第二章地殼及其物質(zhì)組成12.

1、本章提要本章提要 地球具有圈層構(gòu)造，地殼是固體地球最外部地球具有圈層構(gòu)造，地殼是固體地球最外部的層圈。塑造地殼面貌的自然作用稱地質(zhì)作用。的層圈。塑造地殼面貌的自然作用稱地質(zhì)作用。元素、礦物、巖石是組成地殼的基本單位?；鸪稍?、礦物、巖石是組成地殼的基本單位。火成巖是巖漿作用的產(chǎn)物，沉積巖是外力地質(zhì)作用的巖是巖漿作用的產(chǎn)物，沉積巖是外力地質(zhì)作用的產(chǎn)物，變質(zhì)巖是變質(zhì)作用的產(chǎn)物。它們都有各不產(chǎn)物，變質(zhì)巖是變質(zhì)作用的產(chǎn)物。它們都有各不相同的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征和代表性巖石。相同的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征和代表性巖石。第二章第二章 地殼及其物質(zhì)組成地殼及其物質(zhì)組成地球的構(gòu)造： 地球內(nèi)圈：莫霍面古登堡面地

2、核地幔地殼2.1 地殼是固體地球的外部層圈 地球是宇宙間沿著近似圓形的軌道繞太陽公轉(zhuǎn)的一個行星。地球的赤道半徑（a=6378.140km）比兩極半徑（c=6365.779km）要大，所以地球不是一個完全的圓球體，其扁平率 。地球表面參差起伏，大約有70.8%的面積為海域，有29.2%的面積為陸地。其形狀參數(shù)見下表：2971aca 地球形狀參數(shù)表：赤道半徑（a）6378.140km子午線周長40008.08km兩極半徑（c）6365.779km表面積5.1007108km2平均半徑（a2c）1/36371.012km體積1.0832 1012km3扁平率（d= ）質(zhì)量（M） 5.97420.00

3、06 1024kg赤道周長40075.24km萬有引力常數(shù)（G）6.672 0.004 10-4m3kg-1/S-2aca 275.2981N S S10km30km長軸：東經(jīng)160，西經(jīng)20長軸大于短軸430m 2.1.1地球的層圈構(gòu)造地球的層圈構(gòu)造 地球包括外部層圈即大氣圈、水圈及生物圈和固體地球兩部分。固體地球內(nèi)部也是芬層的，如上圖所示，由地殼、地幔、地核組成。 地殼(crust)：地球的固體外殼叫做地殼，密度為2.72.9g/cm3，由地表所見的各種巖石組成，厚薄不勻，造成地球表面的高低不平。位于大陸的大陸地殼（陸殼）厚度大，平均約35km，高山區(qū)可達7080km，占地球總體積的1.5

4、5，總質(zhì)量的0.8。其下層為深變質(zhì)巖，表層多為沉積巖，陸殼形成年代老，內(nèi)部構(gòu)造很復雜；位于大洋底部的大洋地殼（洋殼），厚度較小，平均78km，洋殼由玄武巖組成，表層有不厚的沉積物。 地幔(mantle)：處于地殼和地核中間，也稱中間層或過渡層，地殼以下至大約2900km深處皆為地幔。密度3.324.64g/cm3。由富含F(xiàn)e、Mg的硅酸鹽物質(zhì)組成。占地球體積的82.3，質(zhì)量的67.8。 地核（地核（core）：）：地幔以下直到地心的部分稱為地核，11 16g/cm3，由富含F(xiàn)e、Ni的物質(zhì)組成，所以又稱為鐵鎳核心。地核由液態(tài)外核和固態(tài)內(nèi)核組成。占地球體積的16.2，約占地球質(zhì)量的31.3。 在

5、地幔頂部存在一個地震波速度減低帶，該帶約有在地幔頂部存在一個地震波速度減低帶，該帶約有 5 5的物質(zhì)為熔的物質(zhì)為熔融狀態(tài)，易于發(fā)生塑性流動稱融狀態(tài)，易于發(fā)生塑性流動稱軟流圈軟流圈。軟流圈以上的物質(zhì)均為固態(tài)，稱。軟流圈以上的物質(zhì)均為固態(tài)，稱為為巖石圈巖石圈。巖石圈具有較強的剛性，分裂成許多塊體，稱為。巖石圈具有較強的剛性，分裂成許多塊體，稱為板塊板塊。板塊。板塊馱在軟流圈上隨之運動，這就是板塊運動，也是構(gòu)造運動發(fā)生的根源。馱在軟流圈上隨之運動，這就是板塊運動，也是構(gòu)造運動發(fā)生的根源。 2.1.2 2.1.2地質(zhì)作用地質(zhì)作用 現(xiàn)代地質(zhì)學研究證實，地球形成之初，地球像現(xiàn)在的月球，現(xiàn)代地質(zhì)學研究證實，

