普通地質學-教學大綱2014

1、普通地質學An Introduction to Physical Geology教學大綱授課對象：北京大學城市與環(huán)境學院本科生3學時/周、總學時57緒 言一、地質學的研究對象地質學(geology)是研究地球(the Earth)及其演變的一門自然科學，研究內(nèi)容包括地球的組成、構造、發(fā)展歷史和演化規(guī)律，目前的主要研究對象是巖石圈(lithosphere)。地質學學科分支。二、地質學的特點和研究方法（一）、地質學的特點地質學的研究對象涉及到悠久的時間和廣闊的空間地質現(xiàn)象具有多因素相互制約的復雜性地質學來源于實踐又服務于實踐 （二）地質學的研究方法地質學的學科特點決定了其研究方法建立在實踐的基礎上

2、，根據(jù)地質事實進行推理論證，推理的基本方法是演繹和歸納。野外調查 野外調查是進行地質學研究的基本方法。室內(nèi)實驗和模擬實驗 野外調查采集的樣品和數(shù)據(jù)等資料，進行試驗分析、鑒定。歷史比較方法 對現(xiàn)代地質過程和方式進行研究獲得規(guī)律性認識，把它應用到分析地質歷史時期的地質現(xiàn)象分析中去。這種方法也叫“現(xiàn)實主義方法，或現(xiàn)實主義原則”，也即“以今證古”或“將今論古”的研究方法。第一章 總 論第一節(jié) 地球概況一、地球的形狀和大小地球的平均半徑 6371 km地球的面積 51000萬 km2 （其中海洋面積70.8%，陸地29.2） 地球的平均密度 5.517g/cm3 二、地球的物理性質地球的密度 地球的平均

3、密度是5.517g/cm3 ，由地表向下地球的密度隨深度增加，推測地核的密度可達13g/cm3 。地球的重力 地球的萬有引力。理論重力值-將地球理想化為旋轉橢球體，且內(nèi)部密度橫向均勻，由此計算的重力值為理論重力值。重力異常-實測重力值不同于理論重力值，即重力異常。地殼均衡說 (isostatic theory，isostasy) 是描述地殼狀態(tài)和運動的一種理論，闡明地殼的各個地塊趨向于靜力平衡，即在大地水準面以下某一深度處常有相等的壓力，大地水準面之上山脈（或海洋）的質量過剩（或不足）由大地水準面之下的質量不足（或過剩）來補償。運用地殼均衡學說可以研究地球內(nèi)部構造，如上地幔的起伏等。地磁(ge

4、omagnetism) 地球是一個磁性體。表征某地地磁特征的要素：磁場強度、磁偏角、磁傾角。磁偏角-某地地磁經(jīng)線與地理經(jīng)線的夾角。磁傾角-某地地磁線與水平面的夾角。地磁異常(geomagnetic anomaly)-地磁要素偏離正常值古地磁(paleomagnetism)-礦物巖石中保存的反映巖礦形成時地磁特征（要素）的信息。地熱(geotherm) 地球內(nèi)部的熱能。地熱增溫級指常溫層以下，溫度每升高一度所增加的深度，單位m/，平均33m/；地熱梯度(geothermal gradient ),地熱增溫級的倒數(shù)，即深度每增加100m所增加的溫度，平均3/100m。第二節(jié) 地球的結構地球由不同狀

5、態(tài)和不同物質構圈層(sphere)組成，具有圈層構造。分為外部圈層和內(nèi)部圈層，外圈層有大氣圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)和生物圈(biosphere)，內(nèi)圈層有地殼(crust)、地幔(mantle)和地核(core)。一、地球的外圈層大氣圈 在10000km高空仍有大氣分子存在，但其主要集中在500km以下。大氣的主要成分是氮（78%），其次是氧（21%），還有少量二氧化碳、水氣、惰性氣體、塵埃。由地表向上又劃分出：對流層、平流層、中間層、熱力層等；大氣密度、氣壓、溫度向上降低。水圈 水圈主要有海洋、江河、湖泊、冰川、地下水、大氣中的水分，以及生物中的水分構成，與

6、大氣圈、生物圈和巖石圈有交叉。生物圈 生物主要生存在地表、水體中，分布范圍包括大氣圈下層、整個水圈和巖石圈上層。二、地球的內(nèi)圈層地球物理學(geophysics)研究探明，能夠反映地球物質密度和物態(tài)的地震波(seismic wave)在地下某些深度發(fā)生明顯的速度劇變，地球物理學家認為在這些地方存在著“不連續(xù)面”(discontinuity)，表明地球內(nèi)部物質組成和物態(tài)有明顯的圈層分異。在地下平均33km深度存在第一個主要“不連續(xù)面”，由南斯拉夫地球物理學家莫霍洛維奇（Moholovicic, 1909）發(fā)現(xiàn)，稱為“莫霍洛維奇不連續(xù)面”(Moholovicic discontinuity)，簡稱

7、“莫霍面”(Moho)。莫霍面是地殼與地幔的分界面。在地下2900km深度存在第二個主要“不連續(xù)面”，由德國地球物理學家古登堡（Gutenberg, 1914）發(fā)現(xiàn)，稱為“古登堡不連續(xù)面”(Gutenberg discontinuity)，簡稱“古登堡面”。古登堡面是地幔和地核的分界面。（一）地殼 crust地殼的化學組成 組成地殼的主要化學元素有O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg等，占地殼元素重量的98%以上。各元素在地殼中平均重量百分含量值，也稱“克拉克值”(Clark)。地殼的厚度 地殼的平均厚度33km，最厚78km，最薄不足5km。地殼的類型 地殼分為大陸型地殼

