《基础地质学3》教案Word下载.docx
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（一）地质学的特点
1、空间广泛
地球是一个庞大的物体，地壳是地质学研究的重点。
目前人类只能观察到地壳的上部，对地球深部只能根据地球物理信息加以推断。
另外，地质作用所涉及的范围和规模都很大。
2、时间漫长（地球发展过程漫长）
地球已有46亿年的演变历史。
在漫长的地质历史时期，曾发生过许多重要的地质事件，现在人们所看到的地质现象只是最后一次地质事件的综合结果，人们只能通过一些地质记录（记录在岩石中的各种现象）去推断过去某些地质事件的主要特点和周围环境的主要特征。
地质历史中各种地质事件的发生过程多少是缓慢的，许多地质现象都经过漫长时间后才形成的，所以，地质学用以度量时间的基本单位为百万年。
3、区域差异性
地球虽然有其共同的发展规律，但在不同地区的物质组成、结构构造均有差异，例如，中国东部和西部地区地壳的物质组成、构造线方向等差异较大。
4、地质过程的复杂性
地球是个复杂的物体。
地球的物质运动——有机界和无机界的物质运动。
运动方式——有化学、物理、生物等多种运动方式。
地球各个圈层的物理状态复杂变化——例如地表与地球内部在温度、压力、物质状态等差异很大。
（二）地质学的研究方法
1、将今论古法
利用现代所观察到的地质作用过程去推论地质时期同类事物的发展状况，也称为现实主义原则。
例如现代河流地质作用，现代火山、地震作用等。
2、实践出真知
通过野外考察，调查研究，收集第一手资料，然后归纳、综合整理、推论。
3、综合分析
4、室内实验
五、本课程的内容和学习方法
（一）主要内容：
1、内、外力地质作用的一般规律及其产物。
2、地壳发展和演变的一般规律及有关学说。
3、宇宙地质学、环境地质学的基础知识
（二）学习方法：
1、掌握各种地质概念的涵义；
掌握地质学的一般基础理论和基本知识；
初步具备地质学的分析思维能力，初步了解地质学的一般工作方法。
2、重视实践环节
地质学是实践性很强的学科，很多理论概念要通过实验来检验和深化。
因此，本课程50学时，除了讲授理论课外（30学时），还有9次实验，观察常见的矿物，岩石标本。
4小时录象，最后还进行野外实习（2个星期）。
第二章地球的基本特征
教学基本要求：
掌握地球的物理性质和地球的结构。
第一节地壳的表面特征
一、宏观特征
《总面积》《占地球表面积》
地球上的两大地理单元海洋：
3.62亿km270.9℅
陆地：
1.48亿km229.1℅
地球表面（地球固体外壳表面）……高低不平
海洋底的平均深度……3795m
大陆的平均高度……825m
大洋最深处在西太平洋的马利亚纳海沟……11034m
大陆上最高点在我国的珠穆朗玛峰……8850m
二、大陆地形单元
1、山地：
海拔高度在500米以上的正地形。
山地高程分类
名称海拔高度（米）切割深度（米）举例
极高山>
5000>
1000喜马拉雅山主体
高山5000—3500>
500天山、昆仑山等
中山3500—1000500士秦岭大巴山、太行山等主体
低山1000—500200士中、高山区较低部分
丘陵<
500<
200川中丘陵、闽淅丘陵等
2、平原：
相对高差低于100米的平坦地区。
3、高原：
海拔大于600米，表面较平坦或略有起伏的广阔地区，如青藏高原
4、盆地：
四周是山地或高原，中央地形低平或呈丘陵状的地区，外形似盆状的地形，如四川盆地、塔里木盆地。
5、裂谷系：
伸延上千公里，宽仅30～50km的线形低地，两壁或一壁多为断崖，如东非裂谷系，我国汾渭裂谷。
三、海底地形单元
按深度和形态分为三大单元：
（一）大陆边缘：
分大陆架、大陆坡、大陆基、海沟和岛弧。
1、大陆架（陆棚）：
海面以下～200米深的海底平原。
坡度一般小于0.1°
。
2、大陆坡：
是大陆架外缘倾斜明显变陡的地带，平均坡度为4.3°
，最大坡度超过20°
最大深度3200米，大陆坡上常发现呈“V”字形的海底峡谷，峡谷通向大洋盆地，多发育有巨大的水下冲积扇。
3、大陆基：
是大陆坡与大洋盆地之间的平缓地带，平均深度约3700米。