6、地球形成之初，地球像現(xiàn)在的月球，并不存在水，也沒有海陸之分。大氣成分中也沒有并不存在水，也沒有海陸之分。大氣成分中也沒有COCO2 2和和O O2 2。地。地球在其形成球在其形成6060億年的歷史中逐漸發(fā)展和演化成今天的面貌。同億年的歷史中逐漸發(fā)展和演化成今天的面貌。同時，今天的地球仍以人們不易察覺的速度和方式在繼續(xù)變化中。時，今天的地球仍以人們不易察覺的速度和方式在繼續(xù)變化中。我們將塑造地殼面貌的自然作用稱為地質(zhì)作用（我們將塑造地殼面貌的自然作用稱為地質(zhì)作用（引起地殼發(fā)生引起地殼發(fā)生變化的自然作用變化的自然作用）。）。 按地質(zhì)災害成因的不同，工程地質(zhì)學把地質(zhì)作用劃分為物按地質(zhì)災害成因的不同，

7、工程地質(zhì)學把地質(zhì)作用劃分為物理地質(zhì)作用和工程地質(zhì)作用兩種。理地質(zhì)作用和工程地質(zhì)作用兩種。地球外圈：生物圈水圈大氣圈 大氣圈(atmosphere)：是地球以外的空間,它提供生物需要的CO2和O2,對地貌形態(tài)變化起著極大的影響。 水圈(hydrosphere)：由大氣圈的水蒸氣凝結(jié)成降雨形成海洋和湖泊沼澤及地下水。水與地表巖石相互作用，作為最活躍的地質(zhì)營力促進各種地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育。 生物圈(biosphere)：滲透在水圈、大氣圈下層和地殼表層的范圍之中，對于改變地球的形態(tài)起著重要的作用。 1.物理地質(zhì)作用 （1）內(nèi)力地質(zhì)作用 內(nèi)力地質(zhì)作用的動力來自地球本身，并主要發(fā)生在地球內(nèi)部，按其作用方式可分

8、為四種： 構(gòu)造運動 是地殼的機械運動。當發(fā)生水平方向運動時，常使巖層受到擠壓產(chǎn)生褶皺，或是使巖層拉張而破裂。垂直方向的構(gòu)造運動使地殼發(fā)生上升或下降。青藏高原最近數(shù)百萬年以來的隆升就是垂直運動的表現(xiàn)。 巖漿作用 是指巖漿沿地殼軟弱破裂地帶上升造成火山噴發(fā)形成火山巖或是在地下深處冷凝形成侵入巖的過程。地殼運動：水平和升降運動。 變質(zhì)作用 是指構(gòu)造運動與巖漿作用過程中，使原有的巖石受溫度、壓力和化學性質(zhì)活潑的流體作用，在固體狀態(tài)下發(fā)生物質(zhì)成分和特征的改變，轉(zhuǎn)變成新的巖石，即變質(zhì)巖的形成過程。 地震 是接近地球表面巖層中構(gòu)造運動以彈性波形式釋放應變能而引起地殼的快速顫動和震動。 （2）外力地質(zhì)作用 外

9、力地質(zhì)作用主要由太陽輻射熱引起并主要發(fā)生在地殼的表層。主要包括; 風化作用 暴露于地表的巖石、在溫度變化以及水、CO2、O2及生物等因素的長期作用下，發(fā)生化學分解和機械破碎。巖漿作用：巖漿形成、運動、演化、冷凝。 地震作用地內(nèi)機械能突然釋放，以彈性波的形式傳播到地表引起猛烈沖擊 剝蝕作用 河水、海水、湖水、冰川及風等在其運動過程中對地表巖石造成破壞，破壞產(chǎn)物隨其運動而搬走。例如海岸、河岸因受海浪和流水的撞擊、沖刷而發(fā)生后退。斜坡剝蝕作用是斜坡物質(zhì)在重力以及其它外力因素作用下產(chǎn)生滑動和崩塌，又稱塊體運動。 搬運作用 風化與剝蝕造成的破壞產(chǎn)物被搬運到它處。 沉積作用 搬運物在適宜場所堆積。 固結(jié)成