8、(continental crust)，簡稱陸殼和大洋型地殼(oceanic crust)，簡稱洋殼。陸殼的厚度較大（30-78km），具有花崗巖巖(granite)性質，也稱花崗巖層，或硅鋁層(sial)，密度較?。?.6-2.7g/cm3）。洋殼的厚度較?。?-12km），具有玄武巖巖(basalt)性質，也稱玄武巖層，或硅鎂層(sima)，密度較大（2.9-3.0g/cm3）。（二）地幔(mantle) 莫霍面到古登堡面之間的圈層。根據(jù)地球物理資料，地幔內(nèi)部深度100km、400km和1000km處有次一級的不連續(xù)面。100km以上為固態(tài)，具有橄欖巖(peridotite)性質，他與地殼

9、一起構成所謂的巖石圈(lithosphere)；100-400km之間的上地幔物質處于熔融或部分熔融狀態(tài)，可以發(fā)生塑性流動，稱之為軟流圈(asthenosphere)；以1000km為界，把地幔分為上地幔和下地幔。（三）地核(core) 古登堡面以下至地心的圈層為地核，再以5100km深度將其分為外核和內(nèi)核。外核為液態(tài)，內(nèi)核為固態(tài)，地核的密度和溫度都達到最大，密度在9-13g/cm3，溫度在3000，最高5000。第三節(jié) 地質作用地質作用 作用于地球的自然力，使地球的物質組成、內(nèi)部構造和地表形態(tài)發(fā)生變化的作用，總稱為地質作用。地質營力 引起地質作用的自然力稱為地質營力(geologic age

10、nts)。地質作用分類 由地球內(nèi)部的能引起的地質作用稱為內(nèi)力地質作用，外力地質作用是由地球以外的能引起的地質作用。內(nèi)力作用：構造運動(tectonic movement)、巖漿活動(magmatic activity)、變質作用(metamorphism)、地震(earthquake)。外力作用：風化作用(weathering)、剝蝕作用(denudation)、搬運作用(transportation)、沉積作用(sedimentation)、成巖作用(lithogenesis)。第二章 礦 物礦物(mineral) 礦物是在各種地質作用下形成的具有相對固定化學成分和物理性質的均質體(isot

11、ropic body)，是組成巖石的基本單位。第一節(jié) 礦物的基本特性一、礦物的內(nèi)部結構和晶體形態(tài)大部分礦物都是晶質體(crystal)。晶質體內(nèi)部質點（化學元素的離子、離子團或原子）按一定規(guī)則重復排列而成。規(guī)則排列的質點使晶質體內(nèi)部具有一定的晶體構造(crystal structure)，或晶體格架(crystal lattice)。晶體(crystal) 具有良好幾何外形的晶質體為晶體。單形晶體 由同形等大的晶面組成的晶體。聚形晶體 由兩種(含)以上單形組成的晶體。雙晶(twin) 兩個或兩個以上同類晶體有規(guī)則地連生在一起。晶體習性 在相同條件下形成的同種晶體經(jīng)常所具有的形態(tài)。分為：一向延伸

12、型晶體，如石棉、輝銻礦等；二向延伸型晶體，如云母、石墨等；三向延伸型晶體，如螢石、石榴子石等。礦物集合體的形態(tài)：粒狀礦物集合體片狀礦物集合體（鱗片狀）柱狀礦物集合體（針狀、纖維狀、放射狀）晶簇(crystal druse)杏仁體和晶腺(druse)結核(nodule)和鮞狀體(oolith)鐘乳狀(stalactite)等二、礦物的化學成分單質礦物 由一種自然元素組成的礦物，如金剛石、石墨。化合物礦物 由多種元素化合而成的礦物，如石英、方解石。類質同像(isomorph) 在結晶格架中，性質相近的離子可以相互頂替的現(xiàn)象。如閃鋅礦中的Zn可以部分被Fe代替，而不改變其晶體格架。如,橄欖石里的Mg

13、和Fe也可以按一定比例置換。同質多像(polymorphism) 同一化學成分的物質，在不同的外界條件（溫度、壓力、介質）下可以結晶成兩種或兩種以上構造的晶體，其晶體形態(tài)和物理性質不同，這種現(xiàn)象叫同質多像。如,金剛石和石墨的化學成分都是C。三、礦物的物理性質顏色 自色 礦物本身固有化學組成中含有某些色素離子呈現(xiàn)的顏色。 他色 礦物所含雜質成分引起的顏色，與其本身化學成分無關。 假色 礦物表面的干涉色、氧化膜的錆色等。 條痕(streak) 礦物粉末的顏色。光澤(luster) 礦物表面對光線反射形成光澤。金屬光澤半金屬光澤非金屬光澤玻璃光澤金剛光澤(adamantine luster)透明度(

14、transparence) 光線透過礦物的程度。透明礦物半透明礦物不透明礦物硬度(hardness) 礦物抵抗外力刻劃、壓入、研磨的程度。摩氏硬度計(Mohs hardness)礦物硬度礦物硬度滑石 talc1正長石 orthoclase6石膏 gypsum2石英 quartz7方解石 calcite3黃玉 topaz8螢石 fluorite4剛玉 corundum9磷灰石 apatite5金剛石 diamond10解理(cleavage) 在力的作用下，礦物晶體按一定方向破裂并產(chǎn)生光滑平面的性質。只在一個方向上產(chǎn)生解理，則該礦物有一組解理。有些礦物存在二、三、四或六個方向上的解理，即有二組解

15、理，三組解理等。不同的礦物，或同一礦物不同方向上，其解理面的光滑平整程度不一樣，分為以下等級。最完全解理完全解理中等解理不完全解理極不完全解理斷口(fracture) 礦物受力破裂面不規(guī)則的斷開面。其他 比重、磁性、電性、發(fā)光性、脆性、延展性、彈性、撓性第二節(jié) 重要礦物簡述礦物分類 根據(jù)化學成分，礦物分為五大類型：自然元素礦物、硫化物、鹵化物、氧化物和氫氧化物、含氧鹽礦物。然后再根據(jù)陰離子或絡陰離子細分。礦物命名（看書）。以下重點礦物按照化學成分、晶體形態(tài)、光學性質、力學性質掌握。一、自然元素礦物石墨 graphite 化學式C，鱗片狀、片狀或塊狀集合體，鐵黑或鋼灰色，條痕黑灰色，金屬光澤，不

