地质学基础知识

第一章地质学基础知识第一节造岩矿物一、矿物的概念矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物，是岩石的组成单位。1）矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质。2）矿物具有一定的化学成分。3）矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。4）矿物具有较为稳定的物理性质。5）矿物是组成矿石和岩石的基本单位。（一）原生矿物和次生矿物1．原生矿物由地壳深处熔融状态的岩浆冷凝固结而形成的矿物称原生矿物。如石英、长石、云母、辉石、角闪石等。2．次生矿物原生矿物经物理、化学风化作用，组成和性质发生化学变化，形成的新矿物称次生矿物。如方解石、高岭石等。（二）结晶矿物和非结晶矿物1．结晶矿物指各种原子在三维空间有序地重复排列的矿物。2．非结晶矿物(又称无定形矿物)指原子作无序或短程有序排列，无法用X射线或电子衍射检测其晶体结构的矿物或其他固态物质,如蛋白石等。二、矿物的物理性质（一）颜色颜色是鉴定矿物的重要特征之一。根据矿物呈色的原因，分为自色、他色和假色三种。（二）条痕条痕就是矿物粉末的颜色，将矿物在未上釉的瓷板上进行刻划，其留下的粉末痕迹就是条痕。（三）光泽光泽是矿物表面对光线反射所呈现的光亮。（四）硬度矿物抵抗外力摩擦或刻划的能力称为硬度。（五）解理和断口矿物受外力作用后，沿着一定方向的平行面裂开，这种现象称为解理，而裂开后形成的光滑平面则称为解理面。而破裂成不平坦、不规则的断面，则称之为断口。解理按其完善程度分为：极完全解理如云母完全解理如方解石中等解理如普通辉石不完全解理，如磷灰石、锡石等极不完全解理，如石英断口可按形状分为：贝壳状、锯齿状（纤维石膏）、参差状（黄铁矿）、土状(高岭石）及平坦状（蛇纹石）.三、主要的造岩矿物及其特性一般为白色透明，含有杂质时呈其他颜色。石英是最主要的造岩矿物，分布最广，为酸性岩浆的主要成分，在沉积岩和变质岩中也常见。形成的母质养分一般贫乏，酸性也较强。石英正长石KalSi3O8晶体短柱状，肉红色、浅黄色、浅黄红色等，玻璃光泽，完全解理，硬度6.0。正长石在岩石中呈晶粒，长方形的小板状，板面具有玻璃光泽。伴生矿物为石英、云母等。正长石易风化，风化后形成粘土矿物高岭石等，可为土壤提供大量K养分。正长石类矿物一般含氧化钾16.9％。斜长石Na（AlSi3O8）·Ca（Al2Si2O8）常呈板状和柱状晶体。白色或灰白色。玻璃光泽，完全解理，硬度6．0～6．5。在岩石中多呈晶粒，长方形板状，白色或灰白色，玻璃光泽。伴生矿物主要是辉石和角闪石。斜长石比正长石容易风化，风化产物主要是粘土矿物，能为土壤提供K、Na、Ca等矿物养分。白云母KH2Al3Si3O12常见片状、鳞片状。白云母无色透明或浅色（浅黄、浅绿）透明。极完全解理，薄片具有弹性，珍珠光泽，硬度2．0～3．0。白云母较难风化，风化产物为细小的鳞片状，强烈风化后能形成高岭石等粘土矿物。黑云母KH2（Mg，Fe）3AlSi3O12深褐色或黑色，其他性质同白云母。黑云母主要分布在花岗岩、片麻岩和结晶片岩中，伴生矿物是石英、正长石等。黑云母较白云母易于风化，风化物为碎片状。云母类因化学成分不同而分为白云母和黑云母。角闪石呈细长柱状，深绿至黑色，玻璃光泽，完全解理，硬度5.0～6.0,角闪石主要分布在岩浆岩和变质岩中的片麻岩和片岩中。在岩石中呈针状或纤维状。伴生矿物为正长石、斜长石和辉石，角闪石易风化，风化产物为粘土矿物。普通角闪石Ca（Mg，Fe）3Si4O12呈短柱状、致密块状，棕至暗黑色，条痕灰色，中等解理，硬度5．5。辉长岩和玄武岩中，在岩石中多呈晶粒状。伴生矿物为角闪石、斜长石、辉石等，较角闪石难风化，风化物为粘土矿物，富含Fe。辉石Ca（Mg，Fe）Si2O6普通辉石橄榄石呈粒状集合体出现，橄榄绿色，玻璃光泽或油脂光泽。橄榄石为超基性岩的主要组成矿物，伴生矿物为斜长石、辉石，不与石英共生，易风化，风化产物有蛇纹石、滑石等。蛇纹石呈污绿色，玻璃光泽或油脂光泽，断口上有时呈蜡状光泽，比重2．