这地带多是浊流和滑塌作用带来的碎屑物质的主要堆积场所。
有海沟发育的地带就没有大陆基。
4、海沟：
海底的带状深渊。
5、岛弧：
呈弧形延伸很长的火山列岛。
（二）大洋盆地
可进一步分为深海平原、海山和海岭。
（三）洋中脊
屹立在大洋底上的巨大“山脉”，有的地段露出海面而成带状分布的岛屿。
例如著名的大西洋中脊，由北极～冰岛～印度洋，总长度约65000公里，洋中脊底部平均宽度约1500公里，其上部由平行山脊组成一个高中心带，中央有一条裂谷（大西洋洋中脊典型横剖面图），裂谷宽约20公里，深度约1000～2000米。
四、我国地形特点
我国为多山多高原国家，地形复杂。
我国地势特点：
西高东低，从西～东可分三个台阶：
第一台阶：
青藏高原
第二台阶：
大兴安岭～太行山～雪峰山一线以西地区，由高原高山、山间盆地组成。
第三台阶：
大兴安岭～太行山～雪峰山一线以东地区，主要由平原，盆地，低山丘陵组成。
第二节地球的形状和大小
一、地球的形状
根据人造卫星资料，地球的形状更近似一个扁率不大的三轴椭球体，即地球赤道不是正园形，而是呈椭圆形；
同时北半球稍尖而凸出，南半球稍肥而凹入；
从整体看，好象一个“梨”的形状（见地球形状示意图）。
二、地球的大小
据1975年第十六届国际大地测量和地球物理学会（UYGG）决议采用的数值列出：
赤道半径（a）6378.140公里
两极半径（c）6356.779公里
平均半径（）6371.012公里
扁率（d=a-c/c）1/298.275
赤道周长40075.24公里
子午线周长40008.08公里
表面积5.1007×
108平方公里
体积1.0832×
1012立方公里
地球质量（M）（5.9742土0.0006）×
1024kg
第三节地球的主要物理性质
一、地球的密度和压力
1、地球的质量和平均密度
地球的质量：
5.974×
1021吨（T）
地球的平均密度：
5.516g/cm3
《岩石类型》《平均密度》
花岗岩2.67g/cm3
玄武岩2.85g/cm3
石灰岩、砂页岩2.6g/cm3
从上可知，地球表面岩石的平均密度仅相当于地球平均密度的1/2，可见，地球内部物质的密度应大于地球表面岩石的平均密度。
2、地球内部的压力
地球内部的压力随着深度的增加而增大，而压力增加的速度都因深度而不同。
大约在400km、600km、2900km和4640km深度有明显的变化，而以2900km深度变化最大。
二、地球的重力
地球重力：
地心引力和离心力的合力为地球上某处的重力。
地球上的重力基本上决定于地球的引力，地面重力场的变化是随纬度增加而增加，而随高度增加而减少。
正常重力值（理论值）：
若把地球看作一个表面光滑的均质体，从理论上计算出地球各处的重力值，称为正常重力值。
重力异常：
各地实测的重力值（实测值）经校正后与理论值不符合的情况，这种现象叫重力异常。
正异常：
实测值大于理论值（正常重力值或标准值）。
负异常：
实测值小于理论值。
重力勘探：
利用重力来探测地下的矿产、构造等。
三、地磁场
（一）地磁场和地磁要素
地磁场：
地球是个磁化球体，地球周围空间存在着磁场，称为地磁场（见图地球的磁场）。
地磁场三要素：
磁偏角、磁倾角、磁场强度。
磁偏角：
地磁极与地理极不相吻合，地磁子午线与地理子午线之间的夹角，称为磁偏角。
东偏角——以指北针为准，偏在地理子午线东边者，称为东偏角。
西偏角——以指北针为准，偏在地理子午线西边者，称为西偏角。
我国疆域内地磁偏角为西偏角。
磁倾角：
总磁场强度方向与水平面的夹角称为磁倾角。
或磁针与水平面间的夹角称为磁倾角。
（二）地磁异常
正常值（正常磁场）：
在全世界范围内选择若干个地磁测站，测得该处的基本地磁要素数据，然后再以推算出全世界的基本地磁场数据，称为正常值。
磁异常：
实测地磁要素数值与正常明显不一致，这种现象叫地磁异常（简称磁异常）。
地磁正异常——实测地磁要素大于正常值叫正异常。
地磁负异常——实测地磁要素小于正常值叫负异常。
古地磁：
是指地质历史时期的地磁场。
岩石在形成过程中，因受古地磁场的影响而获得磁性（剩余磁性），这种磁性与古地磁场的方向是协调的，其磁场方向不受后来外界磁场的影响。
