中國地質大學-普通地質學課件-00引 言

1、黃定華黃定華中國地質大學（武漢）中國地質大學（武漢） 地球生物學系地球生物學系地球地球金星金星水星水星火星火星木星木星土星土星天王星天王星冥王星冥王星海王星海王星在太陽系中，有一顆最美麗在太陽系中，有一顆最美麗的行星藍色的地球的行星藍色的地球地質學是研究地球的主要學科之一地質學是研究地球的主要學科之一地質學的主要任務，是研究地質學的主要任務，是研究地球的起源，組成，運動和演化地球的起源，組成，運動和演化 人類進入人類進入2121世紀面臨的主要問題：世紀面臨的主要問題： 需要居住在一個寬敞的地球上（需要居住在一個寬敞的地球上（人口人口） 需要居住在一個清潔的地球上（需要居住在一個清潔的地球上（環(huán)

2、境環(huán)境） 需要居住在一個安全的地球上（需要居住在一個安全的地球上（災害災害） 需要居住在一個富裕的地球上（需要居住在一個富裕的地球上（資源資源） 現(xiàn)代自然科學的四大問題：現(xiàn)代自然科學的四大問題： 相對論的局域性與量子力學的全域性的不協(xié)調(diào)問題；相對論的局域性與量子力學的全域性的不協(xié)調(diào)問題；遺傳與進化的統(tǒng)一問題；遺傳與進化的統(tǒng)一問題；腦知結構和本質問題；腦知結構和本質問題；宇宙、物質和生命三大起源問題。宇宙、物質和生命三大起源問題。普通地質學介紹普通地質學介紹“普通的普通的”地質過程、事件、地質過程、事件、產(chǎn)物及其產(chǎn)生的原因產(chǎn)物及其產(chǎn)生的原因動力作用動力作用。 10000km 局局 地地10km1

3、000km100km 全全 球球秒分天年百年萬年百萬年十億年秒分天年百年萬年百萬年十億年Log(s)全球氣候變化全球氣候變化 厄爾尼諾現(xiàn)象厄爾尼諾現(xiàn)象上層海洋混合上層海洋混合土壤濕度變化土壤濕度變化二氧化碳變化二氧化碳變化地球和生命的起源地球和生命的起源營養(yǎng)物循環(huán)營養(yǎng)物循環(huán)大氣對流大氣對流大氣湍流大氣湍流火山爆發(fā)火山爆發(fā)地震周期地震周期季節(jié)性季節(jié)性植物循環(huán)植物循環(huán)土壤侵蝕土壤侵蝕土壤發(fā)展土壤發(fā)展成礦作用成礦作用絕滅事件絕滅事件海洋環(huán)流海洋環(huán)流大氣組成大氣組成板塊構造板塊構造地幔對流地幔對流物種形成物種形成造山作用造山作用冰河期冰河期氣候氣候 地球從形成到今天已經(jīng)有地球從形成到今天已經(jīng)有4646

4、億年。若以億年。若以4646億年比作人類的億年比作人類的一年，那么在這一年，那么在這“一年一年”中，中，地球形成于一年肇始的地球形成于一年肇始的1 1月初；月初；地殼于地殼于2 2月凝結（月凝結（3838億年前）；億年前）；原古海洋在原古海洋在3 3月產(chǎn)生；月產(chǎn)生；最早的生命誕生于最早的生命誕生于4 4月，但它們留下化石則已是月，但它們留下化石則已是5 5月間了；月間了；1212月中旬時，恐龍成為當時地球上的主宰；月中旬時，恐龍成為當時地球上的主宰；靈長類的蹤跡晚至靈長類的蹤跡晚至1212月月2626日才出現(xiàn)；日才出現(xiàn)；作為一代天驕的人類歷史，如以作為一代天驕的人類歷史，如以300300萬年計

