巖石圈教學(xué)課件

1、自然環(huán)境演化與社會(huì)環(huán)境發(fā)展的物質(zhì)支撐巖石圈第三章巖石圈的結(jié)構(gòu)、特征及其在人地系統(tǒng)中的作用巖石圈的物質(zhì)組成內(nèi)力作用下的地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)外力作用下的巖石物質(zhì)運(yùn)動(dòng)人為活動(dòng)對(duì)巖石圈動(dòng)態(tài)的影響巖石圈表層的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用途徑內(nèi)容第一節(jié) 巖石圈的結(jié)構(gòu)、特征 及其在人地系統(tǒng)中的作用巖石圈是人地復(fù)合系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，它既是固體地球的外殼，又是地表環(huán)境系統(tǒng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)，還是外力與內(nèi)力持續(xù)交互作用的場(chǎng)所。巖石圈一般是指由地殼和上地幔頂部堅(jiān)硬巖石所組成的地球圈層之一，厚度約70100km。一、巖石圈的結(jié)構(gòu)巖石圈是各種類型的巖石組成，是一個(gè)力學(xué)性質(zhì)基本一致的剛性整體。垂直結(jié)構(gòu)上，包括全部地殼和上地幔頂部的橄欖巖層

2、。水平結(jié)構(gòu)上，地殼層包括大陸地殼和大洋地殼；地幔層也在橫向的各種構(gòu)造環(huán)境中具有明顯的不均一性結(jié)構(gòu)。從人為活動(dòng)對(duì)巖石圈的影響來(lái)看，目前人類能直接涉及的巖石圈深度約為5km，最深的鉆探取樣深度尚不超過(guò)13km。從巖石圈對(duì)人類的作用看，人類生存與發(fā)展的環(huán)境是位于地殼上部的地球表層系統(tǒng)，但地幔的組成、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及在地幔中進(jìn)行的各種作用對(duì)人類環(huán)境有重要作用。人類從地殼中獲取的多種資源、能源直接或間接源自地幔；地幔中的巖漿活動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)既可能形成有用礦產(chǎn)、有利于發(fā)展的地貌，也可能帶來(lái)地質(zhì)災(zāi)害，尤其是上地幔與地殼之間持續(xù)進(jìn)行的物質(zhì)與能量交換，是地表環(huán)境形成的重要驅(qū)動(dòng)力。二、地球系統(tǒng)中巖石圈的特征（一）內(nèi)力

3、與外力交互作用的層面 作用于巖石圈的地質(zhì)引力，因能的來(lái)源不同，可以分為內(nèi)力作用與外力作用。 內(nèi)能：地內(nèi)熱能、重力能、地球旋轉(zhuǎn)能、化學(xué)能和結(jié)晶能 外能：太陽(yáng)輻射能、日月潮汐能 內(nèi)力作用與外力作用是相對(duì)獨(dú)立，又相互依存的對(duì)立統(tǒng)一體，二者的結(jié)合是促使地球演化、更新的動(dòng)力。地表巖石組成及地貌特征的時(shí)空分布格局是內(nèi)力與外力共同作用的結(jié)果。（二）地球表層系統(tǒng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)地理殼（景觀殼）：在地球表層系統(tǒng)中，巖石圈與大氣圈、水圈、生物圈等其他自然圈層緊密交錯(cuò)，它們之間存在著極為多樣的非線性相互作用，整合形成復(fù)雜的自然的綜合體，并且從赤道道極地覆蓋整個(gè)地球，構(gòu)成地理殼。三、巖石圈在人類生存與發(fā)展中的作用類別

4、巖石圈的作用資源作用提供一定種類、含量與質(zhì)量的礦物資源，并且以巖石圈為基礎(chǔ)，形成可再生地下水資源以及土地資源1.巖石圈中動(dòng)力學(xué)過(guò)程的時(shí)空格局，尤其是有明顯構(gòu)造活動(dòng)的地球動(dòng)力帶的分布與動(dòng)態(tài)，通過(guò)對(duì)海陸分布格局、重要地貌形態(tài)分布的影響，對(duì)環(huán)境特征的形成產(chǎn)生影響。2.具有災(zāi)害性的地質(zhì)過(guò)程發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)對(duì)生物與人類生存安全產(chǎn)生影響3.巖石圈中應(yīng)力不穩(wěn)定度的時(shí)空格局及其在受擾動(dòng)后，回到動(dòng)力學(xué)平衡態(tài)的能力，對(duì)人類環(huán)境演變等產(chǎn)生影響地球動(dòng)力學(xué)作用地球物理作用1.地球物理場(chǎng)的時(shí)空格局對(duì)人類活動(dòng)具有影響2.地球物理場(chǎng)異常帶與可能致病帶的分布與動(dòng)態(tài)對(duì)生物體與人體健康具有一定效應(yīng)。3.與地球物理場(chǎng)應(yīng)力強(qiáng)度相聯(lián)系的巖

5、石圈自調(diào)節(jié)能力以及對(duì)進(jìn)入其中的宇宙能流及地球深部能流的聚集與改變能力，與環(huán)境的穩(wěn)定度、環(huán)境對(duì)人類的適宜性有密切關(guān)聯(lián)。地球化學(xué)作用1.地球化學(xué)場(chǎng)的非均質(zhì)性，尤其是重要生命元素（或有毒有害元素）及其化合物在一定空間范圍內(nèi)的嚴(yán)重缺失或過(guò)度集中，對(duì)人體健康影響顯著。2.巖石圈中元素及其化合物的水遷移、氣遷移、生物遷移能力，尤其是它們進(jìn)入人體與生物體中的能力，影響環(huán)境要素與人體中元素分布與分配。3.巖石圈表層特征對(duì)進(jìn)入環(huán)境的化學(xué)組分的分散性能和自凈能力產(chǎn)生影響第二節(jié) 巖石圈的物質(zhì)組成構(gòu)成巖石圈的基本單位是不同類型的巖石，這一圈層的基本狀態(tài)決定于主要巖石類型的組合。組成巖石的基本成分是礦物，即由各種化學(xué)元

6、素組成的化合物或單質(zhì)，它們具有相對(duì)固定的化學(xué)成分和物理性質(zhì)。巖石的物質(zhì)組成可以分為化學(xué)元素、礦物、巖石三個(gè)不同層次進(jìn)行研究。 化學(xué)元素組成：地殼中含有化學(xué)元素周期表中所列的絕大 部分元素，而其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8種主要元素占98以上，其他元素共占1%2。礦物組成：組成巖石主要成份的礦物，稱造巖礦物，最常見(jiàn)的造巖礦物有下列幾種：長(zhǎng)石、石英、云母、角閃石、輝石、橄欖石 。它們也是組成巖石圈的主要礦物。1.固體地球及地殼的元素重量百分比固體地球中主要的元素和地殼中含有的絕大多數(shù)相似，但固體地球中鐵的含量占有很大的比例。一、地殼的化學(xué)元素地殼中含有周期表中的絕大部分元素，其

7、中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8種主要元素占98以上，其他元素共占1%-2?；瘜W(xué)元素在地殼中平均含量稱克拉克值。地殼中化學(xué)元素的平均含量相差極為懸殊。氧幾乎占有一半，硅約占1/4，鋁約占1/13。 對(duì)于整個(gè)巖石圈的原子組成來(lái)說(shuō)，氧占60.4%，硅占20.5%，鋁占6.2%，氫占2.9%，鈉占2.49%，鐵、鈣、鎂和鉀分別占1.9%、1.88%、1.77%和1.37%，其他元素含量都小于1%。2.巖石圈的元素組成3.豐度：定義：化學(xué)元素在任何宇宙或地球化學(xué)系統(tǒng)中（如地球、大氣圈、水圈、巖石圈）的平均含量。廣義的地殼中元素豐度可以分為：絕對(duì)豐度（Abosulute abundanc

8、e)和相對(duì)豐度(Relative abundance)狹義的地殼中元素豐度僅指絕對(duì)豐度。巖石圈的元素組成（1）絕對(duì)豐度：絕對(duì)豐度是指從全球范圍看，地球某一子系統(tǒng)中化學(xué)元素的平均含量。地殼的計(jì)算深度為16km。地殼中主要元素的豐度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）地殼中種類繁多的化學(xué)元素及同位素的絕對(duì)豐度有顯著的不均勻性。其中含量最大的元素O,Si,Al, Fe, Ca, Na, Mg, K占地殼總質(zhì)量的99以上，被稱為造巖元素。地殼中元素豐度的變化規(guī)律：1）元素絕對(duì)豐度隨原子序數(shù)的增加而減少；2）偶數(shù)元素的絕對(duì)豐度高于其相鄰的奇數(shù)元素的豐度；3）4q型元素（相對(duì)原子質(zhì)量為4的整數(shù)倍）的絕對(duì)豐度高；（2）相對(duì)豐度地殼

