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地质学
地质作用特点是促使地壳的物质成分、结构构造、表面形态等不断变化和发展的各种作用的统称，不仅使地壳内部结构复杂化，而且加大地表的起伏和高差，更多知识尽在地质学的思维导图中。
编辑于2023-03-23 19:31:09 江苏省- 地质学
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- 大纲
地质学
矿物分类
成因类型
原生矿物
岩浆作用
次生矿物
表生矿物
地表常温、常压作用下由沉积、风化等表生地质作用形成
变质矿物
变质作用
合成矿物
宇宙矿物
晶体化学分类
含氧盐
硅酸盐
岛状构造硅酸盐
环~
链~
单链、双链
层~
层内结合强，层间结合弱
滑石、云母
架~
碳酸盐
磷酸盐
硫酸盐
氧化物和氢氧化物
卤化物
硫化物极其类似化合物
自然元素
黏粒矿物/ 粘土矿物
晶片比例
1:1
2:1
2:1:1
晶体化学性质
层状
高岭石英
伊利石英
蒙脱石英
蛭石族
层链状
海泡石
坡缕石
岩石
岩浆岩
矿物成分：原生矿物
化学成分
以硅酸盐为主
造岩元素占99%以上
结构
显晶质
>0.2mm
分
非全晶质结/斑状结构
大的结晶颗粒-斑晶；小的细颗粒-基质
喷出岩和浅成侵入岩的特征
全晶质结构
分类
全晶质等粒结构
全晶质不等粒结构
隐晶质
<0.2mm，显微镜下能明显看出矿物颗粒
以瓷状断口为特征
多见于喷出岩和浅成岩
玻璃质
岩石全部由未结晶的火山玻璃组成
贝壳状断口&玻璃光泽
岩浆
在上地幔形成或地壳深处形成的，以硅酸盐为主，并富含挥发性成分的炽热而黏稠的熔融体
化学成分
硅酸盐
主体，占90%以上
挥发性物质
<10%，以水蒸气为主
成矿金属物质
金属矿床
类型
原始岩浆
基性岩浆
玄武岩
酸性岩浆
花岗岩
物理性质
温度
基性>酸性
压力
压力大，可达几千个大气压
岩浆的黏度
酸性（SiO2含量高)>基性
挥发成分含量低、温度低，压强减小→溶解度减小，黏度大
黏度大→流速慢
岩浆作用
侵入作用
位于地下深处的岩浆向地壳
火山作用/ 喷出作用
岩浆冲破上覆岩层溢出或喷出地表
火山喷发
特征
类型
熔透式
裂隙式
中心式
构造
喷出岩
气孔构造和杏仁构造
流纹构造
绳状构造
柱状节理
枕状构造
侵入岩
块状构造
流动构造
带状构造
分类
沉积岩
矿物成分
表生矿物
成岩作用
压固作用
胶结作用
重结晶作用
化学成分
与岩相似
Fe3+>Fe2+;K+>Na+
结构
碎屑结构
物质组成特征
岩石或矿物机械风化的产物
分类
物质成分
矿物碎屑（晶屑）
岩石碎屑（岩屑）
火山玻璃碎屑（玻屑）
磨圆度
棱角状
次棱角状
次圆状
圆状
粒度特征
子主题
化学结构
生物结构
矿物成分
成因特点
碎屑矿物
表生矿物
构造
成层性
层理构造
水平层理
平静水体，泥岩与碳酸盐
斜交层理
河流沉积物的典型特征
波状层理
波浪引起的沙纹移动造成的
特点
沉积岩最重要的特征之一
物质成分、颜色、结构沿着垂直于层面的方向上的变化所显示出来的成层现象
层面构造
特点
机械运动或生物活动在未固结的沉积物表面留下的痕迹被后来沉积物覆盖后保留在层面上的现象
分类
波痕
雨痕
泥裂
生物成因的构造
其它构造
结核
缝合线构造
刀砍纹构造
变质岩
矿物成分
变：变质矿物
化学成分
复杂
以氧化物为主
结构
变晶结构
特点
分类
变晶的相对大小
等粒变晶结构
斑状变晶结构
矿物的相对大小
粗大——变斑晶
细小——基质
基本同时形成
变晶形状
粒状变晶结构
片状或鳞片状变晶结构
纤维状变晶结构
变余结构
沉积岩有关
变余砂状结构
变余泥状结构
岩浆岩有关
变余斑状结构
变余似斑状结构
构造
片理构造
板状构造
千枚状构造
片状构造
片麻状构造
条带状构造
变余构造
块状构造
地球演化史
基本概念
岩层
泛指各种成层岩石
不具有时间概念
地层
地壳在发育过程中，经历各种地质作用形成的各种成层的和非成层的岩石的总称
包括沉积岩、变质岩和岩浆岩
有老有新，具有时间概念
化石
