南京大學普通地質學(已修改)

　

【正文】 第一章 緒論第一節 地球科學的研究對象 地球科學是研究地球的科學,重點研究地球表層的物質、結構與構造.1. 研究對象: 地球,地球的時、空、源 ① 地球的結構：層圈狀（slide）②地球的構造：指地球各個部分之間關系及其它們的分布規律及演化。如大氣圈、水圈、巖石圈、地幔、地核,殼幔作用,山脈盆地，大陸海洋； ③ 地球物質：各種元素礦物巖石礦床地層,它們的分布及其遷移富集規律④ 地質事件：、火山、海嘯、褶皺、斷裂等；⑤ 預測和預防將來發生的地質事件:；用取得的化學分析數據,求出了16公里厚的地殼內50種元素的平均百分重量,.3. 晶體(Crystal)定義：內部原子或離子在三維空間呈周期性平移重復排列的固體. (晶質)。，將具有幾何多面體外形的物體稱為晶體。這是原子有規律排列的外觀表象。將不具幾何多面體外形的晶體稱為晶粒。非晶質體：，超冷液體。自然界極少。在一定條件下，非晶質體可向晶質體轉化。如火山玻璃→玉髓。準晶體定義：是一種其內部結構由多級呈相似的配位多面體在三維空間作長程定向有序分布的固體。 quasicrystal為一種新的凝聚態固體，但其內部原子既不像非晶質體那樣成完全無序的分布，又不具有像晶體那樣的三維周期性排列有序。目前尚未發現天然產出的準晶體。4 礦物定義：由天然產出且具有特定的（但一般并非固定的）化學成分和內部結構構造的均勻固體. 自然界廣泛。準礦物 Mineraloid: 在產出狀態、成因和化學組成等方面均具有與礦物相同的特征，但不具有結晶構造的均勻固體. 主要有A型蛋白石、水鋁英石。自然界極少。5 礦物的6項基本特征 特征1. 絕大多數礦物都是晶體。 特征2. ，絕大部分（99%）分布于地殼中。 特征3. 礦物的化學成分基本穩定,但可有雜質。特征4. 礦物可分為三大類 ① 自然元素礦物: Au,Cu,S,C(金鋼石,石墨).自然界很少. ②分子化合物（分硫化物，鹵(氟與氯)化物，氧化物三種）: 如SiO2石英,NaCl石鹽,. ③復雜分子團礦物:,含量高,分布廣,占地殼總重量75%.如K(Mg,Fe)3[SiO3AlO10](OH,F)2 ,黑云母 特征5. 水,石油,天然氣不是礦物(非固體)；煤也不是(排列無序)；花崗巖不是礦物(巖石）. 特征6. 礦物具有同質多象現象。 同質多象定義:化學成分相同、但質點的排列方式不同（結構不同）的現象。將形成不同的礦物。如：C 金剛石（高壓）石墨（常壓）6. 五類礦物 1 自然元素:金,自然銅,石墨,金剛石 2 硫化物:FeS2 黃鐵礦 3 鹵(氟與氯)化物: CaF2 螢石, NaCl 石鹽 4 氧化物:SiO2 石英, Al2O3 剛玉 氫氧化物:Mg(OH)2 水鎂石 5 含氧鹽(復雜分子團礦物). 主要包括四種: 硫酸鹽:CaSO4 硬石膏 磷酸鹽: Ce,La)[PO4] 獨居石 碳酸鹽:CaCO3 方解石, MgCO3 白云石 硅酸鹽:KAl2[Si3AlO10](OH)2 白云母:由一種以上礦物構成的集合固體. 按形成方式，巖石可分三大類： 火成巖: %。 沉積巖: %，地表面積75%。 變質巖:%. 集合體(Aggregate): ,如石棉。 