关于地学基础

地学是地球科学的简称。地球科学是研究地球系统并预测其未来行为的科学。是研究地球结构、组成、演化和运动规律的一门基础自然科学。
地球系统内存在不同圈层（子系统）之间的相互作用，物理、化学和生物三大基本过程之间的相互作用，以及人类与地球系统之间的相互作用。
大气圈、水圈、生物圈、土壌圈等外部圈层，岩石圈（地壳）、地幔、地核等内部圈层。
独立学科主要包括地质学、地理学、土壤学、生物学、水文学、地貌学、天文学、气象学与气候学、地球化学、海洋学等。
第2章 宇宙中的地球
天体是日月星辰的统称，是宇宙中物质的存在形式。
宇宙天体并不是均匀分布的，而是组成旋涡形、椭圆形、透镜形或不规则形等以群体形式“聚散”分布。
宇—无限空间 宙—无限时间
宇宙是空间和时间的统一体
太阳系是一个以太阳为中心天体，包括受太阳引力作用而环绕其运转的其他天体在内的天体系统。是银河系中距银心（银河系中心）27700光年的绕银河运转的一个天体系统。
太阳系的主要特征及其运动规律
• 物质组成具有一致性
• 在星体结构上都具有圈层特点
纬线：地球上凡垂直于地轴的平面同地球
相割而成的圆。
经线：地球上凡通过地轴的平面同地面相
割而成的圈，叫做经圈。所有的经圈都是
地球上的大圆。因而它们的大小相同。经
圈都通过地球的南北两极，并且被等分为
二个半圆。
一个地点的纬度，指这个地点与赤道的角距离（线面角）。即该地法线与赤道平面的交角。
一个地点的经度则指该地子午线与本初子午线的角距离，即该地所在的经线平面与本初子午线平面之间的夹角，它是二面角.

第三章 岩石圈
陆地地形
 山地—海拔大于500米的低山，1000米以上的中山，和3500米以上的高山。
 高原---海拔高程在600米以上，表面较为平坦或略有起伏，四周常有崖壁与较低的地形单元分界。
 丘陵---地表起伏不大，山峦林立的低矮地形。
 平原---地势宽广平坦，或略有起伏，海拔高程在200米以下的称为低平原。
 盆地---四周是高原或山地，中央低平的地区，外形似盆而得名。
地球环境的圈层结构
 一、地球环境的内部圈层结构 地壳，地幔，地核
 二、地球环境的外部圈层结构 大气圈，水圈，生物圈—虽有一定的分布范围，但三者的分布空间是渗透交织在一起。而且固体地球表面附近是三者分布最集中的地带。
 三、地球内外圈层的过渡带 土壤圈是地球表层的一圈脆弱薄层，是由覆盖于地球陆地表面具有肥力的能够生长植物的疏松层（土壤）所形成的一个圈层。
地壳包括硅铝层（花岗岩层）和硅镁层（玄武岩层） ，但却是同地球外部各个圈层—土壤圈、大气圈、水圈、生物圈关系最为密切，反映地球内外力地质作用最明显的地方，也是人类和其他生物立地的基础。
岩石圈是由硅铝层，硅镁层和超基性岩石组成。
构成地壳物质的基本单元就是化学元素
元素在地壳中的质量百分比称为克拉克值。
克拉克值经常被用来作为沉积物污染评价和元素富集因子研究的参考系统。
丰度 化学元素在任何宇宙或地球化学系统中的平均含量
地球主要元素丰度特征为：Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na
矿物 由地质作用形成的具有一定化学成分和物理性质的天然单质（自然元素，如金刚石、 自然金等）和化合物（如方解石、 石英等） 。是组成岩石和矿石的基本单元。
矿物的物理性质
 矿物的物理性质包括颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、相对密度、韧性等，是鉴定矿物的重要标志。
