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1绪论1、地质学和地貌学的定义地质学（geology）是研究地球及其演变的一门自然科学，主要研究岩石圈的物质组成、构造、形成及其变化和发展历史以及古生物变化历史。地貌学（geomorphology）则是研究地球表面的形态特征、结构及其发生、发展和分布规律，并利用这些规律来认识、利用和改造自然的科学。2、地质学的研究内容1.研究地球的物质组成研究。2.研究地壳和地球的构造特征。3.研究地球的形成历史和演化规律以及古生物演化特征研究。4.研究地质学的研究方法与手段。5.研究地质学的应用问题。6.综合性研究。3、地貌学的研究内容针对不同的研究内容，我国的地貌学出现了一些新的分支学科：.1.气候地貌学研究不同气候区的地貌形成、演变规律和地貌组合特征。2.构造地貌学研究构造运动形成的各种地貌（如构造运动隆起形成的山地），以及地质构造受外力作用后形成的各种地貌类型（如背斜山、向斜谷、背斜谷、向斜山等）。3.岩石地貌学研究不同类型的岩石在外力剥蚀作用下形成的各种地貌形态。具有不同结构、构造及矿物成分的不同岩石，以及在不同外力条件下的同种岩石，都可形成不同的地貌特征。4.动力地貌学运用河流动力学、海洋动力学、冰川动力学和风沙动力学的原理，研究河流地貌的演变、海岸地貌的形成发展、冰川地貌的成因以及沙丘的形成和移动规律。5.沉积地貌学根据沉积物的成因和结构来研究地貌的形成和发展。6.历史地貌学研究不同阶段的地貌发育历史及地貌组合特征，并联系古自然环境对地貌发育的影响。7.研究地貌学的应用问题分支学科有农业地貌学、工程地貌学、石油天然气地貌学等。3、地质作用的特点和研究方法1.地区特色地质作用的发生和发展具有共同规律，但不同地方的地质作用是不同的，而且同一类地质作用在不同地方也具有其特殊性。2.现象复杂地质作用包括从原子和离子的自然行为，到矿物、岩石的形成和变化，直到地壳各部分的活动以及山川的形成等。控制和影响这些变化和反应的因素是极其复杂多样的，有光、热等各种能量的相互作用和转化，有地球本身的特性，也有宇宙因素的影响等等。23.作用时间长地球约有46亿年发展历史。许多地质作用过程是人们不能亲眼看到的。地质作用发生和延续的时间一般很长，海陆变迁、海底扩张等过程，一般以百万年为单位计算。有些地质作用看起来其表现时间很短，如地震、火山，但其发生之前能量的聚集过程却相当长。4、地质作用的研究方法根据地质作用的特点，它的研究方法有：1.野外调查2.室内实验、分析3.提出假说5、“将今论古”的思想内涵“将今论古”的思想是：发生在地质历史时期的地质作用及其结果，与现在正在进行的地质作用及其产物有相似之处，所以从研究现代地质作用过程和产物中总结的规律，可以用来分析和推断发生在古代的地质作用过程和当时的古地理环境。第一章地球1、大地水准面的概念地球表面是非常崎岖不平的，我们通常所说的地球形状是指大地水准面所圈闭的形状，所谓大地水准面（geoid）是指由平均海平面所构成并延伸通过陆地的封闭曲面。2、地球的形状和大小地球的整体形状十分接近于一个扁率非常小的旋转椭球体（即扁球体）。其赤道半径略长、两极半径略短，极轴相当于扁球体的旋转轴。根据国际大地测量与地球物理联合会1980年公布的地球形状和大小的主要数据如下：赤道半径6378.137km两极半径6356.752km平均半径6371.012km扁率1/298.257其实，地球的真实形状与上述扁球体稍有出入。其南半球略粗、短、南极向内下凹约30m；北半球略细、长，北极约向上凸出10m。所以夸张地说，地球的真实形状略呈梨形。3、地球的物理性质4、地球的构造的概念地球的构造是指地球的组成物质在空间分布和彼此间的关系。35、地球的构造地球物质的成分和分布是不均匀的，具有层圈构造。从地表以上到地球大气的边界部位统称为地球的外部。地球的外部是由多种物质组成的一个综合体，既有有机物，也有无机物；既有气态物质，也有固态和液态物质。