沉中常含有生物的遗体或遗迹经石化作用（生物的遗体或遗迹被CaCO3、SiO2等物质取代或充填）形成的化石
标准化石
分布广泛、数量多、从出现到灭绝的时间短的生物形成的化石
进行全球地层划分与对比
eg。早古生代的三叶虫和笔石，到晚古生代几乎灭绝
分类
成分
实体
遗迹
模铸
化学化石
大小
大化石
微化石
超微化石
相对年龄的确定
地层层序律
地层学最基本的规律——先下后上
岩层本是一层层依次先后沉积的，时代老的岩层先形成，较新的岩层叠覆在它的上面
地层具有先后顺序，只要它们未经过强烈的构造变动而发生底层倒转，地层总是下老上新
生物层序律
年代越老，生物越简单、原始、低级
生物具有由低级到高级、由简单到复杂和不可逆性的演化规律
切割穿插率
沉积岩与火山岩的接触
定义
利用地层之间相对的新老关系或形成顺序，说明地层形成的时代
绝对年龄的确定
同位素年龄公式
t=In(1+D/N)/λ
每种放射性同位素都有一定的衰变常数【】，即每年每克母体同位素【P】能产生的子体同位素【D】的克数
常用同位素定年方法
较老地层：
Th-Pb、U-Pb、Ar-Ar、K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、Re-Os等
较年轻地层：
裂变径迹、U系不平衡、氨基酸外消旋、14C、TL、OSL、ESR、210Pb
定义
具体指明某地质事件所发生的时间
确切说明某种岩石或地层形成的年龄
地质年代表
地层单位/年代单位
宇/宙
国际通用最大地层单位
子主题
界/代
系/纪
统/世
阶/期
群
组
段
时
地
根据地层中反映出来的地壳运动和生物演化特点将地层划分为大小不等的单位
每个地质年代单位有相应的地质年代单位
地质年代表
新生代
第四纪【Qbp】
第三纪
子主题
子主题
中生代
白垩纪【晚早/K21】
三叠纪【晚中早/T321】
古生代
二叠纪【P21】
石炭纪【C321】
泥盆纪【D321】
志留纪【S321】
奥陶纪【O321】
寒武纪【∈333】
隐生宙
元古代
晚元古代
震旦纪【Z21】
中
早
太古代
地球的演化
大气圈成分的演化·
地球形成初期
距今约46-40亿年
原始火山气圈
H2O、CO2、HCl、H2S、SO2、CH4、O2
水蒸气凝结
太古纪
40-20亿年
稠密CO2气圈
CO2、H2O、CN2、HCL、H2S、SO2
水镇起光化学分解产生O2
元古纪
20-10亿年
弱氧化的CO2气圈
CO2、H2O、N2、O2（HCL、SO2）
碳酸盐沉积+植物出现
隐生宙至今
10亿年-
N2-O2型气圈
N2>9%、O2:21%、CO2：0.03%
海水性质的演化
pH升高
距今46-42亿年【≤0】
42-30亿年【1-4.6】
30-14亿年【4.6-6.0】
14亿年至今【6.0-8.4】
Eh值
氧化性
Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+浓度降低
Na+、K+、Cl-、SO42-浓度升高
地球构造的演化
结构
元素【距今46亿年】
矿物【42亿年】
岩石【40亿年】
地球分层【40-38亿年】
构造
泛大陆【距今2.2亿年】
六大板块【2.0-1.8亿年】
植物的演化
动物的演化
地球气候的演化
大冰期
震旦纪大冰期：Z，8.0~5.7亿年
第四纪大冰期：Q，气温平均比现在低3～7℃
欧洲 中国 群智冰期 鄱阳冰期， 民德冰期 大姑冰期， 里斯冰期 庐山冰期 玉木冰期 大理冰期
晚古生代大冰期：C-P， 3.5~2.3亿年
第四纪
全新世，Holocene，0~10ka，冰后期
更新世，Pleistocene
晚更新世 130~10ka
中更新世 730~130ka
早更新世 2500~730ka
地质作用
特点
促使地壳的物质成分、结构构造、表面形态等不断变化和发展的各种作用的统称。
不仅使地壳内部结构复杂化，而且加大地表的起伏和高差
内动力地质作用
特点
包括构造运动、岩浆活动、地震、变质作用等
构造运动
地球内部热能、重力能和地球旋转能等所引起地壳的机械运动
地壳运动和地质构造 构造运动/地壳运动
地壳运动
能量来源
内部热能
重力能
