煤矿地质学基础(地质员)

煤矿地质学主讲：#####沁秀公司岳煤城矿地测科第一章地质学基础2主要内容地球概况地质作用矿物和岩石地层与古生物地壳演化简史主要内容3地质学：是指以地球为研究对象的一门自然科学,研究地球的内部结构，地表形态及其发展的规律性。当前，地质学主要是研究固体地球的表面——岩石圈，研究其物质组成、形成、分布及演化规律。地质与数学、物理、化学、生物、天文、地理一起称为七大自然学科引言4引言5一、形状及大小椭球体，平均半径6371km。地球概况6二、地球物理特征1、质量：5.98*1024kg平均密度：2.52g/cm3（地壳2.65）2、压力：深度每增加1km压力约增加27.5MPa。3、地球上的物体受到因地球自转而产生的惯性离心力和地心引力的影响，两者的合力称为地球表面的重力。4、磁场：地球周围形成一个巨大的地磁场，条形磁铁的北极指向地球的南磁极，条形磁铁的南极指向地球的北磁极。5、温度：变温层、恒温层、增温层。地温梯度(地热增温率）：深度每增加100m所增加的温度，用℃表示。地温级(地热增温级/地温深度)：即温度每升高1℃所增加的深度，用m表示。这两种表示数值互为倒数，如地温梯度为5℃，则地温级为20m。地球概况7三、地球的圈层地球概况8三、地球的圈层1、外圈层：1》大气圈：主要成分氮占78％；氧占21％（1）大气可以供给地球上生物生活所必须的碳、氢、氧、氮等元素。（2）大气可以保护生物的生长，使其避免受到宇宙射线的危害。（3）防止地球表面温度发生剧烈的变化和水分的散失，如若没有大气圈，地球上将不会存在水分。（4）一切天气的变化，如风、雨、雪、雹等都发生在大气圈中。（5）大气是地质作用的重要因素。（6）大气与人类的生存和发展关系密切。地球概况92》水圈水圈主要是呈液态及部分呈固态出现的。它包括海洋、江河、湖泊、冰川、地下水等，形成一个连续而不规则的圈层。水圈是地球构成有机界的组成部分，对地球的发展和人类生存有很重要的作用：（1）水圈是生命的起源地，没有水也就没有生命。（2）水是多种物质的储藏床。（3）水是改造与塑造地球面貌的重要动力。（4）水是最重要的物质资源与能量资源，水资源的多寡和水质的优劣直接关系着经济发展与人类生存。地球概况103》生物圈指地球表面有生物存在并感受生命活动影响的圈层。目前世界上已知的动物、植物大约有250万种，其中动物占200万种左右，植物大约占34万种左右，微生物大约有3.7万种。地球概况112、内圈层：（1）地壳指地球莫霍面以上的固体硬壳（A层），属于岩石圈的上部。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。（2）地幔指莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。（3）地核位于深2900km古登堡面以下直到地心部分称地核。地球概况12※地质作用：引起地壳物质组成、地表形态和地球内部构造不断发生改变的作用称为地质作用。一、地质作用的能量来源引起地质作用的自然力称为地质营力。所有地质营力来源于能，力是能的表现。按照能的来源不同，地质作用分为内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用是由地球内部的能（简称内能）引起的，主要有地内热能、重力能、地球旋转能、化学能和结晶能。外力地质作用是由地球以外的能（简称外能）引起的，主要有太阳辐射能、潮汐能、生物能等。地质作用13二、地质作用的分类1、内力地质作用分为构造运动、岩浆活动、变质作用和地震作用。2、外力地质作用分为风化、剥蚀、搬运、沉积、固结成岩。地质作用14一、矿物矿物是由地质作用所形成的天然单质或化合物。矿物与岩石151、形态：☆所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。由于质点规则排列的结果，就使晶体内部具有一定的晶体构造，称为晶体格架。具有良好几何外形的晶质体，通称为晶体。☆结晶习性：在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态，称为结晶习性。