5、，則直到萬年計，則直到1212月月3131日日“傍晚傍晚”的的“6 6點點2424分分”，方才姍姍來遲。，方才姍姍來遲。但卻恰好趕在但卻恰好趕在“除夕除夕”之夜的之夜的新聞聯(lián)播新聞聯(lián)播之前，之前，成為這一成為這一“年年”內(nèi)最具爆炸性的新聞內(nèi)最具爆炸性的新聞如果從最早的人類開始算起，可以把上下如果從最早的人類開始算起，可以把上下5 5千年的中華民族歷史延長千年的中華民族歷史延長600600倍；如果從倍；如果從地球肇始的地球肇始的4646億年開始，可以把從猿到人億年開始，可以把從猿到人的演變過程操練的演變過程操練15001500遍。遍。一支永不停留的時間之矢一支永不停留的時間之矢一個容微納巨的空間

6、舞臺一個容微納巨的空間舞臺無數(shù)相互制約的影響參數(shù)無數(shù)相互制約的影響參數(shù)神學家向神學家向“上上”看看經(jīng)濟學家向經(jīng)濟學家向“前前”看看地質學家必須向地質學家必須向“下下”和向和向“后后”看看 你在閱讀居維葉的地質學著作時，是否曾投身于無限廣你在閱讀居維葉的地質學著作時，是否曾投身于無限廣闊的時間和空間里？被他的天才所指引，你是否曾像被一只闊的時間和空間里？被他的天才所指引，你是否曾像被一只魔術師的手托住那樣，飛越一個無邊無際的過去的深淵魔術師的手托住那樣，飛越一個無邊無際的過去的深淵。拜倫誠然用文字描述了人類精神的激動狀態(tài)；但是，我們不拜倫誠然用文字描述了人類精神的激動狀態(tài)；但是，我們不朽的科學家

7、卻用白骨重建了各個時代的世界，像卡謨那樣，朽的科學家卻用白骨重建了各個時代的世界，像卡謨那樣，他用牙齒重新建筑了城市，用煤塊復原了隱蔽整個動物學秘他用牙齒重新建筑了城市，用煤塊復原了隱蔽整個動物學秘密的千萬座森林，而且從一只巨大毛象的腳，重新找到了巨密的千萬座森林，而且從一只巨大毛象的腳，重新找到了巨獸群生活的痕跡。這些形象都一一站立起來，逐漸變大，和獸群生活的痕跡。這些形象都一一站立起來，逐漸變大，和諧地布滿了與它們身軀相適應的各個地域。諧地布滿了與它們身軀相適應的各個地域。巴爾扎克巴爾扎克 巴爾扎克的一段敘述，已突出顯示了地質學的基本特征和特殊任巴爾扎克的一段敘述，已突出顯示了地質學的基本

8、特征和特殊任務，那就是：務，那就是：用過去遺留下來的地學證據(jù)，來研究過去發(fā)生的地用過去遺留下來的地學證據(jù)，來研究過去發(fā)生的地球事件，以恢復過去的地質過程球事件，以恢復過去的地質過程。 問題在于，當事件在過去發(fā)生時，我們問題在于，當事件在過去發(fā)生時，我們“不在現(xiàn)場不在現(xiàn)場”，未能親歷，未能親歷親見；而遺留下來的證據(jù)，多經(jīng)受了時間的改造和破壞，早已殘親見；而遺留下來的證據(jù)，多經(jīng)受了時間的改造和破壞，早已殘缺不全；影響事件和過程的主要因素，又往往各式各樣，有多種缺不全；影響事件和過程的主要因素，又往往各式各樣，有多種可能。因此，地學家面臨的任務和解決問題的條件，常常和福爾可能。因此，地學家面臨的任務

9、和解決問題的條件，常常和福爾摩斯、波洛接手的案件一樣，需要絞盡腦汁，還時常沒有答案。摩斯、波洛接手的案件一樣，需要絞盡腦汁，還時常沒有答案。但地學家并非束手無策。但地學家并非束手無策。19世紀初期，達爾文的好友、世紀初期，達爾文的好友、英國地質學家萊伊爾（英國地質學家萊伊爾（Charles Lyell,1797-1875）想）想出了一個辦法，認為可以通過觀測現(xiàn)在正在進行的地質出了一個辦法，認為可以通過觀測現(xiàn)在正在進行的地質事件，來研究過去曾經(jīng)發(fā)生的地質過程，也就是事件，來研究過去曾經(jīng)發(fā)生的地質過程，也就是“將今將今論古論古”?！癟he present s the key to the past

