以及地下水等看成是一个包围地球的连续水层，称为水圈。
水在这样不停的运动中，以各种方式对地面（或地下）岩石进行破坏、改造，并且把破坏的物质带到另一些地方堆积下来，形成削高补低结果。
（三）生物圈
——是生命活动的地带所构成的连续圈层。
二、地球的内部圈层构造
（一）地球内部地震波速度突变的主要界面
地震波研究发现，地球内部存在着地震波速度突变的若干界面，显示了地球内部物质的差异，具有层圈状构造。
1.莫霍面——位于地表以下数公里－40km±，纵波到达这一界面后，其速度由平均6－7km/s，突升为8.1km/s。
大洋浅（平均8km）、大陆深（平均33km）。
是由南斯拉夫学者莫霍洛维奇（Mohorovicic）于1909年首先发现的，因此被称为莫霍洛维奇面，简称莫霍面。
莫霍面之上为地壳、之下为地幔。
2.古登堡面——位于地下2900km深度。
横波到这一界面就消失了，纵波却能够通过。
以最早（1914年）研究这一界面的美国地球物理学家古登堡的名字命名。
古登堡面之上为地幔，之下为地核。
3.康拉德面——位于地壳内部。
表现为纵波速度由6km/s突变为6.6km/s。
由此而推断地壳分为密度不同的上、下两层，上层为花岗岩（硅铝层），下层为玄武岩层（硅镁层）。
（二）地球内容各层圈的特征
层圈名称
特征
地壳
岩石圈
1.是由岩石组成的地球外壳。
上部花岗质层（硅铝层）平均密度为2.7g/cm3，下部玄武质层（硅镁层）平均密度为3.3g/cm3。
2.大陆地壳平均厚33km（最厚>70km），广泛分布有沉积岩、岩浆岩、变质岩，最老的岩石年龄为38亿年，具有硅铝层和硅镁层。
大洋地壳平均厚8km（最薄<3km），主要为玄武岩类及现代沉积物，只有硅镁层没有硅铝层。
3.是所有地质作用的场所，也是目前地质学研究的主要对象。
莫霍面
地幔
上地幔
为坚硬岩石，与地壳共同构成地球外表。
60km±
共同特征：
为超铁镁质岩石。
平均密度：
3.5g/cm3
软流圈
地震横波传播速度明显降低，<10%的岩石处于熔融状态，其强度降低、塑性增加，物质发生蠕变，并缓慢流动。
是岩浆的发源地，也是构造运动的动力源。
250km
地震波速迅速增加，物质密度增大由3.64g/cm3增至4.64g/cm3。
650km
下地幔
地震波速平缓增加，密度为5.1g/cm3，化学成分与上地幔相似，铁的含量增加。
2900km古登堡面
地核
外核
平均密度10.5g/cm3，地震纵波速度急剧降低横波消失，推测为液态，温度约3000℃，压力大于3×1011Pa
4642km
过渡层
纵波速度加快，推测其物质从液态过渡到固态。
5157km
内核
纵波突然加速，并出现由纵波转换成横波，表明物质为固态，平均密度12.9g/cm，与陨石相似推测内核物质主要成分为铁、镍，故称为铁镍核。
三、均衡原理
一般地壳越厚的地方，地势越高；地壳越薄的地方，地势越低。
与此相应的是，莫霍面表现出明显起伏。
地势高的地方，莫霍面低；地势低的地方莫霍面高。
地势的起伏同莫霍面的起伏呈镜像关系，很显然均衡现象是存在的，但是引起均衡的动力不是岩块的浮力，而是重力。
其原理是，设想在地幔内部（很可能在软流圈内）的某一深度上可以找到一个水平面，称为补偿基面。
在此面的单位面积上所承受的上覆岩块的总重量都相同。
即是以此补偿基面为准，高山地区的地势虽高，但其下部地幔的厚度小；大洋地区的地势虽低，但其拥有的地幔厚度大，故两处岩块的总重量相等（图1-20），从而能保持重力均衡。
这种均衡总是暂时的和相对的。
因为高处易剥蚀，低处被填平，以及构造运动等因素都可能打破这种平衡。
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本学期授课次序
5-12（课堂5-8实习9-12）
授课班级
课题名称
地壳的物质组成
教学目的要求：
了解地壳的主要物质组成，理解矿物与岩石的概念；掌握矿物的形态、主要物理性质，初步掌握肉眼鉴定矿物的一般方法以及常见矿物的识别。
教学重点及难点：
重点是矿物的形态及主要物理性质及常见矿物的识别。
难点是识别矿物的方法。
教学程序设计
次序
内 容
计划时间
地壳的物质组成
第二章
第二章.
第二章地壳的物质组成
第一节组成地壳的化学元素
第二节组成地壳的矿物
一、矿物的形状
二、矿物的物理性质
三、常见矿物
第三节组成地壳的岩石
一、岩石的一般特征
二、岩石的分类
实习一、矿物
（一）
实习二、矿物
（二）
作业及思考题：
1.地壳及克拉克值的概念。
2.矿物的主要物理性质有哪些？
3.主要造岩矿物有哪几种？
（写出名称及化学式）
4.什么是岩石的结构、构造？
5.岩浆岩、沉积岩、变质岩是怎样形成的？
相互之间区别的要点是什么？
第二章地壳的物质组成
第一节组成地壳的化学元素
目前已知的化学元素有108种，天然存在的为92种，以及300多种同位素。
其中绝大多数元素都在地壳中有所分布。
地壳正是由这些化学元素自然形成矿物并组合成岩石组成的。
为了了解元素在地壳中的分布情况，美国地球化学家克拉克，用了三十多年的时间，对世界各地地壳深度16公里以内的5159个岩石样品，进行了七千多次化学分析，于1889年首先发表了地壳中各种化学元素的平均含量。
克拉克值（地壳元素丰度）——地壳中化学元素平均重量百分比。
（附表）
从表中可以看出，地壳中的各种化学元素分布是极不均匀的：
O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H。
这十种元素就占了地壳总量的99％，而其他元素的总和还不到总量的1％。
地壳中的化学元素绝大部分是以矿物的形式存在的，再由矿物有规律地组合而成各种岩石。
地质学就是通过对矿物岩石的分析、鉴定来认识地壳的物质组成。
第二节组成地壳的矿物
一、概述
1.矿物——是通过地质作用自然形成的具有一定化学成分和物理特性的单质或化合物。
单质矿物——是由单独一种自然元素组成的。
如：
石墨（C）、金（Au）。
多数矿物是由几种元素化合而成的。
如：
黄铁矿（FeS2）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）。
2.固态矿物（绝大多数矿物是以固体形态出现的）
其中大多数为晶质体，少数为非晶质体。
晶质体——内部质点（原子、离子、分子）呈有规律的排列，在适宜的条件下可形成规则的几何外形。
晶体又分为显晶质体和隐晶质体。
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