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地球科学概论


中国地质大学版本 第一章 宇宙中的地球
第一节 宇宙 (宇:空间。 宙:时间。 )
(一)宇宙中的天体和物质 1、 恒星:是由炽热气体组成的,能够自身发光的球形或类似球形的天体。 (氢和氦) 由于恒星间距离太遥远, 以至在短时间内肉眼观察不出恒星间位置的相对变化, 因而叫恒星。 2、 星际物质:在恒星与恒星之间存在着极其广大的空间,成为星际空间。弥漫于星际空间 的极其稀薄的物质。包括星际气体和星际尘埃。 星云:星际气体和星际尘埃组成的云雾状天体。 3.星系:地月系——太阳系——银河系和河外星系——总星系 (二)宇宙中天体的相对位置 4、天球:一个假想的圆球:它的球心就是观测者所在的地球的中心,它的半径是无穷大的。 5、星座:人们把天球上的恒星分成若干群落,每个群落的恒星都有自己独特的形状并占据 一定的空间。分为仙后星区,御夫星区,大熊星区,天琴星区 。简称: “后,御,熊,琴”

第二节

银河系与太阳系

(一)银河系:是一个由大约 1400 亿颗恒星和大量星际物质组成的庞大天体系统。 (二)太阳系:以太阳为中心存在着一个受太阳引力支配的天体系统。围绕太阳旋转的主要 是九大行星(从里到外依次为水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海天星, 冥王星)及众多的小行星,卫星,彗星和陨星等。 行星绕太阳的公转遵循开普勒三定律: 1、 行星绕太阳公转的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。 2、 当行星绕太阳公转时,行星同太阳的连线在单位时间内在轨道平面上扫过的面积相等。 3、 行星倒太阳平均距离 a 的立方同公转周期 T 的平方成正比。

第三节 地球 月球和地月系
(一) 地球 (二) 月球和地月系 月球在地球和太阳之间,看不见月球时是朔月或新月。 (日食)农历初一。 地球在太阳和月球之间时看见整个月亮称为望月或满月。 (月食)农历十五或十六。从朔月 到望月月球受光面达到一半称上玄月。从望月到朔月下玄月。

第四节 地球的形态
(一)地球的形状与大小 形状:一个扁率非常小的旋转椭圆球体。——呈梨形 (二)地球的表面形态 陆地和海洋在地球表面的分布极不均匀,所有大陆的北端宽,南 端窄,大致呈倒三角形,并多在北端与其它大陆相连。三大洋则在南纬 50—60 间相互沟通。 地表最高点在亚洲喜马拉雅山脉的珠穆朗玛峰,最低点位于太平洋西侧的马里亚纳海沟。 1、 陆地地形特征 山地:海拔高度在 500m 以上的低山,1000m 以上的中山 3500m 以上的高山分布地区的总称。 丘陵:海拔小于 500m 顶部浑圆,坡度较缓,坡脚不明显的低矮山丘群。 平原:海拔低于 200m,宽广平坦或略有起伏的地区。 (世界最大:南美的亚马孙河平原) 高原:海拔高程在 500m 以上,面积大,顶面较为平坦或略有起伏的地区。 (世界最大:巴西 高原;世界最高:青藏高原) 盆地:四周为山地或高原,中央低平的地区。 (世界最大:非洲刚果盆地) 2、 海底地形特征:

大陆边缘 (大陆架 大陆坡 大陆基 岛弧) 一类是由大陆架,大陆坡和大陆基组成,分布于大西洋,称为大西洋型大陆边缘; 一类是有大陆架,大陆坡和海沟组成,分布于太平洋,称为太平洋型大陆边缘。 大洋中脊:是绵延在大洋中部的巨型海底山脉,具有很强的构造活动性,常地震和火山活动 大洋盆地:深海丘陵和深海平原,海山,海岭

第二章

地球的外部圈层
大气圈

第一节

1、 大气的组成 恒定组分:约 90km 以下的底层大气。干洁空气由氮、氧、氩组成。 可变成分:大气中的二氧化碳,臭氧和水蒸汽。 (随季节气象和人类活动的影响而发生变化) 不定组分:指大气中可有可无的成分。来源于自然界的火山爆发,森林火灾,海啸,地震等 暂时性的灾难,或来源于人类的生活和生产活动。 2.大气圈的结构 (对流层 平流层 中间层 暖层 散逸层) 对流层:特征是温度随高度增加而降低;空气具有强烈的对流运动,从而发生一系列天气现 象;气象要素水平分布不均匀;对流层受人类活动影响最显著。 平流层:气流以水平方向运动为主,基本不含水汽和尘埃物质,不存在对流层中的各种天气 现象。最初随高度增加保持不变或略有上升。 中间层:气温随高度增大而迅速下降,有弱电离现象。 暖层: (电离层)随高度上升气温增高,有多个电离层,各层能反射不同波长的无线电波。 散逸层: (外逸层)随高度的增加而升高,地球引力弱。 3、 大气的热状况 P30 页图 2.3 气温是指大气的温度。一天之中最低气温出现在日出前后,至午后 2 点最高。一年北半球 大陆最高气温在 7 月, 最低气温在 1 月。 气温都是从低纬度地区向两级递减的。 4、大气的运动 大气运动的动力:气压梯度力 地转偏向力 惯性离心力 摩擦力 气压是指单位面积上所承受的空气柱的重量。 (单位:帕)由于大气在垂直或水平上存在气 压差,从而产生气压梯度力,它的方向是沿着垂直于等压面方向由高压指向低压。但垂直气 压梯度力受地球重力作用的影响抵消平衡,水平梯度力是真正造成大气水平运动的力。 地转偏向力:又称科里奥利力,在北半球使气流运动方向向右偏转,在南半球向左方偏转。 大气环流:七个气压带和六个风带。 (低纬环流,中纬环流,高纬环流)

第二节 水圈
一、水圈的组成: ①水的分布:水是以气态,固态和液态三种形式存在于大气圈,生物圈,海洋与大陆表层之 中。地球上水体的分布是极不均匀的。 ②水的类型:按存在形式分为:汽态水,液态水和固态水;以水中的含盐量分为:咸水, 半咸水,淡水;按天然水所处的环境分为:海水,大气水,陆地水。 ㈠ 海水:物理性质主要包括海水的温度(影响因素:纬度水深) 、密度(影响因素:温度盐 度) 、压力、透明度。 海水的运动有波浪,潮汐,海流(洋流) ,浊流。 化学性质含量最高的化学元素是 H、O、Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、Si、F。 潮汐:全球性海水周期性涨落现象。引潮力主要包括太阳地球间的引潮力和地球月球间的 引潮力(主要)两部分。引力与离心力的合力构成引潮力。当月亮太阳地球处在一条 直线上(朔望月)时出现高潮特高,低潮特低的大潮,而在上下玄月时出现小潮。

海流:大洋中沿一定方向有规律移动的海水。分为表层洋流和深层洋流。表层洋流主要是 由信风及海水密度差引起,方向以水平运动为主。有暖流和寒流之分;深层洋流主要 是由海水温度和盐度差异引起,方向有水平的和垂直的运动。 浊流是海洋(或湖泊)中载有大量悬浮物质的高密度水下重力流。由地震火山等因素引发。 ㈡ 陆地水:地面流水,地下水,湖泊,沼泽,冰川。 1、地面流水:指沿陆地表面流动的水体,其水源主要有大气降水,冰雪融水,地下水和湖 泊。分为常年性流水(河流)和暂时性流水(片流,洪流) 河流是地表面具有固定河道的线状常年性流水。水源一般以地下水,冰雪融水为主。水系 地面流水的水质点运动状态分为层流和紊流。层流是在水流过程中,水质点保持相互平行 而不相混合的水流。紊流是指流水在运动过程中,水质点的运动速度和方向随时都发生任 意变化的水流。 (两种特殊的水流形式:环流和涡流) 2、地下水:埋藏在地表以下岩石和松散堆积物空隙中的水体。主要来自于地面流水和大气 降水。空隙率越大,能储存的地下水越多。连通性越好越利于地下水的运动。 存在形式: 吸着水,薄膜水,毛细水,重力水。 地下水按运动特征和埋藏条件分为: 包气带水,潜水,承压水。 包气带水:以吸着水,薄膜水,毛细水为主。主要作垂直方向上的运动。 潜水:埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上,具有自由表面的重力水也称饱水带水。随 季节性发生变化。以近水平方向流动为主。 承压水指埋藏在两个稳定隔水层之间的透水层内的重力水,又称层间水。从补给区流向排 3 湖泊与沼泽: 泄区 湖泊分为:泄水湖和不泄水湖 或者 淡水湖和咸水湖 最大的湖泊:西亚的里海(咸水湖) 第二大湖:北美的苏必利尔湖(淡水湖) 最深的湖:俄罗斯的贝加尔湖 最高的湖:西藏高远的纳木湖 最低的湖:中东四海 湖水的运动方式:波浪,潮汐,湖流,浊流。 沼泽:是陆地上潮湿积水,喜湿性植物大量生长并有泥炭堆积的地方。分布在湿润气候区。 形成原因:浅水湖泊的逐渐沼泽化,河流泛滥地的沼泽化,平坦海岸的积水沼泽化,地下水 位极浅的广阔平地的逐渐积水沼泽化,森林和草地的沼泽化。 4 冰川:指由积雪形成的,并能运动的冰体。分布于地球两级及高山地区。 形成的条件:气候寒冷(必要条件)、有丰富降雪量、合适冰雪堆积的场所 雪线:终年积雪区的下部界线。年降雪量与消融量大致相等。 冰川形成过程:雪线以上的地区,如果地形合适雪就不断积聚起来,随着积雪的增加,刚降 下的雪, 在地表热力及雪层压力的作用下, 雪花的尖端融化并逐渐冻结形成粒径较小的雪粒, 经过一系列的压实,冻结和重结晶作用,雪粒增大转变成粒雪,粒雪中空隙进一步减少,形 成冰川冰,冰川冰在压力和重力作用下缓慢流动便形成了冰川。 陆地表面冰川可分为: 一、大陆冰川: (又叫冰盾或冰盖)特点是雪线位置低,分布面积大,冰层厚,流动速度稍 快,并由中间向四周流动。因中部比边缘冰层厚,压力大,冰川由中部向边缘流动 二、山岳冰川:特点是雪线位置高,规模小,冰层薄,受地形控制,呈线状分布。因重力作 用由高处向低处流动。 ㈢大气水:指存在于大气圈中的水。来源于海水和陆地水体的蒸发,植物叶面的蒸腾作用 以及火山活动。 危害:吸收污染物易形成汽溶胶或酸雨。对地球的温度能起到“温室效应” 。 二 水圈的循环: 自然界中以各种形式存在的或保存在不同环境中的水, 并不是固定不变的, 它在自然因素和人为因素的影响下处于不断的运动和转换之中。

使水圈产生运动的最主要动力:太阳辐射能 和 地球的重力能。 分类:大循环(从海洋到陆地再回海洋) 和 小循环(陆地内部或海洋内部的水循环)

第三节 生物圈
生物圈:指地球表层由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层,是地球上所有生物及 其生存环境的总称。 生物圈主体:在地表倒 200m 高空以及从水面到水下 200m 的水域空间内。 生物分类:从大到小:界、门、纲、目、科、属、种 。自养生物和异养生物 原核生物界:没有明显的核膜,没有真正的细胞核,基本上是单细胞。 (细菌和蓝绿藻) 真菌界:一类低等的真核生物,没有叶绿素,不能进行光合作用,营养方式为腐生、寄生。 植物界:特点:可进行光合作用,为自养生物。分低等和高等。 动物界:动物以植物、动物或微生物为食,为异养生物。分为无脊椎动物和脊椎动物。人属 于动物界脊椎动物门哺乳动物纲灵长目人科人属人种.

第三章

地球的内部圈层

第一节 地球的内部圈层 (地壳 地幔 地核) 1、划分依据:地震波(地震所激发出的弹性波)包括纵波(P 波) ,横波(S 波)和面波。 2.地球内部的主要物理性质: 密度:地球的平均密度为 5.516g/cm。地球内部的密度由表层的 2.7~2.8 g/cm 乡下逐渐增加 到地心处的 12.51 g/cm. 压力:实质上是压强。地内压力总是随深度连续而逐渐地增加的。 重力:地球吸引力和离心力的合力就是重力。地球的离心力<吸引力。重力的方向仍大致 指向地心。 (1)地球表面:地球两极的重力值最大,并向赤道减小。重力值具有随维度增 高而增加的规律。 (2)地球内部:从地表到地下 2885km 的核-幔界面,重力值大体上随 深度而增加但变化不大。 在 2885km 处达到最大值。 再到地心重力从极大值迅速减小为零。 温度:温度在地球内部的分布状况称为地温场。其温度常有昼夜变化,季节变化和多年周 期变化,这一层叫外热层。温度从表部向下逐渐减弱;温度常年保持不变叫常温层: 温度开始随深度逐渐增高。 通常把地表常温层以下每向下加深 100m 所升高的温度称为地热增温率或地温梯度 温度每增加 1℃所增加的深度称为地热增温级 磁场:1、磁要素:磁偏角,磁倾角,磁场强度。 磁偏角:是磁场强度矢量的水平投影与正北方之间的夹角。磁倾角:磁场强度矢量与水 平面的交角。磁场强度是有磁极向磁赤道强度逐渐减弱。 2、地磁场由基本磁场,变化磁场,磁异常三个部分组成。 (1)基本磁场其强度在近地表时较强,远离地表时则逐渐减弱。 (2)变化磁场是起源于地 球外部并叠加在基本磁场上的各种短期变化磁场。主要由太阳辐射,太阳带电粒子流,太 阳的黑子活动等因素所引起的。 (3)磁异常是地球浅部具有磁性的矿物和岩石所引起的局 部磁场它也叠加在基本磁场之上。 弹塑性: 地表的固体表面在日月引力下也有交替的涨落现象称为固体潮。 如在作用速度快, 持续时间短的力(如地震作用力)的条件下,地球常表现为弹性体;在作用力缓慢且持续 时间长(如地球旋转离心力,构造运动作用力)或在地下深部较高的温、压条件下则可表 现出较强的塑性。 4 地区内部各全层的物质组成及物理状态 陨石:来时太阳系空间的天体碎片。包括石陨石,铁陨石,铁石陨石 地壳:是莫霍面以上的地球表层。占地球总体积的 1.55﹪.

地幔是地球的霍莫面以下、古登堡面(2885km)以上的中间部分。占地球总体积的 82.3﹪。 上地幔:主要矿物成分是橄榄石,及一部分辉石与石榴子石。地幔上部存在一个软流圈其特 征是出现地震波低速带。是岩浆的重要发源地。 下地幔: 化学成分表现为含铁量的相对增加, 压力随深度的增大, 物质密度和波速逐渐增加。 地核:地球内部古登堡面至地心的部分,起体积占地球总体积的 16.2﹪质量却占地球总质 量的 31.3﹪。地核又分为外核(液态) 、过渡层(固液混合) 、内核(固态) 。主要 由铁、镍(nie)及少量的硅,硫等轻元素组成的合金。

第二节
一 地壳中的物质组成 1、地壳中的元素分布:

地壳

矿产:一些有用元素在某一地区高度富集时形成. 元素在地壳中的平均质量百分比称为元素的克拉克值. 地壳中元素按克拉克值由大到小依次是 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H。 2、 矿物:是地壳中天然形成的单质或化合物,它具有一定的化学成分和内部结构,因而具 有一定的物理、化学性质及外部形态。 (固态和液态) 固态矿物分为晶质矿物和非晶质矿物。 晶质矿物的内部质点呈有规律的排列。 晶质矿物在有 力的条件下能生长成规则的几何多面体外形叫晶体。非晶质矿物的内部质点排列无规律。 ①矿物的形态: 单体集合成的矿物集合体形态: 一向延伸型呈柱状或针状的晶形。 (石英,角闪石,辉锑矿)——晶簇状,纤维状,放射状 二向延伸型呈片状或板状的晶形(云母,长石) ——片状,鳞片状 三向等长型呈粒状或等轴状晶形(黄铁矿,石榴子石,磁铁矿)——粒状 由胶体凝聚而成的非晶质及隐晶质矿物集合体呈鲕(er)状,肾状和钟乳状 ②矿物的物理性质: 1、 矿物的光学性质是指矿物对可见光的吸收, 透射和反射等的程度不同所引起的各种性质。 包括颜色,条痕(矿物粉末的颜色) ,透明度(可见光透射矿物的程度) ,光泽(矿物表面反 射光波的能力,分为金属光泽,半金属光泽,非金属光泽) 。透明度强,颜色浅则偏向非金 属光泽,反之则偏向金属光泽。 2、矿物的力学性质:指矿物受外力作用后所表现出的性质,包括硬度,解理与断口。 硬度是指矿物抵抗外力刻划的能力。用摩氏硬度计。 1 滑石 2 石膏 3 方解石 4 萤石 5 磷灰石 6 正长石 7 石英 8 黄玉 9 刚玉 10 金刚石

解理:矿物受力后沿一定方向规则裂开的性质。分极完全解理,完全解理,中等解理,不 断口:如果矿物受敲击后沿任意方向裂开成凹凸不平的断面。有贝壳状,参差状,锯齿状。 ③地壳中的矿物种类:自然元素矿物,硫化物矿物,卤化物矿物,氧化物和氢氧化物矿物, 含氧盐矿物(最主要的是硅酸盐类矿物) 。 3、 岩石:天然形成的,由固体矿物或岩屑组成的集合体。岩石可以是由一种矿物组成的单 矿物岩石;也可以使由几种矿物组成的复矿物岩石;还可以是由岩屑所组成的。 岩石的矿物成分: 不用类型的岩石往往具有不同的矿物共生组合, 这主要是地质作用自然选 择的结果,它不仅表现在矿物的种类上,还表现在矿物的含量上。 岩石的结构:指组成岩石的矿物的结晶程度,颗粒大小,形状及其相互关系。 岩石的构造:指岩石中的矿物颗粒在空间上的分布和排列方式特点。 有块状构造,片麻状构造,层理构造 岩石的类型:岩浆岩,沉积岩,变质岩 岩浆岩:由岩浆冷凝后形成的岩石,又称火成岩。 分类:1、按其形成的环境分为:喷出岩和侵入岩

2.以岩浆岩中 SiO2 化学组分的百分含量划分为:超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩 岩浆岩的矿物成分主要包括橄榄石,辉石,角闪石,黑云母,斜长石,钾长石,石英。分布 面积约占 20%左右。地壳中最常见,分布最广的岩浆岩是玄武岩(基性喷出岩)和花岗岩 沉积岩:在地表或近地表的条件下,由母岩风华,剥蚀的产物经搬运,沉积和硬结成岩而 形成的岩石。 分类:碎屑岩,粘土岩,化学岩,生物化学岩,火山碎屑岩。 其物质成分主要为:岩屑,矿物,有机质及胶结物。约占地表面积 70%, 分布最广的是泥岩,页岩,砂岩和碳酸盐岩 变质岩:地壳中已形成的岩石在高温,高压及化学活动性流体的作用下,使原岩石的物质 成分、结构、构造发生改造而形成的新岩石。 分类:接触变质岩,动力变质岩,区域变质岩和混合岩。 变质岩的矿物以长石,石英,云母,角闪石,方解石,辉石等含量最高。约占地表 10%, 地下深处分布广泛,分布最广的是片岩,片麻岩,混合岩,麻粒岩及大理岩 二 地壳的类型 大陆地壳和大洋地壳 大洋地壳:厚度较薄一般为 5~10km。洋壳形成的年代较新。一般形成于距今 2 亿年以来。 分层:层 1 或称沉积层 层 2 或称玄武岩层 层 3 或称大洋层 大陆地壳:厚度较大,平均厚度约 33km 陆壳的形成年代较老,演化时间漫长 46 亿 a 分层:上地壳一般厚 10~15km,由沉积岩和变质岩组成。平均化学成分接近中-酸性岩 中地壳一般厚 5~10km,由混合岩,花岗岩及糜棱岩组成。 酸性岩 下地壳一般厚 10~20km,有麻粒岩,角闪岩及片麻岩组成。中性 三 地壳的重力异常与重力均衡 1、实际地面某点用重力仪获得的重力观测值与该店的正常重力值常常存在偏差,这种偏差 称为重力异常。重力异常越高,地壳越薄,莫霍界面越浅,反之重力异常越低,地壳越厚, 莫霍面越深。 地壳的重力均衡:地壳物质为适应重力的作用,总是力求与其更深部的物质之间达到质量 或重量上的平衡状态的现象。