9、中化學(xué)元素的相對(duì)豐度是指在一定地域范圍內(nèi)，給定元素的實(shí)測(cè)量與該元素絕對(duì)豐度之比。相對(duì)豐度顯著高或顯著低的地域被稱為地球化學(xué)異常區(qū)。當(dāng)一定空間范圍內(nèi)一種或幾種元素的相對(duì)豐度顯著地過(guò)高或過(guò)低時(shí)，通過(guò)巖石與其他環(huán)境要素間的物質(zhì)交換，會(huì)導(dǎo)致整體環(huán)境中呈現(xiàn)相應(yīng)的元素異?，F(xiàn)象，從而可能引起對(duì)農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)以及對(duì)人體健康的不良影響。以重要的生命元素氟為例，花崗巖體、巨大含氟礦床的存在、火山活動(dòng)等都能造成區(qū)域性氟的地球化學(xué)值異常。在我國(guó)受螢石礦、磷灰石礦影響的地區(qū)，礦脈周圍巖層及地下水中的含氟量高；渤海灣瀕海平原，由于多次海侵及海退，深層沉積物質(zhì)與地下水的含氟量也高；在地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制下，大陸塊的邊緣地帶和

10、斷裂帶出現(xiàn)高氟溫泉。3.巖石圈一般組成與人體元素組成間的聯(lián)系 人體通過(guò)呼吸空氣、飲水、攝入食物與地球環(huán)境間進(jìn)行著物質(zhì)與能量交換，從而與環(huán)境間保持著物質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡。通過(guò)長(zhǎng)期演化，人體中元素豐度與其生存環(huán)境中元素豐度間有著統(tǒng)一性。 通過(guò)對(duì)大量樣品分析結(jié)果已經(jīng)清楚地表明：人體任何一種組織中元素豐度與組成地殼的巖石中化學(xué)元素的絕對(duì)豐度具有相似的分布形式。 人體與巖石圈元素豐度間存在重要差異。 對(duì)大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果清楚地表明：人體中元素含量與地殼巖石中元素絕對(duì)豐度間呈顯著相關(guān)，而人體中元素含量與海水中元素絕對(duì)豐度間地相關(guān)性更為顯著。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期復(fù)雜的地球表層化學(xué)演化與生物進(jìn)化的共軛過(guò)程，形成目前人體元素

11、豐度與巖石圈中元素絕對(duì)豐度既有驚人的相似性又有重要的差異性的特征。地殼巖石中元素絕對(duì)豐度與人體血液中元素濃度的比較二、巖石與礦物（一）、礦物定義：由地質(zhì)作用形成的具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的天然單質(zhì)(如金剛石、自然金等)和化合物(如方解石、石英等),稱為礦物，是組成巖石和礦石的基本單元。有機(jī)作用形成的珍珠、琥珀不是礦物人造寶石不是礦物除了汞(水銀)以外，礦物都是固體礦物具有一定的化學(xué)組成和物理性質(zhì)質(zhì)礦物的原子排列有一定的規(guī)則礦物一般都有自己固有的形態(tài)，但在自然界產(chǎn)出時(shí)常不完整只有部分礦物如水晶、金剛石、黃鐵礦、方解石、黑云母、石棉等少數(shù)礦物易形成其固有的形態(tài)特征礦物也有較大的形體，可以用肉眼及

12、簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法辨認(rèn)規(guī)則金剛石石英自然金紅寶石孔雀綠黃鐵礦1.礦物的分類礦物的分類方法很多,如結(jié)晶分類、工業(yè)分類、成因分類、結(jié)晶化學(xué)分類等。目前廣泛采用的是以礦物化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)為依據(jù)的晶體化學(xué)分類法。由于礦物的性質(zhì)主要決定于礦物的成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu),并與一定的生成條件有關(guān),在一定程度上也反映了自然界化學(xué)元素結(jié)合的規(guī)律,因此,按晶體化學(xué)原則作為礦物分類的主要依據(jù),相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種比較合理的分類方法。根據(jù)這種分類方法,可以將自然界中的礦物分為五大類:自然元素、硫化物、鹵化物、氧化物及氫氧化物、含氧鹽1.自然元素如金，金剛石、石墨、硫磺，還有銅、銀、汞等自然鉑Pt2.硫化物礦物：黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、

13、閃鋅礦、輝鉬礦、雄黃等3.鹵化物礦物（F、Cl、Br、I化合物）：石鹽、鉀鹽、螢石等4.氧化物和氫氧化物礦物： 如赤鐵礦、磁鐵礦、鉻鐵礦、錫石、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦、瀝青鈾礦、石英等。5.含氧酸鹽礦物： 最重要的是下面三種： 硫酸鹽礦物： 有石膏、芒硝、重晶石等 碳酸鹽礦物： 如方解石、孔雀石 硅酸鹽礦物：如正長(zhǎng)石錫石（SnO2）方解石（CaCO3）硅酸鹽礦物種類繁多，約占已知礦物種數(shù)的1/4，占地殼總重量的85% 其中最常見(jiàn)的就是各類長(zhǎng)石、云母、輝石、角閃石、橄欖石等幾種，它們廣泛分布在地殼與地幔內(nèi)。奧長(zhǎng)石（架狀硅酸鹽）蛇紋石（層狀硅酸鹽）薔薇輝石（鏈狀硅酸鹽）黃玉（島狀硅酸鹽）石英（Si

14、O2）2.礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外形晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子）在三維空間周期性重復(fù)排列（即有序排列）的固體。非晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列無(wú)序。晶體礦物組成礦物的質(zhì)點(diǎn)在三維空間周期性重復(fù)排列的礦物?；蚓哂芯w結(jié)構(gòu)的礦物。對(duì)每種礦物來(lái)說(shuō)，如果晶體充分自由發(fā)展，外形較固定，如：食鹽的立方體、方解石的菱體、磁鐵礦的八面體、石英的六方柱和六方雙錐。只有晶體礦物生長(zhǎng)的環(huán)境良好，有充分的時(shí)間，空間才有完好的晶形，并非所有晶體礦物都能以規(guī)則的晶形產(chǎn)出。礦物的非晶質(zhì)體：黑曜巖、珍珠巖、蛋白石 由于儀器觀測(cè)精度越來(lái)越高，過(guò)去許多以為是非晶質(zhì)的礦物，其實(shí)是晶體微小的“隱晶質(zhì)” 原來(lái)被列為非晶質(zhì)礦物的種數(shù)變得越來(lái)越少礦物的同質(zhì)多象與

15、類質(zhì)同象同質(zhì)多象相同化成分的物質(zhì)在不同的地質(zhì)條件（P、T）下，可以形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，從而成為不同的礦物。如石墨、金剛石、化學(xué)成分都是C，其物理性質(zhì)可以完全不同；石英iO2有柯石英、斯石英等。類質(zhì)同象礦物晶體結(jié)構(gòu)中的某種原子或離子可以部分地被性質(zhì)相似的它種原子或離子替代而不改變晶體結(jié)構(gòu)。其物理性質(zhì)差異一般不大。 如：橄欖石（g、e）2SiO4Mg、e為類質(zhì)同象的替代3.礦物的物理性質(zhì)4.常見(jiàn)的造巖礦物石英 (quartz) 的化學(xué)成分為SiO2，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個(gè)礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。低溫石英常呈帶尖頂?shù)牧?/p>

16、柱狀晶體產(chǎn)出，柱面有橫紋，類似于六方雙錐狀的尖頂實(shí)際上是由兩個(gè)菱面體單形所形成的。石英集合體通常呈粒狀、塊狀或晶簇、晶腺等。純凈的石英無(wú)色透明，玻璃光澤，貝殼狀斷口上具油脂光澤，無(wú)解理，摩氏硬度7，比重2.65。受壓或受熱能產(chǎn)生電效應(yīng)。石英因粒度、顏色、包裹體等的不同而有許多變種。無(wú)色透明的石英稱為水晶，紫色水晶俗稱紫晶，煙黃色、煙褐色至近黑色的俗稱茶晶、煙晶或墨晶，玫瑰紅色的俗稱芙蓉石；呈腎狀、鐘乳狀的隱晶質(zhì)石英稱石髓，具不同顏色同心條帶構(gòu)造的晶腺叫瑪瑙，瑪瑙晶腺內(nèi)部有明顯可見(jiàn)的液態(tài)包裹體的俗稱瑪瑙水膽，細(xì)粒微晶組成的灰色至黑色隱晶質(zhì)石英稱燧石，俗稱火石。石英的用途很廣。無(wú)裂隙、無(wú)缺陷的水晶

