第四章岩石圈与地球表层结构和轮廓

第二篇各圈层的组成、结构、运动与特征第四章岩石圈与地球表层结构和轮廓第五章大气圈与气候分异规律第六章水圈与水平衡第七章生物圈与生态系统第四章岩石圈与地球表层结构和轮廓第一节岩石圈的组成第二节岩石圈的结构第三节岩石圈的运动第四节固体地球表面的结构与轮廓第五节构造地貌第六节岩石圈与人类第一节岩石圈的组成一、化学元素组成：地壳中含有化学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％。第四章固体地球及地壳的元素重量百分比固体地球地壳地壳（莫霍面以上）中化学元素的平均含量相差极为悬殊。氧几乎占有一半，硅约占1/4，铝约占1/13。固体地球(包括地壳、地幔、地核）中主要的元素和地壳中含有的绝大多数相似，但固体地球中铁的含量占有很大的比例。第四章岩石圈（包括全部地壳和上地幔顶部的橄榄岩）的原子组成：对于整个岩石圈的原子组成来说，氧占60.4%，硅占20.5%，铝占6.2%，氢占2.9%，钠占2.49%，铁、钙、镁和钾分别占1.9%、1.88%、1.77%和1.37%，其他元素含量都小于1%。第四章原子组成／％岩石圈的原子组成（赫钦逊《生物圈》）二、矿物组成：矿物定义及与岩石的关系：３４页组成岩石主要成份的矿物，称造岩矿物，最常见的造岩矿物有长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石等。它们也是组成岩石圈的主要矿物。三、岩石圈的岩石组成岩石组成:岩石定义＼分类36页火成岩：火成岩以岩浆岩为主。岩浆岩是由岩浆凝结形成的岩石，约占地壳总体积的65%。分类：酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。也可划分为侵入岩和喷出岩。变质岩：由地球内力作用引起的岩石性质的变化过程总称为变质作用。由变质作用形成的岩石，就是变质岩。变质作用的因素：温度、压力和化学因素。第四章沉积岩：暴露在地表的岩石，经过风化、剥蚀在原地或经搬运堆积下来，经过成岩作用而形成的岩石。类型：碎屑岩类，粘土岩类，生物化学岩类。（一）岩浆岩1、岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。岩浆岩约占地壳总体积的65%。2、岩浆岩分类（1）按矿物组成分为：超基性岩（SiO245%）基性岩（45%SiO252%）中性岩（52%SiO265%）酸性岩（65%SiO2）（2）依据形成过程分为侵入岩和喷出岩。a、深部岩浆因上部压力的降低而向上运移，沿着岩石圈破裂带上升而侵入到地壳上部而未达到地表即冷凝成岩，（这一过程）称为侵入作用，所形成的岩石称为侵入岩。b、当岩浆喷出地面时,称为火山活动或喷出活动,由此冷却凝固而成的岩石称为喷出岩(又称火山岩)玄武岩（基性喷出岩）流纹岩（酸性喷出岩）安山岩（中性喷出岩）花岗岩（酸性深成岩）（二）沉积岩沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和经过漫长的压实作用形成的岩石。沉积岩结构1、沉积岩的重要性:沉积岩在解释地球历史时显得特别重要，地质学家能根据岩石的原生构造，推断出岩石的历史，包括原岩的组成、搬运的形式和距离以及颗粒成岩时的自然环境，即沉积环境。2、主要特征：具有层理（层理是指岩石的成分、结构、粒度、颜色等性质沿垂直于层面方向变化而形成的层状构造。），富含次生矿物、有机质及生物化石。层面呈波浪起伏，或残留波痕、雨痕、泥裂等。泥裂生物化石波痕生物化石次生矿物是由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变而不同于原生矿物。沉积岩的几种常见层理沉积岩是在外力作用下形成的一种次生岩石。沉积岩的物质组成中含次生矿物和有机物质以及存在化石。沉积岩最突出的特点是呈层状。岩层在垂直和水平方向上的变化，能很好地反映出沉积物形成时的沉积环境以及沉积岩形成时的性质。沉积岩具有多种构造，其中最突出的是层理构造和层面构造。层理指岩石的成分、结构、粒度、颜色等性质沿垂直于层面方向变化而形成的层状构造。