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序言大地表面的巖石和土,和人類密切相關(guān)。作為工程建設(shè)的地基,軟還是硬?完整還是破碎?透水與否?等等工程性質(zhì);作為人類生產(chǎn)生活的環(huán)境,其性質(zhì)和演變規(guī)律。受人類活動(dòng)的影響?對(duì)人類環(huán)境的影響?是否產(chǎn)生危害??jī)刹糠种R(shí):1.有關(guān)地球、地殼、地質(zhì)作用的性質(zhì)和規(guī)律---基礎(chǔ)知識(shí);2.巖土的工程性質(zhì)、與人類生活及建設(shè)相關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象的性質(zhì)和規(guī)律。第1部分知識(shí)地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí):
地球和地殼,地殼的組成和特徵。5次試驗(yàn)課(第3周-第7周)地殼中最常見的造巖礦物(約18種)主要巖石(約30種)。
地質(zhì)作用的規(guī)律及其產(chǎn)物地下:巖漿活動(dòng)---巖漿巖體;地殼運(yùn)動(dòng)---地質(zhì)構(gòu)造。地表:風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)和沉積---沉積物,各種地形地貌。
地質(zhì)作用的演化歷史質(zhì)作用的產(chǎn)物(巖漿巖,大地的變形,沉積物),使我們能認(rèn)識(shí)四十多億年的地質(zhì)作用歷史---地質(zhì)年代。
地質(zhì)體中的水(地下水)的特徵水是地表地質(zhì)作用的最重要最活躍的因素。水是生命之源,我們?cè)絹?lái)越依賴地下水源。第2部分知識(shí)與工程建設(shè)和人類環(huán)境相關(guān):巖土的工程地質(zhì)性質(zhì),地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境地質(zhì)問題。
巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)過去我們對(duì)大地的認(rèn)識(shí)可能是這樣的:硬的:巖石,和軟的:土實(shí)際上遠(yuǎn)沒這麼簡(jiǎn)單a.礦物及巖石的強(qiáng)度,差異大滑石,高嶺石,比指甲的硬度還??;長(zhǎng)石,石英,比玻璃的硬度還大。石英巖,花崗巖,玄武巖:→300MPa;滑石片巖,泥質(zhì)巖:<30MPa。b.土的軟硬差異也很大:不同的成因,不同的年代,不同的成分。河流上游沖積物-礫石或石英砂為主,河流下游及河口沖積物-粘土礦物為主。c.巖土的水理性質(zhì)透水性:巖石的透水性在水庫(kù)選址中是比較重要的一個(gè)因素;軟化性:含粘土礦物的巖石,飽水或遇水時(shí)發(fā)生軟化,強(qiáng)度降低(可達(dá)一半)左右,變形大大增加。可溶性:可溶性礦物:方解石,石膏,巖鹽等。最廣布的易溶蝕巖石:石灰?guī)r。石灰?guī)r溶石地貌d.風(fēng)化情況風(fēng)化使巖石成分改變,從而改變其工程地質(zhì)性質(zhì)。如花崗巖風(fēng)化形成高嶺土。因地表的氣候水文條件,地質(zhì)構(gòu)造和巖石性質(zhì)的不同,風(fēng)化作用的強(qiáng)度和深度表現(xiàn)出極大的差異性。閃長(zhǎng)巖牆在石英巖山體中風(fēng)化剝蝕成槽
地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境地質(zhì)問題環(huán)境和災(zāi)害問題是人類目前面臨的一個(gè)十分嚴(yán)重的問題。其中部分與地質(zhì)作用或現(xiàn)象有關(guān),為地質(zhì)災(zāi)害,如滑坡、崩塌泥石流、火山、地震、(巖溶)地面塌陷、地面沉降、地裂縫、地下水的污染和水質(zhì)惡化。有的是自然的,現(xiàn)在越來(lái)越多是因人的活動(dòng)引發(fā)和加劇。我們不但要研究自然地質(zhì)作用的規(guī)律,還要研究及人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)作用的影響?;潞捅浪谒韧鈩?dòng)力的侵蝕下,地表的形態(tài)不停地在變化。大部分是緩慢的、一點(diǎn)一點(diǎn)的物質(zhì)遷移和變化。也有劇烈的變化---滑坡和崩塌。人的建設(shè)對(duì)自然的改造活動(dòng),也會(huì)改變自然的緩慢的平衡過程,引發(fā)劇烈的反應(yīng)。浙江甬臺(tái)溫高速路山體滑坡,2004年12月11日AlandslideinCalifornia,USA,1995義大利Vajont水庫(kù)滑坡位於義大利北阿爾卑斯褶皺帶的深切峽谷中。中生代地層,發(fā)育古滑坡.Firstslide,Nov.4,1960;secondslide,Oct.9,1963.Fivevillagesinthevalleybelowwereleveledand1500peoplekilled湖北鹽池河磷礦崩塌1980年6月3日,從200米之上的鷹嘴崖崩塌,560米×400米×30米,死亡307人。原因1979年7月大規(guī)模采挖磷礦,在山體中形成十多條裂縫,都分佈在采空區(qū)和非采空區(qū)相對(duì)應(yīng)的邊緣地帶。曾經(jīng)設(shè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)裂縫的發(fā)展做簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)。過度抽取地下水引起的環(huán)境地質(zhì)問題地面沉降,地裂縫,巖溶地面塌陷,地下水質(zhì)惡化。地面沉降導(dǎo)致井口抬升地面沉降導(dǎo)致河水面向?qū)ι仙靼渤悄系亓芽p,沿線建築物開裂破壞。西安城南地地裂縫,兩盤沉降差30-60cm。使居民樓開裂(1986年)1988年拆除中間單元,保留兩側(cè)單元,仍報(bào)廢。巖溶地面塌陷巖溶地面塌陷1.變質(zhì)作用變質(zhì)作用因素:a.高溫(巖漿侵入體周圍、地殼深部)、b.高壓(地殼深部、地殼運(yùn)動(dòng)的擠壓帶)、c.外來(lái)化學(xué)活動(dòng)性流體(巖漿侵入體周圍)