二向的呈鱗片狀,絹云母。 三向的呈粒狀,橄欖石 特殊集合體: 放射狀,如硅灰石CaSiO3。鐘乳狀,如鐘乳石。 晶族狀,如石英。 鮞狀、葡萄狀、腎狀,如赤鐵礦.2 光學性質(Optical) 透明度(Transparency):礦物薄片()能透過光線者,稱透明礦物,如石英,云母,長石,. 光澤(Luster): 礦物的反光能力金屬光澤: 反射很強,所有金屬礦物均此光澤.非金屬光澤:反射較弱，(金剛石),玻璃光澤(長石),油脂光澤(石英斷口), 絲絹光澤(絹云母),珍珠光澤(白云母),土狀光澤(高嶺石) 6種 顏色(Color)與條痕(Streak) 顏色:白,藍,紅,黑,淺綠,紫紅等 自色(Diochromatic): 被化學成分和內部結構所決定的礦物本色. 如方鉛礦的鉛灰色. 他色(Allochromatic):(無色),紫晶(紫色,Fe多),薔薇石英(Fe少),煙水晶(含Mn) 假色:. 條痕色: 礦物粉末的顏色。用瓷板劃之,紫紅的赤鐵礦呈櫻紅色,黃銅的黃銅礦呈墨綠色3 力學性質(Mechanical):在外力下的表現 硬度(Hardness):抵抗外力的強度記牢10種不同硬度的礦物摩氏硬度記:1滑石,2石膏,3方解石,4螢石,5磷灰石,6長石,7石英,8黃晶9剛玉10金剛石 硬度大的可刻動小的. ,玻璃6 解理(Cleavage): 外力下礦物按質點結合力最弱的網面定向開裂◆ 極完全解理(云母) ◆ 完全(方解石) ◆ 中等(角閃石) ◆ 不完全(橄欖石) ◆ 極不完全(石英) 斷口: (石英), 鋸齒狀(石膏), 參差狀(黃鐵礦),平坦狀(高嶺土) 彈性:. 撓性:受力后不能恢復原狀的,又稱范性變形,如蛭石 延展性:可用外力任意改變其形狀的. 延:一維。 展:二維(黃金)第三節 礦物的鑒定肉眼鑒定：看(外形,色,光澤)掂(比重)敲(硬度)儀器鑒定：偏光顯微鏡,化學成分分析, SEM, TEM (Scan (Transmission) Electric Microscope), 激光探針第四節常見礦物1 常見的：方解石 CaCO3, 石英 SiO2, 長石。云母2 貴重的：金剛石 C, 金Au, 銀 Ag3 工藝品：瑪瑙 SiO2 紅寶石,藍寶石 Al2O3（剛玉）4 工業原料：赤鐵礦Fe2O3, 磁鐵礦Fe3O4, 黃銅礦CuFeS25 藥用：辰砂 HgS, 雄黃 As4S46 環境示蹤礦物HP/LT：藍閃石、多硅白云母、紅簾石(俯沖碰撞帶)UHP：柯石英、金剛石(陸內深俯沖,100公里深度)7偏光鏡下常見的:長石,石英,云母,輝石,角閃石,方解石 第三章 巖漿作用（Magmatism）與火成巖(Igneous rock) 火山（Volcano）,常伴有地震,是一種嚴重危害人類生存的地質災害. 第一節 噴出作用(Extrusion，Eruption)與噴出巖% （MAGMA）：形成于地下深處的、具有較大粘性的高溫熔融流體物質. ●成分:硅酸鹽+18%以水為主的揮發物質。●源區:地表之下50200公里；●條件:溫度8001200176。C；壓力10千巴大氣壓（40公里）：巖漿發育、運動、固結成火成巖的作用. 巖漿噴出地表的過程,、高壓，具有潛在的活動能量，能沿早先地殼活動中形成的薄弱帶（如斷層帶）向低壓方向運動。