分布于地球外部的这些物质，并不是杂乱无章的，它经历了漫长的地质演化过程，现已形成了一些分布有序、物质构成有别的外部圈层。地球的外部圈层可分为大气圈、水圈和生物圈，它们各自形成一个围绕地表自行封闭的圈层体系。6、大气圈大气圈（atmosphere）是因地球引力而聚集在地表周围的气体圈层，是地球最外部的一个圈层。7.大气圈的结构大气圈在垂直方向上的物理性质有显著的差异，根据温度、成分、电荷等物理性质，以及大气的运动特点，可将大气圈自地面向上依次分为对流层、平流层、中间层、暖层及散逸层。8、水圈（hydrosphere）是指由地球表层水体所构成的连续圈层。水（water）是组成自然界最重要的物质之一，是一切生物生存必不可少的物质条件，对地球表层环境的形成和改造起到重要的作用。9、水的循环及其意义自然界中以各种形式存在的或保存在不同环境中的水，并不是固定不变的，它在自然因素和人为因素的影响下处于不断的运动和转换之中，这就称水圈的循环。水循环是自然水体运动的最基本特征，它还可分为大循环和小循环。海洋表层水体经蒸发作用，一部分水进入大气圈，并运动到陆地的上空，当气温降低时，水蒸汽又凝结成雨、雪降到陆地。降落到陆地上的水一部分进入地下成为地下水，另一部分又蒸发回到大气圈，其余部分则以地面流水的形式又回到海洋。这样水就从海洋到陆地再回到海洋完成一个完整的水循环过程，这称为水圈的大循环。水圈的小循环是指陆地内部或海洋内部的水循环，当然水圈的小循环还可以进一步划分为更次一级的水循环。实际上，自然界的水循环是很复杂的，有不同规模、不同时间尺度、不同形式的水循环。不仅有大气圈、水圈和生物圈之间的水循环，还有岩石圈与地球三个外部圈层的水循环。由于水的循环，形成了外力地质作用的动力。它们在运动过程中可不断产生动能，对地球表面进行改造。10、生物圈生物圈（biosphere）是指地球表层由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层，是地球上所有生物及其生存环境的总称。11、地球内部圈层的划分依据目前对地球内部的了解，主要是借助于地震波研究的成果。地震发生时，人们会感到地球在剧烈4颤动，这是由于地震所激发出的弹性波在地球中传播的结果，这种弹性波就叫地震波（seismicwave）。地震波主要包括纵波（P波）、横波（S波）和面波，其中对地球内部构造研究有意义的是纵波和横波（注：面波只沿地表传播）。质点的振动方向与地震波传播方向一致的波称纵波；质点的振动方向与地震波传播方向垂直的波称横波。地震波从地震的震源激发向四面八方传播，到达地表的各个地震台站后被地震仪所记录下来。根据这些记录，人们可以推断地震波的传播路径、速度变化以及介质的特点，通过对许多台站的记录进行综合分析研究，便可以了解地球的内部构造。所以，有人把地震比喻为地球内部的一盏明灯，它发出的地震波“照亮”了地球的内部。12、地球内部圈层的划分地震波的传播速度总体上是随深度而递增变化的。但其中出现2个明显的一级波速不连续界面、1个明显的低速带和几个次一级的波速不连续面。莫霍洛维奇不连续面（简称莫霍面，Mohodiscontinuity）该不连续面是1909年由前南斯拉夫学者莫霍洛维奇首先发现的。其出现的深度在大陆之下平均为33km，在大洋之下平均为7km。在该界面附近，纵波的速度从7.0km/s左右突然增加到8.1km/s左右；横波的速度也从4.2km/s突然增至4.4km/s。莫霍面以上的地球表层称为地壳（crust）。古登堡不连续面（简称古登堡面，Gutenbergdiscontinuity）该不连续面是1914年由美国地球物理学家古登堡首先发现的，它位于地下2885km的深处。在此不连续面上下，纵波速度由13.64km/s突然降低为7.98km/s，横波速度由7.23km/s向下突然消失。并且在该不连续面上地震波出现极明显的反射、折射现象。古登堡面以上到莫霍面之间的地球部分称为地幔（mantle）；古登堡面以下到地心之间的地球部分称为地核（core）。