第四章 地质年代与地质作用
第一节地质年代
一、地质年代:指地球上各种地质事件发生的时代。 包括两方面:一是各地质事件发生的先后顺序称为相对地质年代。 二是各地质事件发生的距今年龄,同位素地质年龄。 1、相对地质年代的确定三条准则: ①地层层序律:地层形成时的原始产状一般是水平的或近于水平的,并且总是先形成的老 地层在下面,后形成的新地层盖在上面,这种正常的地层叠置关系称~。 三种情况:原始水平层理 倾斜地层 倒转地层 ②化石层序律:不同时代的地层中具有不同的古生物化石组合,相同时代的地层中具有相 同或相似的古生物化石组合;古生物化石组合的形态,结构愈简单,则地层 的时代愈老,反之愈新。 ③地质体之间的切割律(针对呈块状产出的岩浆岩或变质岩) :较新的地质体总是切割或穿 插较老的地质体,或者说切割者新,被切割者老。 2. 同位素地质年龄的测定: 一、含义:为测定岩石的绝对年龄,利用放射性同位素的蜕变规律。 二、被用来测定地质年代的放射性同位素必须具备的条件是:①具有较长的半衰期;②该同 三、位素在岩石中有足够的含量,可以分离出来并加以测定;③其子体同位素易于富集并保

存下来。 四、希望:首先,人们着手于对地球表面最古老的岩石进行了年龄测定。其次,人们通过对 地球上所发现的各种陨石的年龄测定。最后取自月球表面的岩石的年龄测定。认 为地球的形成年龄约为 46 亿 a 3、地质年代表: 地质年代单位 : 宙、代、纪、世。 地层单位的划分:宇、界、系、统。 地质年代表:如表

第二节 地质作用
地质作用:地质学把自然界引起地壳或岩石圈的物质组成,结构,构造及地表形态等不断 发生变化的各种作用称~。 引起这些变化的自然动力称为地质营利。传播能量的媒介称 为介质。 一、地质作用的能量来源: 地球外部的能源 和 地球内部的能源 地球外部的能源:太阳辐射能(空气对流,大气环流,水圈的运动) 、日月引力能(潮汐) 地球内部的能源:重力能,地热能,地球旋转能及化学能,结晶能。 二、地质作用的类型: 表层地质作用 和 内部地质作用 (1)表层地质作用:主要由地球外部的能源引起的,发生在地球表层的地质作用。 (又称 外动力地质作用或外力地质作用) 1、表层地质作用的地质营力按介质的物理状态分为三种: 介质为液态的营力主要有地面流水,地下水,湖泊和海洋;介质为固态的营力主要有冰 川;介质为气态的营力主要为大气和风。 2、表层地质作用的类型: 风化作用: 物理(机械)风化作用 化学风化作用 生物风化作用 剥蚀作用: 按营力:地面流水(片流,洪流,河流) 、地下水、湖泊、海洋、冰川、风的 按方式:机械、化学、生物剥蚀作用 搬运作用: 按方式:机械、化学、生物搬运作用 按营力:地面流水(片流,洪流,河流) 、地下水、湖泊、海洋、冰川、风的 沉积作用: 按方式:机械、化学、生物搬运作用 按营力:地面流水(片流,洪流,河流) 、地下水、湖泊、海洋、冰川、风的 成岩作用: 压实作用 胶结作用 重结晶作用 (二) 内部地质作用:主要是由地球内部能源引起的地质作用(又称内动力地质作用或内 力地质作用) 。 岩浆作用: 喷出作用(火山作用)——→喷出岩(火山岩) 侵入作用——→侵入岩 变质作用: 接触变质作用 区域变质作用 动力变质作用 混合岩化作用 水平运动——→地壳的拉张,挤压,平移或旋转 构造运动: 垂直运动——→海陆变迁 岩石圈板块运动(相互运动和相对运动) 地震

第五章

风化作用与剥蚀作用
第一节 风化作用

风化作用:是指在地表或近地表的条件下,由于气温,大气,水及生物等因素的影响,使 地壳或岩石圈的矿物,岩石在原地发生分解和破坏的过程。 1、产生风化作用的原因:地表以下的物理化学环境与地表是迥然不同的。地下温度高、压

力大,缺乏游离氧,没有生命活动或很弱等;而地表气温低,且年月日变化频繁,有大气和 生物的作用,特别是具有溶有各种气体及化学组分的水溶液的作用。 2、风化作用的特征:岩石或矿物在原地遭受分解和破坏,风化的产物仍保留在原地。 一、风化作用的类型: 物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用 (一)物理风化作用:主要由气温、大气、水等因素的作用引起的矿物、岩石在原地发生 机械破碎的过程。 (在此过程中,矿物,岩石的物质成分不发生变化) 方式: 1、温差风化:由于岩石表层温度周期性的变化而使岩石崩解的过程。 2、冰劈作用:指因充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石崩解的过程。主要发生在 高寒地区和高山地带,尤以温度在 0℃上下波动的地区最为发育。 3、盐类的结晶与潮解:指充填于岩石空隙、裂隙中含盐分的溶液,因水溶液浓度的变化, 盐类出现结晶和溶解使岩石破碎的过程 4、层裂或卸载作用:岩石因上覆岩石的卸载而产生向上或向外的膨胀作用,从而形成一系 列平行,垂直地表的裂隙,促使岩石层层剥落和崩解称席里或卸载作用。 (二)化学风化作用:指岩石在原地以化学变化(反应)的方式使岩石“腐烂” 、破碎的过 程。 (此过程岩石的物质成分也将发生变化) 方式: 1、 溶解作用:指水溶液溶解岩石的某些易溶成分,使其松软,破碎,崩解的过程。 最易溶于水的是卤化物和硫酸盐矿物,最难溶于水的是硅酸盐矿物。 溶解作用的结果: 一方面是易溶接的物质溶解于水溶液并随水溶液带走, 使岩石空隙增加, 硬度减小,易于破碎;另一方面难溶物质残留原地形成风化产物。 2、 氧化作用: 指矿物, 岩石与大气或水中的游离氧起化学反应形成氧化物使岩石破碎的过程。 3、水解和碳酸化作用 水解作用: 指水离解出的 OH﹣离子与矿物离解出的阳离子, 结合形成呆 OH﹣新矿物的过程。 碳酸化作用:指当 CO 溶解于水中时,形成 CO 和 HCO 离子,它们与矿物中的阳离子(K、 Na、Ca)结合形成易溶于水的碳酸盐或碳酸氢盐的过程。 各种化学风化作用过程都是缓慢的,每种化学风化作用也不是孤立存在的,它们都是相互影 响,相互促进,共同破坏着地表岩石。 (三) 生物风化作用:指由生物的生命活动引起岩石的破坏过程。 生物物理风化作用:由生物活动导致岩石的机械破碎过程。 生物化学风化作用:由于生物活动引起岩石化学成分变化而使岩石破坏的过程。 二、风化作用的产物 (1)物理风化作用的产物:岩石崩解成粗细不等,棱角明显的碎块。岩石碎屑在重力的作 用下,形成上部岩石碎屑小,下部岩石碎屑粗的堆积体,称倒石锥。 (2)化学风化作用的产物: 1、能溶于水中的可迁移物质。 (包括易溶盐、K、Na 的氢氧化物和少部分难溶物质) 2、难于迁移,堆积在原地的残积物。 自然界中各类矿物抗风化能力的顺序是: 氧化物、氢氧化物>硅酸盐>碳酸盐>硫化物>卤化物、硫酸盐 最常见矿物抗风化能力的顺序是:石英>白云母>长石>黑云母>角闪石>辉石>橄榄石 (3)生物风化作用的产物:一部分是生物物理风化作用形成的矿物、岩石碎屑,成分未变。 另一部分是生物化学风化作用的产物,其特征是在物质成分上与原岩不一样。以及土壤。 (4)风化壳:地表岩石经物理,化学,生物风化的长期作用,形成由风化产物组成的,分 布于大陆基岩面上的不连续薄壳。

分 4 层: 土壤层 深褐灰色,富含腐殖质。是综合风化作用的结果。 残积层 黄褐、褐红色,粘土矿物组成,不含腐殖质。以化学风化作用为主。 半风化层 淡褐色, 原岩的结构, 构造部分保存。 岩石的部分矿物成分发生变化。 基岩 未风化的原岩。 地质历史时期形成的风化壳称古风化壳。 (5)土壤:指地球表面陆地上能够生长植物的疏松表层。土壤肥力是指土壤具有长期不断 地供应和调节植物生长过程中所需要的养分,水分,空气和热量的能力。 ①土壤主要组成有 腐殖质 、矿物、水分 和 空气。 ②土壤剖面自上而下分层: A、表土层 有机质丰富(腐殖质) ,为黑、灰、浅灰色。是耕作的对象 B、淀积层或心土层 淀积得物质有氧化铁,氧化铝,腐殖质,石膏,碳酸钙等。 C、母质层 相当于残积层和半风化层。 ③土壤的类型与分布主要与气候带有关 ④土壤类型有:红壤,黄壤,棕壤,褐土,黑土,黑钙土,栗钙土,荒漠土,冻沼土,水 稻土,盐碱土等。 ⑤在地质历史时期形成的土壤成古土壤。——研究和恢复古气候,古环境的重要依据。 三、影响风化作用的因素 (一)气候和植被 气候因素包括 温度 ,降雨量 和 湿度。 它们是控制风化作用的重要因素。 1、 温度:通过控制化学反应速度来控制化学风化作用的进行。直接影响物理风化。 2、 降雨量和湿度:则是通过介质的温度变化,水溶液成分的变化,植被的生长来影响物 理,化学和生物的风化作用。 在两极及高寒地区, 干旱的沙漠地带, 以物理风化作用为主。 在低纬度的炎热潮湿气候区, 雨量充沛,植被茂盛,温度高,空气潮湿。以化学风化作用和生物风化作用为主。 植被影响:一方面直接影响生物的风化作用,植被茂盛生物风化作用强烈,而植被稀少的 地方生物风化作用就弱。 另一方面间接影响物理风化作用和化学风化作用过程。 (二) 地形: 一是地势的高度 二是地势起伏 三是山坡的方向 1、地势的高度影响气候的局部变化,影响风化作用的类型和速度。 2、地势的陡缓影响到地下水位,植被发育及风化产物的保存,因而也影响风化作用的进 行。地势陡的地区,地下水位低,植被较少,风化产物不易保存,加速风化。 3、阳坡,阴坡的风化作用类型和强度也不一样。阳坡风化作用较强烈。 (三)岩石特征 1、岩石成分 抗风化能力较弱的矿物组成的岩石被风化后而形成凹坑,而抗风化能力强 的组分相对凸出,在岩石表面就出现凹凸不平的现象,这称差异风化作用。 2、岩石的结构、构造 组成岩石的矿物粒径,分布特征,胶结程度及层理对风化作用的速度和强度都有明显的 影响。细粒等粒矿物组成及胶结好的岩石抗风化能力较强,风化速度较慢。 3、 裂隙 裂隙的防御使岩石与水溶液,空气的接触面积增大,增强水溶液的流通性,从 而促进风化作用的进行。————球形风化作用 风化作用意义:1、在风化作用过程中,一些难溶的元素或物质在原地及其附近堆积起来 可富集成有用的矿产。2 风化作用还可形成一些找矿志如“铁帽”等。古风华壳对了解一 个区域的地壳发展历史很重要。古土壤有助于恢复古气候,古地理环境。研究风化可保证 修建大型工程的质量。3、风化壳及风化作用研究对于农林业种植及国土利用也具有现实 意义。

第二节

剥蚀作用

剥蚀作用:指各种运动的介质在其运动过程中,使地表岩石产生破坏并将其产物剥离原地 的作用。 它塑造了地表地貌形态,又是地表物质迁移的重要动力。 一、地面流水的剥蚀作用 河流 地面流水:暂时性流水 (片流 洪流) 地面流水在重力作用下,沿斜沟或沟谷由高处往低处流动,将势能转变为动能,这种动能 叫水的活力。 (一)河流的侵蚀作用:河流在流动过程中,以其自身的动力(活力)以及所挟带的泥沙 对河床的破坏,使其加深,加宽和加长的过程。 一条河流在地面上是沿着狭长的谷地流动的,这个谷地称河谷。河谷由谷坡、谷底、河床 河流的侵蚀作用可分为 1、机械侵蚀作用:是通过其动能或挟带的沙石对河床的机械破坏过程。 (主要) 化学侵蚀作用:通过河水对河床岩石的溶解和反应完成的。 2、按侵蚀的方向分为:下蚀作用 和 测蚀作用 ①河流的下蚀作用:流水在重力的作用下产生一个垂直向下的分量作用于河床底部,使其 受到冲击而产生破碎;另一方面河流长挟带有沙石,在运动过程中对 河床底部也有冲击和磨蚀作用,使其产生破坏。 V 型谷:在河流的上游以及山区河流,由于河床的纵比降和流水速度大,因此活力在垂直 方向上的分量也大,就能产生较强的下蚀能力,这样使河谷的加深速度快于拓宽 速度,从而形成在横断面上呈“V”字形的河谷。 (一般在河流上游发生) 坚硬的岩石组成的河床,抗剥蚀能力强,下蚀作用的速度较慢,河床相对凸起; 而由较软岩石组成的河床,抗剥蚀能力弱,下蚀作用速度较快,河床相对下凹。从而在河 床的纵剖面上形成缓,陡交替出现的阶梯。——直立陡坡,壁龛 从瀑布和急流向上游发展并逐渐消失的现象不难看出,下蚀作用在加深河谷的同时,还使 河流向源头发展,加长河谷。这叫向源侵蚀作用 若位于同一分水岭两侧的两条河流,如果其中一侧的河流下蚀作用较强,下蚀速度快于另 一侧的河流,其河谷先发展到分水岭,迫使分水岭不断向下蚀作用弱的河流靠近,最后下 蚀能力较强的河流侵蚀到下蚀作用较慢的河流,并夺取了它上游的河水,使其流入自己的 河流中。这叫“河流的袭夺现象” 。 河流的下蚀作用不是无止境的,当河水面与河流注入水体的水面高度一致时,下蚀作用停 止。注入水体的水面称为河流的侵蚀基准面。海平面是最终侵蚀基准面。主流水面或湖泊 水面即为其局部基准面。 ②河流的侧蚀作用:河水以自身的动力及挟带的砂石对河床两侧或谷坡进行破坏的作用。 结果是使河床弯曲,谷坡后退,河谷加宽。 河水流向河床的凹岸在流向凸岸称单向环流。 ——结果: 河床的凹岸不断向谷坡方向后退, 而凸岸不断前伸,河道的曲率逐渐增加,使原来弯曲较小或较平直的河床变得更弯曲,形 成河曲(河床的连续弯曲)——蛇曲或自由河曲 当在洪水期,由于水量猛增,冲击力加大,河水冲溃两河湾之间的河岸,河水从上一个河 湾直接流入相邻的下一个河湾,这种现象叫河流的截弯取直。被截弯曲河道形成牛轭湖。 在上游以下蚀作用为主,形成 V 型谷;在下游以侧蚀作用为主,塑造成谷地宽平,横剖面 为蝶形的河谷;山区河流以下蚀作用为主,平原区河流以侧蚀作用为主。 (二) 片流的剥蚀作用: 由片流对山坡松散层产生的破环作用。 特点: 剥蚀作用弱面状发展。 洪流的剥蚀作用:洪流以其自身的动力和挟带的沙石对沿途沟壁和沟底的破坏作用。 特点:流量较大,流速快,挟带沙石较多,机械的冲击很强。有加深和拓宽沟谷的作用。

二、地下水,冰川和风的剥蚀作用 地下水的化学潜蚀作用: 通过地下水对可溶性岩石溶解并把溶解下来的物质带走, 使岩石 产生破坏的。 通常把在可溶性岩石地区发生的以地下水为主对可溶性岩石进行以化学溶蚀为主、 机械冲 刷为辅的地质作用以及由此产生的崩塌作用等一系列过程称为岩溶作用或喀斯特作用。 岩溶作用产生的基本条件:1、可溶性岩石 2、岩石的透水性与流动性:取决于岩石的结构,构造,破碎程度和空隙的连通性。 3、地下水的溶蚀能力: ①取决于 CO 的含量。二氧化碳的含量越高,其溶蚀能力越强;②气候条件,潮湿气候区 比干旱气候区岩溶作用为更发育;温度影响水中二氧化碳的含量(高温溶解二氧化碳) , 加速了化学反应的进行,所以气温高的地区溶解过程要更快一些。 所以潮湿,炎热地区岩溶作用最为发育。 根据地下水的运动特征和岩溶地形的延伸方向岩溶地貌分为: 1、 地下水的垂直运动:溶沟,石芽,落水洞,溶斗 2、 地下水的水平运动:溶洞(溶洞的延伸方向大致代表潜水面的位置) (二)冰川的刨蚀作用:冰川在流动过程中,以自身的动力及挟带的沙石对冰床岩石的破 坏作用。 其方式有 挖掘作用 和 磨蚀作用 1、挖掘作用又称拔蚀作用,指冰川在运动过程中,讲冰床基岩破碎并拔起带走的作用。 挖掘作用的强弱受岩石的性质,冰层的厚度等因素影响。冰床岩石的裂隙越发育,冰层越 厚,挖掘作用越显著。挖掘作用在冰床的底部最为发育。 2、磨蚀作用又叫锉蚀作用,指冰川以冻结在其中和的岩石碎屑为工具进行刮削,磨蚀冰 床的过程。 具有冰川擦痕的砾石称条痕石。 它的强弱主要取决于冰川含岩屑的数量和岩屑的性质,冰层的厚度以及冰川的流速等。 一般在冰床的凸起部位与迎流面磨蚀作用较强,而在冰床的背流面,冰床底部及冰川后缘 挖掘作用较盛行一些。刨蚀作用形成的地形称冰蚀地形,常见的有: 冰斗:是由冰川的刨蚀作用形成的具三面陡峭的围椅状洼地,常发育在雪线附近。 角峰:当 3 个或 3 个以上不同方向的冰斗,在冰川的刨蚀作用下,冰斗的后壁不断后退, 它们之间的距离不断缩小,最终围成一个尖锐,似金字塔型的山峰。 刃脊:相邻的两个冰斗冰川或山谷冰川,因冰川的刨蚀作用,冰斗的后壁或侧壁,冰川谷 的谷壁发生节节后退,使两相邻冰斗或山谷之间的山脊变得越来越窄,形成两侧陡 陵、顶部尖锐的山脊,又称鳍(qi)脊。 冰蚀谷:经山谷冰川刨蚀,改造而成的谷地。 特点:横断面一般为 U 字形,故称 U 性谷;在纵向上较平直;谷底宽度从上游到下游逐 渐由变窄的趋势;如果因岩性及构造的差异性,谷底还可形成阶梯状地形;在谷底 或谷壁上还可发育冰溜面或冰川擦痕的岩石,有时分布众多的不对称小石丘,形如 伏卧的羊群,称羊背石。 (三)风蚀作用 :风衣自身的动力以及所挟带的沙石对地面进行破坏的作用。 挟带沙粒的气流(风)称风沙流。它是风的剥蚀作用的最主要动力。风沙流的含沙量直接 影响风的剥蚀作用的强度,含沙量随高度增加而减少。 方式:吹扬作用 和 磨蚀作用 1、 吹扬作用:风把地表的松散沙粒或尘土扬起并带走的作用,又称吹蚀作用。 当风刮过地面时,风就对沙粒产生正面冲击力以及由紊流和涡流产生上举力,如果两种合 力大于重力, 沙粒就能被扬起。 影响吹扬作用强度的因素主要有风俗和地面性质。 风速大, 地面植被稀少,组成地面的物质松散,细,吹扬作用就强烈。

在沙漠区,地面的沙粒在吹扬作用下不断被带走,形成下凹的洼地。即风蚀洼地。当吹扬 作用不断进行,洼地不断加深,当加深到潜水面时,地下水就渗流出来,洼地积水,形成 风蚀湖。 2、 磨蚀作用:风以挟带的沙石对地面岩石的破坏作用,包括风挟带沙石对地面岩石的正 面冲击和磨蚀。 磨蚀作用的强度主要与风沙流的特征(在近地表 30cm 范围内含沙量最高) 、风速和地面 性质的影响,风速大,地面松散物质多,风沙流的含沙量高,风的磨蚀作用就强。 在盆地边缘或孤立凸出的岩块,由于近地面磨蚀作用强,向上减弱,常可形成上大下细, 外形呈蘑菇状的石块, 称风蚀蘑菇石。 若岩块发育垂直裂隙, 经长期风蚀作用和重力崩塌, 可形成风蚀城和风蚀柱。在一些岩壁上,由于岩性软硬不一,抗风蚀能力不同,在风沙流 的磨蚀作用下,形成大小不一的风蚀穴,如果一块岩石的表面几乎被大大小小的风蚀穴所 包裹,形状似蜂窝,这种石块叫蜂窝石。 风蚀谷的特点:在平面上无规则延伸,在横剖面上可形成上小,下达的葫芦形;谷底极不 平坦,忽高忽低,没有从上游到下游逐渐变低的趋势;主风蚀谷和支风蚀谷也呈无规则交 汇。棱角明显,具多个磨光面的砾石称风棱石。 三、海洋(及湖泊)的剥蚀作用 海蚀作用: 指由海水的机械动能, 溶解作用和海洋生物活动等因素引起海岸及海底物质的 破环作用。 方式:机械的,化学的,生物的 机械海蚀作用主要是有海水运动产生动能而引起的,破坏的方式有冲蚀和磨蚀。 (主要) 化学海蚀作用是海水对岩石的溶解或腐蚀作用。 由坚硬的,未经移动的岩石组成的海岸称基岩海岸。特点是海底的坡度较陡,海岸线凹凸 不平,海水深度由海洋至海岸反向迅速变浅。海蚀凹槽或海蚀穴(洞)——海蚀崖——波 切台(如此反复,海蚀崖不断向陆地方向节节后退,在海岸带形成一个向上微凸并向海洋 方向微倾斜的平台)和波筑台。 在海岸线向陆后退和波切台扩展的过程中, 由于组成基岩海岸岩性的差异或海岬和海湾的 相间出现,地质构造的影响以及海蚀作用方向的不同等原因,海蚀作用在海岸带可形成: 海蚀穹,海蚀柱,海蚀桥。海岬处海蚀作用强;海湾出,剥蚀作痛微弱,沉积作用为主。 结果是海岸线向平直方向发展,坡度变得平缓。 由松散沉积物组成的海岸称沙质海岸。