17、單晶用作壓電材料，來(lái)制造石英諧振器和濾波器。一般石英可以作為玻璃原料，紫色、粉色的石英和瑪瑙還可作雕刻工藝美術(shù)的原料。石英是最重要的造巖礦物之一，在火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖中均有廣泛分布。巴西是世界著名的水晶出產(chǎn)國(guó)，曾發(fā)現(xiàn)直徑2.5米、高5米、重達(dá)40余噸的水晶晶體?？滴醢鎝33圖3.12黃水晶、紫水晶、水晶正長(zhǎng)石 (orthoclase feldspar) 正長(zhǎng)石的化學(xué)組成是KAlSi3O8，晶體屬單斜晶系的架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。正長(zhǎng)石是鉀長(zhǎng)石的亞穩(wěn)相變體，鉀長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石不完全類質(zhì)同象系列。短柱狀或厚板狀晶體，常見(jiàn)卡斯巴雙晶、巴溫諾雙晶和曼尼巴雙晶，集合體為致密塊狀。肉紅或淺黃、淺黃白色，玻璃光

18、澤，解理面珍珠光澤，半透明。兩組解理（一組完全、一組中等）相交成90，由此得正長(zhǎng)石之名。摩氏硬度6，比重2.56-2.58。900以上生成的無(wú)色透明長(zhǎng)石稱透長(zhǎng)石。 正長(zhǎng)石廣泛分布于酸性和堿性成分的巖漿巖、火山碎屑巖中，在鉀長(zhǎng)片麻巖和花崗混合巖以及長(zhǎng)石砂巖和硬砂巖中也有分布。正長(zhǎng)石是陶瓷業(yè)和玻璃業(yè)的主要原料，也可用于制取鉀肥。 正長(zhǎng)石 (orthoclase feldspar)斜長(zhǎng)石 (plagioclase feldspar) 斜長(zhǎng)石屬于NaAlSi3O8（Ab）-CaAl2Si2O8（An）類質(zhì)同象系列的長(zhǎng)石礦物的總稱，共分為6個(gè)礦物種：鈉長(zhǎng)石（An0-10Ab100-90）、奧長(zhǎng)石（An1

19、0-30Ab90-70）、中長(zhǎng)石（An30-50Ab70-50）、拉長(zhǎng)石（An50-70Ab50-30）、倍長(zhǎng)石（An70-90Ab30-10）和鈣長(zhǎng)石（An90-100Ab10-0）。巖石學(xué)中將前二者統(tǒng)稱為酸性斜長(zhǎng)石，而將后三者統(tǒng)稱為基性斜長(zhǎng)石。晶體屬三斜晶系的架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，多為柱狀或板狀，常見(jiàn)聚片雙晶，在晶面或解理面上可見(jiàn)細(xì)而平行的雙晶紋。白至灰白色，有些呈微淺藍(lán)或淺綠色，玻璃光澤，半透明。兩組解理（一組完全、一組中等）相交成8624，故得名斜長(zhǎng)石。摩氏硬度6-6.5，比重2.6-2.76。斜長(zhǎng)石廣泛分布于巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積碎屑巖中。斜長(zhǎng)石是陶瓷業(yè)和玻璃業(yè)的主要原料，色澤美麗者可作

20、寶玉石材料，如日光石。斜長(zhǎng)石 (plagioclase feldspar) 云母 (mica) 云母的化學(xué)組成是XY2-3Z4O10(OH)2，晶體屬單斜晶系的一族層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物的總稱。X代表2:1型結(jié)構(gòu)單元層層間的陽(yáng)離子，主要為K+，也可為Na+。Y代表層內(nèi)八面體片中的陽(yáng)離子，主要是Al3+、Mg2+、Fe2+、Fe3+或Li+。Z代表四面體片中的陽(yáng)離子，基本上是Si4+以及Al3+，Si:Al為3:1。云母族礦物，按照成分和顏色，可分為白云母、金云母、黑云母等。云母通常呈假六方或菱形的板狀、片狀、柱狀晶形。顏色多樣，玻璃光澤，解理面上珍珠光澤，透明或半透明。具一組極完全的平行底面解理

21、，薄片富彈性。摩氏硬度2-3，比重2.7-3.1。具高度的不導(dǎo)電性和耐火性。白云母為無(wú)色及淺灰、淺黃、淺綠等色。呈細(xì)小鱗片狀、具絲絹光澤的異種稱絹云母。金云母是含鎂的云母，黃褐色或金黃色，解理面上常具有半金屬光澤。黑云母是含鎂、鐵的云母，黑、綠黑或褐黑色。白云母和金云母可作為絕緣材料，廣泛用于電器、電子等工業(yè)生產(chǎn)。 云母 (mica)黑雲(yún)母方解石 (calcite) 化學(xué)成分為CaCO3，晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物。晶體常為復(fù)三方偏三角面體或菱面體與六面體的聚形，集合體多呈粒狀、塊狀、鐘乳狀、鮞狀、纖維狀及晶簇狀等。通常為無(wú)色、乳白色，含雜質(zhì)則染成各種顏色，有時(shí)具暈色，其中無(wú)色透明的晶體稱冰洲

22、石，玻璃光澤。摩氏硬度3，比重2.6-2.9，三組完全菱面體解理，故名方解石，性脆。遇冷稀鹽酸劇烈起泡，放出CO2。鑒定特征：菱面體完全解理，硬度不大，加稀鹽酸劇烈起泡。方解石是分布最廣的礦物之一，是組成石灰?guī)r和大理巖的主要成分。在石灰?guī)r地區(qū)，溶解在溶液中的重碳酸鈣在適宜的條件下沉淀出方解石，形成千姿百態(tài)的鐘乳石、石筍、石幔、石柱等自然景觀。 方解石在冶金工業(yè)上用做熔劑，在建筑工業(yè)方面用來(lái)生產(chǎn)水泥、石灰。冰洲石是制作偏光棱鏡的高級(jí)材料。 方解石 (calcite) 巖石圈的組成巖石組成: 火成巖：火成巖以巖漿巖為主。巖漿巖是由巖漿凝結(jié)形成的巖石，約占地殼總體積的65%。分類：酸性巖、中性巖、基

23、性巖和超基性巖。 沉積巖：暴露在地殼表部的巖石，經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕在原地或經(jīng)搬運(yùn)堆積下來(lái)，經(jīng)過(guò)成巖作用而形成的巖石。類型：碎屑巖類， 粘土巖類， 生物化學(xué)巖類。 變質(zhì)巖：由地球內(nèi)力作用引起的巖石性質(zhì)的變化過(guò)程總稱為變質(zhì)作用。由變質(zhì)作用形成的巖石，就是變質(zhì)巖。變質(zhì)作用的因素：溫度、壓力和化學(xué)因素。 如果根據(jù)變質(zhì)母巖的性質(zhì)，把變質(zhì)巖歸屬于沉積巖和火成巖，那么在整個(gè)地殼的巖石組成中，火成巖占95%，而沉積巖只占到5%；但沉積巖卻覆蓋了整個(gè)地球表面的75%，火成巖卻只覆蓋了地球表面的25%。在巖石圈表層的大陸及其鄰近海域（分布面積）：沉積巖70，巖漿巖20，變質(zhì)巖10 從全球表層的分布面積情況看：沉積巖2