。變質(zhì)作用結(jié)果:a.礦物重結(jié)晶;b.礦物重組合,形成新的礦物;c.使片狀、柱狀礦物定向排列;d.在斷裂帶上,壓力把巖石壓碎、研細(xì)。變質(zhì)巖主要分佈在古老的前寒武紀(jì)地層中及其它各個(gè)地質(zhì)時(shí)期的地殼活動(dòng)帶,巖漿侵入體周圍及斷裂帶內(nèi)。2.變質(zhì)巖的礦物成份變質(zhì)後的巖石,一部分繼承了原來(lái)巖石中的礦物,如巖漿巖和沉積巖中常見的石英、長(zhǎng)石、雲(yún)母、方解石、粘土礦物等。又會(huì)有一些變質(zhì)作用形成的特殊礦物(稱為變質(zhì)礦物),如絹雲(yún)母、滑石、綠泥石、石榴子石、石墨、蛇紋石等。變質(zhì)礦物是變質(zhì)作用的特定產(chǎn)物。3.變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖的各種結(jié)構(gòu)通常要在顯微鏡下才能識(shí)別。因此對(duì)於變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)的肉眼鑒定,我們只能分辨和描述結(jié)晶的大小。粗粒結(jié)構(gòu):如片麻巖,大理巖;細(xì)粒結(jié)構(gòu):如板巖,幹枚巖。4.變質(zhì)巖的構(gòu)造變質(zhì)巖的構(gòu)造是指礦物分佈和排列特點(diǎn)。大部分變質(zhì)巖具有明顯的定向構(gòu)造:片麻狀構(gòu)造、片狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造。統(tǒng)稱片理構(gòu)造。部分變質(zhì)巖的礦物排列是均勻的不定向的——塊狀構(gòu)造。片麻狀構(gòu)造:巖石主要由長(zhǎng)石、石英等粒狀礦物組成,但又有一定數(shù)量的呈定向排列的片狀或柱狀礦物,在粒狀礦物中不均勻地?cái)嗬m(xù)分佈,使巖石外表顯出深淺色澤相間的不連續(xù)條帶。片麻狀構(gòu)造片麻狀構(gòu)造片狀構(gòu)造:巖石中大量片狀礦物(如雲(yún)母、綠泥石、滑石、角閃石等)平等排列所形成的類似薄層狀的構(gòu)造。片狀構(gòu)造片狀構(gòu)造千枚狀構(gòu)造:整體上有一定的重結(jié)晶。巖石中鱗片狀礦物(絹雲(yún)母)定向排列,粒度極細(xì),肉眼不能分辨礦物顆粒,但整體上片理面上具有較強(qiáng)的絲絹光澤,通常在垂直於片理面的方向上可見許多小皺紋。板狀構(gòu)造:又稱板狀劈理。沿板理面易劈成薄板,板理面微具光澤,有時(shí)可見絹雲(yún)母、綠泥石。巖石整體上重結(jié)晶較弱。板狀構(gòu)造的形成板狀構(gòu)造剝落的板巖塊狀構(gòu)造:巖石中結(jié)晶礦物分佈均勻、無(wú)定向排列、也無(wú)定向裂開性質(zhì)。塊狀構(gòu)造塊狀構(gòu)造5.變質(zhì)巖的類型具定向構(gòu)造的變質(zhì)巖按其特有的構(gòu)造特徵來(lái)分類和命名。如具片麻狀構(gòu)造的稱為片麻巖;具片狀構(gòu)造的稱為片巖;具千枚狀構(gòu)造和板狀構(gòu)造的分別稱為千枚巖和板巖。常見的具塊狀構(gòu)造的變質(zhì)巖有大理巖、石英巖、碎裂巖、糜棱巖等。變質(zhì)巖的類型名稱構(gòu)造主要特徵片麻巖片麻狀主要為石英和長(zhǎng)石,片狀礦物可為雲(yún)母、角閃石片巖片狀片狀和柱狀礦物主要有雲(yún)母、滑石、綠泥石和角閃石,粒狀礦物可有石英千枚巖千枚狀主要礦物成分為絹雲(yún)母、石英、綠泥石板巖板狀重結(jié)晶微弱,主要成分為粘土礦物,次可有絹雲(yún)母、綠泥石、石英、雲(yún)母等。大理巖塊狀一般為灰黑色,主要成分為方解石及白雲(yún)石石英巖塊狀一般為灰色,主要成分為石英碎裂巖塊狀由壓碎的巖石碎塊組成,原巖的成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造特徵部分保留,有時(shí)有少量絹雲(yún)母、綠泥石等。糜棱巖塊狀由被研磨粉碎的巖石細(xì)顆粒組成,原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造已完全破壞,礦物成分肉眼難以辨認(rèn)。常見少量變質(zhì)礦物如絹雲(yún)母和綠泥石沉積巖是陸地上分佈最廣泛的巖石,約占大陸面積的75%。風(fēng)化破壞剝蝕搬運(yùn)沉積固結(jié)成巖(1)沉積巖的物質(zhì)組成沉積巖的組成物質(zhì)主要來(lái)源於地表巖石的風(fēng)化破壞。這種風(fēng)化破壞作用產(chǎn)生三種產(chǎn)物:原巖機(jī)械破碎的碎屑(如巖石碎屑、石英砂);化學(xué)分解形成的粘土礦物(如高嶺石);化學(xué)溶解物質(zhì)或膠體(如Ca++、Na+、K+、Mg++、Cl-
、CO3=、
SiO2、Al2O3、Fe2O3
)。1)碎屑:>0.005mm的顆粒。砂粒級(jí)(粒徑<2mm)的碎屑,一般是抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的礦物顆粒,如石英、矽質(zhì)巖石、長(zhǎng)石、白雲(yún)母等。較大的碎屑,礫石(粒徑>2mm),成份會(huì)複雜一些。2)粘土礦物:如高嶺石,由矽酸巖經(jīng)強(qiáng)烈化學(xué)風(fēng)化分解形成。粘土礦物的顆粒很小,小於0.005mm,肉眼難以辨認(rèn)。3)化學(xué)溶解物質(zhì)或膠體:直接從原巖中析出,或在化學(xué)分解過程中分離出來(lái)的。主要有:CaCO3、NaCl、KCl、
MgCl2、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaSO4、MnO、P2O5。另外,在有生命活動(dòng)的沉積環(huán)境中,生物遺骸也會(huì)加入到沉積物中,有時(shí)甚至占沉積物的大部分,如煤。(2)沉積巖的結(jié)構(gòu)同巖漿巖一樣,沉積巖的結(jié)構(gòu)主要是反映其組成顆粒的大小特徵。按其組成物質(zhì)顆粒大小及成因,沉積巖一般具有四種結(jié)構(gòu):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)。1)碎屑結(jié)構(gòu):主要由粒徑大於0.005mm的碎屑物質(zhì)被膠結(jié)物膠結(jié)而成的結(jié)構(gòu)。碎屑膠結(jié)物按照其中主要屑物質(zhì)顆粒的大小,又可分為砂狀和礫狀兩種結(jié)構(gòu)。礫狀結(jié)構(gòu):主要由粒徑大於2mm的碎屑組成。礫狀結(jié)構(gòu)(角)礫狀結(jié)構(gòu)砂狀結(jié)構(gòu)砂狀結(jié)構(gòu):顆粒粒徑介於2-0.005mm之間。砂狀結(jié)構(gòu)-石英砂巖砂狀結(jié)構(gòu)-長(zhǎng)石砂巖碎屑結(jié)構(gòu)的組成除了碎屑以外,還有充填於碎屑之間的膠結(jié)物。常見的膠結(jié)物成分:鈣質(zhì)(CaCO3)、矽質(zhì)(SiO2)、泥質(zhì)(粘土礦物及細(xì)碎屑)和鐵質(zhì)(Fe2O3)。鐵質(zhì)膠結(jié)的砂礫巖2)泥質(zhì)結(jié)構(gòu):主要由粒徑小於0.005mm的粘土礦物和細(xì)碎屑組成的結(jié)構(gòu)。泥質(zhì)結(jié)構(gòu)3)化學(xué)結(jié)構(gòu):由化學(xué)沉積物質(zhì)的結(jié)晶顆粒組成的巖石結(jié)構(gòu)?;瘜W(xué)結(jié)構(gòu)4)生物結(jié)構(gòu):由生物遺體或碎片(如珊瑚、貝殼)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。層理構(gòu)造是在不同時(shí)期、不同環(huán)境下先後沉積下來(lái)的物質(zhì)由於其成份,顏色及結(jié)構(gòu)等方面的差異而顯示出來(lái)的成層現(xiàn)象。(3)沉積巖的構(gòu)造沉積巖最顯著的宏觀特徵是層理構(gòu)造。