 主要造岩矿物—组成岩石主要成分的矿物:石英、长石、角闪石、普通辉石、橄榄石，方解石，云母。共7种
岩石rocks：自然（由地质作用）形成的，由一种或多种矿物，或有其他岩石碎屑所组成的集合体。
岩石的结构是指造岩矿物的结晶程度、颗粒大小、形态以及它们之间的相互关系等特征，即矿物组合的特征。岩石的构造是指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其它部分之间的排列、充填或组合方式，即矿物集合体的组合特征。
地球上的岩石（岩石的分类）
 沉积岩主要来自地表的沉积物（很多沉积于水中），也称水成岩。
 岩浆岩是岩浆冷凝的产物，也叫火成岩。
 变质岩是原岩在固体状态下、经过一定的温度与压力的作用，有时还有新的成分加入，使其内部物质组成或结构发生了不同程度的变化。
沉积岩 地表原有的岩石 (火成岩、沉积岩、变质岩)在常温常压条件下，经风化剥蚀、搬运、沉积和沉积成岩作用而形成的岩石。
沉积岩 是在地壳发展过程中,在地表或近地面常温常压条件下,由风化作用、生物作用和某些火山作用的产物经搬运、沉积和成岩作用而形成的岩石。
风化沉积物 地表原有的岩石 (火成岩、沉积岩、变质岩)在常温常压条件下，发生物理风化和化学风化所形成的岩屑，或重新组合成的新矿物。
有机沉积物 由于生物作用形成的沉积物
火山沉积物 火山作用形成的沉积物。
沉积岩的类型 按照沉积岩的物质来源和成因分为:陆源碎屑岩(砾岩、砂岩、粉砂岩、页岩)、碳酸盐岩（砾屑灰岩、砂屑灰岩、粉屑灰岩、泥晶灰岩）、蒸发岩、可燃有机岩
沉积岩的结构 碎屑结构：由碎屑物和胶结物组成。
泥质结构：由泥质组成。
晶粒结构：由结晶矿物组成。
生物结构：由生物遗体组成。
常见沉积岩 砾岩、砂岩（石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩）、粉砂岩、页岩。
砾屑灰岩、砂屑灰岩、粉屑灰岩、泥晶灰岩。鲕状灰岩、生物灰岩。
岩浆岩 是岩浆冷凝形成的岩石。岩浆岩又可分为两类：侵入岩和喷出岩（火山岩）。若岩浆在地表以下冷凝形成的岩石叫侵入岩；若岩浆喷出地表冷凝形成的岩石叫喷出岩。
通常把岩浆岩中暗色矿物的百分含量称为色率。
色率，不但反映了岩石中矿物成分与化学成分的变化，而且也是鉴定岩浆岩和进行分类的重要标志
岩浆岩的主要特征
岩浆岩是由常见的几十种矿物所组成的。其中以橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、钾长石和石英等7种矿物为最主要，通常它们占岩浆岩总量的90－99％以上．根据化学成分，这7种主要造岩矿物可分为暗色矿物和浅色矿物两大类
岩浆岩常见的结构
全晶质结构（主要包括粒状结构、似斑状结构等）、玻璃质结构和半晶质结构（包括斑状结构等）。
岩浆岩常见的构造
块状构造、斑杂构造、带状构造、流动构造、流纹构造、气孔构造、杏仁构造和晶洞构造等。
岩浆作用
 岩浆是上地幔和地壳深处自然形成的以硅酸盐为主要成分的高温（700-1300℃）、黏稠、含有挥发性组分的熔浆流体。
 岩浆在地下深处形成后，由于具有巨大的活动性和承受的巨大的压力作用而常向着压力低的地方（地壳的破碎处或薄弱地带）运移和聚集，侵入地壳或喷出地表，冷凝成岩石。
 通常，把岩浆的形成、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程，称为岩浆作用
按硅酸盐中SiO2含量，岩浆可分为四种基本类型：
 酸性岩浆（SiO2> 65％）
 中性岩浆（SiO265-52％）
 基性岩浆（SiO252-45％）