地球旋转能
运动分类
方向
水平运动：
板块运动【数厘米/年】
地壳在水平方向上的运动，使地壳受到挤压、拉伸或剪切
垂直运动：
造山和造路【地壳升降】
~~~~垂直~~~~~~~~，表现为波状运动特点
地壳的水和垂有着密切的联系
一个地区的水可引起另一个地区垂，相反，~~~~
在同一地区，某一时期以水为主，另一时期则可以垂为主，或是水和垂兼而有之
速率
快速运动：火山、地震
缓慢运动：板块运动、地壳升降
时期
古构造运动：发生在地质历史时期的地壳运动
新构造运动：~~~~新第三纪以来~~~~~~~
地壳结构
研究对象
层状岩石
产状要素
走向
岩层在地面延长的方向
倾向
倾向线：倾斜的层面与走向线相垂直的线
倾角
岩层面与水平面之间的夹角
岩层产状
水平岩层
特点
一套水，老岩层在下，新岩层在上
地表出露宽度（其顶、底面出露线间的水平距离）取决于岩层厚度和地面坡度
在地形地质图上，岩层的地质界线与地形等高线平行或重合
子主题
直立
强烈的构造变形的结果
地与岩层厚度相等
地质界线不受地形的影响
倾斜
一套倾斜岩层，当岩层顺序正常时，沿着倾向岩层的时代由老到新
地取决于岩层厚度、请教、地面坡度、倾向与坡向的关系
岩层的地质界线与地形等高线相交
地质构造类型 【主要表现在地层的变形】
褶皱构造
背斜
组成褶曲的老岩层在核心，两侧依次出现新岩层
形态一般为向上拱起的弯曲
向斜
组成褶曲的新岩层在核心，两侧依次出现老岩层
~~~~~~~~下~~~~~~~
断裂构造
节理
特点
岩石中没有明显唯一的断裂，裂开的面成为节理面
分布极广，十分常见
分类
产生节理的力学性质
剪应力——剪节理
张应力——张节理
断层
正断层
上盘相对下盘向下滑动
逆断层
上盘沿断层面向上滑动
平移断层
断层两旁沿断层面走向相对运动
特点
岩层受力后，两侧的岩层有显著位移的断裂
是节理进一步发展的结果
岩浆作用
火山作用
侵入作用
浅成
深成
变质作用
局部变质作用
热接触
接触交代
区域变质作用
浅
中
深
地震作用
基本概念
地震
大地的快速颤动
以地震波形式在地壳中从震源向四面八方传播
震中：震源与地面正对着的地方
震中距：地面上观察点到震中的距离
震源深度：从震中到震源的距离
等震线：把地面震动力量相同的地方连接起来
一般，震中距越大，震源深度越深，震动就越弱，破坏力也越小
衡量地震破坏的指标
震级
反应地震能量的大小
一次地震一个震级
里氏震级升一级，能量升32倍
烈度
反应地震时地面受破坏的程度
分为12级；大于6度，产生破坏
烈度各地不同
与震级、震源深度、震中距、地震波传播的介质条件、地面物质的稳定性等有关
地震分类
成因
构造地震
数量最多、破坏性最大
火山地震
人工地震
震源深度
浅源【<70km】
中深源【70~300km】
深源【>300km】
地震分布
时间
空间
水平分布
垂直分布
外动力地质作用
特点
作用主体
水、风、冰川
作用类型
风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩
趋势
缩小地表的起伏和夷平地表的高差
风化作用
类型
物理风化
特点
地表岩石因温度变化和孔隙中水的冻融以及盐类的结晶而产生的机械崩裂过程
被作用的岩石只有物理形状和大小的改变
分类
温差风化
温度反复变化所引起
内因
岩石是热的不良导体，热的传递很慢
岩石由不同矿物颗粒组成，膨胀系数、比热容、颜色深浅不同→吸收热量不同
冰劈作用
岩石孔隙中常有水
气温处于0C上下是最为明显
释荷作用
形成与地壳较深处，因上浮岩石的重量而受到较高的围限压力
上方岩石被剥蚀后，压力减低或消失，岩石体积膨胀
鳞片剥落
平行于岩石层面的层层剥落现象，常出现在不成层的花岗岩类岩石中
盐类结晶与潮解作用
因为岩石中的盐反复结晶、潮解，使岩石崩裂
化学风化
在水、水溶液和空气中的二氧化碳、氧等作用下所发生的一系列复杂的化学变化
分类
溶解作用
水化~
水解~
碳酸化~
氧化~
生物风化
生物及其生命活动对岩石、矿物产生的破坏作用
分类
生物的物理风化
~~~~化学~~
元素迁移序列
最易迁移元素
CL、(Br、I)、S.....