24、0，巖漿巖86，變質(zhì)巖4 從巖石圈的體積上看：沉積巖5，巖漿巖35，變質(zhì)巖60巖漿巖由于冷凝結(jié)晶的條件不同，盡管有同樣的成分，所形成的的巖石主要礦物成分雖然差不多，但在巖貌和組構(gòu)上有明顯區(qū)別，成為不同的巖石。主要結(jié)構(gòu)有：1）顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；2）隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；3）玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)；4）斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu)。主要構(gòu)造有：1）塊狀構(gòu)造；2）流動(dòng)構(gòu)造; 3）氣孔構(gòu)造。 隱晶質(zhì)玻璃質(zhì)斑狀結(jié)構(gòu)和似斑狀結(jié)構(gòu) 噴出巖侵入巖1.火成巖長(zhǎng)石康熙版p32圖3.9黑云母石英花崗巖組成 世界資源總儲(chǔ)量的7585%是沉積和沉積變質(zhì)成因的。 石油、天然氣、煤、油頁(yè)巖等可燃性有機(jī)礦產(chǎn)以及鹽類礦產(chǎn)幾乎均為沉積成因。 鐵礦的90%、鉛鋅礦的

25、4050%、銅礦的2530%、錳礦和鋁礦的絕大部分以及其它許多金屬和非金屬礦產(chǎn)均為沉積或沉積變質(zhì)成因的。據(jù)19屆國(guó)際地質(zhì)學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)資料 2.沉積巖與礦床沉積巖原始物質(zhì)成分來(lái)源1.主要由母巖風(fēng)化產(chǎn)物形成的沉積巖(按母巖風(fēng)化產(chǎn)物的類型和其搬運(yùn)沉積作用不同，再劃分為兩類)碎屑巖按粒度劃分礫巖砂巖粉砂巖粘土巖化學(xué)巖按成分劃分碳酸鹽巖硫酸鹽巖鹵化物巖硅巖其它化學(xué)巖2.主要由火山碎屑物質(zhì)組成的沉積巖火山碎屑巖3.主要由生物遺體組成的沉積巖按可燃性劃分可燃生物巖非可燃生物巖煤砂巖礫巖頁(yè)巖巖層沉積巖3.變質(zhì)作用與變質(zhì)巖1）變質(zhì)作用的相關(guān)作用變質(zhì)作用：先成巖在地下高溫高壓和化學(xué)活動(dòng)性流體的參與下，在固態(tài)狀態(tài)下改變

26、其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或化學(xué)成分，從而形成新巖石的作用過(guò)程。一般說(shuō)來(lái)，巖石是否變質(zhì)，是以有無(wú)重結(jié)晶現(xiàn)象或者出不出現(xiàn)變質(zhì)礦物為標(biāo)志（特別在溫度升高的情況下）。根據(jù)觀察判斷，變質(zhì)作用的溫度大體在150900之間，低于150屬于成巖作用的范疇；高于900則又屬于巖漿作用的范疇。巖石在變質(zhì)過(guò)程中基本保持固體狀態(tài)，一般不經(jīng)過(guò)熔融。變質(zhì)作用不僅形成各種變質(zhì)巖，而且還形成多種類型的變質(zhì)礦產(chǎn)。變質(zhì)作用與巖漿作用的區(qū)別溫度：溫度是引起變質(zhì)的基本因素。溫度的變化來(lái)源于地?zé)?、放射性元素的蛻變、巖漿活動(dòng)及地殼運(yùn)動(dòng)諸方面。出現(xiàn)高溫的地區(qū)有：侵入巖體的周圍；斷裂帶附近；地殼深處的放射熱和地?zé)釁^(qū)；現(xiàn)代的島弧和大洋中脊等地區(qū)。壓力：壓

27、力可以使重結(jié)晶礦物產(chǎn)生定向排列，而形成變質(zhì)巖特有的片理構(gòu)造。 靜壓力是上覆地層引起的負(fù)荷壓力。有利于塑性變形和高壓礦物的產(chǎn)生。 定向壓力：其特征是具有定向性，主要由地殼運(yùn)動(dòng)引起的，在地殼中分布不均，在地殼的上部發(fā)育，使巖層產(chǎn)生褶皺、斷裂；使礦物的晶格變形；使其中的片狀礦物和柱狀礦物垂直于定向壓力的方向排列，而成片理構(gòu)造。由于定向壓力出現(xiàn)在地殼淺處，這些地方往往有水分存在，所以在定向壓力條件下，產(chǎn)生的變質(zhì)礦物多含OH-，如白云母、綠泥石、滑石等。2）變質(zhì)作用的因素流體壓力是H2O、CO2、O2等揮發(fā)性流體占據(jù)巖石粒間空隙而產(chǎn)生的。在地下深處，全部負(fù)荷壓力都傳遞給流體，這時(shí)負(fù)荷壓力與流體壓力相等。

28、在地殼淺處，巖層裂隙發(fā)育，并與地表溝通，這時(shí)流體壓力小于負(fù)荷壓力。只有在巖漿侵入體周圍，巖漿結(jié)晶時(shí)析出大量流體，才可能出現(xiàn)流體壓力大于負(fù)荷壓力的狀況?；瘜W(xué)活動(dòng)性流體的存在可使變質(zhì)作用受什么影響呢？可以促使其它組分的溶解，加速擴(kuò)散速度，增強(qiáng)重結(jié)晶作用和變質(zhì)反應(yīng)，同時(shí)將一些成分帶入巖石中，也將某些成分帶出，從而使原巖成分發(fā)生變化；流體的存在會(huì)大大降低巖石的重熔溫度和各變質(zhì)級(jí)別的溫度界限。如花崗質(zhì)的巖石，不含揮發(fā)組分時(shí)重熔溫度為950，若含飽和溶液時(shí)，其中低熔組分在640就開(kāi)始重熔。 3）變質(zhì)作用的方式 重結(jié)晶作用(recrystallization)就是使非晶質(zhì)的巖石變成結(jié)晶質(zhì)的巖石；結(jié)晶小的巖石

29、變?yōu)榻Y(jié)晶粗大的巖石。重結(jié)晶作用是在固態(tài)條件下進(jìn)行，一般不改變?cè)瓗r成分。變質(zhì)結(jié)晶作用（metacrystallization）是指原巖總成分不變，而有新的結(jié)晶礦物形成，這說(shuō)明原巖成分不純。平衡條件溫度是重結(jié)晶作用的主要因素，每一種變質(zhì)礦物的生成和穩(wěn)定都有一個(gè)特定的溫度區(qū)間，只要溫度變化超過(guò)區(qū)間，原礦物就會(huì)消失，新礦物就開(kāi)始形成，如純石灰?guī)r（CaCO3），溫度升高將變成大理巖，溫度繼續(xù)升高，結(jié)晶顆粒有變粗的趨勢(shì)。如無(wú)外來(lái)物質(zhì)的參與不會(huì)有新礦物出現(xiàn)，只是結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。如果是硅質(zhì)灰?guī)r（含SiO2的灰?guī)r），溫度升高則出現(xiàn)新的變質(zhì)礦物硅灰石：SiO2CaCO3CaSiO3CO2 當(dāng)壓力為1巴時(shí)，反應(yīng)式的平

30、衡溫度為273；壓力為1千巴時(shí)，平衡溫度是580680；壓力為2千巴時(shí)，平衡溫度是610750 重結(jié)晶作用和變質(zhì)結(jié)晶作用 壓力在重結(jié)晶作用中是影響溫度平衡的重要因素。上面的硅灰石反應(yīng)式就說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。另外，壓力增大有利于形成分子體積小而密度大的礦物。例如： Mg2SiO4CaAl2SiO8CaMg2Al2Si3O12 （橄欖石）（鈣長(zhǎng)石） （石榴子石）克分子體積 43.9cc 101.1cc 121cc比重 3.2 2.7 3.44.3可見(jiàn)，通過(guò)反應(yīng)，礦物體積縮小24cc，這就是變質(zhì)巖中出現(xiàn)比重大，體積小的礦物的原因。在變質(zhì)作用過(guò)程中，由于外來(lái)流體（熱氣、熱液）的加入，與巖石中的某種組分起化

31、學(xué)反應(yīng)，發(fā)生置換，使巖石中出現(xiàn)新礦物，這種作用就叫交代作用。如含Na的流體與鉀長(zhǎng)石反應(yīng)置換出K，而形成新礦物鈉長(zhǎng)石。KAlSi3O8NaNaAlSi3O8K (鉀長(zhǎng)石) (加入Na) （鈉長(zhǎng)石）（流失K）交代作用（metasomatism）交代作用的特點(diǎn)是：在固態(tài)下進(jìn)行；交代前后巖石總體積不變；原礦物的成分被置換與新礦物的形成同時(shí)。交代作用的強(qiáng)度和范圍決定于：圍巖性質(zhì)；化學(xué)活動(dòng)性流體的成分；巖石裂隙的多少；作用時(shí)間的長(zhǎng)短。4）變質(zhì)作用的基本類型 變質(zhì)作用的分類主要根據(jù)地質(zhì)環(huán)境、變質(zhì)因素及產(chǎn)物的特征劃分為接觸變質(zhì)作用、碎裂變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用、混合巖化作用及洋底變質(zhì)作用。 我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在接觸