10、巖作用 剛堆積的物質(zhì)是松散多孔的并富含水分，被后來的沉積物覆蓋埋藏后，在重壓下排出水分，孔隙減小并被膠結(jié)，由松散堆積物漸變?yōu)閳杂驳膸r石，即沉積巖。外力地質(zhì)作用：由太陽輻射能引起，產(chǎn)生大氣環(huán)流，形成水的循環(huán)，動植物生長，在運動的過程中改造地表. 2.工程地質(zhì)作用（人為地質(zhì)作用）工程地質(zhì)作用（人為地質(zhì)作用） 工程地質(zhì)作用或人為地質(zhì)作用是指由人類活動引起的地質(zhì)效應。例如：采礦特別是露天開采移動大量巖體引起地表變形、崩塌、滑坡；人類在開采石油、天然氣和地下水時因巖土層疏干排水造成地面沉降；特別是興建水利工程，造成土地淹沒，鹽漬化，沼澤化或是庫岸滑坡、水庫地震等。具一定化學成分和物理性質(zhì)的自然元素和天然

11、化合物。礦礦物是天然產(chǎn)出的均勻固體。它是各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物，物是天然產(chǎn)出的均勻固體。它是各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物，是巖是巖石的基本組成部分石的基本組成部分。礦物都具有一定的化學成分，并可用化。礦物都具有一定的化學成分，并可用化學式來表達。學式來表達。2.2 礦物(mineral) 非均質(zhì)礦物內(nèi)部質(zhì)點排列非均質(zhì)礦物內(nèi)部質(zhì)點排列沒有一定的規(guī)律性，外表不沒有一定的規(guī)律性，外表不具有固定的幾何形態(tài)。具有固定的幾何形態(tài)。 造巖礦物絕大部分具有確造巖礦物絕大部分具有確定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部的原定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部的原子或離子是在三維空間成周子或離子是在三維空間成周期性重復排列的，具有這種期性重復排列的，具有這種結(jié)

12、構(gòu)的稱為晶體。結(jié)構(gòu)的稱為晶體。常見的幾種礦物石英方解石云母 構(gòu)造運動構(gòu)造運動 巖漿作用巖漿作用 變質(zhì)作用變質(zhì)作用 地震地震 1 1、物理地質(zhì)作用（自然地質(zhì)作用）、物理地質(zhì)作用（自然地質(zhì)作用） (1)(1)內(nèi)力地質(zhì)作用內(nèi)力地質(zhì)作用 內(nèi)力地質(zhì)作用的動力來自地球本身，并主要發(fā)生在地球內(nèi)力地質(zhì)作用的動力來自地球本身，并主要發(fā)生在地球內(nèi)部，按其作用方式可分為四種：內(nèi)部，按其作用方式可分為四種： (2) (2)外力地質(zhì)作用外力地質(zhì)作用 外力地質(zhì)作用主要由太陽輻射熱引起并主要發(fā)生在地外力地質(zhì)作用主要由太陽輻射熱引起并主要發(fā)生在地殼的表層。主要包括：殼的表層。主要包括： 風化作用風化作用 剝蝕作用剝蝕作用 搬

13、運作用搬運作用 沉積作用沉積作用 固結(jié)成巖作用固結(jié)成巖作用 2 2、工程地質(zhì)作用（人為地質(zhì)作用）、工程地質(zhì)作用（人為地質(zhì)作用） 由人類活動引起的地質(zhì)效應。由人類活動引起的地質(zhì)效應。 1.礦物：由地質(zhì)作用形成的天然單質(zhì)或化合物，它是構(gòu)成巖石或礦石的基本單元。它具有固定的化學成分，而絕大部分固態(tài)礦物在一定條件下具有穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 2.巖石(rock)：是指顆粒之間牢固聯(lián)接的，整體的或具有節(jié)理、裂隙的巖體。按成因分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖；按風化程度的不同可分為未風化、微風化、中風化、強風化、全風化以及殘積土。 石頭：構(gòu)成地殼的堅硬物質(zhì)，是由礦物集合而成的。 礦石：含有有用礦物并有開采價值的巖石。

14、 3.礦物的分類 1）同素異形體； 2）S化物； 3）鹵化物； 4）氧化物及氫氧化物； 5）含氧的鹽。 按抗風化能力的強弱，可將其分為： 1）極不穩(wěn)定礦物（如黃鐵礦、橄欖石、基性斜長石等）； 2）不穩(wěn)定礦物（如黑云母、輝石、角閃石、酸性斜長石等）； 3）穩(wěn)定礦物（如鈉長石、正長石等）； 4）極穩(wěn)定礦物（如石英、白云母等）。 礦物的物理性質(zhì)（礦物的鑒定特征）主要有：顏色和條礦物的物理性質(zhì)（礦物的鑒定特征）主要有：顏色和條痕、光澤、硬度、解理和斷口、密度及彈性、撓曲和延展性。痕、光澤、硬度、解理和斷口、密度及彈性、撓曲和延展性。 1 1、顏色、顏色(color)和條痕和條痕(streak)：顏色常