我们测量某地质时代岩石中的剩余磁性，即可了解某地质历史时期的地磁场情况。
四、地热
地热：
地球内部的热能。
地球内部的热能的主要来源是放射性元素衰变过程中释放的热能，其次是地球的转动能、重力能以及化学反应能、结晶能等。
地球内部热力分层：
外热层（变温层）、常温层和内热层。
1、外热层（变温层）：
为地球的表层，其热量绝大部来自太阳。
年变化影响深度一般为10～20米。
2、常温层：
指外热层的下界与内热层的上界范围内。
该带的地温大致保持在当地地面年平均温度左右。
其深度大约在地表以下15～30米。
3、内热层（增温层）：
指常温层以下的地球内部。
其特点是地温随深度的增加而逐渐增高。
地热增温率（或地温梯度）：
指深度每增加100米时所升高的温度，以℃表示。
地球的平均地温梯度为3℃。
地温增加的情形各地不同，与各地岩石的密度导热率、离热源的远近及所处的地质构造条件有关。
五、地球的弹塑性
地球具有弹性——地震波能在地球内部传播是地球具有弹性的表现，因为地震波是弹性波。
另外，地球自转的惯性离心力能使赤道半径加大而成椭球体，也表现具有弹性。
地球又具有塑性——在野外常可看到某些脆性岩石发生复杂的弯曲而未破裂，显然是塑性变形的产物。
第四节地球的圈层构造
一、地球内部的圈层构造
（一）地震波在地球内部的传播
对地球内部物质状况和结构、构造特征的认识，只能依靠各种间接的线索，例如地震波的传播、地球的，以及对陨石的研究。
尤以地震波的传播是主要的线索。
地震波按传播方式分为体波和面波。
体波又可分为纵波和横波。
地震波的传播速度总体上是随深度而变化的，相同的深度，就有相同的地震波波速。
据实测，地内有两个明显的波速不连续面（界面）。
第一个界面位于大陆部分平均33km，大洋地区较浅,平均6km深处，平均为11～12km。
这个界面叫“莫霍面”。
第二个界面位于2885km（近似2900km）深处，称为“古登堡面”。
（二）圈层构造
根据地震波波速的研究，以“莫霍面”与“古登堡面”为主要界面，将地球内部分为三个圈层，三个圈中又细分为七层，即地球内部有“七层三圈两个界面”。
《圈》《层》
地壳（圈）——硅铝层（花岗岩质岩），硅镁层（玄武岩质岩），
——————莫霍面——————
岩石圈（地壳+上地幔B层）
地幔（圈）——上地幔（B、C层），下地幔（D层）
——————古登堡面——————
地核（圈）——外核（E层）
过渡层（F层）
内核（G层）
（三）各圈层的特征：
1、地壳
地壳是从地表到莫霍面之间的圈层，为固体地球最外的一个圈层。
（1）地壳的厚度
大陆地壳：
平均33千米，最后处70——80千米（青藏高原）；
大样地壳：
平均6千米，最薄处约1千米（马里亚纳海沟）。
，由固体岩层组成，下界为莫霍面。
地壳厚度在全球各处不均匀，在大陆区，地壳的平均厚度为33km，在大洋区平均厚度11～12km。
地壳可细分为上部的硅铝层和下部的硅镁层，上下层的分界面称康拉德面。
（2）地壳的结构
上层：
硅铝层或花岗岩层，密度2.65克/立方厘米，硅铝组成，大陆下存在，大洋下缺失；
————————————康拉德面——————————
下层：
硅镁层或玄武岩层，密度2.9克/立方厘米，硅铝铁镁组成，全球性圈层。
（3）地壳的物质组成
目前已发现在地壳中有90多种元素，它们在地壳中的含量各不相同，用克拉克值（又称元素的丰度）表示。
克拉克值：
化学元素在地壳中的平均含量。
地壳中的氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁8种元素含量最多，占地壳总重量的98%以上，称为造岩元素。
地壳中的元素并非孤立存在，大多数情况是相关元素化合形成各种矿物，而各种矿物特别是硅酸盐矿物又组合成各种岩石。
岩石是组成地壳的主要成分，矿物是组成地壳的最基本单位。
（4）地壳的类型
面积
平均厚度
岩石成分
岩石年代
结构
地质作用与地质构造
洋壳
占地球面积65%
6千米
几乎全部由基性岩组成
不超过2亿年
单层结构
较简单
陆壳
占地球面积35%
33
千米
三大类岩石都有，上部有不连续分布的疏松沉积物和风化壳
各地质时代都有
双层结构
很复杂
2、地幔