第六章

搬运作用与沉积作用
第一节 搬运作用

搬运作用:自然界中的风化,剥蚀产物被运动介质从一个地方转移到另一个地方的过程。 一、搬运作用的方式 机械搬运 化学搬运 生物搬运 (一)机械搬运作用:各种营力搬运风化、剥蚀所形成的碎屑物质的过程。 影响因素:(1).不同的营力有不同的特点。 (营力:流水,风,冰川,海浪) (2).碎屑颗粒大小。 碎屑物质的搬运方式取决于颗粒在介质中的受力状况。 受力有:浮力 F、重力 G、水平推力 P 和垂直上举力 R. 1、推移:碎屑颗粒沿介质底面滑动和滚动。被推移的物质为粗碎屑物质。 影响因素:颗粒的大小。粗大的颗粒更难推移;碎屑颗粒的成分不同,则比重大者需较大推 力才能移动;碎屑颗粒的形态也是重要的影响因素,容易推移的排列:球形,椭圆形,扁圆 形或球度低的颗粒 2、跃移:碎屑物质沿地面呈跳跃方式向前移动的过程。细砂,粉砂以跃移为主。主要与受

力状况和流体速度有关;与颗粒大小,形状,性质和排列情况等因素有关。 3、悬移:细小的碎屑颗粒在流体中,由于 R+F>G,故不易沉到底部,总是呈悬浮状态被搬 运。 影响因素:紊流作用,颗粒大小,颗粒形状,比重及流体粘度有密切关系。 4、载移:搬运刨蚀冰床基岩的产物和两侧谷壁基岩塌落下来的碎屑物。这些碎屑物有的堆 积在冰川表面,有的冻结在冰体内,随冰川一起运移。恰似一条传送带载运物质, 这种冰的固体搬运过程称为载移。 (二)化学搬运作用:母岩经化学风化、剥蚀作用分解的产物称胶体溶液或真溶液的形式 被搬运。 1.胶体溶液搬运: 低溶解度的金属氧化物,氢氧化物和硫化物。 胶体溶液的性质:胶体质点极小,使得胶体能够搬运较远的距离;胶体质点常带电荷,当电 荷为相同符号时,因排斥力而避免胶粒聚集成大颗粒,有利于搬运;有机 质的护胶作用可使胶体在搬运中保持稳定。 2.真溶液搬运:母岩风化,剥蚀产物中,Cl、S、Ca、Na、Mg 等成分多呈离子状态溶解于 水中,呈溶液状态被搬运。 影响因素:溶解度,水介质的酸碱度,氧化-还原电位、温度、压力以及 CO2 含量。 二、不同营力的搬运作用特点 (一) 地面流水的搬运作用 。 (机械搬运为主,化学搬运) 1、洪流:推移、跃移、悬移三种方式同时存在;2、片流:推移和悬移。 3、河流:上游三种方式并存,中下游跃移和悬移更主要。在河流中,较粗大的砾石是推移 搬运的,砾石的最大扁平面倾向河流上游,据此可判断古代河流的流向。 影响因素:1、流水的搬运能力与流速有关。根据爱里定律:被搬运碎屑颗粒的粒径与流速 的平方成正比; 而颗粒重量与其半径的立方称正比; 所以被搬运颗粒的重量与流 速的六次方成正比。2、与流域内自然条件有关。气候干燥,风化强烈,地面缺 少植被的地区,进入河流的泥沙多。 (二)地下水的搬运作用。 (化学搬运) 取决于地下水渗流区的岩石性质和风化程度。 地下水的溶运能力, 与水温、 压力、 运移速度、 酸碱度及 CO2 含量有关。温度越高,压力大,流速快,CO 和酸类物质含量高时,溶运能力 强。 (三)冰川的搬运作用。 (机械搬运) 特点:首先它们是固体搬运即载移,搬运能力很大;其次,冻结在冰体内的岩石碎块不能自 由移动,彼此间很少摩擦与撞击,只是岩块与岩壁间有摩擦;再者冰川具有较大的压力。冰 川搬运的物质通常称为冰碛(qi) 。冰川搬运兵部消耗冰川的动能,冰川的机械搬运力巨大。 影响因素:冰川类型,流动速度,流经区岩石的性质和冰冻风化作用的强弱。 (四)风的搬运作用 风搬运的能力虽小但是风沙流所携带的砂量往往是很大的。风搬运砂砾的方式主要是跃移。 影响因素:风俗,搬运物的颗粒大小,比重,形状以及地面状况。 (五)海洋(及湖泊)的搬运作用 主要搬运营力:波浪,潮流,海流。在滨海地区,通常以波浪为主要搬运营力;在峡湾或潮 汐通道附近,是潮流;在半深海与深海则以海流为主。 三、 搬运过程中碎屑物质的变化 (一)矿物成分上的变化:软的,耐磨性低的,易劈开破碎的矿物,容易磨损甚至消失;反 之,就易于保存而含量相对增加。 (二)粒度和分选性的变化:粒度:指碎屑颗粒的大小。分选性:指颗粒大小趋向均一的 程度。 (是判定沉积物成瘾的重要标志)河流上游,较粗的物质;下游物质较细。

分选性影响因素:随着搬运距离的增加,颗粒分选程度也愈来愈高;粒度,即愈趋向于细砂 级,分选就愈好;与营力的性质有关,风积物分选性好,而冰碛物分选性极差。 (三)圆度和球度的变化 圆度:指碎屑颗粒在搬运过程中,棱角磨损而接近圆形的程度。 球度:碎屑颗粒接近于球形的程度。 影响因素:随着搬运距离的增长,圆度和球度一般是愈来愈高;受到矿物物理性质,搬运方 式等因素的影响。硬度低者易于磨圆,粒状矿物易于磨圆。推移、跃移易使颗粒圆化。

第二节 沉积作用
沉积作用:被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后,由于条件发生改变而发生沉淀,堆 积的过程。 沉积环境:陆地: :河流,湖泊,冰川。 海洋:滨海,浅海,半神海,深海。 沉积方式:1、机械沉积作用:被搬运的碎屑物质,因为介质物理条件的改变,而发生堆积 的过程。介质物理条件:流速,风速的降低和冰川的消融。 2、化学沉积作用:水介质中以胶体溶液和真溶液形式搬运的物质,当物理,化学条件发生 变化时,产生沉淀的过程。 3、生物沉积作用:与生物生命活动及生物遗体紧密相关的沉积作用。包括生物遗体直接堆 积; 在生物的生命活动过程中或生物遗体的分解过程中, 引起介质的物 理,化学环境发生变化,从而使某些物质沉淀或沉积。 一、地面流水的沉积作用(机械沉积作用) (一)河流的沉积作用 1、发生沉积作用的原因:流速减小;流量减小;进入河流的碎屑过多,超出河流的搬运能 力而发生沉积。 2、发生沉积作用的场所:河流汇入其它相对静止的水体处;河床纵剖面坡度由陡变缓处; 河流的凸岸。 3 河流的沉积模式: (1)滞留砾石沉积:在河流上游,坡降大,河流具有较大的动能。细粒物质被冲走,粗粒 物质流下来成为滞留沉积。 (2)边滩沉积与河漫滩:河流在迁移弯曲的过程中,挟带的碎屑物在凸岸一侧沉积形成浅 滩——宽阔的边滩。边滩沉积:大河沉积物以砂为主;小河沉积物以粗至砾石级。大型板块 交错层理。河漫滩:边滩沉积—→(洪水时)—→河漫滩,水平薄层层理 (3)心滩沉积:形成于洪水期,表流从中央向两侧流,底流从两侧向中心汇聚,然后上升, 是碎屑在河心发生沉积。多次洪水是心滩扩展,加高,最后露出水面。有砾石,粗砂,粉砂 和粘土夹层。大型槽状交错层理。 (4)天然堤与决口扇沉积:天然堤:洪水期河水漫越河岸,由于河水变浅,流速骤减,河 水所携带的大量悬浮物质,很快在岸边沉积下来,形成~。沉积物主要是粉砂和泥。决口扇 是洪水冲决天然堤,在天然堤外侧斜坡上形成的扇状堆积物。沉积物主要是细砂和粉砂。 (5)牛轭湖沉积: :有洪水期河流所带来的。主要是粉砂和粘土。水平层理。 (6)山口沉积:来自山区的河流,在流出山口时,由于坡降明显减小,水位突然退落,动 力变小过程中沉积的。在錐顶的的沉积物粒度粗,以砾石,砂为主。 (7)河口沉积:当河流进入河口时,水域变宽,再加上海水湖水对河流的阻碍作用,流速 减小,机械搬运物便大量沉积下来。形成三角洲。 三角洲构造:顶积层,前积层,底积层。 前积层:河水到达河口后,最先在汇水盆地边缘沉积的较粗泥,砂沉积物。

底积层:河流带来的悬浮物,在前积层的前方形成的水平沉积层,有粉砂和粘土组成。 顶积层:前积层增长到河底高度时,随着三角洲向海推进,在前积层之上沉积的,近水平的 沉积物。 河流的沉积物称为冲击物。 冲击物的主要鉴别标志是: 1、砾石成分复杂,往往具叠瓦状排列。2、碎屑物质的分选性较好。3、碎屑颗粒的磨圆度 较高。4、冲积物层理发育,类型丰富,层理一般倾向河流下游。5、冲积物常呈透镜状或豆 荚状,少数呈板片状。6、冲积物往往具有二元结构,下部为河床沉积,上部为河漫滩沉积。 (二)洪流及片流的沉积作用 一、由洪流形成的沉积物叫洪积物。洪积物在冲沟口所形成的扇状堆积体叫洪积扇。 洪积物具有明显的分带现象:在洪积扇顶部,堆积有粗大的砾石;在洪积扇边缘,砂, 粘土; 在扇顶与扇缘之间既有砾石又有砂及粘土。 洪积物特点:1、洪积物分布有明显的地域性,其物质成分较单一,不同冲沟中的洪积物岩 性差别较大;2、洪积物分选性差,往往砾石,砂,粘土混积在一起;3、洪积物的磨圆 度较低;4、洪积物的层理不发育,类型单一;5、洪积物不具二元结构,呈多元结构。 由片流在坡坳,坡麓地带形成的碎屑堆积物叫坡积物。坡积物围绕山麓连续分布所形成的 裙裾状地形为坡积裾。 野外工作中,注意坡积物与洪积物二者区别: 1、由于坡积物来自附近山坡,所以坡积物一般比洪积物成分更单纯,另外坡积物中砾石含 量少。2、片流动力弱而不稳定,故坡积物的分选性比洪积物差。3、坡积物比洪积物的磨 圆度低,砾石的棱角较明显。4、坡积物略显层状,不具洪积物的分带现象。5、坡积物多 分布于坡麓,构成坡积裾地形,而洪积物分布于沟口形成洪积扇地带。 二、地下水、冰川及风的沉积作用 (一)地下水的沉积作用:以化学沉积作用为主,场所主要是洞穴和泉口。 1、溶洞沉积物:石钟乳(从上到下) ,石笋(从下到上) 、石柱。统称钟乳石。若地下水沿 洞壁渗出,可形成帷幕状的沉积物,称石幔。 2、泉华沉积物:当泉水流出地表时,因压力降低、温度升高,地下水中的矿物质发生沉淀, 沉淀在泉口的疏松多孔物质叫泉华。 (二)冰川的沉积作用:纯机械沉积。冰川消融是冰川堆积的主要原因。沉积物叫冰碛物。 冰川将冰运物源源输送到冰川的前端堆积,形成弧形的垅岗,称为终碛堤或终碛垅。 冰川流动时,因碎屑物过多并受基岩阻挡,冰运物堆积,形成一系列长轴平行于流向的丘状 地形,称鼓丘。 冰碛物的特征:1、山岳冰川碎屑成分与冰川发育区的基岩成分基本一致,大陆冰川的冰碛 物成分复杂。2、冰碛物的分选性极差,大至漂砾,小至粘土,混杂堆积在一起,形成“泥 包砾”的现象。3、冰碛物磨圆度极差。4、岩块和砾石无定向排列,亦无层理。5、冰碛物 内部化石稀少,常保存寒冷型的孢子花粉。 (三) 风的沉积作用:纯机械沉积作用。因风速减小或遇到各种障碍物而沉积。风的沉积 作用具有明显的分带性。 1、风成砂沉积:沙堆——沙丘——顺风向的斜层理。沙丘和沙堆可以孤立存在,也可以连 接成沙垅。 风成砂特征:1、砂粒大多为石英,亦有长石、暗色矿物、碳酸盐等不稳定矿物。2、分选性 良好。3、磨圆度高。4、较粗的砂粒表面常有氧化铁,氧化锰析出,形成具有油脂光泽的薄 膜,称为沙漠岩漆。5、风成砂中有中小型交错层理,有时出现大型风成板状交错层理。6、 风成砂中生物遗迹稀少。 (2)风成黄土沉积。风成黄土的特征:各地风成黄土的矿物组成基本一致,不受下伏基岩

影响;分选性良好;磨圆度差;黄土层理不明显,发育垂直节理;孔隙度高达 44﹪—55﹪, 常含钙质结核。 三、湖泊(及沼泽)的沉积作用 湖泊分为:淡水湖。多发育在潮湿气候区,一般为泄水湖。以机械沉积为主。 咸水湖。多发育在干旱气候区,一般为不泄水湖。以化学沉积为主。 (一)湖泊的机械沉积作用。湖水的机械沉积作用主要来源于河流,其次为湖岸岩石的破碎 产物。从湖滨倒湖心,沉积物粒度由粗变细,呈同心环带状分布。粗碎屑物也可以堆 积成湖滩,沙坝和沙嘴。 (二)湖泊的化学沉积作用:受气候条件的控制极为明显。 1、潮湿气候区湖泊化学沉积作用:河流及地下水带入的 Fe、Mn、Al 等胶体物质或盐类物 质易受水质变化的影响, 成为潮湿气候区湖泊化学沉积的主要组成部分。 湖水中的钙质可以 碳酸钙的形式沉淀出来,并与湖底淤泥混在一起,形成钙质泥,成岩后形成泥灰岩。 2、干旱气候区湖泊化学沉积作用:在湖水逐渐咸化的过程中,溶解度小者首先沉淀,沉淀 的顺序大致为碳酸盐,硫酸盐,氯化物。 盐湖沉积划分为四个阶段: 碳酸盐阶段形成方解石,白云石,苏打,天然碱。若湖水中含硼酸盐,称碱湖或苏打湖。 硫酸盐阶段形成石膏,芒硝,无水芒硝。称苦湖。 氯化物阶段形成石盐,光卤石,钾盐。称盐湖。 沙下湖阶段:湖泊全被固体盐类充满。 湖泊的生物作用:可形成腐泥,成岩后称为油页岩。 (三)沼泽的沉积作用:以生物沉积作用为主。一般喜湿性植物被发育,植物死亡后,堆积 起来形成泥炭。低位沼泽低于地下水面,高位沼泽中部隆起。低位沼泽泥炭最为发育。 四、海洋的沉积作用 (一)滨海的沉积作用: 1、海滩沉积:海滩是在海岸地带由碎屑沉积物堆积而成的平坦地形。山区河流入海口或基 岩海岸,沉积物由砾石组成叫砾滩。有砂组成的海滩叫沙滩。 2、潮坪沉积:在宽阔平缓的海岸地带,波浪波及不到这里,只有高潮时海水才能到达,因 以潮汐作用为主,此地带称为潮坪。沉积物为细砂,粉砂和粘土。具有双向斜层理。 3、沙坝及沙嘴沉积:当海浪从沙质海底的浅水区向岸推进时,进浪与底流相遇。波浪的破 碎使动能减小,所携带的长条形垅岗,称为沙坝。沙嘴是由沙粒堆积而成的长条形垅岗, 它一端与海岸相连,另一端伸入海中。 4、贝壳堤:生物沉积作用。海滨带软体动物大量繁殖,死亡后其骨骼被波浪冲到海滩堆积。 (二)浅海的沉积作用:是海洋中的最主要沉积区,无论沉积物数量及沉积作用的类型都比 海洋中的其它环境分区要丰富得多,古代海相沉积岩中绝大部分也为浅海沉积。 1、浅海的碎屑沉积:从近岸到远岸,一次排列着砾石,粗砂,细砂,粉砂和粘土。 沉积物特点:近岸带颗粒粗以砂粒质为主,具交错层理和不对称波痕,含大量生物化石,有 良好的磨圆度和分选性,成分较单一;远岸带粒度细,以粉砂和泥质为主,具 水平层理, 波痕不发育, 有时有对称波痕, 分选好但磨圆度不高, 成分较复杂。 2、浅海的化学沉积:发生在中,低纬地区。 沉积物: 碳酸盐沉积:主要为灰岩,和白云岩。沉积原因是温度升高或压力降低,引起海水中 CO 含 量减少,重碳酸钙过饱和形成 CaCO 沉淀,形成鲕粒状沉积物。成岩后形成鲕状灰岩。 硅质沉积:一部分来自大陆,一部分来自海底火山作用,海水的溶解作用及生物活动。当硅 胶进入海洋后,在温度较低,偏碱性的环境中,形成蛋白石,进一步脱水形成燧石。

铝铁锰及海绿石沉积:湿热气候区强烈的化学风化作用,使 Al、Fe、Mn 以胶体状态随河流 迁入海中,在近岸地带遇电解质而凝聚沉积。海成铝土矿、铁质沉 积物、锰质沉积物、海绿石(绿色粘土矿物) 磷质沉积:以 HPO 的形式存在于海水中,形成胶磷石——磷灰石 3、 浅海的生物沉积: 介壳石灰岩和生物碎屑岩:浅海带生活着大量底栖生物,当其死亡后,生物的壳体与灰泥混 杂沉积形成介壳石灰岩;生物壳体或骨骼的碎片可以与其它沉积物混杂形成生物碎屑岩 生物礁:指在海底原地增殖,营群体生活的生物,如珊瑚,苔藓虫和层孔虫等的骨骼,外壳 以及某些沉积物在海底形成的隆起状堆积体。 珊瑚礁生活环境:20℃左右的海水中,水质清澈,盐度正常,水深不超过 20m,水流通畅而 不激烈动荡。 。 珊瑚环绕岛的岸边生长形成岸礁。珊瑚平行海岸分布,与岸间有一个较宽的水道,成为堡 礁。珊瑚围绕海底隆起的边缘生长的形成环状的礁体,称环礁。 (三)半深海及深海的沉积作用: 浊流所悬浮和挟带的大量物质,在进入大陆坡脚和深海盆地时,因搬运能力剧减发生堆积, 所形成的沉积物叫浊积物。有浊积物构成的扇状地形叫深海扇。沉积物主要由粘土和砂组 成。还有砾石,岩块,生物碎屑等。具分选性和层理。 沉积物特点:都是一些胶体软泥,其成分大体相似。 深海化学沉积作用形成了锰结核,多金属软泥等。 1、 锰结核:它由水针铁矿,钠水锰矿和钡镁锰矿等矿物组成。以太平洋深海底为最多。 形成条件:有丰富的锰质来源,处于氧化环境,海流不断补充锰质和沉淀核心。 2、多金属软泥:是一种富含 Fe、Mn、Al、Zn、Pb、Ag、Au 等金属的未固结沉积物。主 要以硫化物形式存在。 半深海及深海的生物沉积: 主要是一些生物软泥。 包括以碳酸钙为主的钙质软泥和以硅质为 主的硅质软泥。