層理構(gòu)造一種層理構(gòu)造的形成過程一種層理構(gòu)造的形成過程層理構(gòu)造水準(zhǔn)層理構(gòu)造石灰?guī)r中的層理和條帶砂巖中的交錯(cuò)層理沉積巖還會(huì)在層面和層內(nèi)發(fā)育特殊的構(gòu)造:(1)交錯(cuò)層理交錯(cuò)層理的形成過程砂巖中的波痕(2)波痕
波痕的形成過程波痕(3)化石(4)沉積巖的類型根據(jù)其組成的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成份,沉積巖可分為3大類型:碎屑巖,泥質(zhì)巖,化學(xué)巖及生物化學(xué)巖。碎屑巖:碎屑結(jié)構(gòu),主要由>0.005mm碎屑和膠結(jié)物組成;泥質(zhì)巖:泥質(zhì)結(jié)構(gòu),主要由粘土礦物和粒徑<0.005mm的其他礦物碎屑組成;化學(xué)巖(及生物化學(xué)巖):化學(xué)結(jié)構(gòu),由方解石或白雲(yún)石等化學(xué)沉積物質(zhì)組成。類型巖石名稱結(jié)構(gòu)主要成分及其他特徵碎屑巖類礫巖礫狀(粒徑>2mm)礫石碎屑多為堅(jiān)硬巖石和硬度較高的礦物砂巖砂狀(粒徑2-0.05mm)碎屑多為耐風(fēng)化的礦物顆粒如石英和長(zhǎng)石,少量以巖石碎屑為主粉砂巖砂狀(粒徑0.05-0.005mm)碎屑多為如石英、長(zhǎng)石及白雲(yún)母顆粒,很少巖石碎屑泥質(zhì)巖類泥巖泥質(zhì)(粒徑<0.005mm)粘土礦物和粒徑<0.005mm的其他礦物碎屑葉巖粘土礦物和粒徑<0.005mm的其他礦物碎屑,薄層理構(gòu)造化學(xué)及生物化學(xué)巖類石灰?guī)r隱晶質(zhì)或結(jié)晶粒狀方解石白雲(yún)巖隱晶質(zhì)或結(jié)晶粒狀白雲(yún)石泥灰?guī)r泥質(zhì)除方解石和白雲(yún)石外,含25-50%粘土礦物沉積巖的分類1)碎屑巖:具碎屑結(jié)構(gòu)的沉積巖,由碎屑經(jīng)膠結(jié)物膠結(jié)而成。根據(jù)碎屑顆粒的大小,還可進(jìn)一步分為礫巖和砂巖。礫巖:主要由粒徑>2.0mm的礫石組成。砂巖:主要由粒徑=0.005-2mm的砂顆粒組成。礫巖(角)礫巖石英砂巖長(zhǎng)石砂巖2)泥質(zhì)巖:具泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、主要由粘土礦物及小於0.005mm的細(xì)碎屑組成。有的泥質(zhì)巖具有很薄的層理,稱葉巖。厚層狀的稱泥巖。葉巖泥巖3)化學(xué)巖及生物化學(xué)巖巖:母巖風(fēng)化剝蝕作用中形成的溶解物質(zhì)或膠體經(jīng)化學(xué)作用沉澱形成,或由生物作用使某種物質(zhì)聚集而成的巖石。常見的化學(xué)巖及生物化學(xué)巖有:石灰?guī)r(以方解石為主要成分),白雲(yún)巖(以白雲(yún)石為主要成分),矽質(zhì)巖(以SiO2為主要成分)。石灰?guī)r白雲(yún)巖地球在宇宙中是個(gè)極為普通的星球在這個(gè)普通的星球上,由於其特殊的環(huán)境,出現(xiàn)了生命,又經(jīng)過三十多億年,出現(xiàn)了人類。人在地球上耕耘建設(shè)、挖掘?qū)毑亍⑻剿髯匀粖W秘……需要地質(zhì)學(xué)(礦物巖石,地質(zhì)作用等)知識(shí);渴望瞭解地球的秘密。。。1.固體地球的形狀及某些性質(zhì)現(xiàn)在我們知道,地球是圓的,我們腳下的大地是圓的。中國(guó)古時(shí)有傳說:大地有鼇魚(大海龜)馱著;古俄羅斯人認(rèn)為大地托在三個(gè)鯨魚身上;古印度人則說大地停放在四個(gè)大象身上,而大象又站在浮游水中的一個(gè)烏龜背上;更古的巴比倫人,認(rèn)為大地本身就是直接浮在大洋表面上。沒有地“球”的概念沒有想到大地竟然可以漂浮在空中。但古希臘學(xué)者卻想到了這一點(diǎn):認(rèn)為天體應(yīng)該繞著圓形的軌道旋轉(zhuǎn)運(yùn)行,天體本身也應(yīng)該是圓的。但這也許不僅是出於完美主義的哲學(xué)上的觀念。古人就已注意到,看海上來(lái)的船,首先看到遠(yuǎn)方的桅桿,再看到船身,也使人想到海面是彎曲的。我們的地球在宇宙中的位置,也有個(gè)漫長(zhǎng)的認(rèn)識(shí)過程:亞曆山大城的學(xué)者亞利斯塔克(公園前220-143)指出宇宙中心並不是地球而是太陽(yáng),地球繞著太陽(yáng)也繞著自己的軸旋轉(zhuǎn)。哥白尼(1473-1543)布魯諾(1548-1600)伽利略(1564-1642)地球是個(gè)軸向稍扁的旋轉(zhuǎn)橢球體,如南瓜、燈籠……赤道半徑a=6378.140km,兩極半徑c=6356.755km,平均半徑(a2c)1/3=6371.004km不是標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)橢球體,而是在北極突出約10m,南極凹進(jìn)約30m,中緯度在北半球凹進(jìn),南半球凸出?!袄嫘巍?。實(shí)際上從太空中看地球,是極為完美的球形。從太空看地球地球的平均密度為5.5g/cm3(從天體運(yùn)行規(guī)律推算出)。地球以29.76km/sec的速度繞太陽(yáng)運(yùn)行的同時(shí),還以11.2km/sec(赤道線速度)的速度,每天一周自轉(zhuǎn)。一些推測(cè):(1)地球的平均密度為5.5g/cm3,而地殼巖石的密度為2.65g/cm3左右,那麼地球內(nèi)部一定存在高密度物質(zhì);(2)
地球的球形形狀,說明它可能經(jīng)歷過熔融或軟化階段(小行星、星際碎塊都是形狀不規(guī)則的);(3)