从“莫霍面”到“古登堡面”间的圈层称为地幔。
根据地震波速资料，可分为上地幔（B层、C层）和下地幔。
（1）上地幔（B层、C层）：
为含Fe、Mg较高，含Si较少的超基性岩，称为地幔岩。
低速带（软流圈）：
在上地幔内，深度在60～250km处存在着地震低速带，地震波发生强烈衰减Vp为7.7～8.1km/秒，Vs为4.0～4.2km/秒。
组成低速带的岩石有较大的塑性，并称之为“软流圈”或“软流层”。
一般认为，“软流层”是岩浆作用的发源地。
软流圈物质可以缓慢流动，其部分物质呈熔融状态。
岩石圈：
“软流层”以上的上地幔（B′层）和地壳合称为岩石圈。
岩石圈是组成地球表层的固体薄壳，均由岩石组成。
（2）下地幔：
一般认为它的化学成分与上地幔相似，只是铁的分量更多一些，其成分相当于石铁陨石。
另外，其结晶结构为更紧密的高密度矿物。
3、地核
是地球内自“古登堡面”到地心的部分。
按地震波的分布，分为三层：
外核（E层）、过渡层（F层）和内核（G层）。
外核（E层）：
由液态物质组成（横波不能通过外核）。
过渡层（F层）：
其物质是具有由液态向固态过渡的特征。
内核（G层）：
内核物质具有固态特征，主要由铁、镍成分组成。
二、地球的外部圈层
（一）大气圈
大气圈：
环绕地球的空气层称为大气圈。
它由各种气体组成。
大气的主要成分——氮（78℅）、氧（21℅）、氩（0.93%）、二氧化碳、臭氧及水蒸气。
前三种气体占空气容积的99.96℅，恒定组分，后三种可变组分。
大气圈的分层：
根据大气物理性质沿垂直方向上的变化（主要是气温随高度的变化特征）将大气圈划分为下列：
1、对流层：
对流层为大气圈的底层。
特征：
①受地面影响大，对流现象显著。
对流层内大气的热量主要来自地面辐射热（即地面受太阳光照射并以辐射的形式向上空放出的热量），所以，气温是随高度而递减，平均每升高1km则气温降低6℃，称为大气降温率。
②大气的平均厚度为10～12km。
气温、气压、密度在不同高度、不同纬度具有一定差异，因而形成空气对流，大气运动复杂，一切风、云、雨、雪等天气现象发生在此层中。
2、平流层：
从对流层顶到距地面约35～55km高空的大气层。
①气流运动以水平运动为主，且很平稳，故名平流层。
平流层的气温基本上不受地面影响。
②在距地面30～55km高空范围内有一臭氧（O3）集中的区域，叫臭氧层。
臭氧能吸收太阳紫外辐射热，使气温增高（达到平流层顶部温度最大值为-3至-17度）。
（二）大气环流
大气环流：
指大气圈内空气作不同规模运行的总称。
因不同纬度的地面接受太阳辐射热的差异，形成大气对流现象，即产生大气环流。
大气环流控制了全球性的风向和冷热气团的运动规律。
（三）水圈
水圈：
地球表面连续而不规则的水体称为水圈。
地球表面有四分之三的面积为水体占据，如海湖、沼泽、河流、冰川及地下水等水体。
地球表面的水蒸发到大气圈，大气圈内的水气凝聚成雨、雪降落到地表，补给地表水及地下水，构成水圈的大循环。
（四）生物圈
生物圈：
是由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。
即地球表层有生命物质的一圈。
在大气圈、水圈和地壳表层的土壤和岩石里，都有生物存在。
自从地球上出现生物以来，生物的活动特别是人类的活动，对地球表面的改造十分明显。
第三章地质作用和地质年代
第一节地质作用
一、地质作用概述
地球自形成至今，在漫长的地质历史过程中，每时每刻都在运动着、变化者，其内部结构、构造、物质成分及其地表形态——地貌始终处在不断的运动变化之中。
坚硬的岩石经过风化作用变的松散和破碎，形成泥砂，再经风吹、水冲、重力作用等搬运到其它地方或在原地沉积形成新的沉积岩。
这样，使得高山不断遭受剥蚀夷为平地，沧海不断填充形成桑田。
某些地方受挤压不断隆起形成高山——如喜马拉雅山还在不断隆起，有些地方不断下沉，如我国的沿海地区。
这些都是比较缓慢的地质作用。
有些地质作用则十分迅速，如地震、火山、山崩、洪水等作用。
地质作用：
由自然动力所引起的地壳物质组成、内部结构和地表形态等不断变化和发展的作用，统称为地质作用。
二、地质作用的类型