 超基性岩浆（SiO2< 45％）
侵入岩 岩浆在向上运移、侵位后，在地壳上部某处冷凝下来，这个作用过程就叫侵入作用，此时冷凝而成的岩石就称为侵入岩。
常见的侵入岩：
 酸性岩类——花岗岩 中性岩类——闪长岩 基性岩类——辉长岩
 超基性岩类——橄榄岩 碱性岩类——正长岩
岩浆直接喷出地表后， 才冷凝成岩的作用过程叫火山作用。喷出地表的岩浆，冷凝而成的岩石叫做火山岩或喷出岩。
常见火山岩：
酸性岩类——流纹岩 中性岩类——安山岩 基性岩类——玄武岩 超基性岩类——科马提岩 碱性岩类——粗面岩
岩浆演化：
（1）岩浆在向上运移和冷却过程中，由于重力作用或物理、化学条件的影响，使成分比较均一的岩浆分异为几种成分不同的岩浆，并进而冷凝而成为各种不同的岩浆岩，这种过程就称为岩浆分异作用。
（2）岩浆在向上运移过程中还可以利用较高的温度局部熔化周围岩石，或者以其较高的流体压力冲破围岩的阻挡而向上侵位，使围岩破碎并落入岩浆体内，使其逐渐趋向于变成岩浆体的一部分。这种作用可称为同化作用。由于岩浆不断熔化各种围岩的结果，岩浆本身的成分也发生了“混染”。这种作用就称之为混染作用。同化作用与混染作用，是从两个侧面来描述同一个作用过程，围岩被岩浆所同化，岩浆则被围岩所混染。
（3）由两种或两种以上岩浆以不同比例混合，产生一系列过渡类型岩浆的过程称为岩浆混合作用。
岩浆岩体的产状是指岩体的形态、大小、与围岩的接触关系以及它形成时所处的深度与环境。
根据岩浆侵位深度不同，岩浆岩的产状可以分为深成侵入体（深度＞3千米），浅成侵入体（深度0～3千米）和喷出岩体
浅成侵入体的规模一般较小（几十—上千米），常见的产状有岩床、岩墙、岩盖、岩盆。
变质作用与变质岩
变质作用
是指在地下特定的环境中，由于温度、压力或流体作用的影响，使原岩在基本上为固态条件下，发生物质成分与结构、构造变化。由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。所谓原岩，可以是三大类岩石中的任何一种，一旦它们所处的物理、化学环境与原来不同，在一定的温度、压力或流体影响下就可发生变质作用。
变质作用的主要方式
(1)重结晶作用 是指岩石在固态下，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，在这一过程中并未形成新矿物。
(2)变质结晶作用 是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（挥发分除外），原有矿物或矿物组合转变为新的矿物或矿物组合的作用。由于这种变化过程多数情况下涉及岩石中各种组分的重新组合，并以化学反应的方式完成，故又称重组合作用或变质反应
3)交代作用 是指变质过程中，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。
4）变质分异作用 指成分比较均一的原岩，经变质作用后，形成矿物成分不均匀分布的过程。
变质岩的矿物组成
• 在变质岩中不仅可以见到岩浆岩中常见的七种造岩矿物，还可以见到变质岩中特有的矿物，如：绿泥石、绢云母、十字石、石榴子石、蓝晶石等。
• 变质岩中某种矿物和矿物组合的出现，代表了一定的温度和压力条件，是研究变质作用环境的重要标志。

构造运动的基本方式
• 构造运动是指促使岩石、地壳乃至岩石圈发生变形、变位的一种内动力地质作用。构造运动的产物称为地质构造。
• 根据构造运动的方向分为水平运动和垂直运动。
• 水平运动是地壳或岩石圈块体沿水平方向移动。（表现为相邻块体的汇聚、分离、剪切错开等）