16、透明，一組極完全解理，硬度1-2。導電。金剛石 diamond 化學式C，晶體常見八面體，無色透明，強金剛光澤，完全解理，硬度10。二、硫化物方鉛礦 galena 化學式PbS，晶體六面體或六面體與八面體的聚形，鉛灰色，不透明，金屬光澤，三組完全解理，硬度2.5-3。比重較大。閃鋅礦 sphalerite 化學式ZnS，一般為致密塊狀或粒狀集合體，淺黃、黃褐到鐵黑色，半透明到不透明，金剛光澤、松脂光澤、半金屬光澤，條痕淺黃至褐色，六組完全解理，硬度3.5-4。黃鐵礦 pyrite 化學式FeS2，六面體、八面體、五角十二面體等晶體，淺黃色，不透明，強金屬光澤，無解理，硬度6-6.5。黃銅礦 c

17、halcopyrite 化學式CuFeS2，一般為致密塊狀集合體，金黃色，不透明，金屬光澤，條痕墨綠色，無解理，硬度3.5-4。三、鹵化物螢石 fluorite 化學式CaF2，六面體或八面體晶體，無色透明，或淺綠、淺紫、白色，玻璃光澤，四組完全解理，硬度4。石鹽 halite 化學式NaCl，六面體晶體，無色透明或白色，玻璃光澤，三組立方完全解理，硬度2-2.5。四、氧化物和氫氧化物赤鐵礦 hematite 化學式Fe2O3，板狀、片狀晶體，或塊狀、鮞狀、腎狀集合體，鋼灰-鐵黑-暗紅色，條痕櫻紅色，金屬-半金屬-土狀光澤，硬度變化較大。磁鐵礦 magnetite 化學式Fe3O4，八面體、菱

18、形十二面體晶體，常呈粒狀或塊狀集合體，鐵黑色，條痕黑色，金屬-半金屬光澤，硬度5.5-6，強磁性。石英 quartz 化學式SiO2，有多種同質多像變體。最常見為六方柱與菱面體的聚形，柱面上有晶面條紋。無色透明為水晶，因含雜質呈紫色、煙色、薔薇色等，玻璃光澤，貝殼狀斷口，硬度7。五、含氧鹽類礦物（一）硅酸鹽類礦物正長石 orthoclase 化學式KAlSi3O8，板狀或短柱狀晶體，肉紅、淺黃、黃白色，玻璃光澤，半透明，兩組解理近直交，硬度6。斜長石(plagioclase),化學式Na2OAl2O36SiO2 CaOAl2O32SiO2，細柱狀或板狀晶體，白至灰白色，玻璃光澤，半透明，兩組解

19、理斜交（86°），硬度6-6.5。橄欖石 olivine 化學式(Fe,Mg)2SiO4，扁柱狀晶體，橄欖綠色，玻璃光澤，透明至半透明，解理中等，硬度6.5-7。普通輝石 augite 化學式(Ca,Na)(Fe,Mg,Al)(Si,Al)2O6，短柱狀晶體，橫剖面近八邊形，綠黑至黑色，玻璃光澤，半透明，兩組解理近直交，硬度5-6。普通角閃石 hornblende(amphibole) , Ca2Na2(Fe,Mg)4(Al,Fe)(Si,Al)4O112OH2，長柱狀晶體，橫剖面近六邊菱形，綠黑至黑色，玻璃光澤，半透明，兩組解理交角124°，硬度5-6。云母 mica 有

20、三種常見種類：白云母(muscovite) KAl2(AlSi3O10)OH2，金云母(phlogopite) KMg3(AlSi3O10)OH2，黑云母(biotite) K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)OH2，假六方柱狀或板狀晶體，白色、金黃色、黑色，玻璃及珍珠光澤，透明至半透明，一組極完全解理，硬度2-3。蛇紋石 serpentine 化學式Mg6Si4O10OH8，一般呈致密塊狀或纖維狀集合體，淺黃至深綠色，有時白色，條痕白色，脂肪光澤-絲絹光澤，半透明，硬度2.5-3.5。石榴子石 garnet 化學式(Ca,Mg,Fe,Mn)3(Al,Fe,Cr,Ti)2SiO43，菱形十二

21、面體、四角三八面體，或二者的聚形晶體，深紅至黑色，玻璃光澤，半透明，無解理，硬度6.5-7.5。紅柱石 andalusite 化學式Al2O3·SiO2，長柱狀晶體，橫截面近正方形，灰白色，有時淺紅色，玻璃光澤，半透明，硬度6.5-7.5。晶體中心常有碳質黑心。（二）碳酸鹽類礦物方解石 calcite 化學式CaCO3，晶體常為菱面體，無色透明者叫冰洲石（有重折射現(xiàn)象），一般白色，玻璃光澤，三組完全解理，硬度3。白云石 dolomite 化學式CaMgCO32，晶體常為菱面體，但晶面稍彎曲成弧形，乳白、粉紅等色，半透明，玻璃光澤，三組完全解理，硬度3.5-4。（三）硫酸鹽類礦物石膏

22、gypsum 化學式CaSO4·2H2O，菱形板狀晶體或纖維狀，白色，玻璃光澤，纖維狀絲絹光澤，透明至半透明，一組最完全解理，硬度2。第三章 火成巖(Igneous Rocks)巖石（rocks） 巖石是在各種地質作用下，按一定方式結合而成的礦物集合體，他是構成地殼及地幔的主要物質。根據(jù)成因，巖石分為火成巖、沉積巖、變質巖。第一節(jié) 巖漿、巖漿作用和火成巖的概念巖漿(magma)是在地殼深處或上地幔天然形成的、富含揮發(fā)組分的高溫粘稠的硅酸鹽熔漿流體，他是形成各種巖漿巖和巖漿礦床的母體。巖漿作用(magmatism)是指巖漿的發(fā)生、運移、聚集、變化及冷凝成巖的全部過程?；鸪蓭r（igneo