第三节 成岩作用
成岩作用:由松散的沉积物转变为沉积岩的过程。 有沉积物经成岩作用形成的岩石称为沉积岩。 成岩作用的主要方式:压实作用、胶结作用、重结晶作用 (一)压实作用:指沉积物在上覆水体和沉积物的负荷压力下,水分排出,孔隙度降低及 体积缩小的过程。随着孔隙度降低,相应地将引起沉积层的渗透率降低,颗粒间的连接力增 大,抗侵蚀能力增强。 (二)胶结作用:指从孔隙溶液中沉淀出的矿物质将松散的沉积物粘结成为沉积岩的过程。 胶结物的矿物成分种类很多,常见的有钙质,硅质及铁质。形成充填孔隙的胶结物必须在沉 积物中保持长期水循环并且有过饱和溶液的稳定供给。铁质胶结物主要是赤铁矿。砾岩,砂 岩和粉砂岩等粗碎屑岩的形成主要靠胶结作用。 (三)重结晶作用:指在压力增大,温度升高的情况下,沉积物中的矿物组分部分发生溶 解和再结晶,使非晶质变为结晶质,细粒晶变为粗粒晶,从而使沉积物固结成岩的过程。 重结晶作用的强弱与矿物成分,颗粒大小等因素有关。一般颗粒越小,越容易被溶解,被溶 解的成分容易沿较大颗粒重新结晶。 重结晶作用在化学岩,生物岩及生物化学岩的形成过程中起着重要的作用。

第七章

岩浆作用与变质作用

第一节 岩浆作用
岩浆:是在地壳深处或上地幔形成的,以硅酸盐为主要成分的,炽热、粘稠并富含挥发分 的熔融体。 岩浆作用:岩浆形成后,沿着构造软弱带上升到地壳上部或喷溢出地表,在上升,运移过 程中,由于物理化学条件的改变,岩浆的成分又不断发生变化,最后冷凝成为岩石,这一复 杂过程称~ 所形成的岩石称为岩浆岩。 岩浆作用可分为:侵入作用(侵入岩)和喷出作用(喷出岩) 。 根据 SiO 含量,岩浆可分为四种基本类型: 酸性岩浆 中性岩浆 基性岩浆 超基性岩浆 一、喷出作用 (一)火山喷发现象与喷发类型 根据火山活动的时间:死火山(人类历史以来不再活动的火山) 休眠火山(曾活动过而近百年来停止活动的火山) 活火山(现在正在活动或近百年来有过活动的火山) 按火山通道的形状: 1、裂隙式喷发:岩浆沿一个方向的大断裂或断裂群上升,喷溢出地表。这种喷发火山口呈 断裂带或是沿断裂带成串珠状排列。以粘性小,流动性大的基性熔浆为主。 在地址历史早期, 火山喷发以裂隙式为主。 现代或近代裂隙式喷发主要局限在大洋中脊和大 陆裂谷带上。 2、 中心式喷发:喷发物沿火山喉管喷出地面,平面上成点状喷发。 火山喉管多位于两组断裂的交叉点上。这种喷发是中心生代以至现代火山活动的主要方式。 中心式喷发常伴随有强烈的爆炸现象,除喷出大量气体外,还喷出大量碎屑物质。 按照爆炸的强弱程度,可将中心式喷发分为猛烈式,宁静式,递变式。 猛烈式又称培雷氏, 具突然性特点。 一中酸性岩浆为主, 由于其含气体多,粘性大, 流动慢, 冷凝快,因此常在火山喉管中凝固,像塞子一样堵住火山通道。随着下部岩浆的不断聚积, 当压力大于塞子阻力时, 就发生骤然的猛烈爆炸。 这类火山以西印度群岛的培雷火山为代表 宁静式又称夏威夷式,以宁静地溢流出炽热熔浆为其特点。基性熔浆为主。具有含气体少, 粘度小,流动快的特点。以夏威夷群岛的火山为代表。 递变式是一猛烈式和宁静式有规律地交替喷出为特点。具有明显的周期性。意大利维苏威 (二)喷出作用的产物 1、火山喷出物 (1)气态喷出物:以水蒸气为主,还有 CO、SO、N、HS 以及少量 CO、H、HCl、 NH、 NHCl、HF 等。气体的喷出状况能预示火山活动的进程。如果气体喷出量越来越多,硫质成 分越来越浓,温度越来越高,这就是大规模火山喷发即将来临的预兆。反之则是火山活动逐 渐减弱。 火山喷发的气体不是全部逸散,其中有相当部分直接由气体凝固成凝华物堆积 在火山口附近,常见的有硫磺,氯化铵,氯化钾,硫化砷 (2)液压喷出物:火山喷出的液态物质称为熔浆,它与岩浆的差别在于熔浆挥发分较少。 按照二氧化硅的含量熔浆分为酸性、中性、基性三类。熔浆冷凝后形成的岩石叫熔岩。 基性熔浆 SiO 含量低,挥发组分较少,温度高,冷却慢,粘性小,流动快。冷却后形成颜 色较深的岩石,称玄武岩。 (波状熔岩和绳状熔岩) 酸性熔浆富含 SiO 和挥发组分,K、Na 含量比 Fe、Mn 含量高,温度较低,冷却快,粘性 大,流动慢。冷却后形成颜色较浅的岩石,称流纹岩。 (块状熔岩) 中性熔浆 SiO 和挥发组分的含量以及其它性质介于酸性和基性熔岩之间。岩石为安山石。

枕状熔岩为基性岩浆水下喷发的产物。 (3)固态喷出物:由于气体的膨胀力及其所派生的冲击作用,使火山喉管及火山口附近的 岩石被炸碎并抛射出来, 未冷凝的岩浆呈团块、 细滴喷射出来并在空中或落地后凝结为固体, 它们均属于固态喷出物,统称火山碎屑物。可分为:火山弹 火山快,火山砾,火山灰 2、火山地形: 中心式火山喷发形成的地形常呈锥形称火山锥(熔岩锥,火山碎屑岩锥,复合锥) 。在火山 锥顶部常有低洼的部位,略呈圆形,边缘很陡,火山物质由此喷出,称为火山口。火山口 再次喷发,使火山顶部扩大,成为更大的洼地叫破火山口。火山口积水就成为火山口湖。 与火山口相连的岩浆通道叫火山喉管(火山颈) 。与喷出岩相比,岩浆充填火山喉管而凝结 的岩石一般结晶较好,呈致密状。长期风化剥蚀后形成孤立山峰。 裂隙式火山喷发形容熔岩流与熔岩被。 二 侵入作用: 岩浆侵入地壳中但未喷出地表时称侵入作用。侵入的岩浆冷凝后形成的各种各样的岩浆岩 称为侵入体,侵入体周围的岩石叫围岩。 根据岩浆侵入深度的不同,可分为深成侵入作用和浅成侵入作用。深成侵入体浅成侵入体 (一) 深成侵入体:形成时的温度和压力均较高,因而岩浆冷凝缓慢,岩石多为全晶质中 粗粒结构。常见的有岩基,岩株两种。岩基一般为中酸性岩浆,多由粒度较粗而成 分稳定的花岗岩或花岗闪长石岩等组成。岩株是平面上近圆形或不规则状,接触面 较陡,规模较大。呈小岩株产出的岩体在找矿上十分重要。 (二) 浅成侵入体:浅成侵入活动接近地表,岩浆冷凝较快。矿物结晶颗粒细小,岩石常 为中细粒结构或斑状结构。常见的有岩床,岩墙,岩盆,岩盖等。 岩床:又称岩席,是厚度较小而面积较大的层间侵入体,与其顶,底板围岩平行,接触面平 坦,中部稍厚,向边部逐渐变薄以至尖灭。 岩墙:厚度比较稳定且近于直立的板状侵入体。它很少单一产出,常常是几十条,几百条有 规律地分布,形成岩墙群。 岩盆:中央部分厚度大,边缘厚度小,中间微向下凹的盆状侵入体。岩性多为基性。 岩盖:又称岩盘,是上凸下平的穹窿状侵入体。形态常为圆形,椭圆形。岩性以中酸性。

第二节 变质作用
变质作用:指在地下特定的地质环境中,由于物理,化学条件的改变,使原有岩石基本上 在固体状态下发生物质成分与结构,构造变化而形成新岩石的地质作用。 一 变质作用的因素与方式 (一)隐私变质作用的因素:温度,压力,化学活动性流体 1、温度:是引起岩石变质的主导因素。它可以提供变质作用所需要的能量,使岩石中矿物 的原子,离子或分子具有较强的活动性,促使一系列的化学反应和结晶作用得以 进行; 还可以使矿物的溶解度加大, 增强了流体的渗透性, 扩散性及化学活动性。 , 促进了变质作用的过程。 导致岩石温度升高的主要原因是: 岩浆的侵入作用使其围岩温度升高; 当地壳浅部的岩石进入更深部时, 由于地热增温使原岩 的温度升高; 由深部热流上升所带来的热量使岩石的温度升高; 岩石遭受机械挤压或破裂错 动时由机械能转化的热量使岩石的温度升高。 2、压力 静压力又称围压,是由上覆岩石的重量引起的压力。具有均向性,随着深度增加而增大。 它能使岩石压缩,促使矿物内部结构改变,形成密度大,体积小的新矿物。

动压力是由构造运动所产生的定向压力。它可引起矿物的压溶作用,使原岩破碎或产生变 形,从而改造了原岩的结构与构造。 3、 化学活动性流体: 指在变质作用过程中存在于岩石空隙中的一种具有很大的挥发性和活 动性的流体。 化学活动性流体可以促使矿物组分的溶解和迁移, 引起原岩物质成分的变化; 作为固体与固 体之间发生化学反应的媒介;参与了变质作用的各种化学反应;大大降低岩石的重熔温度, 是变质作用的高温界限变低。 来源: 岩石空隙中原已存在的孔隙水, 变质过程中从矿物结构中析出的水及二氧化碳等挥发 性物质、从岩浆中分离出的挥发性组分以及从地下深处分异上升的深部热液等。 (二)变质作用的方式: 1、重结晶作用:指岩石在固态下,同种矿物经过有限的颗粒溶解、组分迁移,然后又重新 结晶成粗大颗粒的作用。 2、变质结晶作用:指在变质作用的温度、压力范围内,在原岩总体化学成分基本保持不变 的情况下,原有矿物或矿物组合转变为新的矿物或矿物组合的作用。 (重组合作用或变质反 主要特点是有新矿物的形成和原矿物的消失,并且反应前后岩石的总体化学成分基本不变 3、交代作用:指变质过程中,化学活动性流体与固体岩石之间发生的物质置换或交换作用, 其结果不仅形成新矿物,而且岩石的总体化学成分发生改变。 特点:在固态下进行;交代前后岩石的总体积基本保持不变;原矿物的溶解和新矿物的形成 几乎同时进行;交代作用是在开放系统中进行的,反应前后岩石的总体化学成分发生改变。 二、变质作用的基本类型 (一)接触变质作用:是在岩浆侵入体与围岩的接触带上,主要由岩浆活动所带来的热量 及挥发性流体所引起的一种变质作用。 变质因素:温度及化学活动性流体 一个以岩体为中心,变质程度向外减弱的环带状接触变质带教变质晕。 分类:1、接触热变质作用:引起接触变质的主导因素是岩浆侵入造成的温度升高,变质作 用方式主要是重结晶作用和变质结晶作用,变质作用前后岩石化学成分没变化。 2、接触交代变质作用:引起变质的因素除温度外,从岩浆中分泌的挥发性物质所产生的交 代作用具有重要意义。化学成分有显著变化,同时伴随有大量新矿物产出。 (二)动力变质作用:指在构造运动所产生的定向压力作用下,岩石发生的破碎、变形以 及伴随的重结晶等作用。又称断裂(或断层)变质作用 主要发生在构造运动使相邻的两个岩石块体之间发生相对运动时的接触带上, 这种接触带称 断裂带或断层带。 (三)区域变质作用:是在广大范围内发生并由温度、压力及化学活动性流体等多种因素 共同引起的一种变质作用。方式是以变质结晶作用最普遍。 构造运动对区域变质作用的影响:对岩石施加强大的定向压力,是岩层弯曲,柔皱,破裂; 可以使浅层岩石沉入或卷入地下深处,以遭受地热增温和围压的作用;导致岩浆的活动,从 而带来热量和化学物质;导致深部热液的向上运移;由构造运动所造成的破裂,是热能、化 学能及化学活动性流体的变质区内传递,渗透的良好通道。 类型:1、低压区域变质作用:深度较浅,温度通常较高,局部或暂时性的地温梯度很高。 与接触变质作用类似,但是它以分布更广,不受接触变质晕限制,形成的变质岩具有定向构 造等特征与其区分。 2、中压区域变质作用:深度较大压力也较大,区域地温梯度中等,温度随深度不同而不同。 3、高压区域变质作用:深度大,压力大,并且伴有强的构造动压力作用,温度较低,局部 或暂时性的地温梯度很低。以出现蓝闪石,硬玉等高压,低温型的变质矿物为特征。

(四)混合岩化作用:是由变质作用向岩浆作用过渡的一种超深变质作用。 主要特征是:原岩局部或部分重熔的熔体物质与尚未重熔的固态物质发生互相交插于混合。 混合岩化作用阶段:随着区域变质程度的不断加深,变质温度的逐渐升高,原岩中某些熔点 较低的矿物和岩石组分开始发生重熔、分异、聚集,可一直发展到几乎全部重熔。 深度较大,温度很高,压力一般中等,化学活动性流体或热液十分普遍

第三节 地壳中三大类岩石的演变
沉积岩是在地表环境下经表层地质作用所形成; 变质岩是在地下环境中经内部地质作用的变 质作用所形成的; 岩浆岩的物质形成于地下深处, 但经过运移后岩石本身可形成于地表和地 下的不同环境中,它是由内部地质作用的岩浆作用形成的。 三大类岩石是可以相互不断转化的,内部地质作用的构造运动往往起着很重要的作用。

第八章

构造运动

构造运动:由地球内部能量引起的组成地球物质的机械运动。 构造运动的结果:地表形态的剧烈变化;在岩石圈中形成了各种各样的岩石变形。 构造运动还是引起岩浆作用与变质作用的重要原因, 并且对地表的各种表层地质作用具有明 显的控制作用。 按其运动方向可分为:垂直运动:指地壳或岩石圈物质垂直于地表即沿地球半径方向的运 动。水平运动:指地壳或岩石圈物质平行于地表即沿地球切线方向的运动。 地质学常把产生强烈的岩石变形并与山系形成紧密相关的水平运动, 称为造山运动。 把新第 三纪以来发生的构造运动称为新构造运动。 其中有人类历史记载以来的构造运动称现代构造 运动。新第三纪以前发生的构造运动称古构造运动。

第一节 构造运动在地形、地物上的表现
一、地形变测量反映的现代构造运动 在地形变测量中,测量观测点相对于大地水准面的高程变化称为水准测量。 在地形变测量中,为了观测地形面的水平运动情况,一般使用三角测量法。 近年来大地测量技术有了更大进展,设置跨国界,跨洲际的超常基线,并利用电磁波干涉测 距、激光测距等高精度的测量新方法。 二、构造运动在地物上的表现 地物:指人类在地面上所建造的建筑物。它是记录运动的良好标志。 记录地壳水平运动和垂直运动 三、构造运动在地貌上的表现 地貌是地质作用所形成的特定地表形态。成为我们研究构造运动的有力证据。 现今地貌一般反映的是新构造运动所造成的结果。 地壳垂直运动的常见地貌: 1、 河流阶地和深切河曲 河流阶地:在地壳运动相对稳定时期,河流以侧蚀作用为主,河谷中形成河漫滩。如果地 壳运动使该区域处于上升状态,则河流侵蚀基准面下降,河流的下蚀作用重新加强,是河床 降低,原有的河漫滩相对升高,形成分布于河谷谷坡之上顶面较平坦的台阶状地形 多次的上升——稳定——上升的过程,出现多级阶地,位置愈高形成时间愈早。 河流阶地常可看作地壳垂直运动的标志之一,阶地面的相对高差大致反映地壳上升的幅度。 深切河曲:在地壳相对稳定时期经长期演变已经发展成射曲的河流,若地壳转为上升,河 流下蚀作用加强,河床降低,并深切至基岩,形成“V”形谷。

它反映了地壳由相对稳定转向强烈上升运动的特征。 2、 准平原和夷平原 准平原:对原来地表削高填低的结果,使广大地区内形成只存在零星分布的,高度不大的 剥削残丘,整个地区变得比较平坦,近似平原的地形 。 夷平面:当地壳重新上升,准平原被抬高,并遭受流水切割而成为山地,这时在山地的顶 部可以残留着原有准平面的遗迹,即相当平坦的顶面,代表已被破坏的原来追平面的表面。 3、海(湖)岸地貌 地壳稳定时期在海湖面附近形成的波切台,波筑台,由于地壳重新上 升可形成明显高出海湖面的海湖成阶地。岩岸地区形成于海面附近的海蚀凹槽,由于地壳 的间歇性上升,可形成高出海面的多排海蚀凹槽。多排溶洞则表明该地区在垂直运动的影 响下潜水面与岩层的相对位置曾发生过显著的变动。 地壳水平运动可以使线状延伸的水系发生同步弯曲和错断,使山脊或山梁错断或弯曲。

第二节

构造运动在地层中的表现

一、地层的岩相变化及厚度 地层:一定地质历史时期形成的层状岩石。 岩相:能反映沉积岩或沉积物形成环境的岩石及所含生物化石的各种特征。 沉积环境可分为:海洋环境:深海,半深海,浅海,滨海等; 大陆环境:湖泊,沼泽,河流,冰川等 利用沉积物或沉积岩的厚度资料, 不仅可以分析地壳升降运动的性质, 而且还能定量地确定 古代地壳垂直运动的幅度。 二、地层的接触关系:指新老地层在空间上的相互叠置状态。 1、整合:指上下两套地层的产状完全一致,时代连续的一种接触关系。 2、平行不整合:又称假整合,特点是上下两套地层的产状基本保持平行,但两套地层的时 代不连续, 其间有反映长期沉积间断和风化剥蚀的剥蚀面存在。 反应地壳一次显著升降运动。 形成过程:在地壳稳定情况下,沉积了一套或多套沉积岩层;地壳上升,经长期的风化剥蚀 后,地面形成了凹凸不平的剥蚀面;地壳重新下降,形成新的上覆沉积岩层。 3 角度不整合:特征是:上下两套地层的产状不一致,以一定的角度相交;两套地层的时 代不连续,两者之间有代表长期风化剥蚀与沉积间断的剥蚀面存在。 反映了一次显著的水平挤压运动及伴随的升降运动。 形成过程:地壳稳定时形成一定厚度的原始水平沉积岩层;地壳发生水平挤压运动,使岩层 发生褶皱、断裂等变形,同时在垂直方向上则不断上升;遭受长期的风化剥蚀, 形成凹凸不平的剥蚀面; 地壳重新下降到水下, 又形成了新的原始水平沉积岩层。 平行不整合和角度不整合均属于不整合接触关系。 此外, 岩浆岩与变质岩经陆上长期风化剥 蚀后,再下降接受沉积形成的接触关系也属于不整合接触。

第三节 构造运动引起的岩石变形
岩石变形是构造运动的重要表现和结果。 岩石变形的产物称为地质构造。 最常见褶皱和断裂。 岩石既有脆性又有韧性。 一、岩层产状 地壳表面分布最广的岩石是沉积岩。沉积岩的基本单位是岩层。一个岩层上、下两个层面, 称为顶面和地面,岩层顶、底面间的垂直距离即岩层厚度。岩层在空间的位置称为岩层的 产状。岩层的产状要素是岩层的走向、倾向和倾角。 走向:岩层层面与假象水平面交线的延伸方向称为走向。由于走向线有两个延伸方向,故同 一岩层的走向有两个值,两者数值相差 180°。