• 垂直运动是相邻块体发生差异性升降。
• 在较大范围内，构造运动即表现出水平运动，又表现出垂直运动的双重特征。反映了地壳运动的复杂性。
岩层产状的三要素
• 走向：层面与水平面交线称走向线，走向线所指的方向称走向。
• 倾向：垂直走向线向下引出倾斜线，倾斜线在水平面上投影所指的方向称倾向。
• 倾角：倾斜线与水平面之间的夹角称倾角。
断裂构造
• 岩石受力后发生的不连续破裂变形称断裂，断裂包括节理和断层两种基本类型。
节理：岩石破裂后未发生显著位移称节理。
断层：破裂的岩石沿破裂面发生显著位移称断层。
褶皱类型
• 岩层受力后发生的连续弯曲变形称褶皱构造，有背斜和向斜两种基本类型。
• 背斜：岩层向上弯曲，核部出现老地层，两翼对称重复出现新地层。
• 向斜：岩层向下弯曲，核部出现新地层，两翼对称重复出现老地层。
褶皱要素
• 核部：褶曲岩层的中心。
• 翼部：褶曲岩层的两侧。
• 枢纽：岩层面内最大弯曲点的连线。可以是直线，也可以是曲线，可以是水平线，也可以是倾斜线。
• 轴面：大致平分褶皱两翼的假想对称面，即由枢纽组成的假想面。可以是平面，也可以是曲面。

地质灾害
• 地壳运动及其发展演化过程中,由各种地质作用形成和出现的灾害性地质事件,称为地质灾害.
• 受控于自然环境,又受人类活动影响.
• 地质灾害种类繁多,其中以自然成因为主的突发性地质灾害主要有地震、火山、崩塌、滑坡、泥石流等。
地震
• 地震是大地的快速震动，属于地壳构造运动的一种特殊形式。
• 在地震过程中，地壳或岩石圈不仅表现出明显的水平运动和垂直运动，而且还可造成明显的岩石变形。
震级：表示地震的大小，与地震时震源释放的能量大小有关。20世纪年代，里克特别引入震级的概念，因此又称里氏震级。
地震裂度：表示地面及建筑物遭受地震影响和破坏的程度。
地震基本裂度：是指某地区今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭受的最大裂度。
一次地震只有一个震级。
地震的分类
• 按照震源的深度分类：
浅源地震---震源深度小于70km 中源地震---震源深度70—300km
深源地震---震源深度大于300km 破坏性地震一般是浅源地震。

• 根据成因分为天然地震和人工地震
1）天然地震
• 构造地震—由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来而产生的地震。占地震总数的90%以上。破坏重。是地震监测预报、防灾减灾的重点对象。
• 火山地震—由火山喷发引起的地震。7%。一般都发生在活火山地区，一般震级不大。
• 冲击地震---岩洞崩塌（陷落地震）、山体崩塌及滑坡、大陨石冲击地面（陨石冲击地震）等某些特殊情况下会产生。占3%左右。破坏范围非常有限。
2）人工地震---是由人为活动引起的地震，如工业爆破、地下核试验产生的地震，在深井中进行高压注水以及大水库蓄水后增加了地壳的压力，有时也会引发地震。其中，水库诱发地震已引起了人们的广泛关注。
根据地震的主次分类
• 主震—在一个地震系列（同一震源体内具有成因联系的一系列地震）中把特别大的一次地震称为主震。
• 余震—主震以后发生的。
地震分布规律
• 1）环太平洋地震带
• 2）地中海-喜马拉雅-印度尼西亚地震带
• 3）洋中脊地震带
• 4）大陆裂谷地震带
从地理位置来看世界上有两大地震带：环太平洋地震带和地中 海---喜马拉雅地震带
火山灾害
岩浆喷出地表的地方叫火山