23、us rock）（巖漿巖magmatic rock）是地下深處的巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝而成的巖石。巖漿作用的主要方式有兩種，一是噴出作用，即火山作用(volcanism)，形成火山(volcano)和火山巖(volcanic rock)；另一種是侵入作用(intrusion)，即巖漿在地表某個深度停止活動，冷凝成巖，形成侵入巖(intrusive rock)。第二節(jié) 噴出作用（火山作用）一、火山活動火山活動貫穿在整個地殼演化歷史中，是地殼運動和增長的主要方式之一，隨著地球演化和地殼加厚，火山活動有減弱的趨勢?；鹕交顒忧闆r有活(active)火山、休眠(dormancy)火山和死(extin

24、ct)火山之分。二、火山構造火山構造也叫火山機構，包括火山通道(vent)、火山錐(cone)、火山口(crater)等?；鹕酵ǖ朗菐r漿由地下上升的通道?；鹕藉F火山口(破火口,火口湖)三、火山噴發(fā)物火山噴發(fā)時，首先噴出氣體物質，然后是固體的火山碎屑物，最后流出熾熱的巖漿。但具體到某一個火山的某一次噴發(fā)，變化很大，不可一概而論。氣體噴發(fā)物（火山氣體） 火山氣體中水分最多，此外還有H2S，SO2，CO2，HF，HCl，NaCl，NH4Cl等。固體噴發(fā)物 即火山碎屑物質。按照粒徑大小分為火山灰（<2mm）、火山礫(2-100mm)、火山彈(熔漿被拋到空中，又落地而成)。液體噴發(fā)物（熔漿） 噴出

25、地表的巖漿，其中揮發(fā)成分大量逸出，稱為熔漿。熔漿冷凝后即為熔巖(lava)?；鹕絿姲l(fā)物常形成以下形態(tài)（產(chǎn)狀）：塊狀熔巖 aa flow繩狀熔巖 pahoehoe flow枕狀熔巖 pillow lava熔巖錐 lava cone熔巖被 lava sheet熔巖臺地 lava plateau/terrace四、火山噴發(fā)類型火山分為裂隙式(fissure)噴發(fā)和中心式噴發(fā)兩種，后者又有寧靜式噴發(fā)和爆烈式噴發(fā)之分。裂隙式噴發(fā)（冰島式噴發(fā)）-巖漿沿著狹長的裂隙噴發(fā)。中心式噴發(fā)-巖漿沿管形通道噴出地表。寧靜式噴發(fā)-也叫夏威夷式噴發(fā)(Hawaiian eruption)，以基性巖漿噴發(fā)為主，巖漿寧靜地溢出

26、地面形成玄武巖，常形成盾形火山。爆烈式噴發(fā)-也稱培雷式噴發(fā)(Peléan eruption)，大多以中、酸性巖漿噴發(fā)為主，氣體較多，強烈爆炸噴發(fā)，氣體與火山碎屑（火山灰、火山彈）常形成高大的煙柱，墜落的火山碎屑形成火山錐。斯特龍伯利式噴發(fā)(Strombolian eruption)-寧靜式與爆烈式的過渡類型。五、近代火山分布規(guī)律全世界的火山大體呈帶狀分布。環(huán)太平洋(Circum-Pacific)火山帶-從南北美西海岸逆時針到阿拉斯加，經(jīng)阿留申群島、勘察加半島、千島群島、日本群島、臺灣、菲律賓群島、印度尼西亞諸島到新西蘭，有300多座活火山。阿爾卑斯-喜馬拉雅(Alps-Himalay

27、as)火山帶-又稱地中海火山帶，從地中海向東，經(jīng)土耳其、伊朗至喜馬拉雅山脈，有近100座活火山。大西洋中脊(Mid-Atlantic Ridge)火山帶-北起冰島，經(jīng)亞速爾群島、佛得角群島到圣保羅島，又40多座活火山。第三節(jié) 侵入作用地下巖漿上升侵入地殼并占據(jù)一定空間的作用，叫侵入作用(intrusion)。根據(jù)巖漿侵入方式和深度，分為深成侵入作用和淺成侵入作用。巖漿巖的產(chǎn)狀(occurrence)指巖體的形狀、大小、與圍巖的接觸關系以及形成時所處的地質構造環(huán)境。深成侵入作用及其巖體的產(chǎn)狀：巖基(batholith)-出露面積大于100km2，向下延伸10-30km，多由花崗巖類巖石構成，經(jīng)常

28、為大型褶皺山脈的核心，與圍巖不整合，使圍巖產(chǎn)生蝕變。巖株(stock)-出露面積小于100km2，由中、酸性巖組成，與圍巖不整合。淺成侵入作用及其巖體產(chǎn)狀巖盤(laccolith)-又稱巖蓋，順巖層侵入，將上覆巖層拱起成中間突起，邊緣變薄的穹隆形。多為中、酸性巖體。巖床(sill)-順著巖層層理侵入的板狀巖體。多為基性巖體。巖墻和巖脈(dike)-斜切巖層的小規(guī)模板狀侵入巖體。第四節(jié) 火成巖的成分一、火成巖的化學成分化學分析表明，火成巖中的主要化學元素以O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti等為主，占總元素總重量的99%以上，以氧化物言，則SiO2, Al2O3, F