它表明岩层是按一定的顺序和形式，一层叠一层构成的。(bujiang)第四章沉积岩石与层理第四章3、主要类型：碎屑岩类（砾岩砂岩）由碎屑物经胶结而成。按成因可分为火山碎屑岩和正常碎屑岩两种。粘土岩类（页岩泥岩）由大量粘土矿物和其他细微物质组成,泥质结构,具页理的叫页岩;块状的叫泥岩。生物化学岩类（硅质岩石灰岩）绝大多数的生物化学岩是在海相或湖相环境中由化学或生物化学过程形成的。结构：具化学结构（显晶或隐晶；熔岩体内部冷却稍为缓慢些，常结晶成显微级的晶体，这称为隐晶质结构。而岩浆在地下缓慢冷却和从容结晶时形成肉眼明显可见的晶体，这称为显晶质结构）和生物结构（含遗体化石），成份较为单一，种类繁多，常为单矿岩或矿石。角砾岩砾岩砾岩砂岩页岩硅质岩（三）变质岩1、变质岩：地壳中原有的岩石，由于经受构造运动、岩浆活动或地壳内的热流变化等内动力的影响，使其矿物成分和结构、构造发生不同程度的变化，统称为变质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩。变质岩的特点,一方面受原岩的控制,而具有一定的继承性,显示出原岩的某些特征;另一方面由于变质作用,而在矿物成分、结构和构造上又与原岩有明显的差异。2.变质作用的因素岩石变质的因素,主要是岩石所处环境物理条件和化学条件的改变,物理条件主要指温度和压力,而化学条件主要指从岩浆中析出的气体和溶液。变质条件主要来源于构造运动、岩浆活动和地下热流,因此变质作用是属于内力作用的范畴。常见的岩石类型有:板岩、千枚岩、片岩、片麻岩（四）地质作用与岩石循环沉积岩、火成岩和变质岩是可以相互转化的,它们之间的相互转化叫做岩石的循环或地质循环。火成岩变质可以形成变质岩,风化、分解、搬运、沉积、固结就会转化为沉积岩;变质岩熔融再凝结也会变为火成岩,变质岩风化、分解、搬运、沉积、固结也会转化为沉积岩。沉积岩变质可以形成变质岩,熔融再凝固就会变为火成岩;三大类岩石的相互关系岩石转化循环示意图崩解分解溶蚀沉积物的搬运和沉积喷出的火成岩埋藏和岩化沉积岩变质作用变质岩变质作用熔化侵入岩浆的上升侵入的火成岩岩浆的上升由地壳上升和剥蚀而露出放射热太阳能第四章第二节岩石圈的结构地壳的垂直分层：岩石圈包括地壳与上地幔上部软流圈之上的部分。地壳也可以分为上下两层。上层为花岗岩层；下层为玄武岩层。第四章地壳上层为花岗岩层,其化学成分以O、Si、Al为主,Na、K也较多,故此层又称为硅铝层。此层厚度在山区和高原区可达40km,在平原区常为10km,在海洋地区则显著变薄,甚至完全缺失(如太平洋),因此是一个不连续圈层。这一层是地球外力作用最显著的地带,物质组成极为多样,构造形态和地貌形态也非常复杂。下层为玄武岩层,其成分虽仍以O、Si、Al为主,但比起上部则相对减少,而Mg、Fe、Ca成分则相应增多,故此层又称为硅镁层,此层在大陆部分延伸至花岗岩层之下,推测厚度达30km,在海洋地壳部分平均厚度5～8km,其上直接为海洋沉积层,并被海水所覆盖。地壳的水平变异：地壳可以分为大陆型地壳(简称陆壳)和大洋型地壳(简称洋壳)。陆壳的特征是厚度较大(30～70km),具双层结构,即在玄武岩层之上有花岗岩层(表层的大部分地区有沉积岩层)。总的来看,硅铝层好像浮在硅镁层之上,地表起伏较大(如高山、高原),莫霍面的位置越深,地壳越厚。洋壳的特征是厚度较小,最薄的地方不到5km,一般只有单层结构,即玄武岩层,其表层为海洋沉积层所覆盖。此外,在陆壳和洋壳交会处还可以分出过渡型地壳,又称为次大陆型地壳,其特点介于以上两种类型地壳之间。从图4-9可以明显看出陆壳和洋壳在结构、厚度等方面的差异。地壳厚度的差异性和垂直结构及物质成分的不均匀性,构成了地壳总的特征,这种特征常导致地壳物质的重新分配和调整,以便达到新的平衡关系,这是引起地壳运动的因素之一。第三节岩石圈的运动岩石圈运动的形式：水平运动（造山运动）；垂直运动（造陆运动）。第四章1、水平运动水平运动：地壳或岩石圈块体沿大地水准面切线方向运动。常表现为岩石水平方向的挤压和拉张,也就是产生水平方向的位移以及形成褶皱和断裂。在构造上形成巨大的褶皱山系和地堑、裂谷等。