15、見的有自色和他色兩種：顏色常見的有自色和他色兩種類型；條痕是礦物粉末的顏色。類型；條痕是礦物粉末的顏色。 2 2、光澤、光澤(luster)：礦物表面對可見光的反射能力，自強而弱：礦物表面對可見光的反射能力，自強而弱分為：金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤、玻璃光澤、油脂分為：金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤、玻璃光澤、油脂光澤和樹脂光澤、絲絹光澤、珍珠光澤、土狀光澤。光澤和樹脂光澤、絲絹光澤、珍珠光澤、土狀光澤。 3 3、硬度、硬度(hardness)：礦物抵抗外力機械作用的強度，又稱摩：礦物抵抗外力機械作用的強度，又稱摩氏硬度。以十種礦物為標準，分為十級，氏硬度。以十種礦物為標準，分為十級，1

16、1一滑石，一滑石，2 2一石膏，一石膏，3 3一方解石，一方解石，4 4一螢石，一螢石，5 5一磷灰石，一磷灰石，6 6一正長石，一正長石，7 7一石英，一石英，8 8一黃玉，一黃玉，9 9一剛玉，一剛玉，1010一金剛石。一金剛石。 4 4、解理、解理(cleavage)和斷口和斷口(fracture)：礦物受外力作用時，能沿：礦物受外力作用時，能沿一定方向破裂成平面的性質(zhì)稱為解理；受外力打擊后無規(guī)則一定方向破裂成平面的性質(zhì)稱為解理；受外力打擊后無規(guī)則沿解理面以外的方向破裂，其破裂面稱為斷口。沿解理面以外的方向破裂，其破裂面稱為斷口。 5 5、密度：一般根據(jù)經(jīng)驗將礦物密度分為輕、中等、和重、

17、密度：一般根據(jù)經(jīng)驗將礦物密度分為輕、中等、和重三級，大多數(shù)礦物密度中等，介于三級，大多數(shù)礦物密度中等，介于2.52.54 4之間。之間。 6 6、彈性、撓曲和延展性、彈性、撓曲和延展性 礦物受外力彎曲變形，外力解除后能恢復原狀的性質(zhì)稱礦物受外力彎曲變形，外力解除后能恢復原狀的性質(zhì)稱為彈性；為彈性； 礦物受外力彎曲變形，外力解除后不能恢復原狀的性質(zhì)礦物受外力彎曲變形，外力解除后不能恢復原狀的性質(zhì)稱為彈性；稱為彈性； 礦物能錘擊成薄片或拉長成細絲的特性稱為延展性。礦物能錘擊成薄片或拉長成細絲的特性稱為延展性。 7 7、透明度、透明度(transparency)、發(fā)光性、導電、發(fā)光性、導電性和磁性性

18、和磁性 常見造巖礦物的肉眼鑒定 抓住主要特征。 綜合考慮顏色、晶形、光澤、解理、硬度。 考慮礦物生成條件及共生礦物。工具：小鋼刀、放大鏡、稀鹽酸等。 自然界產(chǎn)出的礦物，已知有自然界產(chǎn)出的礦物，已知有30003000多種左右。能被人類利用的多種左右。能被人類利用的有有200200多種，能認出的有多種，能認出的有1010幾種。幾種。黃鐵礦黃鐵礦: FS: FS2 2 ，大多呈塊狀集合，大多呈塊狀集合體，顏色為淺銅黃色，硬度體，顏色為淺銅黃色，硬度6-6-6.56.5。性脆，斷口參差狀。相對。性脆，斷口參差狀。相對密度密度5 5。 常見礦物常見礦物 石英石英: Si0: Si02 2 , ,常發(fā)育常

19、發(fā)育成單晶并形成晶簇，或成單晶并形成晶簇，或成致密狀或粒狀集合體。成致密狀或粒狀集合體。純凈的石英無色透明，純凈的石英無色透明，稱水晶；硬度稱水晶；硬度7 7。無解理，。無解理，貝殼狀斷口。相對密度貝殼狀斷口。相對密度2.652.65。 赤鐵礦赤鐵礦: Fe: Fe2 20 03 3 ，常為致，常為致密塊狀及土狀集合體。鐵黑色密塊狀及土狀集合體。鐵黑色或暗紅色，硬度或暗紅色，硬度5-65-6。無解理。無解理。相對密度相對密度4.0-5.34.0-5.3。 橄欖石：橄欖石：(Mg(Mg，F(xiàn)e)Fe)2 2Si0Si04 4,常為粒狀集合體。淺黃綠常為粒狀集合體。淺黃綠到橄欖綠色，隨含鐵量增到橄欖