● 侵入巖：地下深處冷凝結晶的巖漿巖. ●火山巖：巖漿噴到地表、氣體逃逸、冷凝而成的巖石. 又分火山碎屑巖（噴到空中炸碎的巖漿與圍巖碎塊,落下堆積而成和熔巖(地表溢流而冷凝)兩種.● 噴出與否與地殼的活動有關。 有地殼活動才能打破巖漿的平衡,地殼產生斷裂巖漿才能順之上涌 ● 噴出強度與巖漿的粘性有關(viscosity) 巖漿由二部分構成：硅氧四面體或硅鋁氧化物和金屬陽離子. [SiO4][AlSi3O8] + K，Na，Ca，Mg，Fe，前者含量高，則巖漿粘性大,呈酸性,難流動,故多為爆發相。反之,粘性小,呈基性,易流動,多表現為噴溢相.● 火山噴發物質的構成 ：水汽、二氧化碳、硫化物等.b．固體: 圍巖及早先冷凝的巖漿巖，被巖漿噴出,脫離地表在空中炸碎后冷凝成固結體,稱火山碎屑巖.火山灰2mm 單獨成巖 凝灰巖火山礫250mm 火山灰膠結 火山角礫巖火山塊50mm 火山灰膠結 火山集塊巖火山渣 數十厘米 快速冷凝的巖漿塊 浮巖火山彈50mm 噴出炸碎后冷凝固結的巖漿塊 tuff:凝灰巖, Lava:熔巖, volcanic breccia:火山角礫巖,volcanic agglomerate:火山集塊巖c．熔融體：熔巖（熔巖流、熔巖被。多面形分布）表面具柱狀節理（冷凝收縮而成的六邊形柱體），總與流面垂直。 6 噴發方式裂隙式噴發：巖漿沿斷裂溢出，固體噴發物較少.中心式噴發：形成盾形火山錐,坡度小（24度,小于150）7 噴發強度:地中海斯特龍特利火山(天然的“海上燈塔”） 8 火山通道：巖漿流出的地方.● 在近地面冷凝的巖漿形成火山頸，巖石稱次火山巖.● 可確定火山作用的時間、空間、成因.● 復式火山錐：火山碎屑與熔巖互層.9 熔巖類型及其特征 ● 按SiO2含量%的分類(國際通用)超基性:45%。 基性:4552%。 中性:5265%。酸性:65% 10 各類代表性熔巖介紹 超鎂鐵熔巖(ultramafic):科馬提巖(komatiite) ●分布于南非和澳大利亞 ●具鬣刺結構:快速冷凝而成的長條狀橄欖石骸晶集合體,常充填于橄欖巖或輝石巖裂隙中. 基性熔巖(basic):玄武巖(basalt)● 黑色,致密,比重大,粘性小,（氣體易溢出）.● 海底噴發形成枕狀構造（Pillow lava）,頂突底平.● 著名產地：印度德干高原，厚3000米，（P）.● 礦產：Cu、Fe、鑄石材料.:粘性較大、爆炸噴發,（Andesite）：淺色、有氣孔(vesicular,泡)、杏仁體(amygdaloid)● 分布：南美安第斯山● 著名礦產：墨西哥銀礦、臺灣金瓜石金礦、山西五臺龍須溝銅礦,日本黑礦 酸性巖漿:粘性大,強烈爆炸噴發,形成復式火山錐.流紋巖（rhyolite）:淺色,具流紋構造(冷卻慢)● 分布：浙江、福建、廣東沿海,寧鎮地區● 礦產：Au,Ag,Cu,U,W,Sn,Mo等，浙江青田玉、雞血石（印章）、熔結凝灰巖（蟾石）11 火山噴發的階段性 火山噴發是斷斷續續的，有的一、二次（南京方山），有的若干次（圣海侖斯）. 