29、eO, Fe2O3, CaO, Na2O, K2O, MgO, H2O, TiO2為主，占總量的99%。SiO2是火成巖中的主要成分，他與多種金屬元素組成硅酸鹽礦物，構成火成巖的主體，因此火成巖即硅酸鹽巖石。根據(jù)巖石中SiO2含量，將其分為超基性巖（SiO2<45%）、基性巖（SiO245-52%）、中性巖（SiO252-65%）和酸性巖（SiO2>65%）。由超基性巖到酸性巖，K, Na的含量越來越多，F(xiàn)e, Mg, Ca的含量減少。二、火成巖的礦物成分火成巖中的礦物以硅酸鹽(silicate)礦物為主，長石、石英、黑云母、角閃石、輝石、橄欖石等最多，占火成巖礦物總量的99%，稱

30、為造巖礦物。石英、長石等為淺色礦物，也叫硅鋁礦物；黑云母、角閃石、輝石、橄欖石為暗色礦物，也叫鐵鎂礦物。礦物是火成巖分類的重要依據(jù)之一，含量較多的礦物，即主要礦物作為巖石分類的依據(jù)；含量較少的礦物，叫次要礦物，作為巖類內(nèi)細分的依據(jù)；含量很少的礦物（<1%），叫副礦物，不起分類作用。鮑溫反應系列 Bowens Reaction Series -巖漿中礦物結晶順序和共生組合規(guī)律?；詭r漿結晶規(guī)律，首先析出橄欖石，然后是輝石和基性斜長石，角閃石和中性斜長石，黑云母和酸性斜長石，正長石、白云母、石英。第五節(jié) 火成巖的結構和構造一、火成巖的結構結構(texture)是指巖石中礦物顆粒本身的特點（結

31、晶程度、晶粒大小、晶粒形狀等）以及顆粒之間的相互關系所反映出來的巖石構成特征。結晶程度全晶質結構-全部結晶半晶質結構-部分結晶玻璃質結構（非晶質結構）-全部為玻璃質晶粒大小顯晶質結構(phaneritic texture)-用肉眼或放大鏡可以看出晶體顆粒。粗粒結構-晶粒直徑大于5mm中粒結構-晶粒直徑1-5mm細粒結構-晶粒直徑0.1-1mm隱晶質結構(cryptocrystalline texture)-晶粒小于0.1mm，用顯微鏡才能識別昆購物顆粒。晶粒相對大小等粒結構-主要礦物粒徑大致相等斑狀結構(porphyritic texture)-巖石中礦物顆粒大小相差懸殊，大的叫斑晶，斑晶之間

32、的物質叫基質，基質為隱晶質或玻璃質。似斑狀結構-與斑狀結構類似，斑晶更大，基質為顯晶質。晶粒形狀-巖石中晶體的發(fā)育程度。自形晶(automorphic crystal)-晶體發(fā)育成應有的形狀（晶面、晶棱完整）半自形晶-晶體部分發(fā)育成應有的形狀（只有部分晶面、晶棱）他形晶(anhedral crystal)-晶形不規(guī)則。二、火成巖的構造火成巖的構造(structure)指巖石中礦物集合體的形狀、大小、排列和空間分布等所反映出的巖石構成特征。塊狀構造巖石中礦物無定向，均勻分布，侵入巖最常見。流紋構造熔漿流動使不同顏色成分的隱晶質和玻璃質或拉長氣孔定向排列而成的流狀構造。常見于酸性噴出巖。流動構造巖

33、漿在流動過程中形成的構造，包括流線構造和流面構造。流線構造(linear flow structure)長條狀、柱狀礦物的長軸定向排列呈現(xiàn)出流線構造。流面構造(planar flow structure)片狀、板狀礦物的扁平面平行定向呈現(xiàn)出流面構造。氣孔構造(vesicular structure)噴出巖中包裹的氣體空洞。杏仁構造(amygdaloidal structure)氣孔被以后的礦物質填充。第六節(jié) 火成巖分類常見的火成巖分類主要根據(jù)巖石化學成分、礦物成分，以及巖石的產(chǎn)狀、結構和構造進行。根據(jù)巖石中SiO2化學成分含量分為：超基性巖、基性巖、中性巖和酸性巖。超基性巖(ultrabasi

34、c rock) SiO2含量小于45%，主要礦物有橄欖石和輝石，深成侵入巖為橄欖巖，淺成侵入巖為苦橄玢巖，噴出巖為金伯利巖。基性巖(basic rock) SiO2含量介于45-52%，主要礦物有輝石和富鈣斜長石（基性斜長石），深成侵入巖為輝長巖，淺成侵入巖為輝綠巖，噴出巖為玄武巖。中性巖(neutral rock) SiO2含量介于52-65%，主要礦物有角閃石、中性斜長石、黑云母、鉀長石和石英，深成侵入巖為閃長巖，淺成侵入巖為閃長玢巖，噴出巖為安山巖。酸性巖(acid rock) SiO2含量大于65%，主要礦物有鉀長石、富鈉斜長石、角閃石、黑云母和石英，深成侵入巖為花崗巖，淺成侵入巖為花

35、崗斑巖，噴出巖為，流紋巖。第七節(jié) 主要火成巖 主要火成巖按照巖石類型-SiO2含量、主要礦物、產(chǎn)狀、結構和構造進行分類。一、超基性巖 SiO2<45%，主要礦物-橄欖石和輝石深成侵入巖，橄欖巖 peridotite，中、粗粒結構，塊狀構造。淺成侵入巖，苦橄玢巖 picrite-porphyrite，細?；虬郀罱Y構，塊狀構造。噴出巖，金伯利巖 kimberlite，斑狀結構，斑晶為橄欖石，角礫狀構造或塊狀構造,常以巖筒（巖頸）、巖脈等形式產(chǎn)出。二、基性巖 SiO2 45%-52%，主要礦物-輝石和富鈣斜長石(基性斜長石)深成侵入巖，輝長巖 gabbro，中、粗粒等粒結構，塊狀構造。淺成侵入

