伍光和《自然地理学》笔记

自然地理学第一章地壳地球是一个由不同状态与不同物质的同心圈层所组成的球体。这些圈层可以分成内部圈层与外部圈层，即内三圈与外三圈。其中外三圈包括大气圈、水圈和生物圈，内三圈包括地壳、地幔和地核。第一节地壳的组成物质一、地壳的化学成分与矿物（一）化学成分地壳中含有元素周期表中所列的绝大部分元素，而其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种主要元素占98%以上，其他元素共占1—2%。化学元素在地壳中平均含量称克拉克值矿物是地壳中单个或若干自然元素在一定地质作用下形成的具有特定理化性质的单质或化合物，是组成岩石的基本单位。绝大部分矿物是结晶矿物，化合物（简、复、变、水、同质多像、胶体）随着科学技术的发展，矿物的范围扩大了，包括地球内层及宇宙空间所形成的自然产物。自然界里的矿物很多，大约有3000种，但最常见的只有五六十种，至于构成岩石的主要矿物只不过二三十种，称造岩矿物。它们共占地壳重量的99%。各种矿物都有一定的外表特征——形态和物理性质，可以作为鉴别矿物的依据。（二）矿物性质1、矿物形态（1）单体形态在一定条件下（如晶体生长较快，生长能力较强，生长顺序较早，或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等），矿物可以形成良好的晶体（如下图）。虽然每种矿物都有它自己的结晶形态，但由于晶体内部构造不同，结晶环境和形成条件不同，以致晶体在空间三个相互垂直方向上发育的程度也不相同。大体可以分为三种类型：1、一向延长-柱状石英晶体，长6cm2、二向延展-板状黑云母晶体3、三向等长-粒状石榴子石晶体，粒径2.6cm(2)矿物的集合体形态A、粒状集合体由粒状矿物所组成的集合体，如左图。B、片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体如石墨、云母等常形成片状、鳞片状集合体，石棉、石膏等形成纤维集合体，还有些矿物常形成针状、柱状、放射击状集合体。C、致密块状体由极细粒（结晶）矿物或隐晶矿物所成的集合体，表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界限。D、晶簇生长在岩石裂隙或空洞中的许多单晶体所组成的集簇状集合体叫晶簇。它们一端固着于共同的基底上，另一端自由发育而形成良好的晶形。常见的有石英晶簇（下图）、方解石晶簇等，生长晶簇的空洞叫晶洞。许多良好晶体和宝石是在晶洞中发育的。E、杏仁体和晶腺矿物溶液或胶体溶液通过岩石气孔或空洞时，常常从洞壁向中心层层沉淀，最后把孔洞填充起来，其中小于2cm者称杏仁体；大于2cm者称晶腺。如玛瑙往往以此形态产出。F、结核和鲕状体溶液中的质点常常围绕着细小岩屑、生物碎屑、气泡等由中心向外层层沉淀而形成球状、透镜状、姜状等集合体，称为结核。如果结核小于2mm，形同鱼子状，具同心层状构造，叫鲕状体，鲕状体常彼此胶结在一起，如鲕状赤铁矿。G、钟乳状、葡萄状集合体胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚，因而在矿物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡萄状的小突起。H、土状体疏松粉末状矿物（多为结晶矿物）集合体，一般无光泽。许多由风化作用产生的矿物如高岭石等集合体常呈此形态。2、光学性质（1）颜色颜色由矿物化学成分和内部结构决定，主要是色素离子和晶体内部的结构所决定的，如下图。（2）条痕矿物粉末的颜色称为条痕。通常是利用条痕板（无釉瓷板），观察矿物在其上划出痕迹的颜色。（3）光泽矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成A金属光泽矿物——表面反光极强，如同平滑的金属表面所呈现的光泽。B非金属光泽——是一种不具金属感的光泽。C半金属光泽——介于金属光泽和非金属光泽之间（4）透明度光线透过矿物多少的程度透明矿物——矿物碎片边缘能清晰地透见他物，如水晶、冰洲石等。不透明矿物——矿物碎片边缘不能透见他物，如黄铁矿、磁铁矿、石墨。