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2018-8-12 17:13 上傳
一 緒論 1. 地質學（geology)：是研究地球的物質組成、結構構造、地球形成與演化歷史以及地球表層的各種地質作用和現象及其成因的科學。普通地質學(physical geology)是介紹“普通的”地質過程、事件、產物及其產生的原因——動力作用的科學。 2. 地質學三大用途：獲取資源，保護環境，減低災害。
3. 地球科學(Earth sciences )：研究地球系統的科學。
v 空間上：地球系統中各個子系統（或圈層）的組成，結構以及相互作用。 時間上：過去、現在、將來。
4. 地球系統(Earth’s System)：自地心至地球外層空間十分廣闊的范圍，是由固體地球圈(geosphere)，大氣圈(atmosphere)，水圈(hydrosphere)，生物圈(biosphere)組成的一個開放的復雜巨系統。
5. 地球的地質作用及其產物 v 地質作用：自然界能夠引起固體地球的物質組成、結構構造及地表形態等發生變化的作用。 v 地質營力：引起這種變化的自然力：包括外動力和內動力。 v 外動力地質作用：太陽能（根本動力）、風、河流、湖泊、海洋、冰川 v 內動力地質作用：內生能源、巖漿活動、地幔對流等 6. 地質學的思維方式和時空觀：
v 思維方式：將今論古（歷史比較法）；萊伊爾（C. Lyell）系統的論證了古今地質作用的一致性（將理性帶入地質學），蓋基（A. Geikie）總結“The present is the key to thepast” v 將今論古的基本思想： 發生在地質歷史時期的地質作用及其結果，與現代正在進行的地質作用及其產物有相似之處。從研究現代地質作用的過程和產物中總結出的規律，可以用來分析保留在地層和巖石中的各種地質現象，從而推斷古代地質作用的過程和古地理環境。舉例分析。
v 時空觀：時間從漫長到迅速；空間從宏大到微小；地質學中的快和慢；地質過程非常復雜。 v 工作方法——歸納法 v 地質學新老技術：老技術（地質錘、放大鏡和羅盤）；新技術（筆記本電腦，數碼相機和GPS). 7. 地質學簡史（了解）：丹麥學者斯坦諾1669年提出了著名的地質學三定律：疊覆律，原始連續律，原始水平律。水火之爭，“均變論和災變論”。
二、 地球的物理特征、圈層結構及特征 1. 地表形態及其主要特征：地球的形狀通常指大地水準面所圈閉的形狀。
v 大地水準面(geoid)是由全球性靜止海面即平均海平面及其在陸地底下延伸所構成的封閉曲面。在該面上各處重力位相等。 v 從最大的空間尺度上看地貌，有大陸和海洋。在次一級尺度上，大陸內部有山地、高原、平原、盆地；海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海溝。 v 海底主要地形單元：主要分為大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊三個單元。大陸邊緣分為主動型大陸邊緣(active continental margin)和被動型大陸邊緣(passivecontinental margin)。被動型大陸邊緣包括陸架、陸坡和陸隆(也稱陸基)，缺乏海溝俯沖帶，無強烈的地震、火山和造山運動，又稱大西洋型大陸邊緣; 主動型大陸邊緣包括陸架、陸坡、海溝、島弧，發生板塊俯沖作用，地震火山活動活躍。又稱太平洋型大陸邊緣。
2. 地球的主要物理性質：密度、壓力、溫度、重力、磁性、彈塑性。
a) 地球的重力：地球對物體產生的引力和該物體隨著地球自轉而引起的離心力的合力。重力的方向大致指向地心。
v 重力場: 地球內部及其附近存在重力作用的空間; v 重力場強度:單位質量的物體在重力場中所受的重力。它在數值上(包括方向)等于重力加速度。 v 地球的地面起伏甚大，內部的物質密度分布也極不均勻，在結構上存在著顯著差異。這使得實測的重力值與理論值之間有明顯的偏離。將實測的重力值（g）減去該點的重力正常值（g0）, 其差值即為重力異常(gravity anomaly) v 把實測的重力值校正到相當于海平面高度時的重力值，這一過程稱為重力校正。 v 重力異常的類型:校正后的實測重力值大于理論值稱為重力正異常，表示地下物質密度過大；相反為重力負異常，表示地下物質密度小。利用重力異常可以進行礦產資源的勘探，稱為重力勘探，例如富含金屬礦產的地區存在正異常，而含有石油、煤等的地區則存在負異常。 b) 地球磁場：地磁場(geomagnetic field): 地磁力線的分布空間。地球外部磁場的特點類似于條形磁鐵的特征。地磁極: 偶極子磁軸與地面的交點。
v 地磁三要素：磁場強度 【總磁場強度(T): 地球上某一點磁力的大小和方向；水平磁場強度(H):總磁場強度的水平分量；垂直磁場強度(Z):總磁場強度的垂直分量】；磁偏角(D): 磁子午面與地理子午面間的夾角；磁傾角(I):總磁場強度與水平面的交角。 v 地磁異常（magneticanomaly）：實測地磁要素的數據與正常值(地球基本磁場可近似看作均勻磁化球體的磁場)有顯著的差別，大于正常磁場者為正異常，反之為負異常。磁法勘探：若地殼中存在磁性巖體和礦體，如磁鐵礦、鎳礦、超基性巖等，出現正異常。若地殼中存在金礦、鹽礦、石油、花崗巖等低磁或反磁性的礦物和巖體，則出現負異常。 v 磁場的存在會導致巖石發生磁化，而磁場的變化會在磁化的巖石中留下記錄。由于具有不同的剩磁特征，巖石成為研究古磁場的特殊“化石”。從對巖石的磁性、特別是對它們剩磁方向的研究，可以弄清楚巖石磁化時在地球上的位置。古地磁研究在板塊構造理論的興起和確定過程中起了十分關鍵的佐證作用。地磁極出現“反轉”,即南、北極互相顛倒的現象。地磁場正向期—與現代地磁場方向一致的時期；地磁場反向期—與現代地磁場方向相反的時期。 c) 地熱：來源（1）放射性元素衰變，如238U、235U、232Th、40K三元素衰變釋放出巨大的熱量。集中于地殼及上地幔頂部，大陸地殼上部的酸性巖漿巖最為富集。（2）地球的重力熱，地球演化過程中原始物質聚集，體積收縮釋放出的重力能和物質碰撞所轉化出的熱能。（3）其他熱源，包括潮汐摩擦熱和化學反應釋放熱。