矿物与岩石空间规则排列的原子→刚球模型→晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）→晶胞（具有周期性最小组成单元）16☆有少数矿物呈非晶质体结构。凡内部质点呈不规则排列的物体都是非晶质体，如天然沥青、火山玻璃等。这样矿物在任何条件下都不能表现为规则的几何外形。矿物与岩石172、物理性质1）颜色☆自色:因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色，称为自色。具有自色的矿物，颜色大体固定不变，因此是鉴定矿物的重要标志之一。☆他色:有些矿物的颜色，与本身的化学成分无关，而是因矿物中所含的杂质成分引起的，称为他色。☆假色:有些矿物的颜色是由某些化学的和物理的原因而引起的。如片状集合体矿物常因光程差引起干涉色，称为晕色，如云母；容易氧化的矿物在其表面往往形成具一定颜色的氧化薄膜，称为锖色，如斑铜矿。以上都统称为假色。矿物与岩石182）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的痕迹的颜色。由于矿物的粉末可以消除一些杂质和物理方面的影响，所以比其颜色更为固定。因此条痕在鉴定矿物上具有重要意义。矿物与岩石193）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光泽。（1）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。（2）半金属光泽较金属光泽稍弱，暗淡而不刺目。（3）非金属光泽是一种不具金属感的光泽。又可分为：金刚光泽——光泽闪亮耀眼。如金刚石、闪锌矿等的光泽。玻璃光泽——象普通玻璃一样的光泽。如水晶、萤石、方解石等具此光泽。此外，由于矿物表面的平滑程度或集合体形态的不同而引起一些特殊的光泽。脂肪光泽；珍珠光泽；丝绢光泽；土状光泽。矿物与岩石204）透明度指光线透过矿物多少的程度。矿物的透明度可以分为3级：（1）透明矿物：矿物碎片边缘能清晰地透见他物。（2）半透明矿物：矿物碎片边缘可以模糊地透见他物或有透光现象。（3）不透明矿物：矿物碎片边缘不能透见他物。矿物与岩石215）硬度指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。“摩氏硬度计”：选择了10种矿物作为标准，将硬度分为10级，只代表矿物硬度的相对顺序。矿物与岩石226）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。一向解理。有的矿物具有二向、三向、四向或六向节理。解理可分为下列等级：（1）最完全解理。（2）完全解理。（3）中等解理。（4）不完全解理。（5）极不完全解理（无解理）。矿物与岩石节理？237）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。断口出现的程度是跟解理的完善程度互为消长的，即一般说来，解理程度越高的矿物不易出现断口，解理程度越低的矿物才容易形成断口。根据断口的形状，可以分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口等。矿物与岩石243、矿物的其他性质：相对密度、磁性、弹性、挠性。4、常见矿物矿物与岩石25二、岩石岩石是一种或多种矿物在各种地质作用下形成、具有一定结构和构造的集合体。矿物与岩石26（一）岩浆岩1、基本特征（1）化学成分其中以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元素的含量最多，占组成火成岩元素总量的98％以上。矿物与岩石27（2）矿物成分其中最多的是长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等火成岩中的矿物成分是火成岩分类的重要根据之一。岩石中含量较多、作为区分岩类依据的矿物，称为主要矿物。如花岗岩类中的石英和钾长石。岩石中含量较少、对区分岩类不起主要作用，但可作为进一步区分岩石种属的依据的矿物，称为次要矿物。例如，石英在花岗岩类中为主要矿物，而在闪长岩类中则为次要矿物，其有无并不影响闪长岩的命名问题，但如含有一定数量（5—20％），则可据此进一步分类称之为石英闪长岩。