32、變質(zhì)作用、碎裂變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用這三個(gè)類型上。 接觸變質(zhì)作用（contact metamorphism）接觸變質(zhì)作用發(fā)生在巖漿巖體與圍巖的接觸帶上，是巖漿散發(fā)的熱量和流體引起的變質(zhì)作用。 一般接觸變質(zhì)作用發(fā)生在38km深度范圍內(nèi)。上覆巖層的負(fù)荷壓力在8002100巴（以275巴/km計(jì)）。按侵入體可以上升到1km淺處計(jì)，接觸變質(zhì)作用的有效壓力范圍是2002000巴。這個(gè)壓力與區(qū)域變質(zhì)及碎裂變質(zhì)的壓力相比（幾千1萬(wàn)巴）是很小的?？梢?jiàn)接觸變質(zhì)作用是一種低壓高溫的變質(zhì)作用。溫度和化學(xué)活動(dòng)性流體是主要原因。 按變質(zhì)因素和圍巖變質(zhì)特征，又可分為：接觸熱變質(zhì)作用；接觸交代變質(zhì)作用。 前者是巖漿巖體散發(fā)

33、的熱引起圍巖的變質(zhì)所形成的變質(zhì)巖，不具備片理構(gòu)造，稱為角巖，如紅柱石角巖、大理巖等。后者是巖體中的揮發(fā)組分與圍巖發(fā)生作用引起的變質(zhì)，使之產(chǎn)生新礦物組合的巖石。特別是中酸性巖體與碳酸鹽類的巖石接觸（石灰?guī)r）而形成夕卡巖（含多金屬如Fe、Cu、W、Sn、Mo、Pb、Zn等）。 一般巖漿類型不同，溫度也不一樣?；◢弾r侵入體的溫度為700800；正長(zhǎng)巖為900；輝長(zhǎng)巖為1200。這說(shuō)明基性巖體外圍的變質(zhì)比酸性巖外圍的變質(zhì)溫度高。而且愈接近巖體圍巖變質(zhì)深，遠(yuǎn)離巖體的圍巖變質(zhì)淺，最后過(guò)渡為原巖。從平面上看，組成環(huán)狀接觸變質(zhì)帶，稱為變質(zhì)暈或變質(zhì)圈。接觸變質(zhì)作用示意圖 碎裂變質(zhì)作用（或動(dòng)力變質(zhì)作用） （dyn

34、amic metamorphism） 動(dòng)力變質(zhì)作用是在定向壓力作用下發(fā)生變質(zhì)的一種作用。這種變質(zhì)由于動(dòng)力作用的時(shí)間短暫，又可能多次疊加，結(jié)果使巖石發(fā)生破碎。其變質(zhì)程度由巖石的破裂程度表現(xiàn)出來(lái)，這種巖石稱為碎裂巖。如果由大小不等的巖塊嵌在一起時(shí)，叫斷層角礫巖。在韌性條件下形成的動(dòng)力變質(zhì)巖叫糜棱巖。 這種作用常出現(xiàn)在斷層帶上，多伴有重晶作用和變晶作用（如出現(xiàn)綠泥石、綠簾石、蘭晶石等），有時(shí)出現(xiàn)構(gòu)造透鏡體。 區(qū)域變質(zhì)作用（regional metamorphism）這種變質(zhì)作用常在大范圍內(nèi)發(fā)生呈帶狀。變質(zhì)帶長(zhǎng)幾百幾千公里；寬幾十幾百公里；深度從幾公里幾十公里；壓力在200010000巴以上。引起這種

35、變質(zhì)作用除負(fù)荷壓力以外，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的應(yīng)力常疊加其上。 區(qū)域變質(zhì)的溫度范圍在150-900之間。熱量來(lái)源于地幔的熱流和局部的動(dòng)力熱和巖漿熱。局部地方常因熱量不均勻積累，而有“超高熱囊”出現(xiàn)，使巖石發(fā)生重熔。從整體看溫度是比較均勻的，即使有侵入體的插入和碎裂帶的切割，也沒(méi)有改變區(qū)域變質(zhì)帶的特征。所以，引起區(qū)域變質(zhì)作用的溫度與侵入巖體和構(gòu)造作用關(guān)系較小?；瘜W(xué)活動(dòng)性流體的作用普遍，主要來(lái)源于巖石和礦物的脫水和脫碳反應(yīng)。 總的來(lái)說(shuō)，區(qū)域變質(zhì)作用是變質(zhì)因素綜合引起的，區(qū)域變質(zhì)巖與原巖相比，不論在化學(xué)成分上，礦物成分上以及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上都有改變。 從歷史發(fā)展角度看，區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程是長(zhǎng)期的、復(fù)雜的，也是周期

36、性疊加的。在空間上，變質(zhì)程度隨溫度的升高而逐漸加深，從而反映出變質(zhì)作用由低級(jí)到高級(jí)的排列規(guī)律。區(qū)域變質(zhì)巖普遍具有礦物作定向性排列的片理構(gòu)造。由低級(jí)到高級(jí)顯示為板狀千枚狀片狀片麻狀構(gòu)造。 區(qū)域變質(zhì)巖在高溫高壓下，因產(chǎn)生塑性變形，且多次疊加，所以變質(zhì)巖中常見(jiàn)復(fù)雜的小型構(gòu)造。三大類巖石的相互關(guān)系巖石一旦改變其所處的環(huán)境將隨之發(fā)生改造，可以轉(zhuǎn)化為其它類型巖石。 出露到地表面的巖漿巖、變質(zhì)巖與沉積巖，經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)作用而變成沉積物，沉積物埋到地下淺處就硬結(jié)成巖-重新形成沉積巖。 埋到地下深處的沉積巖或巖漿巖，在溫度不太高的條件下，可以以固態(tài)的形式發(fā)生變質(zhì)，變成變質(zhì)巖. 不管什么巖石，一旦進(jìn)入高溫（

37、大于700800）狀態(tài)，巖石就將逐漸熔融成巖漿。巖漿在上升的過(guò)程中降低著自身的溫度，使自身的成分復(fù)雜化，并在地下淺處冷凝成侵入巖，或噴出地表而形成火山巖。 在巖石圈內(nèi)形成的巖石，由于地殼抬升，上覆巖石遭受剝蝕，它們又有機(jī)會(huì)變成出露地表的巖石。火成巖變質(zhì)巖沉積巖熔 化埋藏巖化作用搬運(yùn)沉積崩解分解溶蝕變 質(zhì) 作 用熔 化凝固巖漿侵入變 質(zhì) 作 用埋藏巖化作用搬運(yùn)沉積崩解分解溶蝕凝固巖漿侵入巖石轉(zhuǎn)化循環(huán)示意圖崩解分解溶蝕沉積物的搬運(yùn)和沉積噴出的火成巖埋藏和巖化沉積巖變質(zhì)作用變質(zhì)巖變質(zhì)作用熔化侵入巖漿的上升侵入的火成巖巖漿的上升由地殼上升和剝蝕而露出放射熱太陽(yáng)能三大巖石的基本特點(diǎn) 巖 類特 點(diǎn) 巖 漿

38、 巖 沉 積 巖 變 質(zhì) 巖產(chǎn) 狀侵入，噴出 層狀產(chǎn)出隨原巖產(chǎn)狀而定形 成 環(huán) 境巖漿泠卻，降溫降壓常溫常壓增溫增壓結(jié) 構(gòu)大部分為結(jié)晶的巖石，部分為隱晶質(zhì)、玻璃質(zhì)碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)等重結(jié)晶巖石，具粒狀、鱗片狀、斑狀等各種變晶結(jié)構(gòu)構(gòu) 造多為塊狀構(gòu)造。噴出巖具氣孔狀、杏仁狀、流紋狀等構(gòu)造各種層理構(gòu)造，如斜層理、水平層理、交錯(cuò)層理等大部分具片理構(gòu)造，部分為塊狀構(gòu)造標(biāo) 準(zhǔn) 礦 物橄欖石等石鹽、石膏等滑石、石墨等其 它不含生物化石，圍巖有烘烤現(xiàn)象,不能形成褶曲構(gòu)造多含生物化石，可形成明顯的褶曲可有化石(副變質(zhì)巖)，可形成褶曲內(nèi)生成礦作用在巖石圈內(nèi)部，由于物理、化學(xué)條件的變化使有用物質(zhì)