10、.”改變地球面貌的自然力量在全部地質歷史上就性質和強度而言都改變地球面貌的自然力量在全部地質歷史上就性質和強度而言都是相同的；是相同的；這些改變地球面貌的自然力量作用雖然緩慢，卻從不間斷；這些改變地球面貌的自然力量作用雖然緩慢，卻從不間斷；正是這些力量緩慢地、然而不間斷地累積作用，才導致了地球面正是這些力量緩慢地、然而不間斷地累積作用，才導致了地球面貌的巨大改變。貌的巨大改變。有此三點，萊伊爾推斷現(xiàn)在的地質過程和過去的地質過程在性質有此三點，萊伊爾推斷現(xiàn)在的地質過程和過去的地質過程在性質上是一致的，即使有些許速率和強度的差異，也不致造成上是一致的，即使有些許速率和強度的差異，也不致造成“將今將

11、今論古論古”時的推斷錯誤。時的推斷錯誤?！芭咛サ陌l(fā)育與生物的進化胚胎的發(fā)育與生物的進化” 歷史分析與現(xiàn)實對比的原則歷史分析與現(xiàn)實對比的原則萊伊爾提出的三點理由只強調(diào)了地質作用的同一性和漸變性，忽略了地質作萊伊爾提出的三點理由只強調(diào)了地質作用的同一性和漸變性，忽略了地質作用的趨異性和突變性。今天發(fā)生的地質過程和過去有相似之處，但絕非雷同，用的趨異性和突變性。今天發(fā)生的地質過程和過去有相似之處，但絕非雷同，甚至可以完全不同。不能斷然就把今天的地質產(chǎn)物和過去的地質記錄劃上等甚至可以完全不同。不能斷然就把今天的地質產(chǎn)物和過去的地質記錄劃上等號。比如在距今號。比如在距今4億年前的泥盆紀時，總鰭魚正在試圖

12、從水中爬上陸地來生億年前的泥盆紀時，總鰭魚正在試圖從水中爬上陸地來生活，今天總鰭魚卻只有在深海里才悠哉游哉?？梢妼⒔裾摴旁硐褚话央p刃活，今天總鰭魚卻只有在深海里才悠哉游哉?？梢妼⒔裾摴旁硐褚话央p刃劍，它在幫助我們刺穿隔離時空的地質緯幕之際，也容易誤傷了自己。劍，它在幫助我們刺穿隔離時空的地質緯幕之際，也容易誤傷了自己。 地球從太陽吸收的能量每年大約為地球從太陽吸收的能量每年大約為4.24.210102424 焦耳，超焦耳，超過地球上全部煤炭儲量完全燃燒后所能夠獲得的熱能的過地球上全部煤炭儲量完全燃燒后所能夠獲得的熱能的300300倍。其中倍。其中1/31/3左右的能量被大氣圈和地球表面反射

13、掉，左右的能量被大氣圈和地球表面反射掉，并直接分散到宇宙空間中去。剩下的并直接分散到宇宙空間中去。剩下的2/32/3被地球表層系統(tǒng)被地球表層系統(tǒng)吸收，再以各種方式轉化為地球演化所需的能源。吸收，再以各種方式轉化為地球演化所需的能源。伴隨著水的三態(tài)循環(huán)，地球表層貯集了從太陽能中獲取并轉換形伴隨著水的三態(tài)循環(huán)，地球表層貯集了從太陽能中獲取并轉換形成的各種不可再生資源和能源，構成了外力地質作用的主要過程。成的各種不可再生資源和能源，構成了外力地質作用的主要過程。 地球內(nèi)部熱能的來源問題尚無定論。一般認為，由巖石地球內(nèi)部熱能的來源問題尚無定論。一般認為，由巖石中放射性元素衰變釋放的熱是地熱的主要來源。