低速带（或低速层，low-velocityzone）低速带出现的深度一般介于60～250km之间，接近地幔的顶部。在低速带内，地震波速度不仅未随深度而增加，反而比上层减小5％～10％左右。低速带的上、下没有明显的界面，波速的变化是渐变的；同时，低速带的埋深在横向上是起伏不平的，厚度在不同地区也有较大变化。横波的低速带是全球性普遍发育的，纵波的低速带在某些地区可以缺失或处于较深部位。低速带在地球中所构成的圈层被称为软流圈（asthenosphere）。软流圈之上的地球部分被称为岩石圈（lithosphere）。因此，地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。根据次一级界面，还可以把地幔进一步划分为上地幔和下地幔，把地核进一步划分为外地核、过渡层及内地核。在上地幔上部存在着一个软流圈，软流圈以上的上地幔部分与地壳一起构成岩石圈。13、陆地地形的分类按其起伏高度又分为：山地、丘陵、高原、平原和盆地。14、海底地形的分类按海水深度和地形特点，海底地形可分为海岸带（滨海带）、浅海带（陆棚或大陆架）、半深海带（大陆坡）、深海带（洋床或洋盆）和深海沟、海岭等。15、地壳的结构根据地壳组成物质的差异，将地壳分为两层（见图1-4）5（一）花岗岩质层花岗岩质层在地壳上部呈不连续分布，厚度为0~22km。其在陆地上较厚，在海洋较薄或缺失。化学成分以硅、铝为主，故又称硅铝层。密度较小平均为2.7g/cm3，压力小，放射性高。（二）玄武岩质层玄武岩质层是花岗岩质层下面的地壳，下部呈连续分布的一层，以莫霍面为下限，深达20~80km，各地不等，平均深33km。化学成分除硅、铝外，铁、镁相对增多，故称为硅镁层。密度较大，约为2.9g/cm3，压力可达9.119625×108Pa，温度在1000℃以上。地壳的物质，不仅在垂直方向上有显著差异，而且在水平方向上，陆地和海洋地区也有很大的差异，即陆地上层有很厚的花岗岩质层，而海洋区则主要是玄武岩质层。在太平洋底和某些内陆海底只有硅镁层而没有硅铝层。因此，地壳又可分为大陆地壳和海洋地壳两种类型。16、克拉克值和丰度值美国学者克拉克（1889年）最早研究了地壳中元素的平均含量。他根据采自世界各地的5159个岩石样品的化学分析数据，求出了地壳内50种元素的平均质量百分比。鉴于他在这项工作中的贡献，地质学上把元素在地壳中的平均质量百分比称为元素的克拉克值。而某一地区某种化学元素的质量百分比称为该元素的丰度值。17、地质年代的概念和分类地质年代（geologictime）就是指地球上各种地质事件发生的时代。它包含两方面含义：其一是指各地质事件发生的先后顺序，称为相对地质年代；其二是指各地质事件发生的距今年龄，由于主要是运用同位素技术，称为同位素地质年龄。这两方面结合，才构成对地质事件及地球、地壳演变时代的完整认识，地质年代表正是在此基础上建立起来的。18、相对地质年代的确定确定岩石的相对地质年代的方法通常是依靠下述三条准则（一）地层层序律地质历史上某一时代形成的层状岩石称为地层（stratum）。地层形成时的原始产状一般是水平的或近于水平的，并且总是先形成的老地层在下面，后形成的新地层盖在上面，这种正常的地层叠置关系称为地层层序律。当地层因构造运动发生倾斜但未倒转时，地层层序律仍然适用，这时倾斜面以上的地层新，倾斜面以下的地层老。当地层经剧烈的构造运动，层序发生倒转时，上下关系则正好颠倒。（二）化石层序律地质历史上的生物称为古生物，化石（fossil）是保存在地层中的古代生物遗体和遗迹，它们一般被钙质、硅质等充填或交代（石化）。不同时代的地层中具有不同的古生物化石组合，相同时代的地层中具有相同或相似的古生物化石组合；古生物化石组合的形态、结构愈简单，则地层的时代愈老，反之则愈新。这就是化石层序律或称生物群层序律。（三）地质体之间的切割律块状岩石常常与层状岩石之间以及它们相互之间存在着相互穿插、切割的关系，这时，它们之间的新老关系依地质体之间的切割律来判定，即较新的地质体总是切割或穿插较老的