旋轉(zhuǎn)橢球形是自傳的結(jié)果,說明地球具有一點(diǎn)塑性;11.2km/sec的自傳速度能量很大,微小的自傳速變化將伴隨很大的能量釋放。因此,如果地球地殼發(fā)生一些擠壓拉伸,一點(diǎn)也不應(yīng)該奇怪。2.地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)人們可以通過這些挖掘和鑽探直接瞭解地表附近的地下的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)。人類挖掘鑽探達(dá)到的深度僅數(shù)公里,個(gè)別專為地質(zhì)研究目的的鑽探達(dá)10km深。不足地球半徑的1/500。深部的情況呢?如何瞭解地球在更深處的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分呢?更深的地內(nèi)的結(jié)構(gòu)的瞭解:地震波:地震波在地球內(nèi)部傳播時(shí),在不同的密度和物質(zhì)狀態(tài)(比如固態(tài)和液態(tài))中,其傳播的速度和性質(zhì)也不同。這是目前瞭解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成的唯一方法。類似醫(yī)學(xué)上用來(lái)診斷人體內(nèi)部臟器情況的B超或CT之類的東西。地內(nèi)成分:有一定根據(jù)的猜測(cè)。地震波研究表明,地球內(nèi)部是呈同心層狀構(gòu)造,如雞蛋,三層:地核地幔地殼地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(1)地核深2900km-6371km之最內(nèi)核心。密度9.7-13g/cm3(平均10-11g/cm3),認(rèn)為相當(dāng)於鐵隕石的成分,主要是Fe及少量Ni(5-20%)。地震波傳播性狀顯示,外核是液態(tài)的(不傳播橫波),內(nèi)核是固態(tài)的。鐵隕石成分:大約由80%-95%的Fe和5%-20%的Ni組成(有時(shí)含硫化鐵礦物)。密度一般8.0-8.5或更大。(2)地幔深度平均在16km-2900km。密度3.3-5.5g/cm3,認(rèn)為主要由Fe和Mg的矽酸鹽組成,也有認(rèn)為下地幔有Fe和Ni,相當(dāng)於石隕石和石鐵隕石的成分。石鐵隕石:由Fe-Ni(30%~60%)和鐵鎂矽酸鹽礦物(橄欖石、輝石等)組成。密度約5.5-6克/立方釐米。石隕石:主要由鐵和鎂的矽酸鹽礦物(橄欖石、輝石、少量斜長(zhǎng)石)組成,金屬Fe-Ni含量≤30%。密度為3-3.5克/立方釐米。地幔和地核的分界面---古登堡不連續(xù)面,1914年美國(guó)人B.Gutneberg首先確定出來(lái)的。軟流圈地幔頂部距地表70km-250km範(fàn)圍內(nèi),有一個(gè)地震波的減速帶。此減速帶普遍分佈於全球。此現(xiàn)象反映這一帶巖石處?kù)恫糠秩廴跔顟B(tài)。此帶又稱為軟流圈。軟流圈之上之地幔頂層加上地殼合稱為巖石圈。軟流圈地幔70km250km巖石圈地幔矽鋁層(花崗質(zhì)層)矽鎂層(玄武質(zhì)層)地幔軟流圈的存在,決定了地殼及巖石圈中特殊的地質(zhì)作用的性質(zhì)。(3)地殼最外層、和人類關(guān)係密切。不均勻,厚度變化大:大洋區(qū)地殼?。?-10km,平均7-8km;大陸區(qū)地殼厚:20-70km,平均33km;總地地殼平均厚度16km。地殼和地幔之間的介面---莫霍洛維奇不連續(xù)面1910年由南斯拉夫地球物理學(xué)家A.Mohorovjcic確定。地殼明顯地存在上下兩層:上:矽鋁層,也稱為花崗質(zhì)層,只存在於大陸;下:矽鎂層,也稱為玄武質(zhì)層,分佈於全球。矽鋁層(花崗質(zhì)層)矽鎂層(玄武質(zhì)層)地幔較輕的地殼覆在地幔之上,處?kù)额愃旗镀〉臓顟B(tài)。地殼薄的地方,地勢(shì)也低,如大陸平原區(qū)和海洋區(qū);地殼厚的地方,地勢(shì)亦高,如大陸高原區(qū)。這樣,在地幔的某一深度上,上覆巖石對(duì)地幔的壓力處處相等,處?kù)兑环N均衡狀態(tài)。地質(zhì)學(xué)家稱之為:地殼均衡原理。地殼均衡原理動(dòng)態(tài)平衡體系地殼的主要成分:絕大部分以矽酸鹽礦物的形式存在,如長(zhǎng)石,角閃石,輝石,雲(yún)母,高嶺石等;碳酸鹽礦物,如方解石;氧化物,如石英。化學(xué)成分:O-47%,Si-29%,Al-8%,F(xiàn)e-4.7%,Ca,Na,K,Mg,H,Ti。在幾十億年的歷史中,某些特殊的地質(zhì)作用,使得部分物質(zhì)成分在地殼中富集,為人類提供了礦物資源。固體地殼之外,還有三個(gè)相互重疊的圈。雖在地殼之外,但對(duì)地表的影響很大。3.地球的外圈a.大氣圈:厚度在幾萬(wàn)米以上,漸漸過渡到宇宙氣體,其3/4集中在地表10km範(fàn)圍內(nèi)。低層大氣的成分:N2(78%),O2(21%),Ar,CO2。b.水圈:同太陽(yáng)系的其他行星相比,水是地球最重要的特色之一。地球表面14億km3的水,其中97%以上分佈在海洋中;少量分佈在陸地的冰川,江河湖海及地下巖土空隙中。地表的71%被海洋覆蓋。c.生物圈:上到大氣層10km的高空,下到地殼3km深處及大洋底都有生物,大部分集中在地表及水圈上層。大氣,水和生物是改造地表巖土最活躍的因素。大氣本身流動(dòng),水通過大氣迴圈,在此過程中地表巖土被破壞,被運(yùn)移。而生物又幫助和促進(jìn)此破壞過程。大氣,水和生物也是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。在地球內(nèi)圈,由於上地幔頂部附近軟流圈(約70-250km深度
)的存在,巖石圈是活動(dòng)的。巖漿從地球深部上湧侵入地殼、噴出地表;地殼活動(dòng)對(duì)地殼內(nèi)巖體的擠壓。地球外圈水、大氣,迴圈運(yùn)動(dòng)作用於地表,地表不停地經(jīng)歷著改造。地表巖石、土在水、大氣和生物的作用下發(fā)生破壞、被沖蝕。破壞形成的碎屑粘土和溶解物質(zhì)從山區(qū)搬運(yùn)到河流下游和大海。地質(zhì)作用:由自然動(dòng)力引起的地殼物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地表形態(tài)(發(fā)生)變化的作用。能量來(lái)自地球內(nèi)部,作用於地殼內(nèi)部。有建設(shè)(形成新的巖體)也有有改造(使已經(jīng)存在的巖體改變形態(tài)、組構(gòu))。能量來(lái)自地球外部,主要作用於地表。主要是破壞(使原來(lái)完整的巖體破碎、成分改變),改變後重新組合,將來(lái)形成在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的地質(zhì)體。內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用外動(dòng)力地質(zhì)作用4.1