不同噴發期巖漿的成分要改變 一般演化規律：基性中性酸性 噴發后期常下陷，形成破火山口(火山湖) 活火山指人類歷史時期有過活動，否則稱死火山. ● 洋脊火山帶：太平洋、大西洋、印度洋洋脊 ● 環太平洋火山帶：主要是中酸性火山巖，多為安山巖.安山巖線：環太平洋大陸及島嶼為安山巖，大洋內部為玄武巖，二者界線稱為安山巖線 ● 地中海印尼火山帶 ● 紅海與東非有22座活火山:均在地殼裂谷處第二節 侵入作用與侵入巖(intrusion) ● 侵入巖（侵入體）:： 深成侵入巖(深成巖):5公里深處形成、 淺成侵入巖(淺成巖):5公里深處形成、 ● 圍巖:被巖漿侵入的巖石.、混染作用 同化：熱巖漿對冷圍巖的吞噬與化學作用，圍巖 混染：巖漿體積不夠大,不足以完全吞噬圍巖,導致圍巖對巖漿的明顯化學反應,改變巖漿的成分 俘虜體：邊部圍巖碎塊掉進巖漿，巖漿快速冷凝后尚未被完全“吞噬”或同化. 結晶分異作用 定義:巖漿在冷凝過程上，導致巖漿成分不斷改變. 鮑溫反應系列：美國巖石學家鮑溫根據結晶分異原理，用富含橄欖石的玄武巖實驗得出的結晶規律. 分為:(1) 連續反應系列：化學成分連續變化；內部結構無根本變化；為淺色礦物所獨有.●(高溫的)基性斜長石(拉長石,培長石,鈣長石Ca[Al2Si2O8])→中性斜長石(中長石)→酸性斜長石(鈉長石Na[AlSi3O8],更長石)→鉀長石→白云母→(低溫)石英.● 端員成分為鈉長石與鈣長石,二者能以任何比例混溶.(2)不連續反應系列：化學成分有差異；內部結構有顯著變化；為暗色礦物或鐵鎂礦物所獨有.● (高溫的)橄欖石→輝石→角閃石→黑云母→鉀長石→白云母→(低溫的)石英. 鮑溫反應系列只適用于侵入作用與侵入巖礦物結晶順序只適用于封閉的溫壓環境 巖漿結晶出的巖石順序 超鎂鐵巖(橄欖巖)→鎂鐵巖(輝長巖)→中性巖(閃長巖)→酸性巖(花崗巖)→偉晶巖 偉晶巖：殘余巖漿結晶而成 ● 溫度500度到800度 ● 揮發分高，主要是長英質 ● 結晶緩慢，形成粗大晶體 ● 富含成礦物質：Au,Ag,Cu,W,Zn,Mo,U 單一原始巖漿的觀點是不正確的 鮑溫反應系列的核心是“單一原始巖漿的觀點”.據此,100分原始巖漿只可結晶出510分花崗巖，但是，陸地上的花崗巖玄武巖；，鮑溫實驗得出的結晶順序規律是對的,而單一原始巖漿的觀點是錯的. :侵入巖的形態、大小、與圍巖的關系 (1)巖體：分巖株與巖基二種. 巖株(stock):出露面積在10100 km2. 巖基(batholith):出露面積大于100 km2. (2)巖脈(dyke)：分巖墻與巖床二種. 巖墻(dyke)與地層層理垂直，巖漿沿圍巖的裂縫擠入. 巖床(sill)與地層層理平行，巖漿沿層間的空隙擠入.第三節 火成巖的結構與構造 (texture):指礦物的結晶程度、晶粒大小、晶體形態和晶粒間的相互關系 (1) 按結晶程度：全晶質（花崗巖）、玻璃質（黑曜巖）、半晶質（淺成巖） (2) 按晶粒大小： 粗粒結構 晶體粒徑 5mm 中粒結構 晶體粒徑 51mm 細粒結構 晶體粒徑 (肉眼可辨0。10。2mm) 微粒結構 晶體粒徑 （3）按晶體的完整程度： 自形:緩慢結晶，晶形規則。它形:速冷，晶形不規則。半自形 （4）按晶體的相對大小： 等粒結構,不等粒結構● 似斑狀結構porphyroid（侵入巖）:基質為顯晶質,、緩慢結晶的環境。