14、這種熱能中放射性元素衰變釋放的熱是地熱的主要來源。這種熱能據(jù)估算可以達到每年據(jù)估算可以達到每年2.142.1410211021焦耳。其次，因地球本身焦耳。其次，因地球本身的重力作用過程也可以轉化出大量熱能，其總熱量可能十的重力作用過程也可以轉化出大量熱能，其總熱量可能十分接近于放射性熱能。此外，地球自轉的動能和地球物質分接近于放射性熱能。此外，地球自轉的動能和地球物質不斷進行的化學作用等都可以產(chǎn)生大量熱能。不斷進行的化學作用等都可以產(chǎn)生大量熱能。在板塊運動的主導作用下，地球內(nèi)部進行著此起彼伏的巖漿活動在板塊運動的主導作用下，地球內(nèi)部進行著此起彼伏的巖漿活動和變質作用，控制著全部的地內(nèi)過程，影響

15、著幾乎所有的外部過程和變質作用，控制著全部的地內(nèi)過程，影響著幾乎所有的外部過程地核地幔過程地核地幔過程太陽驅動過程太陽驅動過程板塊構造板塊構造物理氣候系統(tǒng)物理氣候系統(tǒng)生物地球化學循環(huán)生物地球化學循環(huán)早期地球過程早期地球過程古氣候史古氣候史古氣候古氣候人類活動人類活動千百萬年尺度千百萬年尺度天幾百年尺度天幾百年尺度物理氣候系統(tǒng)物理氣候系統(tǒng)地球化學循環(huán)地球化學循環(huán)板塊驅動過程板塊驅動過程太陽驅動過程太陽驅動過程生命系統(tǒng)生命系統(tǒng)對這些事件和過程，除了可以按照時間分類的對這些事件和過程，除了可以按照時間分類的方法將它們劃分為長期過程和短期過程外，在地質方法將它們劃分為長期過程和短期過程外，在地質學中，

16、更多的時候我們還按照動力來源的不同，而學中，更多的時候我們還按照動力來源的不同，而將其劃分為外動力過程和內(nèi)動力過程。將其劃分為外動力過程和內(nèi)動力過程。外動力地質過程外動力地質過程風化作用過程風化作用過程風的地質過程風的地質過程地表水地質過程地表水地質過程地下水地質過程地下水地質過程湖海地質過程湖海地質過程沉積與地貌過程沉積與地貌過程外動力過程的根本動力是外動力過程的根本動力是太陽能太陽能內(nèi)動力地質過程內(nèi)動力地質過程板塊作用過程板塊作用過程巖漿作用過程巖漿作用過程變質作用過程變質作用過程內(nèi)動力過程的主要動力是內(nèi)動力過程的主要動力是地球內(nèi)部熱能地球內(nèi)部熱能把上述過程和事件換一種視角來看，我們還可以

17、把上述過程和事件換一種視角來看，我們還可以把它們分別劃歸為四種不同的地球科學領域，即把它們分別劃歸為四種不同的地球科學領域，即：行星地球，流體地球，固體地球和社會地球行星地球，流體地球，固體地球和社會地球研究早期地球與太陽系中其研究早期地球與太陽系中其它行星的區(qū)別與聯(lián)系它行星的區(qū)別與聯(lián)系研究地球表層過程與生命的研究地球表層過程與生命的聯(lián)系和影響聯(lián)系和影響研究內(nèi)部地球的地質過程及研究內(nèi)部地球的地質過程及其與外部過程的聯(lián)系其與外部過程的聯(lián)系資源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展資源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展礦產(chǎn)資源的類型及其性質礦產(chǎn)資源的類型及其性質資源危機與可持續(xù)發(fā)展資源危機與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境地質與地質災害環(huán)境地質與地質