半透明矿物——介于透明和半透3、力学性质（1）硬度指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。德国摩氏选择了10种矿物作为标准，将硬度分为10级，这10种矿物称为“摩氏硬度计”（下表）（2）解理在力的作用下，矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质叫做解理。沿着一定方向分裂的面叫做解理面。解理是由晶体内部格架构造所决定的。根据劈开的难易和肉眼所能观察的程度，可分为极完全解理、完全解理、中等解理等。（3）断口矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面叫做断口。??4、其它物理性质?脆性和延展性、弹性和挠性、比重、磁性、电性、发光性等。（三）主要造岩矿物与常见矿物硅酸盐类和其它含氧盐类是地壳的主要造岩矿物1、主要造岩矿物（1）石英发育单晶并形成晶簇，或为致密块状、粒状集合体，无解理、晶面具玻璃光泽，贝壳状断口油脂光泽，硬度7。石英是常见的造岩矿物。鉴定特征：六方柱及晶面横纹，典型的玻璃光泽，很大的硬度，无解理。（2）长石（包括钾长石和斜长石）钾长石K[AlSi3O8]鉴定特征：肉红、黄白等色，短柱状晶体，完全解理，硬度大。钾长石是花岗岩类岩石等的重要造岩矿物，容易被风化为高龄石等。钾长石是陶瓷及玻璃工业的重要原料。斜长石（钠长石－钙长石）Ca[Si2Al2O8]-Na[Si2Al3O8]由钠长石和钙长石所组成的类质同像混合物，柱状或板状晶体。鉴定特征：细柱状或板状，白到灰白色，解理面上具有晶纹，小刀刻不动。斜长石见于三大类岩石中，分布最广。斜长石比钾长石更易于被风化分解为高岭石、铝石等。（3)云母假六方柱状或板状晶体；通常呈片状或鳞片状。鉴定特征：单向最完全解理，硬度低，有弹性。云母是重要的造岩矿物，分布广泛，占地壳重量的3.8%。白云母和金云母为电器、电子等工业部门的重要绝缘材料。(4)普通角闪石鉴定特征：绿黑色，长柱状（横剖面菱形）晶体，具两组平行柱状中等解理，小刀不易刻划。普通角闪石在地表极易被分解。(5)普通辉石鉴定特征：绿黑或黑色，近八边形短柱状，解理近直交，玻璃光泽，硬度5.5-6。普通辉石为火成岩的重要造岩矿物，在地表易被风化分解。(6)橄榄石晶体扁柱状，在岩石中成分散粒状或粒状集合体。鉴定特征：橄榄绿色，玻璃光泽，硬度高，粒状集合体，性脆，不完全解理。橄榄石为岩浆中早期结晶的矿物，是岩浆在地下深处形成的，为超基性和基性火成岩的重要造岩矿物。2、常见矿物（1）石墨C通常为鳞片状、片状或块状集合体。鉴定特征：钢灰色，染手染纸，滑腻感。石墨可广泛应用于冶金、化工、日化等方面。（2）方铅矿晶体常为六面体或六面体与八面作的聚形。鉴定特征：铅灰色，硬度低，比重大，可以碎成立方小块。（3）辉锑矿鉴定特征：柱状、针状集合体，铅灰色，硬度低（指甲可刻动），单向完全解理，极易熔化。辉锑矿是重要锑矿石。我国为著名产锑国家，储量占世界第一位，尤以湖南锡矿山的锑矿储量大、质量高。（4）黄铁矿经常发育成良好的晶体，有六面体八面体、五角十二面体及其聚形。鉴定特征：完好晶体，浅黄色，条痕黑色，较大的硬度（小刀刻不动）。黄铁矿是在硫化物中分布最广的矿物，在各类岩石中都可出现。黄铁矿是制取硫酸的主要原料。我国硫铁矿储量居于世界前列。（5）赤铁矿鉴定特征：沉积赤铁矿常呈鲕状、肾状、块状或粉末状。暗红色及樱红色条痕。赤铁矿是重要炼铁矿石。沉积形赤铁矿，叠层状（6）褐铁矿褐铁矿是许多氢氧化铁和含水氧化铁等隐晶矿物和胶体矿物（针铁矿、纤铁矿及其它杂质）集合体的总称，为炼铁矿石，也可以用做颜料。鉴定特征：颜色由铁黑至黄褐，但条痕比较固定，为黄褐色。褐铁矿有多种集合体形态和颜色，如图中左标本为钟乳状集合体，黑色，右标本为土状集合体，黄褐色（7）高岭石一般呈致密块状、粉末状、土状。白或浅灰、浅绿、浅红等色，条痕白色，土状光泽。鉴定特征：性软，粘舌，具可塑性。高岭石为主要黏土矿物之一。高岭石及其近似矿物和其它杂质的混合物统称高岭土，是主要的陶瓷原料和造纸原料。我国为产高岭土的著名国家，因江西景德镇附近高岭所产的质佳而得名。（8）方解石鉴定物征：锤击成菱形碎块（方解石因此得名），小刀易刻动，遇HCl起泡。?无色透明者称冰洲石，是重要的光学仪器材料（10）石膏晶体常为近菱形板状，一般呈纤维状粒状等集合体。