內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用能量來(lái)自地內(nèi)地內(nèi)熱→巖漿→上升侵入地殼或噴出地表巖漿作用
地內(nèi)熱、地球自轉(zhuǎn)速度變化→軟流圈及活動(dòng)的巖石圈→地殼內(nèi)巖體變形地殼運(yùn)動(dòng)
地?zé)帷⒌貧み\(yùn)動(dòng)、巖漿→作用於已形成巖體,使其成分,結(jié)構(gòu)及構(gòu)造(結(jié)晶大小,晶體的排布)發(fā)生改變變質(zhì)作用
(1)巖漿作用熔融狀態(tài)的巖漿向地殼中(沿其中的薄弱帶,如斷裂帶)壓力比較小的部位運(yùn)移,甚至?xí)n破地殼而噴出地表。巖漿作用的結(jié)果:巖漿體冷凝為巖石---巖漿巖巖漿體的高溫及從中釋放出來(lái)的具有化學(xué)活動(dòng)性的氣液流體,還會(huì)作用於圍巖。侵入作用--巖漿侵入地殼內(nèi)部;噴出作用(火山作用)--巖漿沖出地表侵入和噴出的巖漿體最終在圍巖中或在地表冷凝,形成巖石---巖漿巖。侵入在圍巖中的的巖牆噴出地表、已經(jīng)冷凝的巖漿火山活動(dòng)發(fā)生於地表,給人的印象深刻。目前全球有活火山1500多座。休眠火山約有1000-1500個(gè)。中國(guó)火山活動(dòng)較少,近代的有黑龍江五大連池火山(位於黑龍江省得都縣。噴發(fā)於1719年-1720年)長(zhǎng)白山天池,火山噴發(fā)遺跡。國(guó)外,日本富士山,火山遺跡。義大利的維蘇威火山,自更新世冰期之後一直處?kù)缎菝郀顟B(tài),西元79年突然爆發(fā)。頃刻間,龐培、赫爾庫(kù)蘭2城被火山灰掩埋。以後多次噴發(fā)。最近的一次噴發(fā)在1906年,原火山錐被炸掉105米。皮那圖博火山(菲律賓,一九九一年六月十五日)夏威夷火山熔巖流美國(guó)聖海倫斯火山(1980年5月18日)噴發(fā)(1980年)前的聖海倫斯火山噴發(fā)(1980年)後的聖海倫斯火山現(xiàn)代全球火山分佈現(xiàn)代全球火山活動(dòng)的空間分佈:1)
環(huán)太平洋火山帶(火環(huán));2)
地中海-印尼火山帶;3)
洋脊及大陸裂谷(東非裂谷)火山帶。(2)地殼運(yùn)動(dòng)巖石圈的活動(dòng)在地殼中造成擠壓拉伸或水準(zhǔn)錯(cuò)動(dòng)。這種使地殼內(nèi)巖體發(fā)生位移變形的作用,稱為地殼運(yùn)動(dòng)。人們可以從自然的一些現(xiàn)象中認(rèn)識(shí)到,大地不是固定不變的。古人已從陸地上,山上巖石中的海生貝殼,認(rèn)識(shí)到滄桑之變。詩(shī)經(jīng):“燁(ye)燁震電,不寧不令。百川沸騰,山塚(卒)崩,高岸為穀,深谷為陵。哀今之人,胡慘莫懲”。這是描述地震使大地形態(tài)發(fā)生變化的情景。地殼升降運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象和證據(jù)義大利那不勒斯海灣,塞拉比斯古建築廢墟。建於西元105年的古羅馬帝國(guó)時(shí)代,如今只存留3根12米高的大理石柱。石柱上遺留的特徵表明,2000年來(lái)這些石柱曾因地殼下沉而末入海水中至少6米多。下部3.6米,因曾被火山灰掩埋,柱面光滑。近代火山灰被清理掉(17世紀(jì)中發(fā)掘)。其上2.7米,有多許小孔,海生生物侵蝕造成。說明地殼下沉曾淹沒在海水中,海生瓣腮類動(dòng)物(石蜊(li)和石蟶(cheng)。再上5.7米,因暴露於大氣中,受到風(fēng)雨侵蝕而不甚光滑。一直在海水面之上,未被海水淹沒。18世紀(jì)中期,這處古遺址剛挖出來(lái)時(shí),全柱都在海面以上。19世紀(jì)地殼又下沉,柱腳被淹沒。近百年來(lái)觀測(cè):柱腳淹沒深度在增加:1826年0.3米,1878年1.53米,1913年2.05米,1964年2.50米(但至1970年又回升1米)。山海關(guān)長(zhǎng)城,現(xiàn)已有部分淹沒於海水中。珊瑚的生活環(huán)境,溫暖的淺海(
70米),但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有的珊瑚礁沉沒於數(shù)百米深的海底,或高出海面(西砂群島,高出海面15米)。海相沉積的地層(比如石灰?guī)r),在陸地上很常見。如青臧高原上,就有25百萬(wàn)年前的海相沉積地層。大地測(cè)量表明,珠峰地區(qū)的平均上升速度為3.6mm/a(1966-1992年)
地殼水準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象和證據(jù)傾斜和彎曲的地層在野外很常見地層沉積時(shí)都是水準(zhǔn)延展的擠壓作用使之傾斜和彎曲水準(zhǔn)的巖層水準(zhǔn)的巖層傾斜的巖層彎曲的巖層彎曲的巖層西藏大褶皺美國(guó)西部海岸聖安德列斯大斷裂。大地測(cè)量表明:1906年三藩市大地震前16年中,斷層兩側(cè)相對(duì)位移達(dá)7米之多。另外,對(duì)比兩側(cè)底層巖石,發(fā)現(xiàn)1.5億年來(lái),斷層的總的水準(zhǔn)錯(cuò)距達(dá)480公里。大陸漂移:(通過地質(zhì)研究論證)印度板塊自從泛大陸中分裂出來(lái)後,向北漂移達(dá)7000公里;大西洋---大陸分裂後形成;洋底古地磁研究及現(xiàn)代GPS測(cè)量都表明,洋脊兩側(cè)的海底擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)10~15cm/a。
在大洋生長(zhǎng)、推擠在大陸漂移的過程中,由於運(yùn)動(dòng)的不均勻,造成了許多的山脈(其中如美洲西海岸的巨大沿岸山系)。地殼運(yùn)動(dòng)的空間分佈:很不均勻,主要集中在以下幾個(gè)帶上:1)環(huán)太平洋帶從西太平洋之新西蘭向北新喀裏多尼亞、伊裏安、菲律賓、臺(tái)灣、流球、日本、千島群島、到阿留申群島,再沿北美西側(cè)的海岸山脈到南美的安第斯山脈。2)地中海-印尼帶從地中海諸山脈(阿爾卑斯、喀爾巴阡山脈、阿特拉斯山脈)往東經(jīng)高加索山脈、興都庫(kù)什山脈、喜馬拉雅山脈、橫斷山脈,在馬來(lái)群島和巽他群島與環(huán)太平洋帶相連。3)