20、綠色，隨含鐵量增高而加深。玻璃光澤。硬高而加深。玻璃光澤。硬度度6-76-7。不完全解理。相。不完全解理。相對密度為對密度為3.2-4.43.2-4.4，隨含，隨含鐵量增高而增大。鐵量增高而增大。石膏：石膏：CaS0CaS04 42H2H2 20 0，單晶體，單晶體常為板狀，集合體為塊狀、粒常為板狀，集合體為塊狀、粒狀及纖維狀等。為無色或白色，狀及纖維狀等。為無色或白色，有時透明。玻璃光澤，纖維狀有時透明。玻璃光澤，纖維狀石膏為絲絹光澤。硬度石膏為絲絹光澤。硬度2 2。有。有極好解理，易沿解理面劈開成極好解理，易沿解理面劈開成薄片。相對密度薄片。相對密度2.30-2.372.30-2.37。

21、輝石：輝石：(Ca,Mg,Fe,Al)2(Si,A1)(Ca,Mg,Fe,Al)2(Si,A1)2 20 06 6, , 單晶體為短柱狀，集合體為粒單晶體為短柱狀，集合體為粒狀。綠黑色或黑色。玻璃光澤。狀。綠黑色或黑色。玻璃光澤。硬度硬度5.5-65.5-6。有平行柱面的兩。有平行柱面的兩組解理，相對密度組解理，相對密度3.2-2.43.2-2.4。方解石方解石: CaC0: CaC03 3 , ,常發(fā)育成單常發(fā)育成單晶或晶簇。粒狀、塊狀、纖維晶或晶簇。粒狀、塊狀、纖維狀或鐘乳狀集合體。純凈的方狀或鐘乳狀集合體。純凈的方解石五色透明，硬度解石五色透明，硬度3 3。完全。完全解理。相對密度解理。

22、相對密度2.722.72。遇冷稀。遇冷稀鹽酸強烈起泡。鹽酸強烈起泡。 綠泥石綠泥石: :常呈鱗片狀集合體。常呈鱗片狀集合體。綠色，深淺隨含鐵量的變綠色，深淺隨含鐵量的變化而不同。解理面上為珍化而不同。解理面上為珍珠光澤。有平行片狀方向珠光澤。有平行片狀方向的解理。硬度的解理。硬度2-32-3。相對密。相對密度度2.6-3.32.6-3.3。薄片具撓性。薄片具撓性。 白云石白云石: CaMgC0: CaMgC03 3(OH)(OH)2 2 , ,單晶為菱面體。通常為塊狀或粒狀單晶為菱面體。通常為塊狀或粒狀集合體。一般為白色，因含集合體。一般為白色，因含F(xiàn)eFe常呈褐色。相對密度常呈褐色。相對密度

23、2.85-3.12.85-3.1，隨，隨含鐵量增高而增大。含鐵量增高而增大。 角閃石角閃石: : 單晶體為長柱狀，常見針狀。綠黑色或黑色。硬度單晶體為長柱狀，常見針狀。綠黑色或黑色。硬度5-65-6。相對密度。相對密度3.02-3.453.02-3.45，隨含鐵量增高而增大。，隨含鐵量增高而增大。 斜長石斜長石: : 混合單晶體為板狀或板條狀。常為白色或灰白色?；旌蠁尉w為板狀或板條狀。常為白色或灰白色。玻璃光澤。硬度玻璃光澤。硬度6-6.526-6.52。相對密度。相對密度2.6l-2.752.6l-2.75。 正長石正長石: : 單晶體常為柱狀或板柱狀。常為肉紅色，硬度單晶體常為柱狀或板柱狀。常為肉紅色，硬度6 6。有兩組相互正交的解理。相對密度有兩組相互正交的解理。相對密度2.54-2.572.54-2.57。 白云母白云母: : 單晶體為短柱狀及板狀，集合體為鱗片狀，其中晶單晶體為短柱狀及板狀，集合體為鱗片狀，其中晶體細微者稱絹云母。薄片為無色透明。硬度體細微者稱絹云母。薄片為無色透明。硬度2.5-32.5-3。薄片有彈性。薄片有彈性。相對密度相對密