• 火山喷发是地球内部物质和能量在岩石圈较脆弱处骤然强烈释放的一种形式。
火山喷发类型
按照火山通道的形状，可分为裂隙式火山与中心式火山。
中心式火山喷发
按照爆炸的强弱程度，可分为猛烈式、宁静式和递变式三种。猛烈式，又称培雷式火山，以猛烈地、突发性爆炸为特征。它以喷出中酸性岩浆为主。此类火山常构成园锥形的火山，称为火山锥，宁静式火山，又称夏威夷式，以宁静地溢流出炽热熔浆为特征，几乎无爆炸现象，岩浆以基性为主，粘度小，易于流动，熔岩流冷凝下来常构成盾形火山或熔岩台地。递变式火山，岩浆以猛烈爆发与宁静溢流交替喷出为特征，多数火山属于此种类型。
火山喷出物：
气态喷出物：以水蒸气为主，含量达70%以上，此外，
有CO2、SO2、N2、H2S以及少量的CO、H2、HCl、NH3、
NH4Cl、HF等。
液态喷出物：火山喷初的液态物质称为熔浆，熔浆与
岩浆的区别在于前者挥发分较少。熔浆冷凝后形
成的岩石称为熔岩。按SiO2的含量主要分为酸性、
中性和基性三类，而超基性熔浆为数不多。
固态喷出物：由于气体的膨胀及其所派生的冲击作用，
是火山喉管基火山口附近的岩石被炸碎并抛射出
来、为冷凝的岩浆呈团快、细滴喷射出来并在空
中或降落后凝为固体，也统称火山碎屑物。主要
有火山弹、火山块、火山砾和火山灰。
火山地形
中心式火山喷发形成的地形常呈锥状，称为火山锥。在火山锥的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。火山喷发停止后，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（也称火山颈）。
裂隙式喷发形成的地形为熔岩流和熔岩被

滑坡和崩塌
崩塌
斜坡上的岩块、土体在重力作用下快速向下坡移动，称为崩塌。崩塌主要包括土崩（土体），岩崩（岩石）、山崩（涉及到山体）、岸崩（岸边）等类型。
特点：
下降速度快，发生突然；崩塌体脱离母体运动；崩塌体的垂直位移大于水平位移。
滑坡
• 滑坡指斜坡上的大块岩（土）体在重力作用下沿着滑动面整块地向下滑动。
• 滑坡基本保持了岩土的完整性。
联系和区别
联系：
• 相伴而生
• 产生于相似的地质构造和地层条件下，具有相同的触发因素、相似的前兆和相同的次生灾害，二者可相互转化。如崩塌物不断增加，可诱发滑坡，滑坡体后缘的高陡岩壁会因断裂而发生崩塌。
区别
• 1）与母体关系不同，崩塌脱离母体，滑坡很少脱离母体；
• 2）运动本质不同，崩塌主要发生倾倒、坠落，而滑坡主要发生滑动且具有切向位移；
• 3）斜坡坡度不同，崩塌坡度常大于45度，而滑坡坡度一般大于10度并小于45度；
• 4）整体性不同，崩塌后崩塌体破碎零乱，滑坡体整体性好。
泥石流
概念
• 泥石流是由于降水而形成的一种挟带大量泥沙、石块等固体物质，突然爆发、历时短暂、来势凶猛、具有极大破坏力的特殊洪流。
• 是在一定的地理条件下形成的由大量土石和水构成的固液两相流体。
• 泥石流是山区爆发的特殊洪流，陡峭的沟谷、大量松散堆积物和充足的水源是泥石流的形成条件。地震多分布在现代地壳活动强烈地区一般来说，地震频繁的地区，山体中断裂发育造成岩石破碎，为泥石流的形成提供了充足的物质，一旦遇暴雨，就很容易诱发泥石流
区分滑坡和泥石流发生的异同
滑波和泥石流主要发生在地表起伏较大的地区，如山区。在地表植被差及地表结构遭到严重破坏的地区，它们容易发生。
• 它们发生过程的相同点表现在：主要是重力作用影响下形成的；在一定坡度上物质向下运动；人类活动可诱其发生。
• 两者的不同处表现在：运动物质的体积大小不同；形成泥石流必须有水的参与。