大洋洋脊及大陸裂谷帶地殼運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)---地震全球地震分佈板塊構(gòu)造說簡(jiǎn)介1)活動(dòng)倫和固定論的爭(zhēng)論20世紀(jì)前,人們對(duì)地殼活動(dòng)的認(rèn)識(shí)僅限於地殼的升降運(yùn)動(dòng),沒有認(rèn)識(shí)到地殼會(huì)發(fā)生大規(guī)模長(zhǎng)距離的水準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。但到了20世紀(jì)初,活動(dòng)觀點(diǎn)逐漸萌芽。1912德國(guó)科學(xué)家魏格納根據(jù)大洋岸彎曲形狀的相似性,提出了大陸漂移的假說。活動(dòng)論與固定論展開了二十多年的激烈論戰(zhàn)。大陸漂移學(xué)說的依據(jù)不只是大西洋兩岸的海岸線相互對(duì)應(yīng)。兩岸的美洲和非洲、歐洲在古生物地層、巖石、構(gòu)造上,有非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)係,表明地質(zhì)歷史上大西洋兩側(cè)的大陸曾相連接。固定論反對(duì)大陸漂移的主要論據(jù),是對(duì)地殼發(fā)生漂移的地球物理學(xué)機(jī)制的質(zhì)疑:長(zhǎng)距離漂移的大陸,其輪廓保持不變表明大陸是在近於剛性的條件下發(fā)生漂移的,而剛性巖石之間的摩擦力之大是難於克服的。到1936年魏格納在地質(zhì)考察中以身殉職後,活動(dòng)論沉寂了二十多年。但這期間及其後地球物理和地質(zhì)學(xué)的一些重大發(fā)現(xiàn),逐漸給人們重新認(rèn)識(shí)地殼運(yùn)動(dòng)提供了事實(shí)。2)活動(dòng)論的再興起---板塊構(gòu)造學(xué)說提出軟流圈的確認(rèn)在大約70-250km深度的位置上有一個(gè)橫波S波的低速層,科學(xué)家們因此推測(cè)該層物質(zhì)的塑性程度較高,稱之為軟流圈。軟流圈之上的上地幔和地殼則合稱之為巖石圈。軟流圈的存在使得大陸以巖石圈板塊的形式在軟流圈上的漂移成為可能,原來(lái)的難以克服的摩阻力問題得到瞭解決。洋底地形測(cè)量發(fā)現(xiàn)了分佈於世界各大洋洋中脊體系,這裏火山和地震活動(dòng)頻繁。洋中脊體系的發(fā)現(xiàn)洋底玄武巖的年代和古地磁研究發(fā)現(xiàn),洋脊在不停地向兩側(cè)擴(kuò)張。洋底的年齡向外原來(lái)越老,洋底最老的巖石是晚侏羅世在太平洋四周遠(yuǎn)離洋脊的大陸邊緣,同樣發(fā)現(xiàn)一些劇烈的火山地震活動(dòng)帶。地震研究表明,在這裏,大洋地殼俯衝到大陸地殼之下,從而形成一個(gè)傾向大陸、深入地幔的發(fā)震帶。巖石圈的大規(guī)模水準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)是客觀存在的,這一事實(shí)在上個(gè)世紀(jì)60年代已經(jīng)得到了地質(zhì)學(xué)家的普遍認(rèn)同。如果把環(huán)太平洋構(gòu)造帶、特提斯構(gòu)造帶、大洋中脊帶這些全球規(guī)模的、也是地球上最活躍的火山、地震帶表示到地圖上,再輔以合適的轉(zhuǎn)換斷層,地球表面便被自然地劃分為若干塊體,即板塊。巖石圈板塊是剛性的,板塊內(nèi)部是相對(duì)穩(wěn)定的。板塊之間的相互作用主要集中在板塊邊界上,經(jīng)常發(fā)生火山噴發(fā)、地震、巖層的擠壓褶皺及斷裂,這裏是地殼運(yùn)動(dòng)劇烈的地帶。3)板塊的邊界類型板塊的邊界有三種類型:離散型邊界、彙聚型邊界和轉(zhuǎn)換型邊界。a.離散型邊界在洋中脊及大陸裂谷地區(qū),板塊在這裏向兩側(cè)分離,以拉張作用為特徵,地幔的玄武質(zhì)巖漿從這裏上升沿著拉張裂隙侵入或噴出。這些巖漿冷卻之後成為巖石圈板塊的一部分。所以這裏也是巖石圈新生(增生)的地方。東非裂谷被認(rèn)為是沿初期離散型板塊邊界形成的,以裂谷及火山活動(dòng)為特點(diǎn),進(jìn)一步發(fā)展將成為紅海裂谷那樣。b.彙聚型邊界彙聚型邊界兩側(cè)的板塊相向運(yùn)動(dòng),形成強(qiáng)烈的擠壓,它以巖漿作用和構(gòu)造變形變質(zhì)作用為特徵。相向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果表現(xiàn)為兩種形式:俯衝型邊界和碰撞型邊界。密度較的大洋殼板塊俯衝到密度較小的大陸板塊之下,消減熔入軟流圈。俯衝作用通常會(huì)形成海溝、島弧、弧後盆地的地貌組合。環(huán)太平洋構(gòu)造帶是俯衝型邊界的典型代表。兩塊大陸板塊相互擠壓,以變形縮短和巖漿作用為主,並最終“焊接”在一起,在板塊的結(jié)合處形成一系列的山脈,這裏也叫地縫合線。以喜馬拉雅山為代表的特提斯構(gòu)造帶是碰撞型邊界的代表。c.轉(zhuǎn)換型邊界轉(zhuǎn)換型邊界位於相鄰板塊相互錯(cuò)動(dòng)的地方,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換斷層。轉(zhuǎn)換型邊界兩側(cè)板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向與邊界平行,這裏沒有物質(zhì)的增生和消減。北美西海岸的聖安德烈斯斷裂就是一個(gè)轉(zhuǎn)換斷層,這裏是美洲板塊和太平洋板塊之間的邊界聖安德列斯斷裂1906年三藩市大地震的震中點(diǎn)聖安德列斯斷裂被聖安德烈斯斷裂錯(cuò)開的溪流被深感德列斯斷裂錯(cuò)開的果林4)板塊劃分方案根據(jù)全球規(guī)模的構(gòu)造帶分佈所構(gòu)成的自然邊界,巖石圈中主要由6大板塊構(gòu)成:歐亞板塊、非洲板塊、印度-澳洲板塊、美洲板塊、南極州板塊、太平洋板塊。5)板塊的驅(qū)動(dòng)機(jī)制大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為板塊運(yùn)動(dòng)的基本能量來(lái)自於地球內(nèi)部,地幔對(duì)流是引起板塊運(yùn)動(dòng)的根本原因。地幔內(nèi)的高溫物質(zhì)上升到巖石圈底部,然後開始水準(zhǔn)運(yùn)動(dòng),而後冷卻下沉到地幔深處再加熱上升,形成一個(gè)物質(zhì)迴圈,這一迴圈周而復(fù)始。地幔對(duì)流引起巖石圈裂解,地幔熱物質(zhì)在洋中脊處上升。由於地幔的對(duì)流運(yùn)動(dòng),使得漂浮在它上面的板塊也被帶動(dòng)向洋中脊兩側(cè)各自做分離的運(yùn)動(dòng)。巖石圈板塊被一直傳送到地幔對(duì)流環(huán)下沉的海溝島弧處,進(jìn)而沿海溝帶俯衝下沉,又回到高溫的地幔層中消失。板塊驅(qū)動(dòng)的機(jī)制---地幔對(duì)流大陸地殼發(fā)生破裂,兩側(cè)的大陸塊相揹運(yùn)動(dòng)。以東非大裂谷系統(tǒng)為代表。