倾向:岩层面上垂直于走向线向下所引的直线称为倾斜线,倾斜线在水平面上的投影所指 的方向称为倾向。数值与走向相差 90°。 倾角:倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角称倾角(真倾角) 。在不垂直岩层走向线 的任何方向上量得的倾角称视倾角或假倾角,视倾角总是小于真倾角 岩层的产状要素在野外是直接用罗盘测量出来的,测得的产状要素用规定的文字或符号记 录。常用的文字记录格式为:倾向方位角∠倾角。走向倾向及倾角在地址平面图上用 符号表示,长线方位与走向一致,短线指向与倾向一致,符号旁边加注的数字为倾角 自然界岩层按其产状可分为三种类型:水平岩层,倾斜岩层(最常见分布最广) ,直立岩层。 二、褶皱构造 褶皱:是岩层受力变形产生的连续弯曲,其岩层的连续完整性没有遭到破坏,它是岩层塑 性变形的表现。褶皱中的单个弯曲称为褶曲。 (一)褶皱的要素:核、翼、转折端、枢纽、轴面等。 核 core :组成褶皱中心部分的岩层。通常是指最中心的地层。 翼 limb :褶皱核部两侧的岩层。相邻的两个褶曲之间的翼是共有的。 转折端 hinge zone of fold :从褶皱一翼向另一翼过渡的弯曲部分。有圆滑弧形,尖棱状 枢纽 hinge of fold :组成褶皱的岩层的同一层面上最大弯曲点的联线。 轴面 axial plane :是连接同一褶皱的各岩层枢纽所构成的面。 (二)褶皱的基本类型 背斜:在形态上是向上拱的弯曲,其两翼岩层一般相背倾斜,经剥蚀后出露于地表的地层 具有核部为老地层、两翼岩层依次变心的对称重复特征。 向斜:在形态上是向下凹的弯曲,其两翼岩层一般相向倾斜(即两翼均向核部倾斜)经剥 蚀后,核部为新地层。两翼地层依次变老的对称重复特征。 地形上的高低并不是判别背斜与向斜的标志。 背斜在产状上表现为自两侧向中心倾斜, 向斜表现为自中心向两侧倾斜, 这样的褶皱称为扇 形褶皱。 褶皱存在的根本标志:是在垂直地层走向方向上出露的相同年代的地层作对称式重复排列。 判断背斜的根本标志:是核老翼新的对称式重复排列, 判断向斜的根本标志:是核新翼老的对称式重复排列 褶皱的具体形态按照褶皱轴面产状可分为 4 种类型: (1)直立褶皱:轴面近于直立,两翼倾向相反、倾角大小近于相等。 (2)斜歪褶皱:轴面倾斜,两翼岩层倾向相反、倾角大小不等。 (3)倒转褶皱:轴面倾斜,两翼岩层朝同一方向倾斜,倾角大小不等,其中一翼岩层为正 常层序,另一翼为倒转层序。 (4)平卧褶皱:轴面及两翼岩层产状均近于水平,其中一翼岩层正常,另一翼为倒转。 (三)褶皱构造的形成时代 褶皱的形成年代为组成褶皱的最新岩层年代之后与覆于褶皱之上的最老岩层年代之前。 三、断裂构造 岩石受力作用超过岩石的强度极限时,岩石就要破裂,形成断裂构造,它包括节理和断层。 断层:岩石破裂并且两侧的岩块沿破裂面有明显滑动者称为断层,无明显滑动者为节理 (一)节理(裂开但未移动) 剪节理:由剪应力产生的破裂面; 特征:1、剪节理产状较稳定,沿走向和倾向延伸较远。2、剪节理面较平直光滑,有擦痕。 3、剪节理两臂一般紧闭或壁距较小。4、发育于砾岩和砂岩等岩石中的剪节理,一般 切割砾石和胶结物。5、典型的剪节理常常组成共轭 X 型节理系。

张节理:由张应力产生的破裂面。 特征:1、张节理产状不甚稳定,延伸不远。2、张节理面粗糙不平,无擦痕。3、张节理多 开口,常常被矿脉充填成楔形、扁豆型及其他不规则形状。4、在砾岩或砂岩中的张 节理常常绕砾石或粗砂粒而过。5、张节理有时成不规则的树枝状、各种网络状、有 时也具一定几何形态。 一般说来, 被切割的节理组比切割它的节理组形成很早; 若一组节理被另一组节理所限制发 育,则被限制发育的节理形成时间相对要晚些;如果两组不同方向的节理互相切割和限制, 则它们可能是同期形成的共轭 X 型节理系。 (二)断层 1.断层要素及断层位移 断层的基本组成部分称断层要素。它包括断层面和断盘。 断层面:被错开的两部分岩石沿之滑动的破裂面称断层面。 有时断层两侧的运动并不是沿一个面发生, 而是沿着由许多破裂面组成的破裂带发生的, 这 个带称为断层破碎带或断裂带。 断层面与地面的交线称断层线。 它反映断层的延伸方向和断 层的延伸规模。 断盘:断层面两侧相对移动的岩块。可分为上盘,下盘或东盘,西盘或上升盘,下降盘。 断层两盘岩石沿断裂面的相对错动称为断层位移。断层面上相应点被错开的实际距离称为 总滑距。总滑距在断层面走向上的投影长度称走向滑距。总滑距在断层面倾斜线上的投影 长度称倾向滑距。被错断岩层在断层两盘上的对应层之间的相对距离称断距。其中断层两 盘上对应层之间的垂直距离称地层断距。对应层之间的铅直距离称铅直地层断距;对应层 之间的水平距离称水平地层断距。 2.断层的基本类型 按断层两盘相对运动特点,可分为三种基本类型: 正断层:上盘相对下降、下盘相对上升的断层。 (断层面常常较陡,是拉张和重力作用形成) 逆断层:上盘相对上升,下盘相对下降的断层。倾角有陡有缓,是在较强的水平挤压力作用 下形成的。 平移断层:两盘沿断层面走向相对水平错动的断层称平移断层或走向滑动断层。倾角很陡, 多是在水平剪切力偶或水平挤压力的作用下形成的。 常见的断层组合类型: 阶梯状断层:由许多产状大致平行的正断层沿着同一方向呈阶梯状下滑而形成的断层组合。 地堑和地垒:如果两条或两组断层之间的岩块相对下降,两边岩块相对上升则称为地堑;反 之中间上升两侧下降者则称为地垒。都有正断层组合而成。 叠瓦状构造:由一系列产状大致平行的逆断层所组成,其老岩层一次叠覆于新岩层之上,状 如叠瓦,常同强烈的褶皱作用伴生,由剧烈的水平挤压作用形成。 正断层——地壳在水平方向上的长度伸展和在垂直方向上的厚度减薄。 逆断层——地壳水平方向上缩短和垂直方向上的增厚。 3.断层的识别标志(野外) (1)构造线和地质体的不连续。 (2)地层的重复与缺失 (3)擦痕,摩擦镜面、阶步及断层岩 断层面上平行而密集的沟纹称为擦痕。局部平滑而 光亮的表面称为摩擦镜面。断层面上往往还有与擦痕方向垂直的小陡坎,其陡坡与缓坡呈 连续过渡,称为阶步。擦痕、摩擦镜面及阶步均是断层滑动的直接证据。 擦痕的方向指示断层的相对运动方向,手摸擦痕面时感到光滑的方向即为对盘运动的方向; 几步的陡坡倾斜方向也指示断层对盘的运动方向。 断层带中因断层而形成的动力变质岩类称 断层岩或构造岩。

断层岩不仅是断层存在的岩石标志,还能反应断层的性质、运动方向及形成的物理环境等。 (4)地貌及水文标志 较大规模的断层,在山前往往形成平直的陡崖,称断层崖。断层崖 如被沟谷切割,便形成一系列三角形的陡崖,称断层三角面。洪积扇的错断与偏转,水系 突然直角拐弯,泉水沿一定方向呈线状分布,湖泊,沼泽呈条带状断续分布等,都可能是存 在断层的间接标志。 4.断层的形成年代 如果断层切过了一套地层, 则断层的形成时代应晚于这套地层中最新的地层时代; 当断层又 被另一套地层所覆盖时,则断层的形成时代要早于上覆地层中最老的地层时代。

第四节 地震
地震:地球或地壳的快速颤动。全世界平均每年发生地震约 500 万次。 一.地震的有关概念 (一)震源,震中,震中距。地震时,地下深处发生地震的地区称为震源,它是地震能量 积聚和释放的地方。震源在地表的垂直投影叫震中。震中区,它是地震破坏最强的地区。 从震中到震源的距离叫震源深度。从震中到任意地震台站的地面距离叫震中距。从震源到 地面任意地震台站的距离叫震源距。 按震源深度可把地震分为浅源,中源和深源三种。 (二)震级和烈度 1.震级:指地震能量大小的等级。震级可用地震仪上记录到的最大振幅来测定。 震级和能量石对数关系,震级相差 1 级,能量约相差 32 倍 2. 烈度:指地震对地面和建筑物的影响或破坏程度。 震级越大,震中区烈度愈大;对同一次地震,离震中区越近,烈度越大,离震中区越远, 烈度越小;对相同震级的地震,震源深度越浅,地表烈度越大,震源深度越深,地表烈度 越小;震区的地质构造;建筑地基的稳固程度、房屋建筑的结构特征。 二.地震的成因类型 根据地震的形成原因: (一) 构造地震:由构造运动引起的地震。这种地震约占地震总数的 90﹪,世界上绝大多 数地震,特别是震级较大的地震均属此类。 其特点是活动性频繁,延续时间较长,影响范围最广、破坏性最大。 形成过程:在构造运动所产生的构造应力的作用下,也会产生弹性应变,积累大量应变能, 当应力逐步增加到超过岩石的强度极限时,岩石就会突然发生断裂或使地壳中 原来已存在的断裂再次突然错动, 断裂两侧的岩石以弹性反跳的形式恢复变形, 同时释放大量的应变能产生地震。 (二)火山地震:由火山活动所引起的地震。 形成过程:火山活动时,由于岩浆及其挥发分物质向上运移,冲破附近围岩而发生地震。 一般发生在火山喷发的前夕,与喷出过程相伴随。强度不太大,震源较浅, (三)陷落地震:易溶岩石被地下水溶蚀后所形成的地下空洞,经过不断扩大,上覆岩石突 然陷落所引起的地震。这类地震震源较前,主要来自重力作用,主要见于石灰岩及其它易溶 岩石广泛分布的地区。此外山崩,地滑及矿洞塌陷也可产生类似的地震。 (四)诱发地震:由于某种人为因素的激发作用而引起的地震。因为水库蓄水后,厚层水体 的静压力作用改变了地下岩石的应力状态, 加上水库里的水沿岩石裂隙、 空隙和空洞渗透到 岩石中,起着润滑剂的作用,从而导致岩层滑动或断裂引起地震。爆炸诱发地震是由于爆炸 时产生的短暂巨大压力脉冲的影响,使原有的断层发生滑动而造成地震。 三、地震地质作用

1.地裂缝及挤压鼓包:以张性裂隙最多。挤压鼓包是由高出地面的土层或岩层所构成的规 模较小的鼻状褶曲构造。 2.地震断层:性质可以是正断层,逆断层或平移断层,一般为平移断层,正平移断层及逆 平移断层为最常见,通常规模比较大,产状比较稳定,许多是沿老断裂带重新活动发生的。 3.喷沙冒水:是在发震阶段,由地壳震颤使未成岩的沙土液化,地下水携带着沙土沿地裂 缝上涌而发生的一种现象 。沙粒在地表有事可堆积成园丘状小沙堆。 4.山崩和滑坡:在地形陡峻并有较厚碎石层、土层覆盖或基岩松散破碎的地区更易发生。大 规模的崩滑若发生在江河边,则往往赌赛河道,积水成湖,或进一步因土石坝溃决而造成水 灾。

第九章

地球动力系统

第一节 大陆漂移
魏格纳主要是根据大陆形状的相似性、地层、地质构造、古生物、古气候等方面的证据提 出。地层构造联系限于中生代以前的地层和构造。古生物面貌有着密切的亲缘关系。古气候 中古冰川的分布最具说服力。古地磁学,借助于岩石的化石磁性,我们可以追溯岩石自形成 以后所发生的水平运动情况。 地磁极是围绕地理极附近作周期性移动。 岩石在形成时所产生 的剩余磁性的磁化方向可用来确定古经线的方向, 测定岩石中化石磁性的磁倾角可确定所处 的古维度。 发现, 在一些地区或大陆, 所测得的股维度往往与目前所处的维度有很大的差别, 说明这些地区或大陆曾发生过大规模的水平位移,这就为大陆漂移提供了重要的证据。

第二节 海底扩张
一、海底扩张说的提出 (1)全球大洋中脊及中央裂谷系的发现。它是世界上最长大的山系。大洋中脊轴部具有很 强的构造活动性。 (2)海沟及贝尼奥夫地震带 海沟附近是地球上高差最为悬殊的巨型地形单元。是最强烈 的构造活动带。在环太平洋地震带中,震源排列成为一个由海沟向大陆方向倾斜的带,其倾 角一般 45°左右,海沟附近这种震源排列形式是美国学者贝尼奥夫发现,所以成为贝尼奥 夫地震带。说明沿着大陆边缘的海沟,存在着倾向大陆的,正在活动的巨大断裂带。 (3)洋底地壳的新认识: 洋底地壳形成较新。但从古生物演化史以及大陆褶皱山系中的 大量古老海洋沉积岩来看,地表的海水或海洋无疑在很古的时期已经出现。由此推测,洋壳 是发生着新旧更替的,古老的洋壳已经消失,现在的洋壳是后来形成的。 60 年代初,美国地质学家赫斯和迪茨首先提出了海底扩张说。大洋中脊顶部带式地幔物质 上升的用出口, 上升的地幔物质就冷凝形成新的洋壳, 并推动先形成的洋底逐渐向两侧对称 的扩张。 随着热地幔物质源源不断地上升并形成新的洋底, 先成的老洋底不停地向大洋两缘 扩张推移,洋底移动扩展的速度大约是每年几个厘米。 海底扩张的两种情况:洋底同时把邻接的大陆向两侧推开(大西洋) ; 洋底并不推动相邻大陆向两侧漂开(太平洋) 。 二、海底扩张说的验证 (一) 海底磁异常条带研究 1.大陆上岩石古地磁的极性反转现象 在漫长的地质历史中,地磁场南、北极性并不是固定的,而是发生着周期性的反转。极性反 转现象是地磁场演化的一个基本特征,通常把保持一定的地磁极性的大阶段称为极性期, 把每个极性期内的短期转向时间称为极性事件。建立古地磁场转向年代表。

2.海底磁异常条带及其成因 特点:大致平行于洋中脊轴线延伸,正负异常相间排列并对称地分布于大洋中脊两侧,单个 磁异常条带宽约数公里到数十公里, 纵向上延伸数公里以上二不受地形影响, 在遇到洋底断 裂带时被整体错开。 成因:地球磁场不断倒转的背景下海底不断新生和扩张的结果。 (二)深海钻探成果 深海沉积物由洋脊向两侧从无到有,从薄到厚,沉积层序由少到多, 最底部沉积物的年龄愈来愈老,并且与海底磁异常条带所预测的年 龄十分吻合。其中最老沉积物的年龄不老于 1.7 亿年(晚侏罗世) (三) 转换断层的发现 横断中脊的断裂带是自中脊轴部向两侧的海底扩张所引起的一种特 殊断层。威尔逊称为转换断层。 平移断层与转换断层比较: 1.平:随着时间的推移,断层两侧的洋脊将越离越远;转:虽然中脊轴两侧海底不断扩张, 断层两侧洋中脊之间的距离并不一定加大。 2.平:错动是沿整条断裂线发生的;转:相互错动仅发生在两侧中脊轴之间的段落上。 3.转换断层中相互错动段的错动方向,恰好与平移断层中把洋脊错开的方向相反。这一点事 转换断层和平移断层的最重要区别。

第三节 板块构造
1968 年前后,提出了板块构造学说。它被誉为是地球科学上的一场革命。 基本思想: 固体地球上层在垂向上可划分为物理性质显著不同的两个圈层, 即上部的刚性岩 石圈和下垫的塑性软流圈; 刚性的岩石圈在侧向上可划分为若干大小不一的板块, 他们漂浮 在塑性较强的软流圈上做大规模的运动; 板块内部是相对稳定的, 板块的边缘则由于相邻板 块的相互作用而成为构造活动性强烈的地带; 板块之间的相互作用从根本上控制着各种地质 作用的过程,同时也决定了全球岩石圈运动和演化的基本格局。 一、板块的边界类型及板块的划分 常以具有强烈的构造活动性为标志。板块边界分为三种基本类型: 1、 分离型板块边界 相当于大洋中脊轴部。 其两侧板块相背运动, 板块边界受拉张而分离, 软流圈物质上涌,冷凝成新的洋底岩石圈,并添加到两侧板块的后缘上。又称为增生板块边 界或建设性板块边界。主要分布与大西洋中脊,印度洋中脊和东南太平洋中隆。大陆裂谷系 2、汇聚型板块边界 相当于海沟及板块碰撞带。其两侧板块相向运动,在板块边界造成积 压,对冲货碰撞。 (1)俯冲边界 相邻的大洋与大陆版块发生相互叠覆。一般总是大洋板块俯冲到大陆板块 之下。主要分布在太平洋周缘及印度洋东北边缘。 岛弧-海沟型,大洋板块沿海沟俯冲于大陆以海盆相隔的岛弧之下; 安第斯性(或山弧-海沟型)大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下。 (2)碰撞边界 又称地缝合线。指两个大陆板块之间的碰撞带或焊接线。从而形成高耸的 山脉并伴随有强烈的构造变形,岩浆活动以及区域变质作用。 3、平错型(剪切)板块边界 相当于转换断层,其两侧板块相互剪切滑动,通常即没有板 块的生长,也没有板块的消亡。它一般分布在大洋中。 二、板块构造与地质作用 (一)板块构造与岩浆作用 岩浆作用分侵入作用和喷出作用 (1)环太平洋火山带 占世界活火山的五分之三。素有“火环”之称。 (2)阿尔卑斯(地中海)-喜马拉雅-印度尼西亚火山带。

(3)大洋中脊及大陆裂谷火山带 岩浆活动的空间分布主要集中在板块的边界附近,板块的边界活动还控制着岩浆活动的成 分,来源及成因机制等特征。 在分离型板块边界的大洋中脊,主要为基性的岩浆活动,出现大规模的裂隙式火山喷溢。方 式主要为平静式。由于中脊轴部的拉张作用,导致其下压力降低,从而使物质的熔点降低, 超基性的软流圈物质分熔出基性的玄武质岩浆,在压力梯度的驱动下沿中脊轴部裂隙上涌。 汇聚型板块边界包括俯冲边界和碰撞边界两种情况。 岩浆活动以中酸性为主。 俯冲地区岩浆 的起源一般较深, 多为幔源和壳幔混源, 由于地热增温, 板块俯冲的摩擦增温及压力的增高, 使原来的洋壳发生部分熔融,分异出富硅,铝和碱的岩浆,这种岩浆由于质轻,体积膨胀和 富含挥发分而上升。在运移过程中,还会进一步同化围岩,最终到达地壳上部形成以中性为 主的岩浆活动。 当大洋板块俯冲完毕, 大陆与大陆发生碰撞时, 岩浆活动特征发生明显变化。 这时期主要为酸性的岩浆活动, 岩浆来源主要是地壳本身的局部重熔。 其成因大多是由于强 烈的碰撞与聚敛作用,使岩石强烈变形,岩块大量冲断推覆,在机械剪切热,地热及流体等 因素的联合作用下地壳发生局部重熔而形成。 (二)板块构造与变质作用 在分离板块边界,岩浆不断上涌形成新的洋壳,因而具有较高的地热梯度及热液作用,使先 形成的洋壳岩石发生中-低级变质作用, 并随海底扩张分布于整个洋底, 称 “洋底变质作用” 。 在平错型板块边界,主要为动力变质作用。变质作用中最主要的是区域变质作用,与汇聚型 板块边界的活动关系密切。 区域变质作用大致分为高压,中压,低压三种。海沟近陆侧可出现以蓝片岩为代表的高压型 区域变质作用。在离海沟稍远的火山岛屿地区,形成低压型区域变质带。 (三)板块构造与地震及岩石变形的关系 (1)环太平洋地震带 这是一条地震活动最强的地震带,全球约 80%的前缘地震、90%的 中源地震以及几乎全部深渊地震都发生在这个地震带内。 特点:地震带宽度大,地震频次高,地震震级大,浅源,中源,深源地震由海沟向大陆一侧 有规律分布,构成贝尼奥夫地震带。与环太平洋板块俯冲带相一致。当冷的刚性岩石圈大 洋板块沿海沟向下俯冲时,由于其下插速度较大,深部物质来不及对它马上加热、同化,因 此这种刚性的下插板块常常可以到达很深的地方仍保持较强的弹性或脆性。 这样, 在俯冲产 生的机械力的作用,俯冲板块内部发生断裂和变形,便可以产生中、深源地震 (2)阿尔卑斯-喜马拉雅-印度尼西亚地震带 该带为世界上第二大地震带。特点:地震带 宽度很大,震中很分散;地震频次较高;基本上是浅源地震,深远地震很少,中源地震分布 在局部地段。与非洲板块和印度板块的碰撞边界相一致。 (3)大洋中脊及大陆裂谷地震带 地震带宽度窄,全部为浅源地震,地震活动频次及震级 均不及上述两地震带。与分离型板块边界及一些转换断层有关。 板块边界是地震发生的主要场所。板块构造学说认为,板块内部是比较稳定的,通常以大面 积的长期而舒缓的升降运动为主; 板块边缘是构造活动强烈的地带, 在分离型及平错型板块 边界附近,岩石变形以断裂为主,但在汇聚型板块边界附近,形成高大的褶皱山系。 (四)板块构造与表层地质作用 发生在地壳表部的表层地质作用与地表的地形及气候条 件直接相关。但是,地表地形轮廓的形成及演变受构造运动的制约,与板块活动关系密切; 板块活动也能引起地表自然条件和气候的变化及变迁。 地形:地形最主要的剥蚀源地是高大的褶皱山系,与汇聚型板块边缘的俯冲,碰撞有关。 大洋形成与消亡规律(威尔逊旋回) : 大陆裂谷系盆地, 一般与岩石圈板块的相背分离运动及热的软流圈物质上涌有关。 如果大陆 裂谷沿分离的方向继续发展,则沉积盆地变大,变深,成为狭窄的原始海洋。继续发展(即