v 地溫場(geothermalfield)(或地熱場):是指地球內部各層中溫度的分布狀態，是地球內部空間各點在某一瞬間的溫度值的總和。地溫場可以用等溫面表示，把相同溫度的各點相連接而成為等溫面。 v 地溫梯度(geothermalgradient)：沿等溫面的法線朝向地球中心方向上單位距離內溫度所增加的數值, 又稱地熱增溫率,其倒數稱地熱增溫級。地熱增溫率約為2-30℃/100m。地殼淺層的溫度分布從地表向下大致可分為三層：變溫層（0-30m，隨太陽輻射的變化而變化）；恒溫層（薄，太陽輻射熱和地球內部熱處于平衡）；增溫層（地溫受控于地熱）。 v 地球的地熱流（geothermal flow）：指地球內部熱能向地表散失的狀況，系單位時間內通過地表單位面積所散失的熱流量。全球實測的地熱流值為1.47熱流單位。大陸和大洋的平均熱流值接近于全球熱流值。不同的地區熱流值有差別。造山帶、裂谷、深大斷裂、大洋中脊熱流值高。熱流值高于平均熱流值稱為地熱異常（geothermal anomaly）。熱流值高的地區稱為地熱異常區，地熱為天然能源。 d) 地球的彈塑性：彈性——外力消失后變形恢復的性質，變形與受力成正比（海洋潮汐和固體潮）；塑性——外力消失后部分變形不能恢復（巖石褶皺）；粘性——外力消失后變形還可能繼續（北歐斯堪底那維亞冰后期的抬升）。同一物體在不同的受力—變形條件下，可以分別表現出不同的物性。
3. 地球內部的圈層結構：
（1）地球內部圈層及劃分依據：宇宙地質的依據(即隕石學的類比)；地質學依據（通過研究深源巖石及其形成時的溫壓條件來了解地球內部圈層的信息）；地球物理依據（據地震波波速在地內的變化將地球內部劃分成若干圈層）。
v 不連續面（discontinuity）：地震波的速度在某些深度發生明顯的改變，這個深度可以作為上下物質的分界面，稱為不連續面。 （2）地震波：地震產生的能量，以機械震動的方式向四周傳播，形成了地震波(seismic wave)；
v 體波（bodywave）：在地球內部傳播的地震波，可分為縱波（P）與橫波（S）；Primary body wave縱波：使得物質在波傳播方向上被壓縮，質點振動方向與地震波的傳播方向一致。可在固體和液體中傳播。速度6-14km/s；Secondary body wave橫波：使得巖石發生上下左右的剪切，質點在垂直于波傳播的方向上即橫向運動。只能在固體中傳播。速度3.6km/s。 v 面波（surfacewave）：在地球表面傳播的地震波。 （3）內部圈層結構：
v 莫霍面(Mohodiscontinuity)(莫霍洛維奇1909年發現)：地殼與地幔的分界。深度:大陸地表之下平均33km；大洋地下5-8km；縱波P波速突然增加, 地內溫度突然升高。 v 古登堡面(Gutenbergdiscontinuity)(Gutenberg1914年提出)：地幔與地核的分界。深度: 2900km深度處，縱波P波速急劇降低，橫波S波到此中止 (固態轉為液態)。 v 雷曼面(Lemanndiscontinuity)(Lemann 1936年發現):內核與外核的分界。5000km深度處，縱波P波速在此急劇升高，橫波重新出現。 （4）內部圈層的基本特征：
v 巖石圈lithosphere：軟流圈之上的固體地球部分。包括地殼（陸殼、洋殼）、上地幔的蓋層或硅鎂層，由固態巖石組成。整個巖石圈平均厚度為100km。巖石圈的厚度在不同地區變化很大。大洋巖石圈厚度一般為60km左右，最厚不超過100km；大陸部分大部分巖石圈均超過100km，平均為120km。 v 地殼是巖石圈上部的次級圈層。據地殼的演化歷史和結構可分為大陸型地殼(continental crust) 和大洋型地殼（oceanic crust)。大陸型地殼指大陸及大陸架部分的地殼, 具有上部硅鋁層(花崗質層)和下部硅鎂層(玄武質)層的雙層結構, 以康拉德面為分界；大洋型地殼往往缺失硅鋁層, 僅發育硅鎂層, 不具雙層結構（陸殼和洋殼的區別，見ppt）。在莫霍面之下軟流圈之上的固體圈層,由于地殼的厚度變化較大，因此莫霍面是起伏不平的，該層的厚度變化也較大。 v 軟流圈asthenosphere概念：又稱低速帶， 是指地下60-250km之間地震波速度減低的地帶。特性：全球范圍內普遍存在，厚薄不一。平均密度3.5g/cm2，物質成分與石隕石相當，由于溫度接近于巖石的熔點，巖石又并未熔化，而其塑性和活動性增強。意義：1）大規模巖漿活動的策源地；2）中源地震(是震源深度在70—300公里之間的地震)的 發源地；3）巖石圈漂浮的載體；4）全球巖石圈循環的基礎。 4. 地殼均衡（重力均衡）：指地球巖石圈和軟流圈之間的重力平衡。闡明各個板塊趨向于靜力平衡的原理。在地幔內部（軟流圈內），在某一深度上可以找到一個水平面稱為補償基面。在此面的單位面積上各處所承受的上覆巖塊的總重量相等。即以此補償面為準，高山地區的地勢雖高，但是下部地幔厚度小，大洋地區的地勢雖低但是地幔厚度大，故兩處巖塊總重量相等。
5. 地球的外部圈層：大氣圈，水圈，生物圈。
a)大氣圈：包圍著固體地球由多種氣體混合物組成的圈層。下界為地下數公里，無明顯上界，根據極光等物理現象，上界定為約1200公里。大氣圈的物質組成為氮78.09%、氧20.95%、氬0.93%、二氧化碳0.03%等。大氣圈可分為：對流層(troposphere)，平流層(stratosphere)，中間層(mesosphere)，電離層（暖層）(thermosphere)，逃逸層(exosphere).