大陸板塊在下部地幔對(duì)流的作用下發(fā)生解體,形成一個(gè)長(zhǎng)軸狀的線性裂谷,其中央部分多發(fā)育河流,兩側(cè)部分通常是由拉張應(yīng)力產(chǎn)生的巨大下降斷塊。6)威爾遜旋回板塊活動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自地幔,表露於洋底。加拿大人威爾遜按照大洋盆的生命週期順序,把大洋從張開到閉合的演化過程分成六個(gè)階段,稱為威爾遜旋回。a.東非裂谷階段由大陸裂谷發(fā)展為陸間裂谷,出現(xiàn)了新生洋殼和擴(kuò)張?jiān)錾难笾屑?,中脊發(fā)育有中央裂谷和轉(zhuǎn)換斷層。以紅海、亞丁灣為代表?,F(xiàn)在的阿拉伯半島已經(jīng)完全與非洲分離,並且正在產(chǎn)生一個(gè)新的線性洋盆。b.紅海階段此時(shí)大洋已經(jīng)發(fā)育成熟,形成包括中脊和洋盆的完整大洋,以大西洋為代表。此時(shí)仍以洋殼增生為主,未出現(xiàn)俯衝消減作用。c.大西洋階段大洋發(fā)育成熟之後就逐漸地進(jìn)入衰退期。這一階段最典型的特點(diǎn)是大洋的增生和消減並存,但俯衝消減的速度要大於增生的速度。太平洋就是處?kù)端ネ似诘牡湫痛笱蟆km然太平洋目前仍然是世界上最大的大洋,但比起中生代它所具有的規(guī)模來(lái)已經(jīng)小得很多了。d.太平洋階段這一階段大洋已不再增生,在俯衝作用下,大洋的規(guī)??s小,不久將要完全閉合。地中海是大洋演化終了期的典型。今天的地中海只有很少的古特提斯大洋殼的殘餘。e.地中海階段:大洋演化的最後階段就是完全閉合,兩側(cè)的大陸發(fā)生碰撞,留下一條古大洋的遺跡,結(jié)束了大洋的演化。喜馬拉雅北側(cè)的雅魯藏布江蛇綠巖帶,代表印度次大陸塊與亞洲大陸塊之間的碰撞縫合帶,它也是古特提斯大洋的遺跡。f.喜馬拉雅階段大洋底的運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)板塊之間相互離開、匯合和錯(cuò)動(dòng),形成洋中脊、大洋邊緣島弧海溝複雜的地貌,也造成大陸上巨大的山系。板塊構(gòu)造控制了整個(gè)地球的地殼運(yùn)動(dòng)格局和地表形態(tài)。(3)變質(zhì)作用
已經(jīng)形成的巖石,在地殼內(nèi)部,由於地殼運(yùn)動(dòng)、受高溫、高壓、及外來(lái)化學(xué)活動(dòng)性流體的影響,發(fā)生一系列的變化(成分、結(jié)晶大小或礦物成分的排列)。
幾個(gè)例子:
a)
石灰?guī)r→大理巖石灰?guī)r由極細(xì)微的CaCO3(隱晶質(zhì),
0.1mm)組成
。在熱力烘烤作用下,原來(lái)的顆粒重結(jié)晶變成較粗大的晶粒(1-5mm),成為大理巖。b)泥質(zhì)巖石的變質(zhì)由粘土礦物高嶺石組成的巖石,在熱力作用下,變質(zhì)形成紅柱石和石英。Al4(SiO10)(OH)8→2Al(SiO4)O+2SiO2+4H2(高嶺石)(紅柱石)(石英)(1)巖漿巖的成份巖漿巖的化學(xué)成份很複雜,幾乎包括地殼中所有元素,但它們的含量很不平衡,其中以O(shè)、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等元素的含量最多,占組成巖漿巖化學(xué)元素總量的99%以上。巖漿巖的主要造巖礦物有:石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、雲(yún)母、角閃石、輝石和橄欖石等。其中除石英外都是矽酸鹽礦物。SiO2是巖漿巖中最主要的化學(xué)組分,SiO2的含量與其礦物組合有十分密切的關(guān)係。當(dāng)巖石中SiO2含量多(比如>65%)時(shí),成分中金屬離子K,Na含量多於Fe、Mg及Ca,石英、長(zhǎng)石等淺色礦物多,暗色礦物少;SiO2含量少(<45%)時(shí),金屬離子中以Fe、Mg及Ca為主,淺色礦物就少、以角閃石、輝石及橄欖石等暗色礦物為主。(2)巖漿巖的產(chǎn)狀巖漿侵入地殼及噴出地表所形成巖體的形態(tài)和規(guī)模用產(chǎn)狀來(lái)描述。侵入地殼的巖漿體,一般在深部規(guī)模大,為大塊的侵入體,向淺部地表附近越來(lái)越小,常成較窄的帶狀巖體。前者稱為深成侵入巖。後者稱為淺成侵入巖。噴出地表的巖漿,常常順著地勢(shì)而流,形成帶狀的熔巖流或大面積的熔巖被,部分熔巖或碎屑在火山口附近積留形成錐形的火山錐。玄武巖熔巖流巖漿巖的產(chǎn)狀:深成巖:巖基,巖株。大體積巖體。淺成巖:巖床(順層侵入),巖牆(非順層侵入,通常接近直立),巖盆,巖盤。(3)巖漿巖的結(jié)構(gòu)大規(guī)模的深成巖,冷凝過程長(zhǎng)(結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)),能充分結(jié)晶,全部形成較大的晶體;而淺成巖和噴出巖,則由於冷凝迅速,常常結(jié)晶不充分,甚至完全來(lái)不及結(jié)晶。巖漿巖的這一結(jié)晶程度的特徵稱為結(jié)構(gòu)。閃長(zhǎng)巖,全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu):可以通過肉眼辨認(rèn)到晶體的大小及形態(tài)。這是深成侵入巖的結(jié)構(gòu)。玄武巖,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu):肉眼或借助放大鏡無(wú)法辨認(rèn)礦物晶體,只有在顯微鏡下才能鑒別。這是部分淺成巖和噴出巖常見的結(jié)構(gòu)。玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu):未結(jié)晶,顯微鏡下也看不到結(jié)晶顆粒。這是噴出巖特有的結(jié)構(gòu)。黑曜巖玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)斑狀結(jié)構(gòu):巖石中部分礦物晶體結(jié)晶較大,肉眼可以辨認(rèn),而另一部分卻結(jié)晶很差為隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì),呈現(xiàn)一種不均勻的結(jié)晶特徵。這是部分淺成巖和噴出巖常見的結(jié)構(gòu)。顯微鏡下的斑狀結(jié)構(gòu)斑狀結(jié)構(gòu),正長(zhǎng)巖斑狀結(jié)構(gòu)(4)巖漿巖的構(gòu)造:巖漿巖的構(gòu)造是指因巖石中不同礦物組分的分佈與排列反映出來(lái)的外貌特徵。構(gòu)造不涉及礦物顆粒的大小形態(tài),而關(guān)係到它們的排列分佈特徵。礦物組分的分佈與排列特徵分佈均勻排列定向分佈不均勻排列隨機(jī)分佈均勻排列隨機(jī)流紋狀構(gòu)造流紋狀構(gòu)造:巖石中不同顏色的條紋、拉長(zhǎng)了的氣孔及長(zhǎng)條狀礦物沿一定方向排列所形成的構(gòu)造。