39、達(dá)到工業(yè)上有用、并且成本上合算的程度，這種有用物質(zhì)的聚集就稱為內(nèi)生礦產(chǎn)資源。 這種在巖石圈內(nèi)使有用物質(zhì)聚集的作用就叫內(nèi)生成礦作用。 當(dāng)巖漿自海底噴出時(shí)，攜帶了各種有用元素的氣體揮發(fā)分就可以與海水結(jié)合，迅速冷凝、堆積在海底形成富含貴金屬或有色金屬的“黑礦”或其它硫化物礦床。熱水溶液噴出海底，常在海底構(gòu)成“黑煙囪”與基性侵入體結(jié)晶分異作用相關(guān)的鐵礦床或鉑礦床 當(dāng)基性巖漿侵入作用發(fā)生時(shí)，少數(shù)比重量較大的鐵族、鉑族元素易于下沉到巖體下部，相對(duì)聚集，有時(shí)就可形成鐵礦床或鉑礦床，如我國(guó)四川渡口最著名的攀枝花鐵礦床（含釩、鈦）。矽卡巖型礦床 中、酸性侵入體的上部接觸帶，當(dāng)與碳酸鹽巖石，尤其與石膏巖鹽層相接觸

40、，圍巖中的堿、氯化物、碳酸根、硫酸根與巖漿發(fā)生接觸交代變質(zhì)作用?？尚纬稍S多富銅、富鐵、白鎢、黃金等礦床，這是我國(guó)東部地區(qū)常見(jiàn)的一種礦床類型。氣成熱液礦床 中、酸性巖漿侵入活動(dòng)晚期，常分泌出大量富含氣體、揮發(fā)分的流體，它們一般聚集在巖體頂部； 大氣降水滲入地下，水溫升高，它也可溶解并攜帶大量有用元素； 在成巖與變質(zhì)作用過(guò)程中，晶格中與晶格間的水分子會(huì)被排出，在地下聚集成富含有用元素的流體。 上述三種流體中的任何一種，或者是它們的混合，都可以向壓力較小的方向流動(dòng)。將金屬元素堆積在孔隙與裂隙較多的部位，有用元素?？筛患缴锨П痘蛏先f(wàn)倍。形成氣成熱液礦床。 貴金屬（Au、Ag）、有色金屬（Cu、Pb、

41、Zn） 稀有金屬（、Sn、Mo、Bi、Hg、As、Sb、Co） 放射性元素（） 絕大部分蛇紋石石棉、菱鎂礦（MgCo）、石墨（）、磷灰?guī)r（磷酸鈣）等有用物質(zhì)聚集的主要方式。 對(duì)地下流體及其成礦作用的研究，已經(jīng)成為礦床學(xué)家與地球化學(xué)家特別注目的課題。變質(zhì)作用礦產(chǎn)資源 太古代到早元古代與海底火山作用相關(guān)的鐵、硅質(zhì)巖石，可以在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，使鐵質(zhì)進(jìn)一步聚集，形成磁鐵石英巖，構(gòu)成礦體。 在區(qū)域變質(zhì)作用下，煤層可變質(zhì)而成為石墨礦層 灰黑色的石灰?guī)r經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用，將炭分或其易揮發(fā)的有機(jī)雜質(zhì)排除掉，而變成為白色的大理巖，變成良好的建筑石材韌性剪切帶中的金礦 后期的流體可以大體沿韌性剪切帶礦物定向排列的裂

42、開(kāi)面而聚集成礦。此時(shí)韌性剪切帶其實(shí)是起到了一種良好圍巖的作用。金礦脈中金元素的含量比一般巖石中的含量富集了上千倍。巖石圈的物理狀態(tài)決定了三大巖石（沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖）的形成。 地?zé)岬娘@示表明了地內(nèi)熱場(chǎng)的存在。 巖漿作用是熔融的巖漿向上運(yùn)移、冷凝或噴出地表的過(guò)程。 變質(zhì)作用是在地下由于溫度、壓力或流體作用的影響，使原有巖石在固態(tài)條件下，發(fā)生物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化。 三大巖石可以相互轉(zhuǎn)化，它們是巖石圈自身動(dòng)力作用以及與其他圈層相互作用的產(chǎn)物。 特定的巖漿與變質(zhì)作用過(guò)程，特定的物質(zhì)基礎(chǔ)有可能使有用元素富集，形成內(nèi)生礦床。三大巖石類型總結(jié)引起地殼及其表面形態(tài)不斷變化的作用，叫做“地質(zhì)作用”地質(zhì)

43、作用的能量來(lái)源： 放射性元素蛻變時(shí)產(chǎn)生的熱能、重力能、旋轉(zhuǎn)能等, 地球外部，主要是太陽(yáng)輻射能及轉(zhuǎn)化形式，如風(fēng)能等 來(lái)自地球內(nèi)部的能量所起的作用稱為“內(nèi)力作用 來(lái)自地球外部的能量所起的作用稱為“外力作用 內(nèi)外力作用的具體表現(xiàn)： 內(nèi)力作用主要表現(xiàn)為：地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用、地震等 外力作用主要表現(xiàn)為：地殼表層物質(zhì)的破壞、搬運(yùn)、堆積等 地球內(nèi)力(內(nèi)動(dòng)力,內(nèi)營(yíng)力)是因地球的內(nèi)能而產(chǎn)生的力。地球的內(nèi)力主要作用于地球上地幔軟流層之上的巖石圈,導(dǎo)致巖石圈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用和地震作用的發(fā)生,引起地球物質(zhì)的不均勻性。 第三節(jié) 內(nèi)力作用下的地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)一、地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（一）、地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)概說(shuō)1.地

44、殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的概念構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(tectonic movement)在地球內(nèi)力作用下引起巖石圈的巖石發(fā)生變形、變位的機(jī)械作用,它反映在地表,表現(xiàn)為地形高低變化,海洋、陸地范圍的改變,巖石產(chǎn)狀的改變以及地震等。廣義的地殼運(yùn)動(dòng)是指地殼內(nèi)部物質(zhì)的一切物理和化學(xué)的變化,包括地殼的變形、變質(zhì)作用、巖漿作用、地震等。狹義的地殼運(yùn)動(dòng)是指主要由內(nèi)力作用所引起的地殼隆起、拗陷以及形成各種構(gòu)造形態(tài)的運(yùn)動(dòng)。2.地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的基本特征（1）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有方向性 包括水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)兩種水平運(yùn)動(dòng)（horizontal movement）：水平運(yùn)動(dòng)是指地殼在水平方向起主要作用的力,即與地面成切線方向的力(包括地殼的壓縮和拉張)

45、作用下,地殼巖層所發(fā)生的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)使相鄰塊體受到擠壓、或者被分離拉開(kāi),或者剪切錯(cuò)動(dòng),甚至旋轉(zhuǎn)。 表現(xiàn)為巖石圈的水平擠壓或水平引張，使巖層發(fā)生褶皺和斷裂，甚至形成巨大的褶皺山系或巨大的地塹和裂谷。 相對(duì)說(shuō)來(lái)，水平運(yùn)動(dòng)難于觀察，常用三角測(cè)量網(wǎng)來(lái)查明，如美國(guó)西海岸舊金山附近的圣安德列斯斷層，經(jīng)三角測(cè)量證明，水平錯(cuò)開(kāi)達(dá)480km。又如我國(guó)東部的郯城廬江斷裂，據(jù)地質(zhì)標(biāo)志估計(jì)，斷層的東西兩側(cè)平錯(cuò)了740km。 舊金山附近三角測(cè)量站的相對(duì)位移垂直運(yùn)動(dòng)（vertical movement） 地殼的垂直運(yùn)動(dòng)是指地殼塊體沿著地球半徑方向發(fā)生的上升或下降的運(yùn)動(dòng)。一般表現(xiàn)為大面積的上升和下降運(yùn)動(dòng)，形成大型的隆起和