v 逃逸層：800公里以上，因為地球引力小，大氣向外逃逸。 v 暖（電離）層：85-800公里，氣體呈離子狀態，反射電磁波，溫度向外升高； v 中間層：50-80公里，大氣稀薄，氣溫隨高度變化而降低，頂部溫度降低到-83至-113攝氏度。 v 平流層：高約10到50公里，大氣呈水平運動而得名。中間夾有一層臭氧層，吸收紫外線。往上溫度迅速增高。 v 對流層：高約0-10公里，因氣體對流運動而得名。對流層內大氣每上升1km大氣溫度降低6°C（大氣降溫率）。 v 大氣環流：只分布在對流層中，由不同緯度地面和不同高度的大氣空間因間接接受太陽輻射的差異而形成的一種全球范圍的大規模大氣對流綜合現象。 v 科里奧利力（Coriolis effect):地球上物體的運動（包括水）會受到地球自傳的影響發生偏轉，偏轉方向北半球向右偏，南半球向左偏。 b)水圈：分布于地球表層相互聯通的水閉合圈。包括海洋、湖泊、河流、冰川、地下水等各種水體。
v 水循環(water cycle)：在太陽能的作用下，水圈通過降水降雪–地面流水–地下流水–海洋–蒸發–水汽云等不斷的循環，不斷對地表進行改造。 v 控制因素 內因：水的三態及其轉變過程
外因：太陽輻射、地心引力、水循環路線
c) 生物圈：生物及有生命活動的地球表層所構成的圈層。陸地數千米以下；海洋深達10km；空中高達7km以上生物圈的意義：地球上的生物自35億年前開始，對地質作用產生了重要的影響。如生物風化作用，生物沉積作用，生物成礦作用等。生物參與了對巖石圈，大氣圈和水圈的改造，也參與了地質歷史時期的成巖成礦過程。
三、地球的物質組成
1. 元素和礦物
元素豐度(abundance)：指研究體系中被研究對象的相對含量，用重量百分比表示。
克拉克值(Clarkvalue)：各種元素在地殼中的重量百分比，又稱地殼元素的豐度。
礦物mineral：由地質作用形成的天然單質或化合物，具有相對固定的化學成分和物理性質。當礦物有序排列時具有規則的晶形（結晶質），否則不具有規則的晶形（非晶質）。礦物是組成巖石的基本單位。特性：自然產生；無機的；具有特定的化學組成和晶體結構。
v 同質多像：相同化學成分的物質在不同的環境條件下可以形成不同的晶體結構，從而成為不同的礦物，如碳原子在中低級變質條件下呈石墨出現，在超高壓條件下變成金剛石。 v 類質同象：礦物晶體結構中某種原子或離子可以部分的被性質相似的他種原子或離子替代而不破壞其晶體結構。如橄欖石（Mg,Fe)2[SiO4]中的Mg2+和Fe2+ v 造巖礦物是指構成巖石主要成分的礦物。自然界中的礦物有4000多種，但造巖礦物種類卻少。最常見的礦物約有20-30種，例如：正長石、斜長石、黑云母、白云母、輝石、角閃石、橄欖石、綠泥石、滑石、高嶺石、石英、方解石、白云石、石膏、黃鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦等。大多是硅酸鹽和碳酸鹽，也有部分為簡單氧化物，均為最常見的礦物。巖漿巖中最主要的造巖礦物：石英、鉀長石、斜長石、黑云母、角閃石、輝石和橄欖石。 2.礦物標本的鑒定特征 ： v 礦物的形態（單體、集合體）和礦物的物理性質 透明度、光澤、顏色、條痕、硬度、解理、斷口、密度、磁性等。
v 礦物的形態：（單形）形狀相同，大小相等規則平面組成的晶體，如黃鐵礦的立方體。（聚形）有兩種或兩種以上形態不同大小不等的晶面組成的晶體。如石英六方柱和六方雙錐；（礦物集合體）由多個單形或聚形組成，如石棉。 v 物理性質： ¨顏色：區分自色、他色和假色； ¨條痕(streak)：礦物粉末的顏色，以礦物在瓷板上擦劃的痕跡顏色為依據。 ¨光澤(luster)：礦物的新鮮面對可見光的反射、折射或吸收能力的反應。分為金屬光澤、半金屬光澤和非金屬光澤（玻璃光澤，如方解石、石英；油脂光澤，如石英斷口；珍珠光澤；絲絹光澤等） ¨透明度(transparency)：礦物透過可見光的能力。可分為不透明、半透明和透明。 ¨硬度（hardness):礦物抵抗外來作用的強度。在肉眼鑒定中，主要指礦物抵抗外力刻劃的能力。硬度的大小主要由礦物內部的原子、離子或分子聯結力強弱所決定的，通常用摩式硬度計作為標準進行測量（熟記，見ppt）。 ¨解理（cleavage):礦物晶體受力后沿一定結晶學方向裂開呈光滑平面的習性。解理面：礦物裂開的光滑平面。按難易程度可包括極完全（云母）、完全（方解石）、中等、不完全、極不完全解理。 ¨斷口(fracture)：礦物受力后形成凹凸不平的破裂面，如石英的貝殼狀斷口，呈油脂光澤。 其他物理性質：彈性、撓性、延展性、磁性等。
v 礦物的化學性質：酸反應（起泡）、粉末變色、特殊氣味等。 3. 礦物的分類： 自然元素：石墨C； 硫化物：黃銅礦、黃鐵礦； 氧化物和氫氧化物（200多種）：石英、剛玉、磁鐵礦； 鹵化物：食鹽、螢石； 含氧鹽（占2/3）：包括硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等，硅酸鹽占地殼質量的75-80%。如橄欖石、輝石、角閃石、鉀長石、斜長石、云母。