海底扩张) ,便可形成宽大的海洋(大西洋) 。大陆与大洋一侧同属一个板块,成为被动大陆 边缘。随着海底扩张的不断进行,被动大陆边缘处的洋壳发生断裂,并向大陆之下俯冲,形 成海沟,这种具有海沟的俯冲边缘称为主动大陆边缘(太平洋) 。这时期的大洋开始衰退, 萎缩, 由于俯冲作用, 在大陆边缘可形成高大的山系。 随着俯冲作用的进行, 大洋最后消亡, 大陆与大陆碰撞,形成巨大的褶皱山系。如果碰撞尚未进行彻底,还可以保留某些残留海盆 气候:在汇聚边缘形成的高大山系,当其从雪线以下升至雪线以上时,就会出现冰川环境, 于是便会从原来的以风化,流水等地质作用为主转变为以冰川地质作用为主。 。此外板块的 整体水平运动可以引起大陆古地理纬度的变化, 从而使气候环境发生变迁, 导致表层地质作 用的特点发生变化。 三、板块运动的驱动机制问题 目前还是一个尚未经解决的问题。 可能是地幔对流, 地幔中由于温度差或密度差的存在可引 起物质的缓慢移动,热的,轻的地幔物质上升,冷的,重的物质下沉,这样连接起来就构成 了一个个的对流环;也可能是重力的作用,板块从洋脊到海沟的运动,主要是由板块前缘的 不断冷却、加重、下沉和顺坡下滑所引起的,还通过计算说明这种下沉拖拉力避洋脊的推挤 力大得多,足以引起板块产生具有现今速率的运动。

第十章

地球的资源

自然资源:人类从自然界直接获得的各种用于生活和生产的物质。 其中最主要的是矿产资源、能源、土地资源、水资源、和生物资源。

第一节 矿产资源
矿产:泛指自然界里一切埋藏于地下的可供人类利用的矿物或岩石资源。 一、矿床的基本概念 矿床:指地壳中由地壳作用形成的、其中所含某些物质成分的质和量符合一定的经济技术 条件的要求,并能为国民经济所利用的综合地质体。 矿床是有特殊的地质作用——成矿作用形成于地壳中的地质体, 它的形成取决于地质作用规 律;矿床的范畴要随着经济技术条件的发展而改变。 矿体:矿床的主要组成部分,是指占有一定的空间位置并具有一定形状、产状和大小的矿 石堆积体,是开采的对象。 矿石:矿体的主要组成部分,是从中可提取有用组分的矿物集合体。一般由矿石矿物和脉 石矿物两部分组成。 矿石矿物是指可被利用的金属或非金属矿物。 脉石矿物是指现阶段不能 利用的矿物。 品味:矿石中有用组分的含量,是衡量矿石质量的主要标志。 母岩:提供主要成矿物质的岩石。 围岩:指矿体周围的岩石。 成矿作用:在地球的演化过程中,使分散在地壳和上地幔中的元素相对富集而形成矿床的 作用。可分为内生成矿作用,外生成矿作用和变质成矿作用。 内生成矿作用是由地球内部能源的影响而产生的各种形成矿床的作用。 外生成矿作用是由太 阳能的影响,在岩石圈上部、水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中,导致在地壳表层形 成矿床作用。主要来源于地表的矿物、岩石和矿床,其次是生物有机体和火山喷出物。变质 成矿作用:在变质作用条件下形成矿床的作用。包括接触变质矿床、区域变质矿床和混合岩 化矿床。 二、矿产资源的种类、分布与前景 (一)按矿产的性质和工业用途,分为金属矿产、非金属矿产和可燃有机矿产。

金属矿产:从中可提取某种金属元素的矿产资源。 (1)黑色金属矿产 (2)有色金属矿产 (3)贵金属矿产 (4)放射性金属矿产 (5)稀有、稀土和分散金属矿产 1.金属矿产是现代工业的重要支柱。黑色金属矿产中的铁矿石钢铁工业最基本的原料;有色 金属矿产中的铜、铅、锌广泛用于电器工业、机器制造、化学工业及国防工业的各个方面; 贵金属矿产中的金石货币的代表,在工业上也有广泛用途。 2.金属矿产提供的工业使用的主要金属元素的克拉克值较低,必须通过成矿作用才能富集成 具有工业开采价值的矿石。 3.世界上已探明的金属矿产有 50 多种,工业上应用最广的是铁、铜、铅、锌、金、钨等。 金属矿产资源在地理上的分布是不均衡的。 非金属矿产:可以提取非金属元素及其化合物或可以直接利用的非金属矿物及其集合体的 矿产资源。包含冶金辅助原料、化学工业及化肥工业原料、工业制造业原料、压电及光学原 料、陶瓷及玻璃工业原料、建筑材料及水泥原料、宝石及工艺美术材料。 非金属矿产具有与金属矿产不同的特点: 1.组成非金属矿产的主要元素 等的克拉克值高, 因而矿种多、 分布广、 储量大。 2.利用方式多,除少数矿种用来提取非金属元素或化合物外,大多数矿种可以直接利用某些 矿物、矿物集合体和岩石的某些物理、化学性质和工艺特性。3. 可一矿多用。 我国是世界上非金属矿产种类比较齐全的少数国家之一。 (二)矿产资源前景 储量:在目前的经济技术条件下可以利用的矿产资源量。 矿产资源是开采后不可再生的有限资源,特别是那些优质、易采的矿产,目前在世界上已经 屈指可数;矿产资源分布极不均衡。 举措:1.大量利用贫矿,杂矿,开采深部矿、新类型矿床和边远地区的矿床,在未来的找矿 工作中,人们将日益重视寻找隐伏矿,深部矿以及一些近地表的大而贫的矿床,重新评价已 知矿床的储量与研究老矿区潜力。 2.综合开采利用矿床的方法今后将日益普及。 3.未来人类所需矿产资源相当一部分可能要取自海洋。 4.减少矿床开采时的损耗,降低开采利用成本,回收利用各种金属或其他材料,也是解决矿 产资源不足的重要途径。 总之一方面要尽可能开源节流,另一方面也不必要持矿产资源很快就要枯竭的悲观态度。

第二节

能源

能源主要来自煤、石油、天然气和油页岩等不可再生的可燃有机矿产,也包括生物质能、水 能、地热能、风能、潮汐能、太阳能以及核能等。目前人类所利用的能源 90%以上是煤、 石油和天然气。 一、煤 (一)煤:是一种固态的可燃有机岩,是由植物残骸经过复杂的生物化学、物理化学以及 地球化学变化而形成的。煤不是一种矿物,是复杂混合物。 煤由有机质和无机质构成。有机质主要是 C、H、O、N、S、P 等元素,无机质包括水分和 矿物杂质。 (二) 煤的形成 要形成具有工业价值的煤层, 须具备聚煤条件和成煤作用两个基本条件。 聚煤条件:有茂盛的植物,保证成煤物质的充分供给,已死亡的植物应与空气隔绝,以免遭 受完全氧化、分解和强烈的微生物作用而被彻底破坏。沼泽地区是最适宜的环境。

成煤作用:从植物遗体的堆积到形成煤层的转化过程。分为两个阶段: (1)泥炭化和腐泥化作用阶段 高等植物的遗体暴露在空气中, 会遭受一定的氧化和分解, 随着不断堆积和埋藏深度的增加, 与空气隔绝, 在厌氧细菌的作用下, 使氧化分解产物之间及分解产物与植物残体之间发生复 杂的生物化学变化,形成多水和富含腐植酸的腐植质,这就是泥炭。从植物堆积到形成泥炭 的作用,叫泥炭化作用。富含脂肪和蛋白质的生物遗体分解,转变为腐植胶。再经脱水,压 实即形成富含沥青质的腐泥。 从低等植物及其他生物遗体沉积到形成腐泥的作用, 称为腐泥 化作用。 (2)煤化作用阶段 1.成岩作用阶段,在上覆沉积物的静压力作用下,泥炭、腐泥逐渐失水、压实、固结,挥发 分相对减少,含炭量相对增高。逐渐转变成褐煤和腐泥褐煤。2.变质作用阶段,褐煤的内部 分子结构,物理性质和化学性质发生变化,褐煤就逐渐转变为烟煤,无烟煤。 (三)煤炭资源的分布、开发与利用 分布:世界煤炭资源的地理分布是很广泛的,遍及各大洲的许多地区。北半球多余南半球, 尤其集中在北半球的中温带和亚寒带地区。 北半球北纬 30°-70°之间是世界上最主要的聚 煤带。世界煤炭资源的地理分布,以两条巨大的聚煤带最为突出,一条横亘欧亚大陆,西起 英国,向东经德国、波兰、原苏联,直到我国的华北地区;另一条呈东西向绵延于北美洲的 中部,包括美国和加拿大的煤田。南半球的煤炭资源也主要分布在温带地区,比较丰富的有 澳大利亚、南非和博茨瓦纳。 古生代的石炭纪, 二叠纪, 中生代的侏罗纪, 及新生代的第三纪, 是地史上最主要的聚煤期。 我国煤炭资源丰富,主要分布在山西、内蒙古、贵州、宁夏、安徽等省区。 开发利用: 煤作为工业动力燃料, 是最重要的民用生活燃料, 有事重要的化工原料。 氧化煤、 褐煤和泥炭可以制造腐植酸类肥料; 煤燃烧后的煤渣可制耐火砖或煤渣砖, 还可作水泥的配 料;有些煤层含有镓、锗、铀等稀有或放射性元素,可供综合利用。 不利因素:煤炭发热量较石油低,运输不便,对其他工业渗透作用不如石油强;煤的转化技 术虽已取得很大进展, 但是大规模利用在经济上不合算; 在煤炭的开采、 利用和燃烧过程中, 容易造成对环境的破坏与污染。 二、石油和天然气 具有燃烧完全,发热量高,运输方便等优点。 (一)石油:以液态形成存在于地下岩石空隙中的可燃有机矿产,是一种成分复杂的碳氢 化合物的混合物。天然石油又称原油一般是黑绿色、棕色、黑色或浅黄色的油脂状液体。 石油粘度较大,不溶于水,但溶于有机溶液中;具有荧光性,可作为鉴定岩石是否含油的标 志;电阻率较高,用作寻找油藏和确定生油层的依据;化学成分很复杂。纯粹由碳和氢、氧 等非烃类物质。 天然气:指储集在地下岩石空隙中的以烃类为主的可燃气体。其基本组成是甲烷,其次是 乙烷,丙烷,丁烷等,还有少量的液态烃类及微量的非烃类组分。天然气无色无味,易溶于 石油中。 (二) 石油及天然气的成因 是由大量有机质转化而来的。 生物遗体和泥沙一起沉积在海、 湖底部, 逐渐形成有机质淤泥。 沉积物中的有机质在一定的物理化学因素和地质作用下转化 为石油和天然气。 形成的天然条件:具有大量的有机物质来源;有力的还原环境;促使有机质向油气转化的因 素,主要有温度,压力的影响以及细菌作用等。油气的形成实际上是去氧,富碳的一种化学 过程。长期稳定下沉的深坳陷是形成石油的主要有利条件。浅海特别是澙湖,海湾和三角洲 地带的集水盆地及潮湿气候区的广阔湖盆是有利的生油环境。 (三)油气藏的形成 油气藏:是油气聚集的最基本单位,是油气勘探的对象。

形成条件:生、储、盖、圈、运、保。 生油气层:是具备生油条件并且能生成一定数量油气的岩层。主要是泥质岩类和碳酸盐岩 类。储油气层:是能够储存石油和天然气,又能输出油气的岩石。由砂岩、石灰岩和白云 岩及裂隙发育的页岩、火山岩及变质岩构成储油气层。 盖层:是指覆盖于储油气层之上、渗透性差、油气不易穿过的岩层。最常见的是页岩、泥 岩和蒸发岩。 圈闭:进入到储集层中的油气,在运移过程中,遇到某种遮挡物,使其不能继续向前运动, 而在储层的这一局部地区聚集起来这种聚集油气的场所。 运移:指油气在生油气层中形成后,由于压力作用、毛细管作用、扩散作用等使其进入到 有孔隙的储油气层中。 保存 :已形成的油气藏,在适宜的条件下才能保存至今。构造运动不剧烈、岩浆活动不频 繁。变质程度不深等条件,有利于油。气的保存。 (四)油气资源的分布、储量、产量形势和前景 从地形看,油,气田大部分在比较低洼的地区,如山脉两侧的山前盆地、滨海和近海大陆架 以及大陆内盆地等。 分布特点:地区上的极不均匀性。石油最丰富的是沙特阿拉伯、科威特、伊朗、伊拉克等海 湾国家。天然气最丰富的是原苏联、伊朗和美国。 油气储量:是指探明的剩余可采储量,即探明可采储量减去采出量,它决定较近时期的生 产能力和增产的限度;而待探明的储量则为油气工业发展前景提供依据。 随积累产量增加,探明可采储蓄量也在增长,估算的待发现的石油储量也在增加。按目前开 采的速度,在未来的 21 世纪内,石油供给是有充分保证的。 天然气勘探和生产都比石油晚。最终可采储量的估算,一般偏低。 我国是世界上油气资源较丰富飞国家之一。主要分布在华北、鄂尔多斯、松辽、四川。新疆 等地。著名的有大庆油田和胜利油田。 三、其他能源 包括核能、地热能、生物质能、水能、风能、潮汐能和太阳能等。 1. 核能:指核燃烧经过核反应所释放出来的能量。核能的利用主要是通过铀等放射性元素的 裂变来建立核电站。核能已成为地壳中除石油,天然气和煤以外最成熟,最重要的能源。 优越性表现在:能量巨大,非常集中;资源丰富,取之不尽;运输量小,地区适应性强;运 转安全可靠,环境整齐清洁等。世界陆地上的铀矿总资源量以北美洲最多,其次是非洲。铀 矿具有放射性,开采条件要求较高。 2. 地热能:只能够为人类所利用的地球内部的热资源。地热资源比较丰富的地热异常区,称 地热区。地热资源可分为三类:热水型、蒸汽型、热岩型。 地热能是一种可再生的能源,又是一种清洁的能源。它的开发利用,对于发展生产,改变能 源结构,减少公害等都有重要的意义。地热能的利用领域主要有采暖、发电、育种、温室、 水产养殖和医疗卫生等方面。我国位于亚洲的东部,与环太平洋地热带和地中海-喜马拉雅 地热带都有密切的关系,所以地热资源十分丰富。主要分布在云南、西藏、台湾和东南沿海 地区。 3.生物质能:指用植物或动物的能量作为能源。人类最早利用的能源就是生物质能,包括 燃烧柴草、 用牲畜耕地等等。 对生物质能的利用一方面必须做到在可再生循环的状态下加以 利用,另一方面要尽量做到综合利用,以便是生物质能发挥更大的效益。 4.水能、风能、潮汐能和太阳能也是重要的能源类型,但受到一定的自然地理条件的限制。 人类目前所利用的能源主要是不可再生的可燃有机矿产, 从长远来看, 这些矿产最终将趋于 枯竭。因此,人们要尽可能地开发利用核能以及可再生的能源。

第三节 土地资源

土地是人类生存和发展的物质基础, 是人类从事一切社会活动的基地, 也是人类进行物质生 产必不可少的生产资料和自然资源。 土地:地表某一地段内地质、地貌、气候、水文、土壤、植物等多种自然地理因素组成的 自然综合体。土地有两个属性:一是面积,二是质量。后者包括其地理分布,土层厚薄,肥 力高低、水源远近,潜水埋深、地势高低等。 一、土地资源额基本特征 1.土地具有一定得生产能力 :合理利用和保护土地,其生产能力是能长期保持甚至逐步提 高的, 因为土地生产力的高低不但取决于土地自身的性质, 而且还取决于人类的生产和科学 技术水平。 土地不仅有生产能力, 而且特征不同、 类型多样的土地能够满足人类的不同要求。 2.土地面积是一定的,不可增加的。 3.土地资源在空间上具有固定不变性 4.土地资源具有时间性或季节性 按土地与人类经济活动的关系, 可以把土地资源大致分为农林牧用地, 城镇工业交通用地和 其他土地三种类型。 二、世界土地资源状况 全球土地总面积为 1.48 10km。全世总土地面积中,耕地仅占 10.8%,在各种土地利用中 所占比例最小。中国地域辽阔,土地总面积为 960 万 km,仅次于俄罗斯,加拿大,居世界 第三位。中国位于北纬 415-5330 之间,地跨寒温带、温带、暖温带、亚热带、热带和赤道 带。由于地处欧亚大陆东岸,东临太平洋,受东南季风影响,使得中国东部地区与同纬度国 家相比,具有气候湿润、水热条件丰富的特点,为农业生产提供了优越条件。 三、土地资源的利用和保护 造成土地质量下降的原因很多, 主要是人类不合理的使用土地; 水和风的侵蚀; 土地盐碱化; 化学污染;有些草原过度放牧,使牲畜与天然牧场之间的平衡遭到破坏,结果一些草原变为 荒漠或荒漠化土地;城市建筑、交通、采矿、修水库等工程活动的占用与破坏也使土地损失 很大;人类不合理的利用土地是,才会引起土地退化;如果人类长期的耕种活动能够正确地 使用土地, 就不会使土地退化, 还可以促使土地向有利于耕种的方面转化, 即形成农业土壤。 土地是可以更新的资源,具有丰富的生产潜力。 (解决办法) : 1、对于土地资源必须因地制宜综合开发利用,注意扬长避短,发挥土地的生产优势。搞好 农业区划工作是基础和前途。 2、要大力加强农田基本建设,提高单位面积产量。 3、必须采取有效措施防止土地退化。土地退化是指耕地、林地和草地的数量减少和土地的 质量降低。针对土地退化的主要原因,应该采取有效措施,做好水土保持,改良盐碱地,防 止沙漠化和土地污染。

第四节 水资源
水是一切生命活动的物质基础,也是人类社会赖以生存发展的最宝贵的地球资源。 一、水资源 水以气态、 液态和固态三种形式存在。 地球上水的总量约 13.86 10km, 其中 97.4%是咸水。 淡水仅占总水量的 2.6%,其中 70%左右为固态水,储存在两级和高山上;30%左右为液态 水,包括河水、湖泊淡水和地下淡水等。 径流:指降水沿着地表和地下汇至河流后,向流于出口汇集的全部水流,其中沿着地表流 动的水流称为地表径流,沿着地下岩石空隙流动的成为地下径流。 水资源:广义上说,各种水体或各种形态的水对人类都有直接或间接的使用价值,都可视 为水资源;狭义的水资源是指陆地上可供生产、生活直接利用的就爱你共和、湖泊 和地下的淡水资源; 从长期开发利用所需要的角度来衡量, 水资源仅仅指区域内可

以逐年恢复、更新的淡水量。 水资源特性:1、补给的循环性;2、变化的复杂性。一方面是地区分布不均衡,另一方面是 变化的不稳定性;3、利用的广泛性;4、利与害的两重性。 二、世界及中国水资源的概况 全球陆地平均年降水量为 800mm。水资源总量最丰富的国家是巴西,而人口平均占有量最 多的国家是加拿大。我国水资源相对比较贫乏。在空间和时间上分布不均一。 由于受季风气候影响,我国降水量和径流量年内的季节性变化明显,年纪变化也很大,并且 有少水年和多水年的持续出现。我国降水量的丰枯变化周期大约有 30—40 年短周期和 60—80 年长周期。我国大部分地区是冬、春少雨,夏、秋多雨。 三、水资源的利用 1、 水量问题 : 水资源不足的一个重要原因是世界水资源分布很不均衡以及社会经济发展水 平互不协调。水资源的不足影响着人类的生存,制约着经济的发展,大量地耗费水资源还会 破坏生态平衡,因此必须合理地利用水资源。 2、水质 :生活饮用、农业灌溉、工业生产对水质都有不同的要求。人类活动对水质有着极 大的影响,主要是向水中倾倒工业废水。另外,污染严重的水,为了不使其对环境产生危害 又要用 10 倍的清洁水稀释,从而进一步加剧了水资源的供需矛盾。防治水污染、保护好水 资源成了水资源利用的当务之急。 3、水资源供需矛盾成为制约国民经济发展的因素。包括估算地区或流域水资源量、研究水 利系统最优开发方案、制定水资源政策、提倡节约用水、预测未来需水量、预计人类活动对 环境和水循环的影响、研究开发新水源等。作为地质或水文地质工作者,更侧重于地下水的 研究。