5，硬度2．0～4．0。橄揽石（Mg，Fe）2SiO4方解石为次生矿物，半透明，乳白色，含杂质时呈灰色、黄色、红色等，完全解理，玻璃光泽。与稀盐酸反应生成CO2气泡。方解石分布很广，是大理岩、石灰岩的主要矿物，常为砂岩、砾岩的胶结物，也可在基性喷出岩气孔中出现。方解石的风化主要是受含CO2的水的溶解作用，形成重碳酸盐随水流失，石灰岩地区的溶洞就是这样形成的。方解石CaCO3白云石是由方解石、菱美矿结合而成，呈弯曲的马鞍状、粒状、致密块状等，灰白色，有时带微黄色，玻璃光泽，性质与方解石相似，但较稳定，与冷盐酸反应微弱，只能与热盐酸反应，粉末遇稀盐酸起反应，这是与方解石的主要区别。白云石是组成白云岩的主要矿物，也存在于石灰岩中。风化物是土壤Ca、Mg养分的主要来源。白云石CaCO3·MgCO3石膏呈板状、块状、无色或白色。玻璃光泽或丝绢光泽。硬度2．0，是干旱炎热气候条件下的盐湖沉积。常作土壤改良剂。石膏CaSO4·2H2O8绿泥石是一些变质岩的造岩矿物。晶体属单斜、三斜或正交（斜方）晶系，浅绿至深绿色。玻璃光泽或珍珠光泽，透明至不透明。完全解理。绿泥石Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6高岭石，粘土矿物，晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色，条痕白色，土状光泽。吸水性强，和水具有可塑性。高岭石是组成高岭土的主要矿物，常见于岩浆岩和变质岩的风化壳中。高岭石Al4[Si4O10]·(OH)2滑石，属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。白色或各种浅色，条痕常为白色，脂肪光泽（块状）或珍珠光泽（片状集合体），半透明。摩氏硬度1，比重2.6-2.8。低硬度，有滑感，绝热及绝缘性强。滑石Mg3[Si4O10](OH)2晶体属单斜晶系层状结构硅酸盐矿物。因加热时能迅速膨胀，弯曲呈水蛭状而得名。集合体呈片状、土状或粉末状。一般呈褐色、褐黄色或暗绿色，带油脂的玻璃光泽。底面解理完全，解理片具挠性。摩氏硬度1.5-2.8，比重2.1-2.7。蛭石Mg0-5(OH)4{Mg3[AlSi3O10](OH)2}岩石是一种或几种矿物组合而成的自然集合体。岩石都有一定的矿物组成，结构和构造。自然界的岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。第二节成土岩石一、岩浆岩岩浆岩是地球内部岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。岩浆岩的类型:岩浆岩深成岩浅成岩喷出岩侵入岩岩浆岩的结构:指岩石中矿物的颗粒大小、结晶程度与结合方式.岩浆岩的结构全晶质等粒结构斑状结构隐晶质（致密状）结构玻璃质结构岩浆岩的构造:指岩石各组成矿物的排列方式和填充方式所赋予岩石的外貌特征。岩浆岩的构造块状构造如花岗岩。流纹状构造如流纹岩气孔状构造如玄武岩杏仁状构造主要的岩浆岩酸性岩SiO2含量在65％以上如花岗岩,流纹岩中性岩SiO2含量52％～65％如闪长岩,安山岩基性岩SiO2含量45％～52％如辉长岩,玄武岩超基性岩SiO2含量小于45％如橄榄岩脉岩如伟晶岩侵入性岩浆岩喷出性岩浆岩玄武岩花岗岩二、沉积岩沉积岩是由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。一般分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类。沉积岩的结构指沉积颗粒的大小和形状。以颗粒大小分为:砾状结构(如砾岩),粒状结构(如沙岩),中粒状结构(如沙岩)以颗粒形状分为:角砾状结构，颗粒有棱角(如角砾岩)，圆滚状结构，颗粒无棱角(如砾岩)沉积岩的构造指沉积物空间分布的相互关系。主要有层理构造，层面构造等主要的沉积岩:角砾岩,砾岩,砂岩、页岩,石灰岩、白云岩三、变质岩:原来存在的岩石在新的地壳变动或岩浆活动产生的高温、高压下，使岩石的矿物重新结晶，重新排列，改变其结构、构造和化学成分，而形成的新岩石，称变质岩。