46、拗陷，引起海侵和海退 一般說(shuō)來(lái)，垂直運(yùn)動(dòng)易于識(shí)別，但垂直運(yùn)動(dòng)比水平運(yùn)動(dòng)緩慢。在同一地區(qū)的不同時(shí)間內(nèi)，上升運(yùn)動(dòng)和下降運(yùn)動(dòng)常常交替進(jìn)行。另外，垂直運(yùn)動(dòng)總是此起彼落。在大陸內(nèi)部，垂直運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)大地水準(zhǔn)測(cè)量來(lái)發(fā)現(xiàn)。在海邊可以利用各種標(biāo)志來(lái)驗(yàn)證。 意大利古羅馬廢墟塞拉比斯古廟石柱（二）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的速度和幅度構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有快有慢，但多數(shù)是長(zhǎng)期緩慢的運(yùn)動(dòng)，例如喜馬拉雅山，在四千萬(wàn)年前還是一片汪洋，今日卻成了世界屋脊。第三紀(jì)以來(lái)，每年平均上升0.05cm。從18621932年的70年間，平均每年上升1.82cm，近些年來(lái)上升速度還在增加。此外像大洋中脊，也以每年24cm的速度向兩側(cè)移動(dòng)。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的幅度（指位移量）

47、，是隨時(shí)間和地點(diǎn)而變化的。運(yùn)動(dòng)的幅度與運(yùn)動(dòng)的方向和速度有關(guān)。不論垂直運(yùn)動(dòng)還是水平運(yùn)動(dòng)，只要運(yùn)動(dòng)方向不變，時(shí)間愈長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)幅度愈大，同一時(shí)間內(nèi)，速度愈快，運(yùn)動(dòng)幅度愈大。如喜馬拉雅山。自開(kāi)始上升以來(lái)，幅度已超過(guò)10000m。相反，像江漢平原地區(qū)，根據(jù)那里的上第三系和第四系沉積物厚度計(jì)算，卻下降了1000m左右。三、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的地質(zhì)證據(jù)（地層表現(xiàn)）地質(zhì)證據(jù)：通過(guò)沉積物或沉積巖的厚度、巖相變化、褶皺和斷裂以及地層接觸關(guān)系等來(lái)了解構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的狀況。 巖相是指沉積巖生成時(shí)的自然環(huán)境、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及所含生物的特征在巖石上的總體表現(xiàn)。地殼上升，沉積物的粒度變粗，厚度變小，甚至沒(méi)有沉積物，而使地表遭受風(fēng)化剝蝕（

48、這是海退）；如果地殼下降，沉積物的粒度變細(xì)，厚度加大（這是海進(jìn)）；如果地殼運(yùn)動(dòng)活動(dòng)頻繁，交替出現(xiàn)，自然沉積物的粗細(xì)就復(fù)雜多變。反之，如果地殼運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，沉積物就趨于簡(jiǎn)單化?？傊练e巖的巖相變化，就意味著地殼運(yùn)動(dòng)的方向、速度變化；沉積巖的厚度變化卻反映了升降運(yùn)動(dòng)的幅度。如果同一種沉積巖在淺海中沉積，當(dāng)沉積的厚度超過(guò)淺海深度，若超過(guò)愈多，說(shuō)明地殼下降幅度愈大。反之，如果同一種沉積巖沉積很薄，甚至產(chǎn)生缺失，這就說(shuō)明該地區(qū)相對(duì)上升的幅度很大，也意味著該地區(qū)已露出水面。（二）褶皺和斷層褶皺和斷層是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的直接表現(xiàn)。一般升降運(yùn)動(dòng)引起的褶皺，從形態(tài)上看常常是一些大型的寬緩的隆起和拗陷。產(chǎn)生的斷層也主要

49、是張力引起的正斷層或高角度的逆斷層。如汾渭地塹、萊茵地塹、東非裂谷和大洋中脊等。 （三）地層的接觸關(guān)系是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的集中表現(xiàn)。常見(jiàn)的地層的接觸關(guān)系有整合、假整合和不整合三種形式。 1.整合（conformity） 指兩套地層時(shí)代連續(xù)，巖層之間產(chǎn)狀一致，互相平行，這說(shuō)明它們?cè)诔练e時(shí)，其間沒(méi)有發(fā)生間斷現(xiàn)象。盡管有過(guò)升降運(yùn)動(dòng)的交替，但沉積物沒(méi)有停止過(guò)。2.平行不整合又叫假整合（disconformity） 指兩套地層重疊，產(chǎn)狀基本一致，但時(shí)代不連續(xù)，其間缺失某些時(shí)代的沉積物（或地層）。這種接觸關(guān)系說(shuō)明其間發(fā)生過(guò)升降運(yùn)動(dòng)，而且變?yōu)殛懙卦馐芮治g，使兩套地層之間出現(xiàn)凹凸不平的侵蝕面，這個(gè)面叫不整合面。缺失的

50、地層時(shí)代，就是地殼上升的時(shí)期 平行不整合和角度不整合的形成過(guò)程示意圖 O奧陶系 S志留系 D泥盆系C石炭系 箭頭指示構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方向 3.角度不整合（unconformity） 指兩套地層的接觸既不相互平行，地層時(shí)代又不連續(xù)，其間有地層缺失（沉積物發(fā)生過(guò)間斷），這說(shuō)明在第二套地層形成以前，曾發(fā)生過(guò)水平擠壓運(yùn)動(dòng)和上升運(yùn)動(dòng)，使上下兩套地層間成交角接觸。二、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的巖石變形（一）地質(zhì)構(gòu)造（geologic structure） 組成地殼的巖層和巖石，在地殼運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的作用下，發(fā)生變形、變位的行跡叫地質(zhì)構(gòu)造。從沉積作用所知，不論在海盆、湖盆或平原上沉積而成的巖石，它們都是水平的或近于水平的。為什么會(huì)變

51、成種種復(fù)雜的狀態(tài)呢？顯然是后來(lái)發(fā)生的變化，其主要原因就是受地殼運(yùn)動(dòng)影響的結(jié)果。地殼主要由堅(jiān)硬的巖石組成，難道也會(huì)發(fā)生彎曲？其實(shí)只要考慮到地殼運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期性，巖石受力的環(huán)境狀況就不難理解了。巖石在高溫高壓下，同樣可以變得“柔軟”。（二）巖層的產(chǎn)狀（attitude of stratum） 巖層是指具有平行或近似平行頂?shù)酌娴膶訝顜r石。巖層的產(chǎn)狀是指巖層在空間的分布狀態(tài)即巖石的面狀構(gòu)造(如層面、片理、褶皺軸等)相對(duì)于水平參考面的空間位置,表示這種空間位置的數(shù)據(jù)稱產(chǎn)狀要素,產(chǎn)狀要素包括走向、傾向和傾角1.走向（strike） 巖層或其他面狀構(gòu)造與水平參考面的交線稱為走向線,而走向線兩端的延伸方向即為走向

52、,它表示巖層在水平面上的延展方向。巖層的走向用走向線的方位角來(lái)表示,同一巖層的走向有兩個(gè)值,相差1802.傾向（dip） 指傾斜巖層層面上垂直于走向的傾斜線在水平面上的投影指向傾斜下方的方向，也用方位角表示。傾向與走向始終保持90的關(guān)系。3.傾角（dipangle） 傾角是指傾斜巖層層面與水平面間的最大夾角。它的數(shù)值在090的范圍內(nèi)（三）褶皺構(gòu)造巖層在側(cè)方擠壓力的作用下發(fā)生的波狀彎曲的塑性變形。巖層若只發(fā)生一個(gè)彎曲,稱為褶曲;兩個(gè)或兩個(gè)以上的褶曲組合,叫做褶皺。它們是由巖層發(fā)生連續(xù)性的移動(dòng)而形成的構(gòu)造形跡。 傾向1.褶皺的基本形態(tài)背斜（anticline） 向斜（syncline） 2.褶皺要

53、素雖然褶皺的形態(tài)很多，但它們都是由核部、翼部、軸面和樞紐等部分組成，這些組成部分就稱為褶皺要素。 軸面樞紐翼部部核1核部（core）指褶皺的中央部分。2翼部（limb）指褶皺兩側(cè)的巖層。 3軸面（axial plane）是平分褶皺為兩部分的理想面。軸面可以是直立的、傾斜的和水平的。軸面與水平面的交線叫軸線（axial line）。4樞紐（hinge）是軸面與同一層巖層的交線。樞紐在垂直面上看可以是水平的，也可以是波狀起伏的。如果從水平面上看，它可以是一條直線，也可以是一條曲線。它表示褶皺的延伸狀態(tài)，也表示褶皺的傾伏情況。 3.褶皺的類型褶皺類型多種多樣，下面我們介紹兩種重要的形態(tài)分類： 1)根