所以,岩石圈的水平运动也称为造山运动2、垂直运动垂直运动：地壳或岩石圈块体的升降运动。常表现为大规模的缓慢的上升或下降,形成规模不等的隆起或坳陷,即，地壳上升为山地、高原，下降为盆地、平原。并导致海陆的变化。所以岩石圈的垂直运动为“造陆运动”。二、岩石圈运动的表现：褶皱：岩层的弯曲现象称为褶皱；它的规模可以长达几十到几百千米，也可以小到在手标本上出现。褶皱构造通常指一系列弯曲的岩层，而把其中一个弯曲称为褶曲。他们有时并无严格的区分，而且在许多外文中也是同一个术语。褶皱成因：由构造运动形成（内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的作用，称为岩石圈的运动，又叫构造运动。），可能是由升降运动使岩层向上拱起和向下坳曲，但大多数是在水平运动下受到挤压而形成的，而且缩短了岩层的水平距离。褶曲形态：形态多种多样，但基本有两种背斜和向斜；背斜和向斜的区分外形：背斜是岩层上凸的弯曲，两翼岩层从中心向外倾斜；向斜是岩层下凹的弯曲，两翼岩层自两侧向中心倾斜。但有些时候如当褶曲横卧时，或褶曲两翼平行而顶部被蚀去时，或褶曲呈扇形弯曲而顶部也被剥蚀，或褶曲成翻卷状态时，都无法利用形态区分背斜或向斜；本质：从组成褶曲核部和两翼岩层的新老关系来区分，即褶曲的核部是老岩层，而两翼是新岩层，就是背斜；相反，褶曲核部是新岩层，而两翼是老岩层，就是向斜。或者说，由核到翼，岩层越来越新，并在两翼呈对称出现，为背斜；由核到翼，岩层越来越老，并在两翼呈对称出现，为向斜。背斜向斜褶曲的类型：根据褶曲的轴面产状并结合两翼的特点可分为：直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲、平卧褶曲和翻卷褶曲。这五种褶曲基本上反映了褶曲变形程度从轻微到强烈、从简单到复杂的过程，但有时与岩性和构造条件有关。褶皱的应力分析：背斜处处于拉张状态，而在背斜下部核心部位或向斜核部却处于压缩状态。因此背斜顶部往往有张裂隙发育，而向斜核心部位则比较密实。直立褶曲：轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角相等。倾斜褶曲：轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不等。倒转褶曲：两翼倾向一致，一翼地层层序正常，另一翼地层层序倒转。平卧褶曲：一翼地层层序倒置，两翼呈上下重叠；顶部张裂发育。翻卷褶曲：一翼地层层序正常，另一翼翻卷。褶曲的类型直立褶皱倾斜褶皱倒转褶皱平卧褶皱翻卷褶皱第四章断裂：岩石在受力情况下容易产生断裂和错动，总称为断裂。通常根据断裂岩块相对位移的程度，把断裂构造分为节理和断层两大类。1、节理：断裂面两侧岩块未发生明显滑动2、断层：断裂面两侧岩块发生明显滑动正断层逆断层平移断层断层的要素有：断层面、断层线、断盘、断距（位移）。断层面：岩层或岩体发生断裂时的破裂面；断层线：断层面与地面的交线。断盘：断层面两侧的岩块。断距：断层两盘同一标志层相对错开的距离。根据断层两盘的相对位移的关系，断层可分为：正断层、逆断层、平推断层、斜滑断层。断层的几种形式第四章断层地貌科罗拉多大峡谷华山断层第四章断层形式之一地堑和地垒在自然界，常见许多断层以一定组合形式出现。从平面上看，断层排列有平行状、雁行状、环状、放射状等。从剖面上看，有阶状、叠瓦状、地堑和地垒等。第四章火山：岩浆喷出地表叫火山喷发，火山喷发形成火山。主要的火山带：环太平洋火山带；阿尔卑斯-喜马拉雅火山带；大西洋海岭火山带。地震：大地发生突然的震动，称为地震。地震带（环太平洋地震带；地中海-喜马拉雅地震带；大洋中脊地震带；大陆裂谷地震带）。环太平洋地震带；地中海-喜马拉雅地震带；大洋中脊地震带；大陆裂谷地震带）火山火山湖富士山火山喷发是地球内部物质和能量骤然强烈释放的一种形式。火山喷出物很复杂，既有气体、液体，也有固体。火山喷发海底火山火山喷发组图第四节固体地球表层结构和轮廓（总括）海陆分布：海洋面积大于陆地面积；海陆分布不均匀；七大洲和四大洋；大陆轮廓呈倒三角形；大型岛群大多分布于大陆东岸；大陆东岸不