36、巖，輝綠巖 dolerite，細-中粒結構，塊狀構造。噴出巖，玄武巖 basalt，細粒-隱晶質結構，氣孔、杏仁構造。三、中性巖 SiO2 52%-65%，主要礦物-角閃石和中性斜長石深成侵入巖，閃長巖 diorite，中、粗粒結構，塊狀構造。淺成侵入巖，閃長玢巖，斑狀結構，塊狀構造。噴出巖，安山巖 andesite，斑狀或隱晶結構，氣孔、杏仁構造。四、酸性巖 SiO2>65%，主要礦物-石英、鉀長石、富鈉斜長石、角閃石、黑云母。深成侵入巖，花崗巖 granite，中、粗粒結構，塊狀構造。淺成侵入巖，花崗斑巖 Granite prophyry，斑狀結構，塊狀構造。噴出巖，流紋巖 rhyo

37、lite，斑狀結構，流紋構造。五、脈巖類偉晶巖 pegmatite 具有偉晶結構的淺色脈巖。常見的是偉晶花崗巖。細晶巖 aplite 具有細粒結構的淺色脈巖。常見的是花崗細晶巖?；桶邘r lamprophyre 深色脈巖的總稱。主要由暗色礦物黑云母、角閃石、輝石組成。常具有粒狀結構。第四章 沉積巖 暴露在地表的巖石受到外力作用的風化剝蝕，經(jīng)過搬運、沉積以及成巖作用形成的巖石叫沉積巖（sedimentary rock）。第一節(jié) 沉積巖的形成過程沉積巖的形成過程包括先成巖石的風化作用和剝蝕作用，搬運作用、沉積作用和成巖作用。 一、先成巖石的破壞引起巖石破壞的有風化作用和剝蝕作用。（一）風化作用暴露于

38、地表或接近地表的各種巖石，在溫度變化、水及水溶液的作用、大氣及生物作用下在原地發(fā)生的破壞作用，稱為風化作用(weathering)。1、風化作用的類型風化作用的類型分為物理風化、化學風化和生物風化作用三種。物理風化作用(physical weathering) 地表和近地表巖石因溫度變化等在原地發(fā)生機械破壞而不改變化學成分、不形成新礦物的作用。引起物理風化的主要因素有：溫度變化、冰凍風化、層裂作用等?；瘜W分化作用(chemical weathering) 地表和近地表巖石因與水溶液、氣體等發(fā)生化學反應而在原地不僅改變其物理狀態(tài)，而且改變其化學成分，發(fā)生化學分解，形成新的礦物的作用。引起化學分化

39、作用的主要方式有：溶解作用、水化作用、水解作用、碳酸化作用、氧化作用等。生物風化作用(biological weathering) 由于生物作用引起巖石在原地發(fā)生破壞叫生物風化作用。生物風化作用又分為生物物理風化作用和生物化學風化作用。2、影響風化作用的因素巖石性質 包括巖石的礦物組成、結構、構造、成因、產(chǎn)狀等。氣候條件 主要是溫度和降水的影響。地形條件 地形起伏程度、坡度等的影響。3、風化產(chǎn)物巖石的風化產(chǎn)物分三類：（1）巖石和礦物的碎屑，礦物碎屑常見石英、長石、云母、石榴子石等，巖石和礦物碎屑是構成所謂碎屑巖類的主要成分；（2）溶解物質，由化學和生物化學作用產(chǎn)生，以離子狀態(tài)在水中遷移，沉積下

40、來就形成所謂的化學巖；（3）難溶物質，風化作用殘留的高嶺石、鋁土礦、赤鐵礦、褐鐵礦等，他們是構成粘土巖類的主要成分。（二）剝蝕作用(denudation) 各種外力在運動狀態(tài)下對地面巖石及風化產(chǎn)物的破壞作用，總稱為剝蝕作用。分為機械剝蝕作用、化學剝蝕作用。二、搬運作用風化作用和剝蝕作用的產(chǎn)物被流水、冰川、海洋、風、重力等轉移，離開原地的作用叫搬運作用(transportation)。搬運方式有機械(mechanical)搬運和化學(chemical)搬運兩種。（一）機械搬運作用機械搬運作用的主要營力和方式有，風的機械搬運、流水的機械搬運、冰川的機械搬運、海洋的機械搬運、以及重力機械搬運等。被搬

41、運的碎屑從上游到下游、從垂直剖面上（由下到上）顆粒由大變小叫分選作用(sorting)。被搬運的碎屑在搬運途中相互沖撞摩擦，使得顆粒形狀逐漸圓化，叫磨圓作用（roundness）。風、流水和海洋等搬運介質攜帶風化剝蝕碎屑的方式有推移質、躍移質和懸移質三種。 （二）化學搬運作用 風化物質在河流、湖泊、海洋中以真溶液和膠體溶液的方式搬運。三、沉積作用 由于搬運介質的物理或化學條件發(fā)生變化，使得搬運能力下降，導致被搬運物質沉積下來，叫沉積作用（sedimentation）。分為：機械沉積作用、化學沉積作用、生物沉積作用。發(fā)生沉積作用的場所叫沉積環(huán)境，可以是陸地，也可以是海洋。陸地沉積環(huán)境可以分為河流

42、、湖泊、冰川、沙漠等。海洋沉積環(huán)境分為海岸、淺海、深海等。（一）、機械沉積作用 巖石和礦物碎屑由于搬運介質能力下降而導致沉降。一般規(guī)律是粗大的先沉積下來，細小的后沉積；比重大的先沉積，比重小的后沉積。這種粗細、重輕按一定順序依次沉積的作用叫機械沉積分異作用。 （二）、化學沉積作用 分為膠體溶液沉積和真溶液沉積。膠體溶液沉積 膠體溶液由于加入新溶液發(fā)生電中和導致的沉淀。真溶液沉積 由于溶解度、溫度、pH值等變化影響導致真溶液結晶沉淀。真溶液沉積也有先后遠近順序，叫化學沉積分異作用?；瘜W沉積分異的一般規(guī)律：氧化物-鐵的硅酸鹽-碳酸鹽-硫酸鹽-鹵化物。（三）、生物沉積作用 包括生物遺體沉積和生物化學