变质岩的结构:主要有斑状变晶结构、粒状变晶结构、鳞片状变晶结构。变质岩的构造块状构造，岩石中的矿物无定向排列，均匀分布在岩石中形成不规则的块状体，如石英岩；片理构造，片状矿物受力的作用而平行排列，并沿平行方向易于裂开，如各种片岩；片麻状构造，片状矿物与粒状、块状矿物呈断续的平行相间排列，如片麻岩。主要的变质岩:片麻岩,石英岩,板岩,结晶片岩,千枚岩,大理岩第三节地质作用与地形地球的陆地表面由各种各样的地形地貌构成，如高山、峡谷、平原、盆地、丘陵等。自然界为什么出现千奇百怪，各种各样的地形地貌呢？我们先来看一些图片。长江三峡张家界奇观美丽的高山湖泊珠穆朗玛峰大峡谷自然界所出现的这些地形形态，总的说来是由于自然的力量在不断地改变着地球面貌的结果，而引起地球面貌发生改变的这种作用，就是我们所说的地质作用。使地壳发生变化的力量，称为地质营力。地质作用的分类：地质作用根据能力的来源不同，分内力作用和外力作用两类，或称内、外营力。一、地质内力作用和地形内力作用主要表现为地壳的升降运动，地壳的褶皱和断裂运动，火山的喷发和地震等。内力作用的结果，造成了地表高低崎岖的地形和岩层的各种构造形态。（一）地壳的升降适动地壳长期地进行着缓慢地上升或下降的垂直运动，这种运动经常导致了海陆轮廓的改变。（二）地壳的褶皱运动褶皱运动是一种使原来水平或近乎水平层位的岩层，变成褶皱并且隆起成为山脉的运动。褶皱变动的基本单位是褶曲，褶曲就是岩层的一个弯曲。褶曲的基本形式是背斜和向斜，每一个背斜或向斜就是一个褶曲。背斜在外形上是一个中部向上拱起的一个弯曲，向斜是一个中部向下拗陷的弯曲。背斜及向斜示意图（三）地壳的断裂变动地壳表面的岩层当受到力的作用之后，除去发生褶皱运动以外，还伴随着产生了断裂和错动现象，致使岩层的连续完整性受到破坏。断裂变动分两大类，一类是没有发生位移的断裂，另一类是沿着裂隙有显著位移的断裂。前一类叫节理，后一类叫做断层，地壳的断裂变动主要是断层造成的。断层根据上盘与下盘相对位移的实质，断层可分为三种：正断层上盘下降，下盘上升。逆断层上盘上升，下盘下降。横断层上下盘只在水平方向上的错动，无垂直的移动。各种断层图：1正断层2逆断层3阶状断层4地垒5地堑6平推断层（四）常见的内力作用地形1．平原平原是指的那种地面起伏微弱的广阔的平地。（1）高原地面的海拔高程在600米以上，如我国的黄土高原、青藏高原等．（2）高平原地面海拔高程约200—600米，如四川西部的成都平原海拔约500—600米。（3）低平原地面海拔高程约0—200米，如我国东部的松辽平原、华北平原、长江中下游平原等。（4）洼地地面绝对高程在海平面以下，如新疆的吐鲁番低地。2．山地山地是四周都被平地环绕的孤立高地，在山地与周围平地的交界部分，有一明显的坡度转拆地段。山是由山顶、山麓和山坡三个部分组成的。山的最高处称为山顶，山顶的形态有平的、圆的和尖的。山的最下部，即与平原的交界处，一般称为山麓。自山顶到山麓的倾斜地面，则称为山坡，山坡的形态有平直的、凹形的、凸形的，或者是复式的。山岭是具有陡峭的山坡和明显分水线的，成线状延伸的山地。山岭的顶部称为山脊。山脉是若干条走向平行的山岭组成的山地系统称为山脉。如我国的阴山山脉、秦岭山脉、喜马拉雅山脉等。山系包括若干条山脉的山地系统，称为山系。如天山山系。山地依据其海拔高程，又可将其划分为极高山、高山、中山及低山等类型。丘陵主要以相对高程为准则，只要相对高程在100米以下者，都称为丘陵。平原和高原二、地质外力作用和地形地质的外力作用是向着与内力作用相反的方向进行，各种外营力均在雕刻着地表，侵蚀着和破坏着地势高低的基本形态和地壳构造。外力作用的总的趋势是要削平大山和高原，并且将破坏它们所产生的物质，搬到低的地方堆积起来，以消弥地球表面高低崎岖的地形。外力作用主要是通过流水、冰川、风和海流等作用进行的。（一）流水的地质作用和地形由地表流水所形成的各种地形，统称为流水地形。地表流水是最主要的形成地形形态的作用力之一。它在流动过程中，不仅能侵蚀地表，形成各种侵蚀沟谷，同时又把被侵蚀的物质沿途堆积，形成各种各样的堆积地形。地表流水主要来自大气降水。此外，地下水、溶雪或溶冰等也能补给。1、斜坡水流的侵蚀作用和地形（1）片状水