18、災害研究地球的社會科學屬性研究地球的社會科學屬性研究對象的特點和研究者面臨的困難，決定了地質研究對象的特點和研究者面臨的困難，決定了地質學的大多數(shù)研究都需要從野外開始，這使地質學的學的大多數(shù)研究都需要從野外開始，這使地質學的本質接近博物學。只有到野外去，先認識基本而典本質接近博物學。只有到野外去，先認識基本而典型的地質現(xiàn)象，對它們進行正確的觀察，分類，分型的地質現(xiàn)象，對它們進行正確的觀察，分類，分析和判斷，才會慢慢地集腋成裘，熟能生巧，產(chǎn)生析和判斷，才會慢慢地集腋成裘，熟能生巧，產(chǎn)生質變性的認識飛躍。質變性的認識飛躍。地質記錄是一部殘缺長卷之書頁，有太多的缺頁和斷點。地質記錄是一部殘缺長卷之書

19、頁，有太多的缺頁和斷點。教材大量進行分解，同學還需加以合成。每次課程只能教材大量進行分解，同學還需加以合成。每次課程只能是蜻蜓點水，甚或是驚鴻一瞥，掛一漏萬。真想要弄懂，是蜻蜓點水，甚或是驚鴻一瞥，掛一漏萬。真想要弄懂，必須靜下心來，從字里行間悟出真諦，恢復其本來面貌。必須靜下心來，從字里行間悟出真諦，恢復其本來面貌。從從漸變與突變之爭，火成與水成之爭，固定與活動之漸變與突變之爭，火成與水成之爭，固定與活動之爭爭中，懂得開卷固然有益，更需掩卷長思；深思固然中，懂得開卷固然有益，更需掩卷長思；深思固然必要，但更需投身野外，親歷自然，以形成正確的概必要，但更需投身野外，親歷自然，以形成正確的概念。

20、念。讀萬卷書，讀萬卷書，行萬里路行萬里路,“大膽假設，小心求證大膽假設，小心求證”。來伊爾來伊爾地質學原理地質學原理達爾文達爾文物種起源物種起源杰弗里斯杰弗里斯地球：它的起源與物理結構地球：它的起源與物理結構加州大學薩克拉門托分校加州大學薩克拉門托分校C.C.Plummer（1999）Physical Geology（第（第8版）版）;洛杉磯分校洛杉磯分校J.P. DavisonExploring Earth英國劍橋大學英國劍橋大學 I.L. JonathanEarth 漏掉的是小魚漏掉的是小魚12絕不拖泥帶水絕不拖泥帶水3不會使魚受傷不會使魚受傷4疏密自如疏密自如知識體系知識體系主線主線結構

21、結構要點要點教學體系教學體系嘗試嘗試自學自學解惑解惑引導引導基本原理基本原理基本方法基本方法基本概念基本概念實踐體系實踐體系最優(yōu)法則最優(yōu)法則測試方案測試方案連通概率連通概率評估體系評估體系第一篇第一篇（30%）1兩部發(fā)動機驅動的系統(tǒng)兩部發(fā)動機驅動的系統(tǒng)2地球的形態(tài)與圈層結構地球的形態(tài)與圈層結構3地球的物質組成與物理性質地球的物質組成與物理性質4地質年代地質年代第二篇第二篇（40%）7風化作用與風的作用風化作用與風的作用8地下水地下水9冰川冰川10地面流水地面流水11海洋和湖泊海洋和湖泊第三篇第三篇（20%）12板塊運動板塊運動13構造變形構造變形14巖漿活動巖漿活動15變質作用變質作用第四篇第