43、沉積。 四、成巖作用-diagenesis由松散沉積物變?yōu)閳怨處r石的作用叫成巖作用，包括以下幾種方式。壓固作用隨著沉積物不斷增厚，下伏的巖層受到上覆巖層的壓力，使得孔隙度減少，體積縮小，密度加大，水分排除，增加顆粒之間的聯(lián)系力，使沉積物固結變硬。脫水作用沉積物在上覆巖層的壓力下，溫度會升高，使顆粒間的附著水排出，使膠體礦物和含水礦物失水，使沉積物體積縮小，硬度變大。膠結作用沉積物顆粒之間的孔隙被礦物質填充，使分散的顆粒粘結在一起。重結晶作用沉積物在壓力和溫度增大的情況下，可以發(fā)生溶解或部分溶解，導致物質質點重新排列，使非晶質變?yōu)榻Y晶質。第二節(jié) 沉積巖的特征 一、沉積巖的成分 （一）化學成分沉積

44、巖的化學成分和火成巖類似，但由于形成于地表，F(xiàn)e2O3含量多于FeO，富含H2O, CO2，富含有機質。 （二）礦物成分 1、碎屑礦物 母巖風化繼承下來的礦物，石英、鉀長石、鈉長石、白云母等。 2、粘土礦物 母巖風化后新生的礦物，高嶺石、鋁土等。 3、化學和生物成因的礦物 從溶液、膠體溶液中沉淀以及生物作用形成的礦物，方解石、白云石、鐵錳氧化物、石膏、磷酸鹽礦、有機質等。二、沉積巖的顏色有些沉積巖的顏色取決于它的主要礦物成分或化學成分，如石英砂巖呈白色；有些沉積巖的顏色由雜質、次要組分決定，如含高價鐵氧化物雜質的沉積巖為紅色，含有機質雜質的沉積巖呈灰色到黑色。三、沉積巖的結構 沉積巖的結構是指

45、沉積巖組成物質的形狀、大小和結晶程度。它分為碎屑結構、泥質結構、化學結構和生物結構。 （一）碎屑結構(fragmental texture) 母巖風化破碎的巖石碎屑和礦物碎屑經(jīng)剝蝕、搬運、堆積、成巖而成的巖石叫碎屑巖。碎屑巖具有碎屑結構。碎屑結構由碎屑物質和膠結物質組成。膠結物填充在碎屑顆?？紫吨?，主要是鈣質或硅質化學沉淀物，也有非常細碎的礦物（稱為雜基或基質）。粒度(grain size) 碎屑顆粒的粒徑大小>2mm，礫石2-0.05mm，砂0.05-0.005mm，粉砂<0.005mm，粘土分選(sorting) 描述沉積巖中碎屑顆粒大小一致性程度的術語。分選好分選中等分選差圓

46、度（磨圓度 roundness） 碎屑顆粒的棱角被磨蝕圓化的程度。極圓狀圓狀次圓狀次棱角狀棱角狀 （二）泥質結構 由極細小的粘土礦物質點組成的、比較致密均一和質地較軟的結構。 （三）化學結構和生物結構 化學沉淀物形成的沉積巖具有化學結構。生物遺體（骨骼）出現(xiàn)在沉積巖中，形成生物結構。四、沉積巖的構造 沉積巖在沉積過程中，或在沉積巖形成后的各種作用影響下，使其各種物質成分形成特有的空間分布和排列方式，稱為沉積巖的構造。 （一）層理構造(stratification, bedding) 沉積巖沉積過程中由于搬運介質和沉積物本身發(fā)生變化，使沉積物在垂直方向上出現(xiàn)成分、顏色、結構的不同，形成層狀構造，

47、即層理構造(stratification)。層bed 在一個基本穩(wěn)定的物理條件下形成的沉積單位叫層。層面bedding plane 一個層的頂面和底面叫層面。層的厚度分類：塊狀 層厚>100cm厚層 層厚50-100cm中厚層 層厚10-50cm薄層 層厚1-10cm微層 層厚0.1-1cm 層理的形態(tài)分類：水平層理 horizontal bedding 在一個層內(nèi)的微細層理比較平直，并與層面平行，稱為水平層理。波狀層理 wave bedding 微細層理呈波狀起伏，但總的方向平行層面的層理。斜層理 oblique bedding, diagonal bedding 微細層理呈直線或波狀

48、與層面斜交，叫斜層理。交錯層理 cross bedding 如果斜層理中的微細層理的傾斜方向不一致，就叫交錯層理。遞變層理 graded bedding 一個層內(nèi)碎屑顆粒由下向上逐漸變細的層理。塊狀層理 massive bedding 層內(nèi)物質分布均勻或者沒有分異現(xiàn)象，層理不清楚。 （二）層面構造 層面上保留的反映形成環(huán)境的各種形跡。 1波痕ripple mark 層面上最常見的一種構造痕跡，它是由一定速度的風、流水和波浪作用于非粘性的(如沙和粉沙的)松散沉積面上形成的波狀構造。 2干裂 保存在層面上的干縮裂隙。 3鹽類的晶體印痕和假象 層面上保留的鹽類晶體的凹入印痕和凸起的晶體假象。 4雨痕