四、巖漿巖
1. 三大巖類的循環和相互轉化，以及所占比例（見ppt）。
2. 巖漿（magma): 由地幔和地殼深處形成的，熾熱而富含揮發分的、黏性和以硅酸鹽為主的熔融體。
v 巖漿作用（magmaticprocesses）是巖漿從形成到運移到地下淺處或噴出地表，冷凝的過程。根據巖漿是否噴出地表分為噴出作用（extrusion）和侵入作用（intrusion）。 v 巖漿巖：由巖漿作用形成的巖石，可分為侵入巖和噴出巖。巖漿的形成受溫度、壓力和水分的影響。形成環境包括大洋中脊、板塊俯沖帶和地熱區。 3. 黏度：物體抵抗流動的能力，即內摩擦力。巖漿的黏度主要受巖漿化學成分、溫度和溶解的揮發物的影響。
v 溫度：溫度越高，黏度越小。 v 巖漿的成分：和Si02的含量有關。越高，則硅氧四面體（SiO4)越多，黏性越大；溶解狀態的揮發物（包括水蒸氣和二氧化碳）阻止Si-O鏈的形成，使黏度減小。火山噴發的猛烈程度和氣體是否容易逃逸相關。 4. 根據巖漿中SiO2組分含量，巖漿巖可以分為酸性巖漿巖（>66%); 中性巖漿巖（66-53%）；基性巖漿巖（53-45%）；超基性巖漿巖（<45%)。
5. 巖漿作用包括侵入作用和噴出作用。侵入作用(intrusion)：巖漿侵入到巖石圈中，在地下深處冷卻固化。形成侵入巖；噴出作用(eruption)：巖漿通過火山通道噴出地表，在地表冷卻并固化，形成噴出巖。
6. 噴出作用：
（1）按火山活動的時間，將火山分為三類：
死火山：人類歷史以來不再活動的火山；如非洲東部的乞力馬扎羅山和我國山西大同火山群。 休眠火山：人類歷史上曾有過活動而近百年來停止活動的火山；如我國長白山天池。 活火山：現代經常性或周期性噴發的火山。如夏威夷的基拉韋厄火山。 （2）火山噴發的方式：a) 中心式噴發(central eruption)巖漿沿管狀通道噴出，現代火山的主要形式，噴出物若以基性熔漿噴出無爆炸過程，酸性往往伴隨爆炸。寧靜式與爆裂式交替出現遞變式。b）裂隙式噴發(fissure eruption)巖漿沿一條大裂隙或斷裂帶上升噴出地表，其噴出巖漿多為基性，少或無猛烈爆炸現象，如陸上冰島和基拉韋厄火山噴發，和海洋大洋中脊火山噴發。地質歷史時期的古生代、中生代和第三紀時期火山噴發主要類型，如中國晚二疊世峨眉山玄武巖。c） 熔透式噴發：地質歷史時期（如太古代），地殼很薄而被地下大面積融透，以致造成巖漿在地表的大面積溢流，又稱區域噴發。主要是基性巖漿。火山噴發形成的地形，一般由火山錐、火山口、火山頸、熔巖流、熔巖穹、熔巖臺地、熔巖高原等。火山錐按噴出物特征可分為：碎屑錐、熔巖錐（又稱盾火山）和復合錐。
（3）噴出作用及其產物：噴發物有氣體、液體和固體。
氣體：以水蒸氣為主（70%以上），其次還有CO2、SO2、N2、H2S以及少量CO, H2, HCL, NH3等。某些氣態噴出物可直接形成硫磺，氯化銨、氯化鉀和硫化鉀等；
液體有熔巖（lava）：噴出地表而喪失了氣體的巖漿，沿著地面斜坡和山谷流動，稱為熔巖流（lava flow）。基性巖漿粘度小、流速快、冷卻慢，表層結殼后下部還在流動，常形成繩狀或波狀熔巖(pahoehoe lava)。海底基性巖漿因淬火及水中翻滾而呈枕狀熔巖(pillow lavas) 。酸性熔漿因粘度大、流速低、冷卻快，表層結殼后因冷卻收縮破裂產生碎塊，不斷產生的碎塊隨熔漿翻滾形成渣狀熔巖或塊狀熔巖（block lava)。熔漿在凝固過程中，如果成分均勻、地形平坦且冷縮緩慢，其質點會圍繞一些大致呈等間距排列的凝結中心收縮，從而形成垂直于冷凝面的柱狀節理（columnar joint)，將巖石分割成多邊形柱狀體。
固體噴發物：火山灰(volcanic ash)：粒徑<2 mm，凝灰巖火山礫(lapillus):2-50 mm，角礫巖；火山渣(volcanic cinder): 數厘米到數十厘米，多孔洞，像爐渣，也稱浮石； 火山彈(volcanic bomb) >50 mm，巖漿在空中快速冷凝。火山塊(volcanic block) >50 mm，呈棱角狀，集塊巖。
7. 巖漿的侵入作用：
v 侵入作用：指巖漿上升運移到地殼內巖石中冷凝成巖漿巖的活動過程。 v 侵入巖：由巖漿侵入作用形成的巖石，又稱侵入體 v 圍巖：指侵入巖周圍的巖石。 v 侵入巖可以分為：深成侵入巖（地表以下>10km)、中深成侵入巖（3-10km）和淺成侵入巖（<3km) v 深成侵入：通過巖漿對圍巖的熔化、排擠、俘虜碎塊等方式而逐漸占據空間。形成各種深成侵入體：如巖基、巖株。巖基batholith：出露面積大于100km2的深成侵入體，規模大，與圍巖呈不協調接觸。巖株stock：出露面積小于100km2的深成侵入體，與圍巖呈不協調接觸，下部常與巖基相連。 v 淺成侵入：壓力作用下沿著斷層、裂隙或層理貫入。形成各種淺成侵入體：巖脈、巖床等。巖床sill：又稱巖席，指厚度較均勻的與圍巖層理面或頂底板近于平行的層狀侵入體，與圍巖呈協調接觸。巖墻dike：指厚度較穩定，形狀較規則，切穿圍巖層理或片理的板狀侵入體，與圍巖呈不協調接觸，厚幾十厘米至數十米，常成群產出。巖盆lopolith：指侵入于層理之間，中央部位微向下凹的盆狀侵入體，與圍巖呈協調接觸，從邊緣到中央厚度漸大。巖蓋lacolith：又稱巖盤，指侵入于層理之間、上凸下平狀侵入體。與圍巖呈協調接觸，從邊緣到中央厚度變大。巖脈vein：指規模小，形狀不規則、厚度變化大且呈分叉復合現象的脈絡狀侵入體。與圍巖常呈不協調接觸，常為巖漿后期的產物。 8. 巖漿巖的物質成分：