22、四篇 （10%）16資源與礦產(chǎn)資源與礦產(chǎn)17全球變化全球變化18自然災害自然災害總復習總復習第一篇（第一篇（30%）1兩部發(fā)動機驅動的系統(tǒng)兩部發(fā)動機驅動的系統(tǒng)2地球的形態(tài)與圈層結構地球的形態(tài)與圈層結構3地球的物質組成與物理地球的物質組成與物理性質性質4地質年代地質年代地球的固有性質是決定地球運動、地球的固有性質是決定地球運動、演化乃至生命發(fā)生和發(fā)展的前提演化乃至生命發(fā)生和發(fā)展的前提條件和物質基礎。條件和物質基礎。地質學的種種奧秘就隱涵在這些地質學的種種奧秘就隱涵在這些性質之后。性質之后。地質年代表記錄了地球演化的主地質年代表記錄了地球演化的主線。線。第二篇（第二篇（40%）7風化作用與風的作用

23、風化作用與風的作用8地下水地下水9冰川冰川10地面流水地面流水11海洋和湖泊海洋和湖泊地球表層是地球上變化最為頻地球表層是地球上變化最為頻繁、迅捷的圈層。繁、迅捷的圈層。外動力地質作用是雕塑地表的外動力地質作用是雕塑地表的刻刀?？痰丁８鞣N狀態(tài)的流體運動各司其職，各種狀態(tài)的流體運動各司其職，各有自己的領地。各有自己的領地?！跋鞲哐a低削高補低”是外動力作用的是外動力作用的根本實質根本實質第三篇（第三篇（20%）12板塊運動板塊運動13構造變形構造變形14巖漿活動巖漿活動15變質作用變質作用地球的固體圈層運動是最富地球的固體圈層運動是最富地質特色的運動。地質特色的運動。構造運動是所有內(nèi)動力過程構造運

24、動是所有內(nèi)動力過程的主導因素。制約著其它內(nèi)、的主導因素。制約著其它內(nèi)、外過程。外過程?！疤Ц呓档吞Ц呓档汀笔莾?nèi)動力作用是內(nèi)動力作用的一大特點的一大特點第四篇第四篇 （10%）16資源與礦產(chǎn)資源與礦產(chǎn)17全球變化全球變化18自然災害自然災害資源、環(huán)境問題已經(jīng)成為當今世界資源、環(huán)境問題已經(jīng)成為當今世界性的難題。性的難題。全球變化與人類和其它生命的生存全球變化與人類和其它生命的生存和發(fā)展息息相關。和發(fā)展息息相關。與地球和諧相處，共同發(fā)展，是人與地球和諧相處，共同發(fā)展，是人類唯一的生存方式。類唯一的生存方式。兩條主線兩條主線成巖作用過程成巖作用過程地核地幔過程地核地幔過程太陽驅動過程太陽驅動過程板塊構

25、造板塊構造物理氣候系統(tǒng)物理氣候系統(tǒng)生物地球化學循環(huán)生物地球化學循環(huán)早期地球過程早期地球過程古氣候史古氣候史古氣候古氣候人類活動人類活動千百萬年尺度千百萬年尺度天幾百年尺度天幾百年尺度知識體系知識體系主線主線結構結構要點要點嘗試嘗試自學自學解惑解惑引導引導教學體系教學體系知識結構知識結構知識主線知識主線知識要點知識要點知識的關聯(lián)知識的關聯(lián)一般規(guī)律一般規(guī)律特殊性質特殊性質異同之處異同之處關關系系與與流流程程地球的地球的基本特征基本特征外動力外動力地質作用地質作用內(nèi)動力內(nèi)動力地質作用地質作用地球的資源地球的資源環(huán)境和災害環(huán)境和災害物理性質物理性質組成與結構組成與結構地質年代地質年代生物演化生物演化地球動力系統(tǒng)地球動力系統(tǒng)外部圈層外部圈層的運動的運動內(nèi)部圈層內(nèi)部圈層的運動的運動風化風化 剝蝕剝蝕搬運搬運 沉積沉積構造運動構造運動巖漿活動巖漿活動變質作用變質作用礦物礦物- -巖石巖石( (礦床礦床)-)-巖層巖層- -地層地層- -構造構造削高補低削高補低外外動動力力地地質質過過程程風化作用過程風化作用過程風的地質過程風的地質過程地表水地質過程地表水地質過程地下水地質過程地下水地質過程