根据地质作用的动力来源，分为内力地质作用和外力地质作用两大类。
（一）内力地质作用
是指由地球内部能量引起并作用于整个岩石圈的地质作用。
1、地球内部能量来源
内力地质作用的能源来自地球本身，如地球自转产生的旋转能，地球物质本身的重力能，放射性元素衰变产生的热能等。
2、内力地质作用类型
（1）地壳运动（构造运动）：
由内力引起地壳或岩石圈物质的一种机械运动。
地壳运动的表现形式：
升降运动（垂直运动）和水平运动。
升降运动：
地壳物质在铅直方向的缓慢上升和下降运动。
其结果产生海、陆变迁势高低的改变等。
水平运动：
地壳物质沿地球切线方向的运动。
其结果使岩层产生褶皱（挤压）、断裂、平移等。
（2）岩浆作用
岩浆：
岩浆是地下天然形成的，富含挥发组分的，高温的硅酸盐熔融体。
岩浆作用：
岩浆从形成、运动直至冷凝固结成为岩石的全过程，称为岩浆作用。
岩浆作用的方式：
火山作用（喷发作用）和侵入作用。
火山作用：
岩浆向上运动喷出地表，称为火山作用（喷出作用）；
岩浆在地面冷凝形成的岩石，称为火山岩（喷出岩），如玄武岩。
侵入作用：
从岩浆侵入围岩到冷凝形成岩石的全过程，称为侵入作用；
岩浆侵入到地下冷凝后形成的岩浆岩，称为侵入岩，如花岗岩。
（3）变质作用
变质作用：
地下深处原先已存在的岩石，由于温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分或结构与构造变化的地质作用，称为变质作用。
变质作用形成的岩石称为变质岩，如大理岩。
（4）地震作用
地震：
地球（特别是地壳）的快速颤动。
强烈地震对地面产生严重的破坏作用。
按地震产生的原因可分为构造地震（地壳运动引起的地震），火山地震（火山活动引起的地震），陷落地震。
（二）外力地质作用
由地球以外的能量所引起并作用于地球表层的地质作用称外力地质作用。
1、能量来源
太阳辐射能、潮汐能
2、外力地质作用类型（按作用的方式）
（1）风化作用
风化作用：
在地表环境下，由于气温、大气、水及生物等作用，使地壳的岩石或矿物在原地分解和破坏，称为风化作用。
（2）剥蚀作用：
指某一介质（地面流水、地下水、风、冰川、湖海、海洋等）在一定的运动状态下，对地表岩石的强烈破坏，并把破碎或分解的产物剥离原地的作用，称为剥蚀作用。
（3）搬运作用：
将剥蚀下来的产物搬离原地。
并使其搬运到另一个地方去，称为搬运作用。
（4）沉积作用：
被搬运的物质，在其搬运介质动能减小或介质的物理、化学条件改变时发生沉淀、堆积下来的过程，称为沉积作用。
（5）硬结成岩作用：
松散的沉积物转化成为沉积岩的过程称为硬结成岩作用。
外力地质作用的程序：
一般情况下，外力地质作用的程序是：
风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和硬结成岩作用。
按地质营力还可以分为：
地面流水的地质作用、地下水的地质作用、冰川的地质作用、海洋的地质作用、风的地质作用、湖沼的地质作用等。
第二节地质年代
一、地质年代的概念
据科学测算，地球的年龄约有46亿年，在这漫长的历史中，岩石圈经历了许多重大变化和复杂的发展经历，如岩浆活动、海陆变迁、剥蚀与沉积作用等，这些我们称之为“地质事件”
地质年代：
表示岩石圈（或地壳）演化过程中各种地质事件发生的先后顺序和具体时间的概念，称为地质年代。
二、地质年代的类型
地质年代分为相对地质年代和同位素地质年代（即绝对地质年代）。
（一）相对地质年代
相对地质年代：
表示地质事件和各种地质体发生或形成的先后顺序或新老关系，称为相对地质年代。
1、相对地质年代的确定方法：
（1）地层层序律
地层：
地层是一定时期内所形成的层状堆积物或岩石。
地层形成时的原始产状一般是水平或近水平的，并且，总是老的地层先形成，位于下部，新的地层后形成，覆于上部。
即原始产状的地层具有下老上新的层序规律，称为地层层序律或称叠置原理。
它是确定相对地质年代的基本方法。
（2）生物演化律（或标准化石法）
化石的概念：
埋藏在地质历史时期沉积物中的古代生物的遗体
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