v 主要元素(主要造巖元素)：指在巖漿巖中含量較多，起主要作用的元素，它們是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H、P、Mn等，占整個巖漿巖總重量的99.25%。 v 微量元素：指在巖漿巖體系中其總量不超過千分之一，常用ppm(百萬分之一)來表示其含量。巖漿巖中出現的礦物很多，但常見的不過20余種，最常見、最重要的是：石英、長石、云母、輝石、角閃石、橄欖石等稱為主要造巖礦物。 v 長英質礦物與鎂鐵質礦物：長英質（felsic)礦物(淺色礦物)主要由石英、斜長石、鉀長石等組成，不含FeO、MgO。鎂鐵質(mafic)礦物(暗色礦物)中FeO、MgO含量高，SiO2含量低，顏色深，如橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等。 9. 鮑溫反應序列（見ppt）：巖漿冷凝過程中，礦物按兩個系列結晶，一個是不連續反應序列（橄欖石、輝石、角閃石和黑云母），一個是連續翻譯系列（斜長石系列），二者最后合并成一個不連續系列（鉀長石、白云母和石英）。上述反應過程總稱為鮑溫反應序列。
10. 巖漿巖的結構(texture)：指組成物質的結晶程度、顆粒大小、自形程度及相互關系。受溫度、壓力、黏度、冷卻速度等影響。
v 根據結晶程度分為：全晶質結構：全由結晶礦物組成，在中深成侵入巖中常見。結晶條件好，緩慢結晶；半晶質結構：由結晶礦物和玻璃質兩部分組成，在熔巖及淺成侵入巖中常見。玻璃質結構：全由玻璃質組成，只在少數噴出巖中常見。是快速冷凝的產物。 v 根據礦物顆粒的絕對大小，可以分為： 偉晶結構：肉眼可見礦物顆粒，且粒徑大于10mm。
粗粒結構：顯晶質結構，粒徑為10-5mm。
中粒結構：顯晶質結構，粒徑為5-2mm。
細粒結構：顯晶質結構，粒徑為2-0.1mm。
隱晶質結構：顆粒細小，放大鏡不能分辨，顯微鏡下可見礦物顆粒。
v 根據礦物顆粒的相對大小，分為： 等粒結構：巖石中同種主要礦物顆粒大小大致相同。 不等粒結構：巖石中同種主要礦物顆粒大小不等，但分不出大小懸殊。 v 斑狀及似斑狀結構：巖石中礦物存在大小懸殊的兩組，大者稱斑晶，小的稱基質。基質為隱晶質或玻璃質時為斑狀結構，常見于噴出巖或淺成巖中；基質為顯晶質結構時，為似斑狀結構，常見于淺成巖和中深成巖中。 11. 巖漿巖的構造（是指巖石中不同礦物集合體之間的排列方式和充填方式）。
v 塊狀構造：礦物分布均勻，無定向，無空洞，礦物緊密結合。如巨大的花崗巖體都具有塊狀構造； v 斑雜構造：巖石中不同部位的礦物組合或顏色存在很大差異，雜亂無章。成因復雜； v 晶洞構造：侵入巖中具空洞，洞壁上長有良好的晶體，如水晶。 v 流紋構造：由不同顏色的條紋或拉長的氣孔定向排列而成的構造，常見于酸性噴出巖，如流紋巖。 v 氣孔或杏仁構造：未能逸出的氣體殘留在巖石中而形成的大小不等的空洞稱氣孔構造；氣孔被后期物質充填后形似杏仁，稱杏仁構造。 12. 侵入巖和噴出巖的比較：
v 侵入巖：中粗粒結構；100% 結晶；常常包含掉入巖漿中的外來巖石（包體）； v 噴出巖：隱晶質結構-細粒結構；常見玻璃質——非結晶；常見氣泡（氣孔構造或杏仁構造） 13. 巖漿巖的簡略分類和最常見的類型（見ppt）。
五．沉積巖sedimentary rock
1. 沉積巖(sedimentaryrock)：地表或近地表的物質（風化碎屑物、溶解的物質、有機物質及某些火山碎屑和宇宙塵埃等）經過搬運作用、剝蝕作用、沉積作用和成巖作用形成的巖石。沉積巖的形成主要在表生條件下形成的，形成溫度通常低于200度。特點：成層堆積（層理），并有水、大氣和生物作用的痕跡。
2. 形成過程：原始物質經歷：風化作用（物理、化學和生物形成風化產物）；剝蝕作用；搬運作用（營力：風、水、重力、冰川）；沉積作用；成巖作用（diagenesis: 壓實、膠結和重結晶）后固結成巖。
3. 成巖作用：從沉積到成巖過程中所有的化學、物理和生物的變化。發生在地殼上部幾千米的地方，溫度小于150或200℃。包括：