鉴定特征：一组最完全解理，可撕成薄片，或纤维状、粒状；硬度低，指甲可以刻动。石膏属于蒸发盐类矿物，可用于水泥、模型、医药、光学仪器等方面。我国石膏储量在世界世界上名列前茅。二、岩浆岩造岩矿物按一定的结构集合而成的地质体称为岩石（是构成地壳和地幔的主要物质）依据成因，岩石可分岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。（一）岩浆岩浆是地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体，是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。岩浆分类酸性（SiO2%65%）中性（65%SiO2%52%）基性（52%SiO2%45%）超基性（45%SiO2%）随着SiO2%↑，粘度↑，岩浆流速↓，凝结的速度↑（二）火山活动1、火山构造包括火山通道（岩浆由地下上升的通道）、火山锥（火山喷出物大部分在火山口周围堆积下来，一般呈圆锥状）、火山口（位于火山锥顶部或其旁侧的漏斗形喷口）等。2、火山喷发物包括气体喷发物（火山气体，水汽最多）、固体喷发物（火山碎屑物，来源有二：岩浆和围岩）、液体喷发物（熔浆）等。3、火山喷发类型裂隙式喷发：主要是基性玄武岩熔浆，通过地壳中狭长线状深断裂溢出地表，一般没有爆炸现象。冷凝后形成厚度相当稳定、覆盖面很大的熔岩被，火山碎屑物较少。（大陆少见，大洋多见）中心式喷发：岩浆沿着一定的管形通道喷出地表，熔岩覆盖面积较小。（现代火山活动最主要的类型）–宁静式（基性高温少气体、少固体不爆炸、锥形，夏威夷）–斯特龙博利式–爆烈式（酸性、气体、火山灰，维苏威）4、火山分布火山几乎无例外地分布于大小板块边界上。大洋中脊裂谷中的任何一地都可能喷出熔岩，据估计每年喷出的火山固液体物质达4km3，而陆地上不足1km3。汇聚型板块边界上火山活动尤其强烈而频繁，但火山并不分布于海沟附近，而是在与之有一定距离的岛弧一侧。近代火山分布规律世界火山分布白圈——活火山；黑点——死火山，据W.Ramsay环太平洋火山带?阿尔卑斯—喜马拉雅火山带?大西洋海岭火山带（三）侵入作用岩浆因具有极高的温度和很大的内部压力，往往向地壳薄弱或构造活动地带上升，并在沿途不断溶化围岩或俘虏崩落的岩块，从而不断扩大其侵占的空间，冷凝后形成各种侵入岩体的作用。当岩浆沿着岩石圈破裂带上升侵入地壳时，冷凝结晶形成侵入岩；喷出地面则迅速冷却凝固形成火山岩或喷出岩。深成岩体处于压力大、温度高的条件，冷凝过程可上百万年，往往形成结晶良好、颗粒粗大的岩石。岩体一般规模很大，主要产状有岩基、岩株等。浅成侵入作用及其岩体产状：岩浆在压力作用下沿着断层、裂隙或层理贯入的方式进行，岩体规模小，冷却快，主要产状有岩盘、岩床、岩墙等。（四）岩浆岩特征1、岩浆岩的化学成分与矿物组成2、岩浆岩的产状、结构和构造（1）产状地壳中的岩浆岩体有不同形状和规模，与围岩的接触关系、形成时的深度和构造都有差别，因而产状各不相同。依据岩体形状及其与上覆岩层的关系，可分为整合侵入体（如岩盆、岩盖、岩床、岩鞍）与不整合侵入体（如岩株、岩榴、岩脉）两类（图2－1）1-岩基2-岩盆3-岩床4-岩盖5-岩鞍6-岩株7-岩浆底劈8-岩瘤9-岩脉(岩墙)10-捕虏体11-火山锥12-火山颈13-火山口14-熔岩流15-熔岩被（2）结构常见的岩浆岩结构包括：玻璃质结构：喷出熔岩因快速冷却，来不及结晶而成隐晶质结构：熔岩内较慢冷却形成显晶质结构：岩浆在地下缓慢冷却充分结晶形成，可再细分为细粒、中粒、粗粒和伟晶结构斑状结构：冷却速度先慢后快，先形成粗大晶体即斑晶，后形成细粒或微粒晶体即基质花岗斑岩,斑状结构,斑晶主要为钾长石，粒径一般为2～3mm，基质由极细粒状钾长石和石英组成。花岗岩显晶结构，钾长石肉红色，斜长石灰白色，石英无色，黑云母黑色伟晶岩，主要由石英和白云母组成。白色矿物为石英，片状解理发育者为白云母。（3）构造块状构造：因矿物排列均匀但无定向而形成斑杂构造：矿物成分、结构、颜色、粒度杂乱排列或分布不均匀而形成流纹构造：保留熔岩流动形迹，矿物与气孔定向排列形成气孔构造：气体逸出后残留的杏仁状构造：喷出岩气孔被次生矿物充填而成3、岩浆岩的主要类型依据化学成分