易~~~~~
Ca、Na、Mg、K
可~~~~~
Si、P、Mn
略可~~~~
Fe、Al、Ti
影响岩石风的五大元素
岩石性质
矿物和~是影响风化的内在因素
类型
氧化硅矿物
石英、蛋白石和玉髓等
碎屑
化学性质稳定、硬度高、溶解度小，不易风化
长石类~
正长石、斜长石
高岭石化作用（黏土）→氢氧化铝、蛋白石
铁镁矿物
橄榄石、角闪石、辉石等
风化产物呈棕色、褐色、红色等（含水氧化铁）
云母类~
黑云母、白云母
水云母→高岭石
碳酸盐~
最易溶解和随水移动&析出（充填气孔）
金属~
最易风化的矿物
硫酸&硫酸盐，减低pH
土壤酸污染&重金属污染
黏土矿物
许多是原生矿物分解过程中形成的新矿物
矿物成分
晶格构造
结构
构造
气候和环境
地形
生物作用
时间
地面发育年龄越久的地段，风化壳也有较深的发育程度
根据鲍文反应序列可知，矿物的形成环境越接近地表的反应条件即形成时间越晚其抗风化能力越强
鲍文反应序列
随温度的降低，岩浆岩中高熔点的造岩矿物先结晶，低熔点的后结晶。暗色矿物和浅色矿物分为两个系列开始结晶。不连续反应序列中的暗色矿物其化学成分变化很大，晶体构造显著不同，熔点高的岛状构造橄榄石先结晶，随着SIO2的增多，辉石、角闪石、黑云母依次结晶；连续反应序列中的浅色矿物均为架状构造，只是在成分上逐渐过渡。
意义：提供了矿物结晶顺序的规律性，可用来解释各矿物的结晶程度，进而判断是自形晶，半自形晶或他形晶。
产物
残积物
残留在原地的堆积物
风化壳
被风化的岩石圈表层
土壤
母岩→母质→土壤
（表土层→ 淀积层→母质层）
意义
形成土壤
古环境变化的信息载体
形成矿产
残积型
锡石、金刚石、金、铂等；
残余型
高岭土、Al、Fe、Mn、REE、U等。
地表流水——以河流为例
河流的侵蚀作用
侵蚀方式
化学侵蚀
溶蚀作用
水对可溶性岩石的化学溶蚀过程
机械侵蚀
冲蚀作用
水流的冲刷力适河岸崩塌，带走泥沙石砾
磨蚀作用
搬运的颗粒碎屑以滚动或跃迁方式前进，沿途磨蚀河床和岸壁
沙粒之间也发生碰撞和研磨，力度变小、表面变光、圆度变大
侵蚀方向/ 发展趋势
向下~
河流冲刷河床底部岩石，使河床降低
侵蚀基准面&峡谷
形成V型谷，急流和瀑布减少
向旁~
河流进入弯道时，河水主流线（最大流速的连线）因惯性而逐渐向凹面偏移
使河谷变宽，形成U型谷
河曲&深切河曲&离堆山&蛇曲&牛轭湖
向源~/ 溯源侵蚀
河床下切作用逐渐向河流上游方向发展的过程
使河身变长，瀑布前移，河流袭夺
~搬运~~
机械搬运
推移
流水对碎屑产生推力
跃移
上举力，时起时落
悬移
上举力，悬浮
化学搬运
溶运
易溶岩石及矿物成分，以离子形式进行搬运
~沉积~~
河成阶地
阶地是在谷坡上高于河漫滩的平坦地貌，一般不再为洪水所淹没
不连续，多保留在河流的凸岸
组成
阶地
河谷谷底的遗留部分
阶地面
后期河流下切形成
分类
侵蚀阶地
堆积阶地
基底阶地
冲积扇
冲积平原
三角洲
河流在入海或湖的河口处，由于水面比逐渐减小，水流分散，动能逐渐消失，加之海水或湖水的顶托作用。河流将所携带的泥沙沉积下来的地貌
分类
扇形三角洲
黄河三角洲
全面向外推进
鸟嘴形三角洲
长江~
主流河口发生堆积
鸟足形三角洲
美国密西西比河~
地表盆地水体——以湖泊为例
侵蚀作用
搬运作用
沉积作用
地下水的地质作用
侵蚀作用
搬运作用
沉积作用
岩溶地貌/ 喀斯特作用
地下i
地表
冰川的地质作用
刨蚀作用
搬运作用
堆积作用
风的地质作用
地质作用
风蚀作用
搬运作用
风积作用
地貌类型
风蚀地貌
风积地貌
eg,荒漠
风蚀地貌
岩漠
砾漠
~积~~
沙漠
泥漠
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硅酸盐占岩浆质量的90%以上
一个地层是包括一种或几种岩石的一套岩层，同一套岩层在岩性、化石等方面具有一致的特性，地层=岩层+时间