第五节

生物资源

一、植物资源 现已鉴定的植物约 40 万种,森林是生物资源最丰富或最主要的保存场所。但随着人类活动 能力的增强,全世界的森林覆盖面积不断地下降。近几十年来,这种下降速度具有明显增快 的趋势。亚洲和非洲的森林覆盖面积较低,拉丁美洲和欧洲较高。 我国有高等植物 3 万多种,林地面积为 18.3 亿亩,森林覆盖率仅为 12.7%,远近于 22%的 世界平均值, 我国的植物资源形势是十分严峻的, 必须大力开展植树造林逐渐增加植物资源 储备。 二、动物资源 目前世界上已确定的 170 万种为动物。 动物资源最丰富的是热带和温带的国家。 而高寒及荒 漠地区动物资源贫乏。 我国的陆栖脊椎动物有 1800 多种, 占世界陆栖脊椎动物种树的 10%. 淡水鱼已见记载的近 600 种,海鱼 1500 余种,也占世界鱼类总数的 10%左右。我国还有许 多世界特有的珍贵动物。 由于人类活动的加强以及动物自身的演化规律,近 2000 年以来约有 110 多种兽类和 130 多 种鸟类绝灭了,目前世界上有 1000 多种脊椎动物处于绝灭的危险之中。珍贵的动物都濒临 绝灭了。 三、人口资源 人类是自然界生物长期演化的结果。 人类既大量地消耗地球上的自然资源, 同时又具有生产 和创造物质财富的能力。人类的发展速度非常惊人。世界各国的人口增长情况也很不一致。 人口过多会大大地制约经济的发展以及人类生活水平的提高, 同时使自然资源大量地消耗和 环境进一步恶化。必须控制人口的迅速增长,使人、资源、环境达到和谐的关系。

第十一章

地球的环境

环境:以某个事物为中心的周围的一切事物。 人类环境:以人为中心事物的周围一切生物和非生物的,经济基础和上层建筑的综合体。 人类的自然环境和人类的社会环境。 地球给人类所提供的自然环境。 地球的环境是一个很复 杂的系统,它包括大气环境、水环境、生态环境、地质环境和地理环境等。

第一节

地球的大气环境

一、大气圈的主要作用 大气圈不仅保护着地球, 尤其是地球上的生物, 而且为地球表层生命提供生存所必需的氧气 及其他气体,同时在为地球表层创造一个温、湿适宜的环境中起着重要作用。 (一)阻挡紫外线 入射到地球上的辐射,以太阳辐射量最多。太阳辐射的能量主要集中 在可见光,但也有少量的紫外线和红外线。可见光部分被吸收的很少,而紫外线和红外线则 被大量地吸收。当太阳辐射穿过暖层时,紫外线被该层氧原子吸收,而余下部分的紫外线, 在穿过平流层时,又被该层的臭氧吸收掉 99% (二)保温作用 温室气体:起保温作用的气体。主要有二氧化碳、水汽和甲烷。 到达地面的太阳辐射,有一部分被地面的物体所吸收。这些吸收太阳辐射的物体,依据物体 的温度不断发生辐射,这种辐射属长波辐射。大气中的水汽、二氧化碳等气体对来自地面的 长波辐射吸收率很高。 大气吸收的辐射能量与大气本身放出的辐射量基本保持平衡。 也就保 持地面的平均温度变化很小或基本不变了。 (三)调节能量分配和改造地面性质 大气运动的根本性原因是大气吸收太阳辐射和地面辐射量多少造成的。大气吸收辐射能越 多,气压就越低,那么位于高压区的气体就像低压区运动。在大气的环流下,把热量从低纬 度运送到高纬度地区,不断调节着能量的分配。 运动的大气对大气中的一些物质有扩散的作用, 是使城市污染空气稀释和扩散, 降低大气污 染的重要途径之一。接近地面的运动大气,对地表的形态及地面性质有着重要的改造作用。 大气吹蚀地表,形成各种风成地貌。 二、气候带 天气:指各种气象要素和天气现象的短时间综合状况。 气候:是指一个地区多年平均天气状况的综合。通常用气温、降水量、风湿度等要素表示。 世界气候分成若干个气候带: 热带气候带:终年高温,四季不显,降水量有旱季和雨季变化,且总降雨量从赤道附近向两 侧逐渐减少。 包括赤道多雨气候、 热带海洋性气候、 热带季风气候、 热带半干旱和干旱气候。 温带气候带:四季分明,年总降水量比低纬度带气候带少,海洋性气候偏潮湿,大陆性气候 偏干旱。包括副热带干旱与半干旱气候、副热带季风气候、副热带湿润气候、副热带干燥气 候、温带海洋性气候、温带季风气候、温带大陆性湿润气候、温带干旱与半干旱气候。 寒带气候带:气温低,无夏季,降雨少,蒸发弱,无干旱景观,有大片沼泽和冻土发育,有 极昼或极夜现象。包括副极地大陆性气候、极地长寒气候。 三、气候灾害 气候灾害:指有气象要素变化而引起的自然灾害。常见台风、龙卷风、旱涝、霜冻、酷热。 (一)台风:是形成在热带海洋上的强大而深厚的热带气旋。通常把形成于西太平洋的热 带气旋称台风;东太平洋河西太平洋称飓风;印度洋地区称热带风暴;南半球称热带气旋。 台风主要发生在南北纬 5—20 海水温度较高的洋面上。 北半球的台风多发生在夏秋季节, 而 南半球则发生在 1—3 月。 (二)龙卷风 龙卷是积雨云中伸展出来的漏斗状的涡旋云柱,龙卷伸展到地面时引起强

烈的旋风,称为龙卷风。出现在陆地上的,称陆龙卷;出现在海面上的称海龙卷。龙卷风 的特点是持续时间短、活动范围小、中心气压较低、风速快。 龙卷主要发生在中纬度地区。美国是龙卷出现最多的国家;澳大利亚、日本次之。 (三)旱涝灾害 旱指降雨量偏低正常值,涝指降雨量高于正常值。较大旱涝的发生周期 约为三年。我国南方以春涝秋旱为特征,北方则是夏涝春旱为特点。旱涝的发生影响因素较 为重要的是大气环流、海水温异常变化、太阳活动、地球自转等因素较为重要,而我国的旱 涝主要受西太平洋副热带高压的影响。 (四)霜冻:指在春秋农作物生长季节里,由于温度骤降到 0°以下, 致使农作物受到危害, 甚至死亡。每年秋季发生的第一次霜冻叫初霜冻。影响农作物的抽穗、扬花和成熟;春季发 生的最后一次霜冻叫终霜冻,其危害主要影响春播、出苗和越冬作物的反青。 四、大气污染:指大气中一些物质的含量远远超过正常本底含量,对人体、动物、植物和 物体产生不良影响的大气状况。 1、大气污染源:有人为源和自然源。自然源如森林大火。火山喷发、地震等释放出来的各 种气体、烟尘、粉尘等。人为源可分为工业企业污染源,家庭炉灶及取暖设备排放源和交通 污染源。城市里最主要的污染源是汽车。 2、大气污染的危害:首先是对人体产生直接的危害。产生慢性疾病或急性中毒乃至死亡。 对动物、植物、水体生态环境都有危害。其次产生温室效应,导致两极冰川融化,海平面上 升,气候带北移,地理景观变化,虫灾增加等现象。三造成酸雨,主要是大气污染物二氧化 硫和 Nox 引起的。四臭氧量减少。导致其减少的原因是人类排放了大量的消耗臭氧的物质。 (四氯化碳、氟氯烃、一氧化二氮、甲烷等) 。平流层中臭氧的减少,将导致到达地面的紫 外线增多这将会严重威胁人体健康,也使生物遭受危害、农作物减产等。 3、大气环境的保护与治理 减少或控制大气污染物的排放。即浓度控制和总量控制。污染源密集度低污染程度较轻。 合理的城市和工业布局及规划:地理因素。在一些易形成逆温层的谷底和盆地地区,不宜建 工业区;风向。建在在盛行风的下风向,居民区则建在上风向;工业区不宜集中。 发展植树绿化。可以美化环境,吸滤各种毒气、截留粉尘、净化空气,起到保护大气环境的 作用。 五、大气环境变迁 地球上气候极其寒冷、高纬冰川和高山冰川扩展的阶段称冰期。两个冰期之间气候相对温 暖的阶段称间冰期。 三次大冰期:远古宙到新元古代的震旦纪时期,是第一次大冰期。在晚古生代(石炭纪至二 叠纪) ,是第二次大冰期。第四纪是第三个大冰期。 总的气温变化趋势:从 19 世纪末到本世纪 40 年代,世界气温曾出现明显的波动上升现象; 本世纪 40 年代到 60 年代,世界气候有变冷的趋势;进入 70 年代后,世界气候又趋变暖, 到 80 年代后气温增暖的形势更为突出。 未来两种趋势:一是由于化石燃料的使用,是大量二氧化碳进入空气中,阻止长波辐射形式 散发返回空间的热量,是地表增温。下个世纪中叶气温将明显升高。二是现在气候正逐渐变 冷,来自二氧化碳的影响可能是气候变冷的趋势减弱,大不能阻止目前正在形成中的冰期。

第二节

地球的水环境

一、水环境的基本特点 水环境是由地球表层的水圈所构成的环境,包括在一定的时间内水的含量、分布、运动、化 学成分、生物、水体所占的空间以及水体的物理性质。 特点:1、水体分布的不均一性。2、水体物质成分的差异性。3、水的循环及其环境效应。

水在循环过程中,产生很多的环境效应。传送能量,运输物质,调节气候,清洁空气和净化 污水。 天然水体具有一定的自净作用。 其自净作用是指进入天然水体中的污水, 通过物理的, 化学的和生物的作用使污染物沉淀、扩散、稀释、吸收、分解、氧化、还原等而变成无害物 质或沉淀下来, 使水体净化的过程。 海洋自净能力最强, 被称为是最大的 “天然污水处理厂” 二、水圈灾害 包括暴雨、洪水、冰雹、海岸侵蚀、海啸、雪崩。 较大的洪灾发生频率约为 3 年一次。我国洪灾每年 5—8 月是洪水多发期,并且从南向北逐 渐推进。影响洪灾的因素很多,有天文因素、地球运转因素、海水运动因素、大气因素等。 另外,人类的活动也影响。 海岸侵蚀:将造成海水入侵,农田、盐田受侵蚀,河口淤塞,土地盐碱化,海岸防堤损坏等 灾害。 三、水环境污染 1、水体污染:指排入的污染物质在水体中的含量超过了一定的指标以及水的自净能力,结 果对人体,动植物等产生危害的水质状况。 污染源即自然污染源和人为污染源。 自然污染源是指自然界本身的地球化学异常所释放的物 质给水体造成的污染。人为污染源是工业废水,生活废水和农业废水。 2、污染物按其成分、性质、造成的危害大致分为需氧污染物、植物营养物、油类污染物、 重金属及放射性污染物、生物污染物、酚类化合物等。 3、水体污染的防治:加强对水体及其污染源的监测和管理;控制或减少废水或污水的排放 量;合理利用水体的自净能力;污水处理(物理法,化学法,生物法) ;海洋油污染处理(首 先是利用油障把油包围起来, 然后再利用回收船只活回收装置收回油障内的油, 最后用油吸 附材料和油处理剂等对那些剩余的油进行处置。

第三节

地球的生态环境

一、生态系统的基本概念 1、种群:指有一定的空间和时间的同一物种个体的总和。种群是物种具体的存在单位、繁 殖单位和进化单位。 2、群落:指在一定的空间范围内所有生物种群的集合体。 3、食物链:就是一种生物以另一种生物为食,而另一种生物又以第三种生物为食……彼此 就形成一个以食物为纽带的链锁关系。 4、营养级:指食物链中的每一个环节。实际上就是一个储存能量的一些生物组合。 5、生态系统:指在一定时间和空间范围内,所有生物和非生物的总和。包括生产者,消费 者,分解者和无机环境 4 个组成部分。 6、生态系统中的能量流动:是通过食物链完成的。能量流动遵循两个原则:一是遵循能量 守恒定律的,既不能产生,也不能消亡。能力流动是单向的不可逆过程,始终是从能量较丰 富的低营养级流向高营养级;二是“十分之一”法则。前一个营养级的能量转移给后一个营 养级的能量效率一般为 10%左右,其它的能量通过散热或呼吸、排泄等形式输出生态系统。 生态系统中的物质循环: 指各种物质和元素从环境到生物, 又从生物到环境的这种往返不停 的运动。 7、生态系统的分类 (1)按生态系统的生物成分, 可分为 植物生态系统、动物生态系统、 微生物生态系统、人类生态系统。 (2)按生态系统的非生物成分和特征,可分为陆地生态系统和水生生态系统。 (3)按照人类活动及其影响程度, 可分为自然生态系统、半自然生态系统和 人工复合生态系统。

二、森林生态系统 森林生态系统对地球环境的主要贡献有: (1) 固碳造氧 氧和二氧化碳的循环变化是地球生 物圈存在的基础。 (2)物质和能量交换的重要枢纽。 (3)涵养水源和保持水土 林地土壤疏 松,加上土壤中根系发育,有众多的枯枝落叶,均具有保水能力。 (4)清洁大气。 三、生态平衡:在任何一个正常的生态系统中,能量流动和物质循环总是不断进行着,在 一定时间和空间内,生产者、消费者和分解者之间都保持着一种动态的稳定,这种稳定状态 破坏生态平衡的因素:有自然的和人为的。自然的如地震,火山喷发,森林大火,干旱,洪 水等。人为的主要表现在不合理的开发和利用自然资源或人为的破坏。如大量砍伐森林,过 渡开垦草原,城市化发展,水体的污染等。 一个生态系统的稳定性,与生态系统的结构、能量流动和物质循环的途径有关。一般是在成 分多样、能量流动和物质循环途径复杂的生态系统中,比较容易保持稳定;其调节能力是有 限的。 四、生物灾害:主要有虫灾、森林大火、红潮、鼠灾、瘟疫等。

第四节

地质环境

一、地质环境的基本特征 地质环境:指固体地球表层地质体的组成、结构和各类地质作用与现象给人类所提供的环 境。地质环境是具有一定空间的客观实体。其上限是地表或岩石圈的表层;下限是人类的科 学技术水平和生产活动的能力所能达到的地壳深部。 或是下限达到与区域地壳稳定程度有关 的地壳深部甚至地幔。 (一)地质环境的容量:指某个特定地址空间可能承受人类社会经济发展的最大潜能。地 质环境的容量, 可以用特定地质空间可能提供人类利用的地质资源量和对人类排放的有害废 物的容纳能力来评价。 地质资源包括:矿物资源、能源资源、建筑材料资源、土地资源、地质景观资源、地址空间 资源。绝大多数是不可更新资源。 (二)地质环境的质量:是由地球物理因素和地球化学因素决定的。地质环境质量的好坏, 可以由以下几个方面的条件评定:自然地质条件的稳定性;原生地球化学背景;抗人类活动 干扰的能力;受污染或受破坏的程度。 (三) 地质环境的反馈作用: 即地质环境受人类活动干扰后, 对这种干扰所作出的某种响应。 其实质就是地质环境在人类作用力影响下, 对物质和能量的输入与输出的动态平衡关系进行 调整:当人类作用力不大时,通过地质环境内部的调节能力,对外界冲击进行补偿和缓冲, 维持稳定性,表现为不易觉察的、隐蔽的形式;当人类作用力增大,超过调节能力是,只有 通过剧烈的变动,才能建立起新的平衡关系,反馈以“显露的”形式表现出来。 二、地质灾害:指由于地质营力或人类活动而导致地质环境发生变化,并由此产生各种危 害或严重灾害,使生态环境受到破坏、人类生命财产遭受损失的现象或事件。一类是自然地 质灾害,如地震、火山喷发、滑坡、泥石流等;另一类活动影响诱发的地质灾害。 (一)1、地震 地震造成的破坏可分为直接地震灾害和间接地震灾害。 直接地震灾害:指由于强烈地面震动及震动产生的地面断裂和变形, ,引起建筑物倒塌和损 坏,造成人身伤亡及大量社会物质的损失。 间接地震灾害:指因强烈地震引起的山体崩塌,形成滑坡、泥石流;水坝、河堤决口或发生 海啸而造成的水灾;以及未熄灭的火源、燃气管道泄漏或电线短路引起的火灾等等。 地震预报:是应该包括何时、何地及震级大小三个方面。根据发生地震的地质条件的调查并 结合历史地震的分析,可以获得较好的认识。通常是编制出全国或地方性地震区域划分图。 根据地震前兆的分析研究。地震前兆现象:岩层或岩体在地应力作用下,应变能逐渐积累,

当其达到一定量值时,会引起震源区的物质发生一些列的物理、化学等异常变化。包括地形 形变、前震、地下水、地磁、地电、地温及气象和生物等方面的异常反映。 预测地震只是处于探索阶段。 2、火山喷发的灾害包括熔浆流、灼热的火山灰流,蒸汽喷发以及火山爆发引起的地震、海 啸、气候变化、火山灰的降落和火山泥流等。火山除了以固态、液态喷出物造成损害外,还 以有毒气体危害人畜。 宁静式火山喷发可以进行监测和预报,危害不大。猛烈式火山喷发通过地震仪、地倾斜仪、 温度检测器和合气体探测器等提出预报。如果气体喷出量越来越多,硫质成分越来越浓,温 度越来越高,这就表明大规模火山喷发即将发生。 火上喷发的好处:火山灰可使土壤疏松,富含水分,有利于植物生长;火山熔岩和其他火山 物质经风化后,常成为肥沃的土壤;在火山活动地区往往有丰富的地热资源;在火山岩地区 常分布着多种矿床;火山灰和熔岩还可广泛用于生产建筑材料;火山往往成为风景胜地。 (二)块体运动:斜坡上的岩、土块体在重力作用下,由于自身重量及某些外因的触发, 沿着斜坡下移或坠落的作用。 1、崩塌:陡坡上的岩、土体在重力作用下,突然、迅速地向坡下垮落的现象。 危害:严重破坏铁路、公路、矿山、村镇和良田,危及人民生命财产安全,造成巨大灾害。 2、滑坡:指斜坡上的土体或岩体在重力作用和其他因素的影响下,沿着一定的软弱面或弱 软弱带整体地向下滑动。 滑坡体:是整体下滑的岩土体。滑坡体移动时与不动体之间形成一个界面并沿其下滑,此 界面叫滑动面。滑动面一下的不动体叫滑床。任意滑坡都具有滑坡体、滑坡面、滑床三个 要素。 滑坡条件: 一般发生在以粘土质为主的土层或泥质岩及其变质岩的分布区。 冲刷形成的陡岸 或人工开挖的陡坎最易形成滑坡。地震、疆域和融雪等式诱发滑坡的重要因素。 滑坡过程: 初期的岩土体缓慢蠕动, 中期中可出现短时间的剧滑阶段, 速度可达每秒几十米。 危害:掩埋村镇、摧毁厂矿、中断交通、堵塞江河、破坏农田、毁坏森林。 3、泥石流:是突然爆发的、含有大量泥砂、石块等固体物质并具有强大破坏力的特殊洪流。 泥石流形成的条件:地势陡峻,流域面积达,山高沟深;有丰富的固体碎屑物质。 ;在短时 间内有充沛的水量。 危害:冲毁耕地、破坏交通、堵塞河道、摧毁城镇和乡村。 预报研究:包括研究它们的形成机制和时空分布规律,建立技术档案,划分危险区和潜在危 险区,在此基础上提出中、长期趋势预报;根据地质、地貌及水文地质、工程地质条件,结 合水文、气象预报工作,并且借鉴经验教训,提出短期预报或即将发生的成灾预报。对于以 上三个的防治采用工程措施(防护工程,跨越工程,穿过工程)和生物措施(植树造林、改 良耕作技术,农牧业管理方式) 。 (三)地面沉降:指主要在人为因素作用下,由于地壳表层土体-岩体压缩而导致区域性地 面标高降低的一种地质现象。 原因: 由于不合理地开发地下流体 (地下水天然气和石油等) 以及地面建筑物负荷过重引起。 特点:形成发展缓慢、持续时间长、影响范围广、成因机制复杂、防治难度大。 危害:地面沉降使码头下沉,防洪堤、防潮堤标高降低,输水管、桥梁变形与损坏,河流泄 洪能力减弱,地下管道折断或位移,建筑物下沉或倾斜,产生地面裂缝等。沿海城市面临被 海水淹没的危险,或造成海水倒灌,即海水侵入到地下水中,使土壤盐碱化、沼泽化。 预防和控制的办法:1、减少地下水的开采量;2、调整地下水的开采层次;3、人工回灌地 下含水层,以提高地下水位,达到缓和沉降速率的效果;4、利用地下 水的采、灌数学模型,采用最佳的地下水采灌量方案。