54、據(jù)軸面產(chǎn)狀分類直立褶皺（erect fold）褶皺軸面直立，兩翼傾向相反，傾角相等，又叫對(duì)稱褶皺。傾斜褶皺（inclined fold）褶皺軸面傾斜，兩翼傾向相反，但傾角不等。倒轉(zhuǎn)褶皺（overturned fold）褶皺軸面傾斜，兩翼傾向相同，一翼正常，一翼倒轉(zhuǎn)。 平臥褶皺（recumbent fold）褶皺軸面水平，一翼正常，一翼倒轉(zhuǎn)。 2）根據(jù)樞紐的產(chǎn)狀分類水平褶皺（horizontal fold）褶皺樞紐水平，褶皺核部寬度不變，褶皺兩翼巖層的露頭線平行延伸。傾伏褶皺（hinge fold）褶皺樞紐傾斜，兩翼巖層延伸不遠(yuǎn)就逐漸靠近而連接起來(lái)（封閉起來(lái)）。波狀褶皺（wave fold）褶皺

55、樞紐呈起伏狀，在地面露頭上表現(xiàn)為核部忽寬忽窄。如果背斜褶皺和向斜褶皺是短軸的，寬度與長(zhǎng)度之比在1：3內(nèi)，則叫穹隆構(gòu)造（dome）和構(gòu)造盆地（basin）。（四）斷裂構(gòu)造 物體受力發(fā)生變形這是一般性常識(shí)。當(dāng)變形超過(guò)巖石的強(qiáng)度極限時(shí)，巖層的連續(xù)性和完整性受到破壞，就會(huì)發(fā)生斷裂。它是地殼中普遍發(fā)育的基本構(gòu)造之一,其規(guī)模有大有小。據(jù)破裂巖石的相鄰巖塊相對(duì)位移的程度將斷裂構(gòu)造分節(jié)理、劈理和斷層三大類。（一）節(jié)理（joint） 其實(shí)就是巖層受力后沒(méi)有發(fā)生顯著位移的裂隙。節(jié)理的兩壁叫節(jié)理面。節(jié)理規(guī)模大小不一。節(jié)理在巖石中常成群出現(xiàn)，有時(shí)幾組節(jié)理將巖石切割成塊狀。節(jié)理可以是平整的，也可以是不平整的。其產(chǎn)狀可以

56、是直立的、傾斜的和水平的。常見(jiàn)的節(jié)理有張節(jié)理和剪節(jié)理兩種。 1）張節(jié)理（tension joint） 張節(jié)理是在張應(yīng)力作用下而產(chǎn)生的節(jié)理，張節(jié)理平行擠壓力的方向出現(xiàn)。節(jié)理面粗糙不平。2）剪節(jié)理（shear joint） 剪節(jié)理是受剪應(yīng)力作用而產(chǎn)生的節(jié)理。它是在擠壓與伸張兩個(gè)方向之間出現(xiàn)的一對(duì)相交節(jié)理，外形成“X”型，故叫X節(jié)理。剪節(jié)理常呈羽列現(xiàn)象。（二）劈理 是指巖石受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響而形成的一種薄板狀裂開(kāi)。只產(chǎn)生于構(gòu)造變動(dòng)比較強(qiáng)烈的巖層中,因此其分布不如節(jié)理普遍。劈理可分為破劈理和流劈理。破劈理常發(fā)生在脆性巖層內(nèi),它的形成與剪切節(jié)理相似,實(shí)質(zhì)是一種密集的節(jié)理;流劈理是巖石受力變形時(shí),片狀、板狀

57、或針狀礦物顆粒沿壓力小的方向排列,形成易于劈開(kāi)的軟弱面。（三）斷層（fault） 巖層受力后沿破裂面兩側(cè)的巖塊發(fā)生顯著的位移，使巖層失去連續(xù)性和完整性，就叫斷層。斷層規(guī)模不等，小者在手標(biāo)本上可見(jiàn)，大者可以切穿巖石圈，叫深大斷裂。斷層形成原因很多，外力作用也可以形成。而我們講的是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷層。 斷層的分類方法較多，但按形態(tài)分類仍然是研究斷層的基礎(chǔ)。根據(jù)斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向分為正斷層、逆斷層及平移斷層。（1）正斷層（normal fault）指上盤(pán)下降，下盤(pán)相對(duì)上升。斷層面傾角一般在45以上。這種斷層多為張力或重力作用形成。 （2）逆斷層（revers fault）指上盤(pán)上升，下盤(pán)相對(duì)下降

58、的斷層（圖8-11B）。這類斷層主要由水平擠壓而形成，按斷面的傾角又分為：沖斷層（斷面傾角45）；逆掩斷層（斷面傾角在2545間）；輾掩斷層（斷面傾角25）。 （3）平移斷層（strike-slip fault） 兩盤(pán)沿?cái)鄬用孀呦蚍较蜃魉竭\(yùn)動(dòng)的斷層。一般這種斷層的斷層面較陡，是由水平剪切力形成。 實(shí)際上，我們?cè)谝巴庖?jiàn)到的斷層，并非單純的上下移動(dòng)和水平移動(dòng)，嚴(yán)格的說(shuō)，是上下移動(dòng)和水平移動(dòng)兼而有之的斜向滑動(dòng)形式。 斷層的基本類型圖解四、巖石圈活動(dòng)的幾種模式簡(jiǎn)介 關(guān)于全球性巖石圈運(yùn)動(dòng),有多種理論加以解釋,但直到現(xiàn)在仍然沒(méi)有一種假說(shuō)能夠作出全面完滿的解釋。 比較有代表性的有地槽地臺(tái)說(shuō)、地洼說(shuō)、板塊構(gòu)

59、造說(shuō)、大陸漂移說(shuō)、海底擴(kuò)張說(shuō)、地質(zhì)力學(xué)說(shuō)等。1.板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō) 20世紀(jì)逐漸發(fā)展起來(lái)的全球性構(gòu)造理論,目前世界上極為活躍和最盛行的理論。是在大陸漂移、海底擴(kuò)張等學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上繼承、發(fā)展而來(lái)。(1)大陸漂移說(shuō) 大陸漂移的設(shè)想早在19世紀(jì)初就出現(xiàn)了，最初的提出是為了解釋大西洋兩岸明顯的對(duì)應(yīng)性。直到1915年，德國(guó)氣象學(xué)家阿爾弗雷德魏格納（Alfred Wegener）的大陸和海洋的形成問(wèn)世，才作為一個(gè)科學(xué)假說(shuō)受到廣泛重視。不同大陸生物相似性的解釋中國(guó)地處環(huán)太平洋構(gòu)造帶和特提斯構(gòu)造帶的丁字接合處，具有中國(guó)特色的大地構(gòu)造特征?！安ɡ藸铊偳稑?gòu)造學(xué)說(shuō)”、“地質(zhì)力學(xué)”、“多旋回構(gòu)造”、“地洼說(shuō)”和“斷塊構(gòu)造說(shuō)”

60、是老一輩地質(zhì)學(xué)家對(duì)我國(guó)大地構(gòu)造特征的總結(jié)，被稱為“中國(guó)五大地質(zhì)構(gòu)造學(xué)派”?！安ɡ藸铊偳稑?gòu)造” 學(xué)說(shuō) 全球由不同級(jí)別的構(gòu)造活動(dòng)帶分開(kāi)，又被其鑲嵌組成級(jí)級(jí)相套的鑲嵌圖案。地殼運(yùn)動(dòng)無(wú)不采取波浪運(yùn)動(dòng)形式。地質(zhì)力學(xué)簡(jiǎn)介 地質(zhì)力學(xué)，是運(yùn)用力學(xué)的觀點(diǎn)，研究地殼構(gòu)造和地殼運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科。它是我國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家李四光教授，從本世紀(jì)二十年代初在研究我國(guó)和東亞構(gòu)造的基礎(chǔ)上，總結(jié)廣大地質(zhì)工作者的長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而創(chuàng)建的地質(zhì)科學(xué)中的一門邊緣學(xué)科。李四光教授曾形象化地講過(guò)“地質(zhì)力學(xué)是一門邊緣學(xué)科，它的一條腿站在地質(zhì)學(xué)方面，另一條腿站在力學(xué)方面?！?地質(zhì)力學(xué)的核心是構(gòu)造體系。所謂構(gòu)造體系是指通過(guò)對(duì)構(gòu)造形跡的研究,并用次序把它