岩石中含量很少（一般不超过1％）、对岩石分类不起作用的矿物，称为副矿物。如磁铁矿、磷灰石等。矿物与岩石28（3）结构和构造结构是指岩石中矿物颗粒本身的特点（结晶程度、晶粒大小、晶粒形状等）及颗粒之间的相互关系所反映出来的岩石构成的特征。结晶程度：全晶质结构、半晶质结构、玻璃质（非晶质）结构晶粒大小：显晶质结构、隐晶质结构晶粒相对大小：等粒结构、斑状结构、似斑状结构晶粒形状：自形晶、半形晶、他形晶构造是指岩石的组成部分在空间的分布、排列、充填的方式。（4）岩浆岩产状主要有：岩基、岩株、岩墙或岩脉、岩床、岩盖。（5）岩浆岩的主要类型有：超基性岩、基性岩、中性岩和酸性岩。矿物与岩石29（二）沉积岩1、基本特征（1）化学成分沉积岩的化学成分与火成岩基本相似，即皆以SiO2、Al2O3等为主。但也有其不同之处：如沉积岩中Fe2O3的含量多于FeO，而火成岩却与此相反，这是因为沉积岩主要是在氧化条件下形成的；又如沉积岩中富含H2O、CO2等，而火成岩中则很少，因为沉积岩是在地表条件下形成的；还有，沉积岩中常含有较多的有机质成分，而在火成岩中则缺少这样的成分。矿物与岩石30（2）矿物成分主要有石英类、长石类、碳酸盐矿物、黏土矿物（3）结构陆源碎屑岩-碎屑结构泥质岩-泥状结构化学岩及生物化学岩-晶粒结构矿物与岩石31（4）构造a层理构造是指岩石的成分、结构、颜色沿垂直方向变化而表现出来的层状构造。层理是沉积岩区别与岩浆岩和变质岩的最主要标志。◇水平层理◇平行层理◇交错层理：板状交错、楔状交错、槽状交错、羽状交错◇粒序层理矿物与岩石32b．层面构造是沉积岩的一种原生构造。由于机械原因或由于生物活动在其表面造成痕迹，被后来的沉积物覆盖面保留在层面上的构造现象。◇波痕◇干裂◇生物痕迹遗迹◇结核◇缝合线矿物与岩石332、沉积岩分类（1）、碎屑岩类1．陆源碎屑岩类砾岩类：角砾岩、砾岩砂岩类：石英砂岩、长石砂岩粉砂岩类：粉砂岩、黄土粘土岩类：页岩、泥岩、粘土2．火山碎屑岩类：火山集块岩、火山角砾岩、凝灰岩矿物与岩石34（2）化学岩及生物化学岩类1．铝、铁、锰质岩类：铝土岩、铁质岩、锰质岩2．硅、磷质盐类：燧石岩、碧玉岩、硅藻土、磷块岩3．碳酸盐岩类：石灰岩类、白云岩类、泥灰岩4．可燃质有机岩矿物与岩石35（三）变质岩引起变质作用的主要外部因素：包括温度、压力及化学活动性的流体。1、基本特征（1）化学成分：与原岩和变质作用有关（2）矿物成分：一类是在岩浆岩、沉积岩中经常出现的矿物。一类是在变质作用下新产生的矿物。矿物与岩石36（3）结构◇碎裂结构：原岩在应力作用下，当应力超过岩石或矿物或矿物的弹性极限时，便发生弹性变形。如应力超过强度极限，则发生破裂和粒化作用，形成各种碎裂结构。◇变晶结构：岩石在固体状态下发生重结晶所形成的结构称为变晶结构。◇变余结构：原岩在变质作用过程中，由于变质结晶和重结晶作用不彻底，原岩的结构特征被部分的残留下来◇交代结构：原岩中的矿物被取代、消失，与此同时形成新生矿物。矿物与岩石37（4）构造变余构造：变余气孔构造、变余流纹构造、变余层理构造、变余波痕构造。变成构造：板状、千枚状、片状、片麻状。矿物与岩石382、变质岩的分类根据变质作用的类型进行分类：动力变质岩、接触变质岩、区域变质岩、混合岩、交代变质岩。3、变质岩的主要类型板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、糜棱岩、石英岩、大理岩和矽卡岩。矿物与岩石39一、岩层中的地史信息1、生物（古生物）分类等级：（域）界门纲目科属种五界：原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界、动物界。动物界：无脊椎动物和脊椎动物（42门）植物界：乔木、灌木、草木（）低等植物：藻类植物、菌类植物、地衣植物。高等植物：苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物。地层与古生物402、化石：凡是保存在地层中的地质时期的生物遗体（如动物骨骼、硬壳等）和遗迹（如动物足印、虫穴、蛋、粪便、人类石器等）都叫化石。化石分类：实体化石、模铸化石、遗迹化石、化学化石。化石形成的必要条件：a.生物体难以损坏的硬体或有难以溶解的有机质；b.生物死亡后要迅速被掩埋；c.埋藏下来的