v 巖化作用(lithification)：松散的沉積物變成堅硬巖石的作用。包括壓實作用(compaction)和膠結作用(cementation)。(1)壓實作用compaction: 指松散的沉積物在自身重力的作用下，水分排出，孔隙減小，體積縮小而轉變為固結的巖石過程。見于所有的沉積物，特別是泥質沉積物。如頁巖。(2) 膠結作用Cementation:填充在沉積物孔隙中的礦物質將分散的顆粒粘連在一起。常見的膠結物有鈣質、硅質、鐵質和粘土質。 v 重結晶作用(recrystallization)：從相對不穩定的礦物轉變為相對穩定的礦物。受溫度和壓力的影響使得非結晶物質變成結晶物質，細粒結晶物質變成粗粒結晶物質。如非晶質的碳酸鈣經重結晶作用后可轉變成方解石微晶組成的石灰巖。 4. 沉積巖的成分：
v 沉積巖的礦物成分：在巖漿巖中大量出現的鐵鎂暗色礦物橄欖石、輝石和角閃石等在沉積巖中很少。石英、鉀長石、白云母、酸性斜長石等淺色礦物在巖漿巖和沉積巖中廣泛存在。在沉積巖中有許多新生礦物，如方解石、白云石、粘土礦物、赤鐵礦等，另外還有大量的有機物物質。 v 沉積巖的化學成分：沉積巖原始物質主要來自巖漿巖，因此其平均化學成分和巖漿巖相似，但也有明顯差別： A. Fe2O3和FeO: 沉積巖中Fe2O3的含量高于FeO；巖漿巖FeO略高于 Fe2O3，原因是沉積巖形成于地表富含自由氧的條件下，使大部分Fe2+氧化為Fe3+所致。 B. Na2O和K2O：沉積巖中K2O的含量多于Na2O；巖漿巖相反。原因是巖漿巖風化分解后產生的Na常形成易溶鹽類（氯化物、硫酸鹽類），溶于水中。而含鉀礦物如白云母在表生條件下較穩定，粘土礦物又易于吸附鉀，故母巖中的K大部分保存在沉積巖。 C. 沉積巖中富含H2O 和CO2：這是由于沉積巖形成于表生條件下所致。 5. 沉積巖的結構：
v 結構(texture):指沉積巖組成物質的形狀、大小、結晶程度及排列方式。 v 常見的結構類型（1）碎屑結構：由母巖機械破碎產生碎屑顆粒，經剝蝕、搬運至異地沉積。可分礫狀結構（碎屑粒徑 > 2mm）；砂狀結構（2-0.05mm）；粉砂狀結構（多數為0.05-0.005mm）；（2）泥質結構（＜0.005mm);（3）火山碎屑結構：火山爆發時產生的碎屑物經過搬運沉積作用而形成的結構。包括集塊結構（ > 64mm） 集塊巖；火山角礫結構（64-2mm）火山角礫巖；凝灰結構（<2mm）凝灰巖。（4）生物結構：由生物遺體或碎屑形成的巖石所具有的結構。生物含量在30%以上，為灰巖和硅質巖的常見結構。（5）晶粒結構：由化學沉積作用形成的結晶巖石所具有的結構。 6. 沉積巖的主要種類：
（1）陸源碎屑巖(terrigenous clast)：沉積物質主要為機械搬運后沉積的各種陸源碎屑物質與粘土礦物組成的物質。碎屑巖類的分類主要依據顆粒大小：
礫巖：粒徑大于2mm、含量大于50%的碎屑物所組成。圓滑—礫巖；棱角—角礫巖。
砂巖：粒徑為2-0.05mm、含量大于50%的碎屑所組成。碎屑成分有石英、長石、巖屑，膠結物有鈣質、鐵質和硅質。常具有斜層理、粒序層理構造。
粉砂巖：粒徑為0.05-0.005mm、碎屑物含量大于50%。
泥巖和頁巖：粒徑小于0.005mm的碎屑物或粘土礦物所組成。
（2）火山碎屑巖：主要由火山作用產生的各種碎屑物質經過搬運后沉積的巖石。
v 集塊巖：由直徑大于64mm的火山彈及熔巖碎塊堆積而成，含量大于50%。常分布在火山通道附近。 v 火山角礫巖：由直徑為64-2mm的火山碎屑物及熔巖角礫所組成，含量大于50%，多分布在火山集塊巖的外圍。 v 凝灰巖：由直徑小于2mm的火山碎屑物堆積而成，分布廣泛。 （3）碎屑生物化學巖。
v 石灰巖：由方解石所組成的碳酸鹽巖，可分多種類型，如鮞狀構造、竹葉狀構造、晶粒結構和生物結構等，泥質成分增至25%-50%稱為泥灰巖。 v 白云巖：由白云石所組成的碳酸鹽巖，顏色常成灰白色，具晶粒結構或鮞狀結構，遇稀鹽酸不起泡，常具刀砍紋。硅質巖：主要由SiO2所組成，多為隱晶質，致密堅硬，常呈條帶狀、層狀和結核產出。 （4）化學巖——蒸發巖。在干熱的條件下，鹽度較高的溶液或鹵水通過蒸發濃縮作用形成的沉積巖，如石膏、石鹽、芒硝、鉀鹽等。
（5）有機巖——煤（coal）。煤是植物遺體通過生物化學作用和物理化學作用，經過百萬年的埋藏形成的有機巖。
7. 沉積巖的構造：組成巖石的各種組分的空間分布和排列方式所顯示出來的形貌特征。
v 構造類型：層理構造包括層內構造和層面構造，其他如疊瓦狀構造。 v 紋層：又稱細層，層理中可以劃分的最小層狀單位，具有明顯的上下邊界，內部顏色、成分和粒度比較均一。多在毫米級 v 層系：有一組相似的紋層疊置而成。結構和產狀相似。 v 層系組：相似的環境下形成的層系組合，代表一套層理的基本單元。相鄰層系組間的界面稱為層面。 8. 層理的主要類型：
(1) 水平層理和平行層理：細層界面平直且相互平行，并與層面一致。水平層理產于泥巖和頁巖中，由懸浮物質或溶解物質沉淀而成，低能環境（比較弱的水動力條件下）如深湖、瀉湖、深湖沉積；平行層理產于砂巖和礫巖中，高能環境（強的水動力），如河道、湖岸或海灘；
(2) 波狀層理：層面波狀起伏，總體平行于層面。由水介質呈波狀運動所致。當沉積速率大于流水的侵蝕速率時可連續沉積；