地面塌陷:指地表岩、土体在自然或人为因素作用下,向下陷落,并在地面形成塌陷坑洞 的一种地质现象。分为岩溶地面塌陷,非岩溶地面塌陷(黄土塌陷、火山熔岩塌 陷、冻土塌陷) 。 危害:是大量的建筑物变形、倒塌、道路坍塌、田地毁坏、水井干枯、风景点破坏等。 原因:矿区地下采空、地下工程排水、过量抽采地下水、人工蓄水、加载、振动及地表渗水 监测:长期监测地面、建筑物的变形和水点的水量、水态变化以及地下洞穴分布及其发展状 况。坍塌的前兆现象包括抽排地下水引起泉水干枯,人工蓄水引起地面冒气泡,建筑 物发出响声或倾斜,地面环形开裂,水点的水量、水位突变及动物惊恐异常等。 (四)土壤流失和沙漠化的原因:人为因素:乱砍滥伐、不合理的垦荒种植、过度放牧。自 然因素包括暴雨、陡峻的地形、风力及重力作用。对于沙漠化,还包括气候干旱、强大的风 力及地面组成物质松散。 土壤流失:指土壤或土体在水力,风力和重力作用下被冲刷、剥蚀和吹失的现象。 危害:耕地减少;大量的泥沙在小溪、河流、运河或者水库中淤积起来,影响航运、灌溉、 减少发电量,使水库过早降低效益甚至报废,产生巨大的经济损失;促使生态系统恶化。 解决措施:实行生物措施与工程措施相结合,以生物措施为主、沟坡兼治,上下游兼治的方 针,按流域进行统一规划综合治理。实践证明,造林种草、建设植被是优先措施。 沙漠化:指原来的非沙漠地区出现以风沙活动为主要特征的类似沙漠景观的环境改变过程。 解决措施: 首先必须控制人口增加; 其次使牲畜头数的密度与土地载畜能力维持在适当的水 平上;再次,迅速制止不明智的采伐柴薪,要发展其他燃料或者利用太阳能。要以人工和自 然途径恢复植被。 三、地质环境与人体健康 人体的组成与地球化学环境有密切的关系。 人体生命的元素:1、生命不可缺少的主要组成元素,由氧、碳、氢、钾、钠、钙、镁、氮、 硫、磷、氯等 11 种元素组成。2、生命所必需但稍有过量或缺少就有害的微量元素,如铁、 锌、铜、碘等。3、生命不需要但易被人体吸收的有害元素,如汞、铅等。 人体中某种微量元素或有害元素的多少与饮水、食物及空气、地质环境有关。 次生地质环境:由于工业生产或其他活动而造成的环境污染也会严重损害人体健康,受污 染的环境称~

第五节

地理环境

地理环境:指地球表层人类生存的客观环境,包括自然环境和社会环境。地理环境包含海 陆表面的上下具有一定厚度的空间范围。 一、地理环境的基本特征 (一)地理环境的整体性和差异性。整体性就是指组成地理环境的各要素之间存在着不可 分割的内在联系,如果其中一个要素发生变化,就会影响整个地理环境的变化。 整个地球的地理环境是由无数个小的地理环境所组成的, 这样就出现了地理环境的多样性即 差异性。 (二)地域分异的规律性。地域分异:指地球表层地理环境各组成成分或自然综合体沿地 理坐标方向或者其他一定方向,分异成相互有一定差别的不同等级单元的现象。 自然综合体:是地理环境的各种要素相互联系、相互制约并有规律地结合成具有内部相对 一致性的整体。 地域分异规律根据:以太阳能为主的外动力分布的地带性和与地球内动力作用的规律性。 1、全球性地域分异。热力分带性(太阳腐蚀强度随纬度的改变而有规律地变化,地球表层 由赤道向两极分异为热带、亚热带、温带和寒带) 。海陆对比性(地区表面分为四个大洋和 六个大陆,海洋和陆地的地质、地形、气候、水文、生物等方面有很大差异,形成明显不同

的两大自然综合体) 。 2、大陆和大洋规模的地域分异。纬度地带性规律:指地理环境各组成成分及自然综合体大 体按纬线方向延伸并按纬度方向有规律地变化。干湿度地带性:指海陆分布及其对比关系 所形成的大陆性气候和海洋性气候、 大陆内部和海岸植被类型以及地貌景观干湿度等方面的 差异。 大洋的地域分布按形成因素可分为: 一类是大洋表层纬向自然带, 是太阳能按纬度分布不均 引起大洋的温度、盐度和含氧量不同,一直海洋生物也有相应的区别。一类是大洋底层自然 区域,随海底地形、深度及距岸远近而发生有规律的变化。 3、区域性地域分异。大地构造-地貌分异:指与一定大地构造单位相对应的区域地貌分异, 表现为大规模的山脉、高原、平原或者中小规模的山脉、高原、平原的一定组合。垂直带 性分异:指达到一定高度的山体,随着高度的增加,气温逐渐降低,水分状况也发生变化, 从而使自然环境及其成分如植被、土壤等发生变化。 4、地方性地域分异:在自然地带内部,由于地方地形、基岩和地面组成物质以及地方气候 的影响,地理环境各组成成分及自然综合体的局部分异现象。 (三)自然区划:根据地域分异规律对自然区域进行划分,把具有显著变化的界限确定出 来,从而将地域划分为内部自然条件相似性最大、差异性最小,而与外部相似性最小、差异 性最大的区域,并按区域等级的从属关系,得出一定的区划等级系统,这项工作称为~ 概括说就是: 根据地理环境或其中某一成分的相似性和差异性, 将地域划分为若干区域单位, 并探讨和研究其特征及发生、发展、分布的规律,以便合理开发利用自然资源,合理进行生 产布局和采取适当的改造自然的措施。 大陆内部综合自然区划较通用的等级系统由高级单位到低级单位主要有热量带和大自然区、 地区及亚地区、地带及亚地带等。 二、人类与地理环境的关系 (一)地理环境对人类社会的影响 1、人类是地球发展到一定阶段的产物。地理环境为人类生产和生活提供了广泛的空间、丰 富的资源和适当的气候条件。 2、地理环境对社会的直接影响:在劳动生产率、产品质量、城市和区域发展、工农业布局 等方面都有反映。对社会的间接影响是“自然—第一产业—第二产业”型连锁反应, “自然 —上层建筑—经济”型连锁反应。 3、地理环境对人类社会影响的阶段性: (1)采集和狩猎经济阶段:对地理环境的依赖性较大。人类的生存和发展受自然界的气候、 地形和动植物分布的制约 (2)农业社会阶段:平坦的地形、肥沃的土壤、供灌溉的河水、温暖的气温、充足的日照, 这些事农业社会的自然基础。 (3)工业社会阶段:丰富的劳动手段自然资源起决定作用。 (4)后工业化阶段:自然资源对社会的整体影响相对下降,环境质量对社会的整体影响上 升。 (二)人类活动对地理环境的影响 1、人类诞生以后,进行采集和狩猎,很少有意识地改造环境。当时出现的环境问题主要是 乱猜乱捕,滥用和破坏自然资源。 2、在长期的实践中,大量砍伐森林,过度放牧,引起严重的水土流失;盲目兴修水利,不 合理灌溉,引起土壤盐碱化和沼泽化,促使土地退化,甚至产生荒漠化。 3、18 世纪中叶,矿产资源与能源以空前的规模被开采出来,在生产过程中形成三废以空前 的规模被排放出去, 主要在城市及其周边地区造成严重的环境污染问题。 工厂和交通运输产

生的噪音在空中回响。有些三废对生物和人类有很大的毒性,甚至常常造成人员死亡。 4、20 世纪以来,人类对环境的影响继续加剧,发明并大量使用内燃机,大规模地发展有机 化学工业,是环境污染变得更加严重。包括海洋污染,高空大气污染,高寒山区和两极地区 污染。 开采和利用矿产资源和能源对周围环境的不利影响: 1、耗竭不可更新的自然资源;2、通过挖掘和堆积作用而破坏土地;3、岩土体的平衡状态 受到破坏;4、影响地表水及地下水的补给、径流与排泄条件,降低地下水位,改变水文网 状态,影响河流的侵蚀与沉积作用;5、污染地表水和地下水;6、污染大气;87、含硫和其 他元素的重金属矿周围的土地极易受到污染;8、海洋受到污染;9、危害人体健康, 三、地理环境的保护 首先,建立了环境保护机构;颁布了一系列保护环境的政策、法令和法规。 其次,建立环境监测机构或监测网。 第三,开展环境治理工作。防治结合、以防为主的战略。加强环境教育。 多部门、多学科携手合作,全面规划,以求在较短的时间里,使环境质量得到明显的提高。 目前应该着重抓好保持生态平衡与合理开发利用资源两个方面。 第十二章 地球的起源与演化

第一节 天文地质
天文地质:是运用天文学的方法,观测资料和成果来研究地球以外天体的组分、结构、起 源和演化历史, 并应用这些研究成果探讨和解释地球上的各种地质现象的成因和演化规律的 学科。 一、宇宙起源新说 天文望远镜和光谱分析技术。 宇宙大爆炸学说:大爆炸的时间是距今( 150+30)亿年以前,这就是我们目前所观测到的 这个宇宙诞生的时间。 二、陨击作用:即陨石撞击作用的简称,是指宇宙空间中的陨石高速撞击到地面的过程中 所发生的一系列作用。 陨击作用不仅可以导致局部的岩石熔融, 还可以诱发地壳深部的岩浆活动; 大量的粉尘影响 地表环境。 地球上的陨击作用自演化早期以来具有减弱的趋势。 在地球以外的其他太阳系天 体上,陨击作用是十分普遍和强烈的一种重要地质作用。 三、太阳系天体地质概况 太阳是银河系中一颗中等恒星,主要有太阳、九大行星、大约 40 个已知的卫星以及无数个 小行星和彗星组成。太阳系目前以冥王星轨道为边界。 (一)太阳 太阳表面温度达 6000℃,所以太阳上的物质不可能凝固,而是一个炽热的气 体球。太阳最多的元素是氢,其次是氦,氧、碳、氮、氖等气体约占 2 ; 镁、硅、硫、铁、 钙等约占 0.4 以上,其余 60 多种元素不足 0.1。 太阳内部结构可分为光球、对流区、辐射区和中心核。中心核具有极高的压力和温度,称 为太阳能的发源地。光球层即通常说的日面,它不断地发出光和热。黑子是光球上的旋涡, 它的大小经常该表,位置也在不断地变动,变化周期平均是 11 年。黑子有很强的磁性,当 出现很多的太阳黑子时,地球上就出现极光现象以及引起地球磁场的剧烈扰动和磁暴。 (二)行星 类地行星:水星、金星、地球火星。距太阳近,体积小,质量小,密度大,自转慢,卫星少; 类木行星:木星、土星、天王星、海王星。距太阳远,体积大,质量大,密度小,自转快, 卫星多,多具星环。

1、 行星表层的地形与地质: (1)类地行星的地形,除火星外均分布有大小不等的冲击坑。行星表面已发现的地形单元, 有平原、盆地、山脉、裂谷。类地行星的表层物质,大多由火山岩组成,化学成分以硅 酸盐为主。类地行星的断裂大多是在星体发展的初期或稍后阶段形成的。 (2)火星地表形态:环形坑及其构成的环形盆地;火山平原和火山锥;运河网;风成沙丘; 峡谷和悬崖。 2 行星的内部构造:星壳、星幔和星核。星核一般主要由较重的元素(Fe、Ni、Si、C)组 成,密度较大;星壳一般主要由较轻的元素(Si、O、H、He)组成,密度较小;星幔具有 过渡性质。 (三)卫星:火星有卫星 2 个,木星有 16 个,土星有 23 个,天王星有 5 个,海王星有 2 个,冥王星有 1 个。月球是地球唯一的卫星。 (1)月球地表形态:1、月海:地势低平广阔,是月面上大型的原型盆地。2、月陆:月海 周围的高低。3、月坑:月球上遍布环形的坑。4、山脉和峭壁。 断裂构造在月面上较常见, 往往具有明显的方向性, 主要有北东-南西和北西-南东两个方向。 (2)月球的内部构造:月壳、月幔和月核 (四)小天体:包括小行星、彗星、流星体和陨石等。小行星指位于火星和木星之间数以 千计的石质天体。彗星是一种质量较小、形态特异的天体,由彗核和慧尾组成。流星是绕 太阳运动的小天体,受地球引力改变了轨道,穿过大气时而发光,便成为流星。流星穿过大 气受热燃烧,没有燃烧完剩余的部分掉到地面称陨石。 四、宇宙环境与地球演化的关系 (一)银河系运动与地质现象:1、银河系自转现象存在,其自转速度(V)的大小随银心 距(R)而变化,我们把从自转体中心到边缘不同地方的自转角速度不同的自转运动称为较 差自转运动。2、太阳系参与银河系运动有两种方式:一是太阳绕银心的周周运动;二是太 阳往返于银道面两侧作周期性的位移。 3、 太阳绕银心公转一周的时间间隔称为一个银河年。 银河年与大冰期的重复出现有密切关系。4、太阳系在银道面两侧往返运动的周期约为 8000 万年。岩浆侵入活动和生物灭绝与太阳系在银道面往返运动相一致。 (二)超新星爆发与地质灾变:宇宙空间中有一种星体,它们在极短的时间内在亮度上发生 突然的变化,释放出极高的能量,致使星体本身发生爆炸,抛射出大量物质,这一类天体称 为超新星。银河系中超新星发生的时间间隔为(70±30)年,即每 200 年约有 3 次超新星 爆发。超新星爆发是宇宙射线的主要来源之一。最大特点是突然爆发,并释放出巨大能量。 (三)小天体对地球的影响 1、小行星冲击地球的效应与后果:在撞击处形成一个陨击坑,某些地面物质被粉碎成尘埃 并被抛向空中。尘云妨碍了太阳光到达地面,进而影响到气候变化,生物的生长,甚至引起 生物大量死亡。小行星本身物质在撞击过程中亦会部分融化或汽化,并与地球物质混合,使 地球在这一时期形成的沉积物中某些元素出现异常。 可引起构造运动, 冲击变质、 岩浆活动、 地震、海啸和地磁倒转等。 2、彗星对地球的危害:有毒成分污染地球大气,可能与地球碰撞,可造成气候、生物和构 造方面的剧烈灾变。彗星与大地震发生很可能有联系。 陨石与地震:陨石的降落可能与地震有联系。 (四)太阳活动对地球的影响 太阳活动:指太阳大气中所进行的激烈扰动的物理过程,主要表现有太阳黑子、耀斑、太 阳风等。太阳的光球之外为色球区,由于磁场不稳定,常常发生剧烈的色球爆发,称为耀 斑。太阳风是从太阳外层大气向外发射的一种较稳定的粒子流。 影响:对地球上的天气变化影响;耀斑可破坏臭氧层,造成气候变冷,并使生物受到紫外线

伤害导致生物死亡。太阳活动不仅能影响大气圈、生物圈和水圈,还影响到岩石圈。

第二节

太阳系及地球的起源

一、太阳系的基本特征和事实: 1、所有行星公转的运行轨道都接近圆形;并且几乎位于同一轨道平面上,各轨道平面与太 阳赤道面交角均小于 7° 2、 几乎全部行星都以同一方向绕日运行,而且还各自以同一方向绕轴自转,大部分卫星也 是作同方向旋转。 3、个行星与太阳间的距离具有按近似于几何级数递增的规律。 4、太阳占太阳系总质量的 99.86%,可是角动量只占太阳系角动量的 1%。 5、类地行星距太阳近,体积小,质量小,密度大,自转慢,卫星少;木星、土星、天王星 和海王星为类木行星,距太阳远,体积大,质量大,密度小,自转快,卫星多,多具星环。 6、太阳系内其他天体上已知的元素,地球上都存在,即太阳系具有组成物质的统一性。行 星的内部结构一般均可分为星壳、星幔和星核 3 个圈层,即内部结构具有相似性。 7、太阳系行星的形成年龄具有一致性。 二、太阳系及地球起源的假说 1、康德星云说。它的主要问题在角动量的分配上,原先不动的原始太阳在引力和斥力下会 旋转起来也是不可能的。 2、拉普拉斯星云假说。主要问题是没有解决角动量分配问题。 两个学说比较:同:太阳系是由星云本身的物质经自身的演变而逐渐形成的。 异:拉:星云物质是炽热的。康:没有提到温度问题。 关于星云转化为行星的动力。拉:气体的冷却。康:大微粒对小微粒的吸引力。 关于吸引力的对立面。拉:离心力。康:斥力。 关于行星形成过程。拉:气体云—分离环---团块---行星。康:基本微粒云—团块—行星 3、 潮汐假说 吉恩兹。问题是恒星间距离遥远且有各自的轨道和规律,不可能靠近到发生 引潮或碰撞。即使发生引潮现象,也不可能吸出到冥王星那么远的距离。 4、 俘获假说 施密特。问题:当太阳比暗星云的角动量小得多的时候,不可能发生俘获。 5、 磁藕合假说 霍伊尔,沙兹曼。要点:角动量是可以由带点粒子在磁场中运动的方式来 转移的。

第三节

地球的演化

一、地球内部层圈的形成 原始地球是均值的固体,主要有硅、氧、铁、镁等的化合物组成。地球开始是冷的,由于下 列原因逐渐变热: 1 小星体碰撞转换来的热量。2、压缩导致温度升高。3 放射性元素蜕变生热。 由碰撞、压缩和放射性而产生的热量使地球温度升高,达到铁的熔点,使其熔化,比重大的 铁,镍形成大的熔滴向地心下沉。成为地核,铝硅镁等较轻物质上浮。成为原始地壳。 二、地壳的演化 1、冥古宙地壳特点:遭受到陨石强烈的轰击,被岩浆海覆盖。在岩浆海冷却固结时,地壳 以基性岩为主,经分异在局部形成了花岗岩质的原始地壳,并有微弱板块活动。 2、太古宙地壳: 板块俯冲作用与岩浆活动也逐渐增强,地幔、地壳物质交换剧烈,使得以中、酸性为 主的陆壳物质不断增长。火山岛弧被风化、剥蚀下来的碎屑物质,经过搬运后沉积在岛弧 附近的水域,形成最早的沉积岩。由于板块活动和构造运动,使早期的火山岩、侵入岩和

沉积岩发生变形、变质和焊接,使得陆壳不断增长。在中晚期出现小古陆或称为陆核。 3、 元古宙地壳 : 古远古代时,陆核逐渐扩大, 陆壳发生广泛的构造运动, 古陆核发生拼合, 形成规模较大的古陆块。大陆的雏形形成。中元古代,古陆块又进一步发 展,到中元古代末期,发生广泛的地壳运动,形成一个或极少数量的超大 陆。新元古代出现了五个巨型的稳定古陆。 4、显生宙地壳:经历了一个分裂—聚合—在分裂的历史。 三、大气圈和水圈的形成与演变 1、大气圈在地球形成的最初阶段就可能存在,比较稀薄,主要由 H、He 等元素组成。由于 它们密度小,大部分逃离了地球的引力或者结合在矿物的晶格中,存在时间并不长。 地球的排气活动使大气圈产生了重要的变化,它使得大气圈的冥古宙晚期至太古宙时以 HO(水汽)和二氧化碳为主。其次是酸性气体,缺氧。 太古宙大气中游离氧没有或很少,末期大气中的氧气仅占 5.5%,已有生物存在。生物的光 合作用产生的氧主要限制在水圈里,并且与 Fe 保持平衡,使其转化为四氧化三铁, 形成含铁岩石。水中的光合植物逐渐增加,氧越来越多,Fe 则减少,二者的平衡被 破坏,于是较多的氧气在元古宙进入大气圈。 元古界末期大气中氧含量达到 12%,中生代初氧含量到 18%元。古宙时期大气圈中的氧气 受紫外线照射, 某些氧分子变成氧原子和臭氧, 显生宙时期开始出现广泛的红色地层 堆积。臭氧在光化学作用下不断积累,形成了对有害紫外线的屏蔽。 2、水圈:目前最老的沉积岩年龄近 40 亿年,说明当时地球上已有水的存在。地球上的大部 分水在地质历史的早期阶段便已积聚形成,距今 25 亿年前海水的体积已颇具规模。海洋动 物群是海洋演化的见证,海洋动物大多数纲和几乎所有的门在早古生代就已存在。 四、生命的起源于生物演化 最初的生命是在水圈中产生的。生命是从无机界中产生的。生物有简单到复杂,由低级到高 级,由水生到陆生,适应能力越来越强,最后形成繁盛的生物圈。 元古宙被称为菌藻类植物时代。 地球在发展演化过程中,内部层圈和外部层圈的发展是相互关联的。


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