49、 層面上保留的雨痕。 5生物痕跡 層面上保留的生物遺體印痕、足跡、爬痕、蟲孔等。 （三）結核 concretion,nodule 沉積巖中含有的與圍巖成分有明顯區(qū)別的礦物質團塊，叫結核。根據(jù)成因分為：原生結核-沉積過程中某些礦物質或化學成分凝聚成結核，這種結核一般不穿過層理；后生結核-巖石生成后含礦物質的溶液滲入圍繞某些中心沉淀，或者交代原巖成分形成的結核，其特點是可以穿過層理。第三節(jié) 沉積巖的分類和主要沉積巖 按成因和組成成分，沉積巖分為碎屑巖類、化學巖和生物化學巖兩大類。 一、碎屑巖類 1礫巖、角礫巖 碎屑直徑大于2mm。 2砂巖 碎屑直徑在2-0.05mm。 3粉砂巖 碎屑直徑在0.05

50、-0.005mm。 4泥巖 顆粒直徑小于0.005mm的粘土礦物組成，致密塊狀的固結粘土巖。 5頁巖 顆粒直徑小于0.005mm的粘土礦物組成，薄層狀頁理構造發(fā)育，固結的粘土巖。 6粘土 顆粒直徑小于0.005mm的粘土礦物組成，固結程度較差的粘土巖。 二、化學巖及生物化學巖類 （一）鋁、鐵、錳質巖類 1鋁土巖 allite 主要由三水鋁石(AlOH3)、軟水鋁石和硬水鋁石(AlOOH)等組成，具有致密塊狀、鮞狀和豆狀結構，系硅酸鹽礦物化學風化形成的氧化鋁沉積。 2鐵質巖 ferruginous rock 主要礦物有赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦組成，具有致密塊狀、鮞狀、豆狀或腎壯結構。 3錳質巖 m

51、anganous rock 主要礦物有軟錳礦、硬錳礦、菱錳礦等，具有致密塊狀、鮞狀或腎壯結構。 （二）硅、磷質巖類 4燧石巖 chert 以二氧化硅為主要化學成份的巖石，主要礦物有玉髓、石英、蛋白石等，常產(chǎn)于石灰?guī)r中，形成結核或條帶。 5碧玉巖 jasper rock 以二氧化硅為主要化學成份的巖石，主要礦物有玉髓、石英等，常產(chǎn)于火山巖中。 6硅藻土 diatomite 由硅藻遺體組成。 7磷塊巖 phosphorite 主要礦物為磷灰石，通常把P2O5大于5-8%的巖石統(tǒng)稱為磷塊巖。（三）碳酸鹽巖(carbonate rocks)類碳酸鹽礦物含量大于50%，主要礦物為方解石、白云石等，通常具

52、有結晶粒狀結構、鮞狀結構、豆狀結構、內(nèi)碎屑結構和生物結構，形成于海湖環(huán)境中。根據(jù)主要礦物成份劃分為石灰?guī)r類和白云巖類。 8石灰?guī)r(limestone)類 根據(jù)成因和結構分為：化學灰?guī)r（結晶灰?guī)r） 通過化學方式沉淀而成的石灰?guī)r，具有隱晶、泥晶等結晶結構。鮞狀灰?guī)r oolitic limestone 鮞粒含量大于50%的石灰?guī)r。竹葉狀(edgewise)灰?guī)r（礫屑灰?guī)r） 具有內(nèi)碎屑結構的石灰?guī)r。生物碎屑(bioclastic)灰?guī)r 由各種生物碎屑被碳酸鈣膠結的石灰?guī)r。 9白云巖(dolomite)類 白云石含量在50%以上的碳酸鹽巖。 10泥灰?guī)r(marl)類 石灰?guī)r中粘土含量在25-50%，即為

53、泥灰?guī)r。（四）蒸發(fā)鹽巖類11巖鹽、鉀鹽、石膏、芒硝、蘇打，等 （五）可燃有機巖類 12煤coal、褐煤lignite、泥炭peat，等第五章 變質巖-metamorphic rocks先成巖石受到高溫、高壓和化學活動性流體的改造，使得巖石成分、結構和構造發(fā)生變化，稱為變質作用(metamorphism)。由變質作用形成的巖石叫變質巖(metamorphic rock)?；鸪蓭r變質形成正變質巖，沉積巖變質形成負變質巖。變質巖一方面受原巖控制，具有一定的繼承性；另一方面經(jīng)過變質作用改造，其礦物成分、結構構造具有獨特性。第一節(jié) 變質作用的因素agents of metamorphism巖石變質主要由

54、其所處物理化學條件發(fā)生變化引起，物理條件主要是溫度（熱-heat）和壓力-pressure，化學條件主要是從巖漿等中分異出來的化學活動性流體-chemical activity（氣體、液體），他們是變質作用地主要因素。引起變質作用的地質動力主要是地殼運動、巖漿作用和地下熱流。一、溫度地殼運動、巖漿活動總是使得巖石的溫度上升，即溫度變化，因此溫度（熱）是變質作用的最積極因素。他主要引起：重結晶作用 在溫度（熱）等影響下巖石中礦物晶體內(nèi)的質點活力增強，導致質點重新排列，使晶粒變粗，這種作用稱重結晶作用(recrystallization)。例如，石灰?guī)r經(jīng)熱力重結晶作用后形成大理巖marble。產(chǎn)生新的礦物 由于巖石受熱，促進礦物成分間的化學反應，重新組合結晶，形成新的礦物。例如，高嶺石經(jīng)熱力作用產(chǎn)生新的礦物紅柱石和石英，形成紅柱石角巖-hornfels。 二、壓力地殼中的巖石受到兩種壓力作用，一是靜壓力，又叫圍壓，即地下深處的巖石受到上覆和周圍巖石的壓力，這種壓力具有均向性，巖石所處的部位越深，靜壓力就越大；另外一種是側向壓力，由地殼運動和巖漿活動等引起。在靜壓力作用下，巖石中的礦物往往重結晶成體集縮小而密度增大的新礦物，例如基性巖在壓力作用下，鈣長石（密度2.76）和橄欖石(密度3.3)變成石榴子