(3)交錯層理(斜層理)：由一系列斜交或交切的層系組成。板狀交錯層理（層系界面大致平行）；楔狀交錯層理（層系界面不平行）；槽狀交錯層理（細層和界面呈槽狀，層系界面呈弧狀交切）；羽狀交錯層理；交錯層理可以指示流向。也可恢復由構造運動所翻轉的巖石序列。其他(4) 遞變層理；(5) 透鏡狀層理；(6) 韻律層理
9.層面構造：發育在巖石層面上的各種構造。包括波痕（ripple mark)；沖刷痕：如壓刻痕(槽痕、溝痕)；暴露標志（泥裂mud crack、雨痕、晶痕及足跡）。
10. 沉積巖的顏色：
v 原生色：又分繼承色和自生色，繼承色（繼承母巖的顏色）是所含礦物的顏色；自生色是自生礦物及原生混入物的顏色；次生色：是風化后變成的顏色。繼承色和自生色可以用來判斷沉積環境，次生色不能作為相標志。大部分自生色和次生色由色素造成，即沉積巖的顏色由含鐵質化合物或含游離碳等染色物質造成的，含二價鐵呈綠色，三價鐵呈紅色，含少量有機碳呈灰色，多的呈黑色。 v 黑色，有機質豐富，代表還原環境； v 紅、黃、棕 色，含鐵的氧化物或氫氧化物（赤鐵礦、褐鐵礦），氧化環境、炎熱氣候下的產物； v 綠色，多數是由于含低鐵的礦物如海綠石、綠泥石（少數是由于含銅的化合物如孔雀石），弱氧化或弱還原的環境。
七．變質巖
1. 變質作用(metamorphism): 原已存在的各種巖石，由于受構造運動、巖漿作用及地熱流變化等內力地質作用的影響，使其所處的地質環境的物理化學條件發生改變，從而導致巖石在基本保持固態情況下的結構、成分、構造等發生一系列的變化而形成新的巖石的過程。
v 變質巖(metamorphic rock):由變質作用而形成的巖石。由沉積巖變質而形成的稱為副變質巖，由巖漿巖變質形成的稱為正變質巖。注意：變質作用屬內生地質作用，變質礦物往往有較高的結晶程度，這與巖漿礦物很相似；變質作用往往是在定向壓力下發生的，因此即使是非等粒礦物在變質過程也往往發生定向排列(呈現定向構造)，形成與沉積巖相似的層狀構造(片理)；這些是變質巖的重要鑒別特征。從體積上看，變質巖約占地殼總體積的四分之一(27.6%)，其中最常見的是片麻巖(21.4%)，其次為片巖(5.1%)，板巖，千枚巖和大理巖。片麻巖是礦物有定向排列習性(條帶狀、片麻狀構造、貌似沉積層理構造)的變質巖。片巖主要由泥巖或頁巖變質而成，由于泥質、粘土質礦物轉變成片狀云母有良好片理而得名。大理巖是經歷了重結晶的石灰巖或白云巖。 2. 引起變質作用的因素：溫度(temperature)；壓力(pressure)；化學活動性流體(chemically active fluids)。
v 變質作用的溫度范圍大致由150-200度至650-1100度之間，低于150-200度時就向成巖作用過渡，高于650-1100度時就向巖漿作用過渡。 v 壓力是上覆巖石的重量引起的壓力。隨深度而增加，速率為25-30MPa/km。a)靜壓力使巖石或礦物體積變小，形成密度更大的新礦物，同時使巖石塑性變形。如高嶺石變質成紅柱石。b)動壓力——應力。由構造運動產生的定向壓力。可引起礦物的壓溶和重結晶，導致礦物在垂直動壓力的平面上定向排列（片理或劈理），也可使巖石脆性破裂變形。 v 化學活動性流體（chemically active fluids)是存在于巖石孔隙中的一種具有很大揮發性和活動性的流體。主要成分是H2O和CO2，此外還有多種易揮發分和易溶物質。來源：孔隙水、變質反應過程中析出的H2O和CO2、巖漿分異產生的揮發分和地下深部熱液。作用：主要起溶劑作用，帶入帶出組分，參與化學反應形成新礦物。 3. 變質作用的方式：重結晶、變質結晶、交代、變質分異、變形和碎裂。
v 重結晶作用：巖石在固態的情況下，原先存在的同種礦物，經過有限的顆粒溶解、組分遷移，再重新結晶成較大顆粒的作用。只是顆粒大小發生改變，沒有新礦物的產生。如石灰巖重結晶成為大理巖。 v 變質結晶作用：在特定的溫壓范圍內，固體巖石內部的不同化學組分重新組合，結晶形成新礦物的過程。作用在封閉的系統內進行，無物質的帶入和帶出。 v 交代作用：化學活動性流體與周圍巖石之間發生物質交換的作用。過程中不僅有新礦物的產生和舊礦物的消失，而且使巖石總體化學成分發生改變。 v 變質分異作用：成分均勻的巖石，在巖石總體化學成分不變的前提下，經變質作用后造成礦物組分不均勻的一種變質作用。注意：組分在空間上有一定范圍的遷移，不同于一般的重結晶作用；沒有組分從體系中帶出或帶入，不同于交代作用。常形成條帶狀、片狀和片麻狀等典型的變質巖構造。 v 變形及碎裂作用：巖石在應力的作用下，當應力超過巖石塑性屈服強度時，會出現塑性變形；當應力超過其彈性極限時，則總體發生破裂。 4. 變質作用的類型：根據變質作用發生的地質環境和變質過程中起主導作用的物理化學因素可以分為：接觸變質作用；動力變質作用；氣－液變質作用；區域變質作用；混合巖化作用。指巖漿侵入過程中，由于巖漿帶來的熱量和揮發性流體的影響，引起侵入體與圍巖之間的接觸帶產生變質作用。