這是噴出地表的巖漿在緩慢流動(dòng)過程中迅速冷凝造成的。流紋狀構(gòu)造:氣孔狀構(gòu)造的玄武巖氣孔狀構(gòu)造和杏仁狀構(gòu)造:巖石中分布著形態(tài)不規(guī)則的的孔洞,稱為氣孔狀構(gòu)造;氣孔被充填,形成了杏仁狀構(gòu)造。杏仁狀構(gòu)造杏仁狀構(gòu)造塊狀構(gòu)造:巖石中礦物分佈均勻、無(wú)定向排列。侵入巖常為這種構(gòu)造。塊狀構(gòu)造,閃長(zhǎng)巖(5)巖漿巖的種類巖漿巖的分類描述方法很多,目前最實(shí)用、最直觀的是從產(chǎn)狀(表現(xiàn)為結(jié)構(gòu))和成分兩方面對(duì)其進(jìn)行分組:a.產(chǎn)狀(結(jié)構(gòu)):根據(jù)其產(chǎn)狀,巖漿巖分為深成巖、淺成巖和噴出巖三大類。巖漿巖產(chǎn)狀與其結(jié)構(gòu)之間關(guān)係非常密切。b.成分:巖漿巖中SiO2的含量決定了其礦物組合類型。根據(jù)SiO2的含量,巖漿巖分為酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖。巖漿巖分類成分分類酸性巖中性巖基性巖SiO2>65%52%-65%45%-52%主要礦物成分正長(zhǎng)石石英正長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石角閃石輝石斜長(zhǎng)石噴出巖流紋巖粗面巖安山巖玄武巖淺成巖花崗斑巖正長(zhǎng)斑巖閃長(zhǎng)玢巖輝綠巖深成巖花崗巖正長(zhǎng)巖閃長(zhǎng)巖輝長(zhǎng)巖目前發(fā)現(xiàn)三千多種不同的礦物,其中構(gòu)成巖石主要礦物不過幾十種。組成巖石的主要礦物稱為造巖礦物。地殼組成礦物中最多的是矽酸鹽,如:高嶺石,Al3[Si4AlO10](OH)8長(zhǎng)石,(K,Ca,Na)[AlSi3O8]斜長(zhǎng)石正長(zhǎng)石雲(yún)母,K(Mg,Fe)3[Si3AlO10](OH,F)2角閃石,(Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[Si3(Si,Al)11](OH,F)2輝石,(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]巖漿冷凝形成的巖石中,大部分礦物為矽酸鹽橄欖石,(Mg,Fe)2[SiO4]還有碳酸鹽,如:方解石,CaCO3,白雲(yún)石,CaMg(CO3)2;方解石白雲(yún)石硫酸鹽,如:石膏,CaSO4·2H2O,重晶石(BaSO4)。
石膏重晶石重晶石氧化物,如:石英,SiO2,剛玉,Al2O3;剛玉剛玉石英(水晶)水晶硫化物,如:黃鐵礦,FeS2,黃鐵礦黃鐵礦方鉛礦閃鋅礦方鉛礦(PbS),閃鋅礦(ZnS);鹵素化合物,如:石鹽NaCl螢石CaF螢石螢石也有極少數(shù)單質(zhì)礦物,如:自然金,Au,自然金自然金自然銀,Ag。自然銀自然銀自然銀自然銅,Cu自然硫,S,金剛石,C,石墨,C。石墨金剛石自然硫這些自然形成的礦物,具有特定的化學(xué)成分;而且絕大部分是結(jié)晶的,即其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列是有序的。從而決定了其特定的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和外部形態(tài)。這些特性成為我們鑒定礦物的依據(jù)。礦物的肉眼鑒定特徵主要包括顏色,形態(tài),硬度,光澤,解理等等。1.顏色由於其特定的化學(xué)成分,礦物具有特定的顏色。礦物的顏色是指其新鮮表面在自然光下的顏色。顏色礦物的顏色非常豐富多樣:白、黑、黃、紅、綠、蘭、紫、。。。白色:方解石,白雲(yún)石,斜長(zhǎng)石,滑石,高嶺石,白雲(yún)母,石英(乳白色或透明);方解石白雲(yún)石斜長(zhǎng)石水晶黑色:角閃石,輝石,黑雲(yún)母,電氣石;角閃石輝石電氣石黃色:黃鐵礦(銅黃色),自然硫(淺黃色),自然金。黃鐵礦自然硫自然金自然金紅色:正長(zhǎng)石(肉紅色);剛玉(紅色的紅寶石),辰砂(鮮紅色),紅色電氣石;辰砂電氣石剛玉綠色:綠柱石,孔雀石,橄欖石,綠泥石(暗綠色),磷綠鉛礦。綠柱石孔雀石磷綠鉛礦磷綠鉛礦藍(lán)色:蘭晶石,蘭銅礦;藍(lán)銅礦藍(lán)晶石紫色:水晶造巖礦物中,黑色和白色的礦物相對(duì)比較多一點(diǎn)。2.礦物的形態(tài)無(wú)論是從巖漿冷凝形成,還是在水中沉澱形成,絕大部分礦物都形成結(jié)晶體。晶體,是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(離子)按特定空間形式排列的結(jié)構(gòu)。由於結(jié)晶礦物內(nèi)部微觀質(zhì)點(diǎn)特定的空間排列結(jié)構(gòu),使其生長(zhǎng)成特定的外部宏觀形態(tài)。結(jié)晶礦物都具有形成自己特定形態(tài)的“本能”。如結(jié)晶巖鹽(NaCl)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由鈉離子和氯離子嚴(yán)格地按立方體格式相間排列的,所以其晶體便成立方體形態(tài)。石鹽的晶格結(jié)構(gòu)和外形某些礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)具有單向生長(zhǎng)的特性,常形成針狀,柱狀,纖維狀的晶體。如角閃石(針狀、柱狀),輝石(短柱狀),石綿(纖維狀)。
水晶:柱狀,長(zhǎng)石:板條狀水晶正長(zhǎng)石層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的礦物,常形成片狀,板狀的晶體。雲(yún)母:片狀綠泥石:片狀石膏:板狀高嶺石:片狀(<0.005mm)石墨:片狀雲(yún)母石膏特定的內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)還會(huì)形成很特殊的晶體形態(tài)。方解石:菱形六面體石鹽:立方體黃鐵礦:立方體。方解石黃鐵礦3.硬度礦物受到刻劃作用時(shí),所表現(xiàn)出來(lái)的強(qiáng)度,是礦物抵抗外力刻劃的能力??梢杂脙煞N不同的礦物相互刻劃,以比較其硬度的相對(duì)大小。德國(guó)礦物學(xué)家摩氏(F.Mohs)取自然界常見的十種礦物作為標(biāo)準(zhǔn),將硬度分為1度到10度十個(gè)等級(jí),即摩斯硬度標(biāo)準(zhǔn)
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