v 接觸變質作用特點：1. 規模不大僅發生于巖體與圍巖之間；2，隨著與巖體距離的增加，接觸變質程度逐漸降低。變質作用的因素主要是溫度和化學活動性流體，據此可進一步分為：A 接觸熱變質作用和B 接觸交代變質作用。由于巖漿帶來的熱能導致接觸帶發生的變質作用。方式主要為重結晶和變質結晶作用。如大理巖、角巖、石英巖等。化學成分在變質前后基本不變。如石英砂巖——石英巖；石灰巖——大理巖；由于巖漿侵入帶來的揮發性流體對接觸帶兩側巖石產生交代反應導致的一種變質作用。作用前后巖石化學成分有顯著的變化，并有新礦物的產生。典型的例子為矽卡巖：是在花崗閃長巖等中酸性侵入巖與石灰巖等碳酸鹽巖相接觸的條件下形成的。 v 動力變質作用：是在構造運動產生的構造應力作用下，巖石發生破裂、變形及與其伴隨的重結晶作用。分兩種： A 地殼淺部的動力變質作用；深度一般小于10-15km，溫度小于250-300度，靜壓力小，以脆性破裂為主，最后形成構造角礫巖和碎裂巖等。B 地殼深部的動力變質作用。深度一般大于10-15km，溫度大于250-300度，靜壓力較大，以塑性變形為主，最后形成糜棱巖及構造片巖等。 v 氣液變質作用：指熱的氣體及溶液作用于已形成的巖石，使其礦物成分、化學成分及結構構造發生變化，形成新的巖石的過程。變質方式是交代作用，通常沿構造破碎帶及礦脈兩側發育，故又稱圍巖蝕變，其產物稱為蝕變巖。如云英巖、青磐巖和蛇紋巖等。 v 區域變質作用：在大范圍內發生的，由多種變質因素綜合引起的復雜的變質作用。是變質作用中最主要的類型。典型產物有板巖、千枚巖、片巖、片麻巖和麻粒巖等。按所處的變質環境的壓力、溫度的差異，可分為A 低壓區域變質作用；B 中壓區域變質作用 C 高壓區域變質作用；A 低壓區域變質作用：深度淺，通常小于10km，壓力一般為200-400Mpa，但溫度通常較高，可達800度以上。變質巖中出現特征性的低壓礦物，如紅柱石、堇青石等。B 中壓區域變質作用：深度一般大于10km，壓力一般為300-800Mpa。泥質變質巖中出現藍晶石（低溫）和夕線石（高溫）為特征。C 高壓區域變質作用：深度一般大于15km，壓力一般為300-1000Mpa，并伴隨有強烈的構造應力作用，溫度較低。出現藍閃石、硬玉和文石為特征。 v 混合巖化作用。變質作用向巖漿作用過渡的一種超變質作用。在該變質作用中長石、石英等低熔點礦物重熔和分異，形成長英質脈體，并與殘留的變質巖基體一起組成各種混合巖。常見的混合巖有眼球狀混合巖、混合花崗巖等。 5.變質巖的礦物成分：在巖漿巖或沉積巖中主要造巖礦物，如石英、長石、方解石等在變質巖中也常見。特有的變質礦物，如石榴子石、紅柱石、硅灰石、滑石、石墨等，是鑒定變質巖的標志。變質巖中礦物特點：片狀、針狀、柱狀礦物較多，分子體積小、比重大得多，變形現象發育。
6. 變質巖的結構：變余結構、變晶結構、變形結構、交代結構。
v 變余結構(palimpsesttexture)：變質程度淺，保留了部分原巖的結構。變余結構為低級變質巖（變質程度較低）中常見的一種結構。其命名原則為變余加上原來的結構名稱。如變余砂狀結構、變余礫狀結構等。 v 變晶結構：在變質過程中由變質結晶和重結晶所形成的結構。與巖漿巖結晶結構相比，不同在于：同一世代變晶礦物沒有明顯的先后順序，礦物的結晶程度取決于結晶能力。按粒度的絕對大小可進一步分為：粗粒（>3 mm）、中粒(3-1mm)、細粒（1-0.1mm)、顯微(<0.1mm)。按晶粒相對大小及形態可以劃分為：等粒狀變晶結構、角巖結構(顯微粒狀變晶結構)、斑狀變晶結構、鱗片狀變晶結構、鱗片粒狀變晶結構、纖維狀變晶結構。 v 變形結構：受應力擠壓而使礦物顆粒破裂，錯動、塑性變形等形成：角礫狀結構、碎裂結構、糜棱結構（研磨成細粒，定向） 7.變質巖的構造：變余構造、變成構造、混合構造。
v 變余構造：巖石經變質后，仍保留原來巖石的構造特征，稱之為變余構造。常見的變余構造有變余層理構造、變余礫狀構造、變余流紋構造等。 v 變成構造：變質過程中形成的特征構造。斑點狀構造、板狀構造、千枚狀構造、片狀構造、片麻狀構造、塊狀構造。 8.常見的變質巖：
v 石英巖：石英砂巖等硅質巖變質形成，白色、灰色、粒狀變晶結構，塊狀構造。石英含量大于70%，其次為長石、云母和綠泥石等。 v 大理巖：碳酸鹽巖接觸熱變質作用或區域變質作用形成。白色，變晶結構，塊狀構造，礦物成分是方解石，白云石。 可有透閃石，硅灰石，透輝石等變質礦物。 v 角巖：泥質巖接觸熱變質作用形成。暗灰色或黑色，角巖結構或斑狀變晶結構，變斑晶是紅柱石，堇青石等。 v 區域變質巖： 板巖：變質程度低，原巖礦物成分基本沒重結晶具板狀構造，變余結構，一般是泥質巖，粉砂巖或凝灰巖變質形成。 千枚巖：變質程度較板巖高，原巖礦物基本重結晶，主要是絹云母， 綠泥石，鈉長石等。鱗片變晶結構，千枚狀構造。 片巖：變質程度更高，具顯晶質的鱗片粒狀變晶結構，片狀礦物是云母，綠泥石。粒狀礦物是石英，長石，片狀構造。 片麻巖：礦物粒度大于1mm，中－粗粒粒狀變晶結構，片麻狀構造，石英和長石的含量大于50％，長石含量大于25％。
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