04第4??章岩石圈与地球表层结构和轮廓

    1??岩石圈导入

    （一）岩石圈概要

    一个位于大陆地区平均33 km的地下，这个界面叫做莫霍洛维奇不连续面，简称莫霍面。

    另一个面位于地下2900km的地方，这个界面称之为古登堡不连续面，简称古登堡面。

    由莫霍面、古登堡面将固体地球划分为地壳、地慢和地核。

    （二）岩石圈定义与意义（一起说）

    定义：康拉德面进一步将地壳划分为上地壳和下地壳。固体地球的最外层的由固态岩石组成的圈层即为岩石圈。岩石圈包括全部地壳（陆壳和洋壳）和上地幔顶部的橄榄岩层。它是一个力学性质基本一致的刚性整体。

    意义：岩石圈的结构和性质决定了地球表层的结构与轮廓，并与地球的外部圈层相互作用，构成了地球表层系统

    2??岩石圈的组成（以地壳为例）

    （一）化学元素组成

    氧O、硅Si、铝Al、铁Fe、钙Ca、钠Na、钾K、镁Mg（这八种元素占98%以上）

    易考察：A矿物与B矿物的区别

    （二）矿物组成

    矿物的定义：矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。

    矿物是人类生产资料和生活资料的重要来源之一，是构成地壳岩石的物质基础。组成岩石主要成分的矿物，称造岩矿物。常见的造岩矿物：

    1、长石：是构成地壳的最主要的一类矿物，常见于火成岩、沉积岩和变质岩中。具瓷状光泽，硬度6，二向完全解理。解理呈正交者为正长石，多为肉红色；解理呈斜交者称斜长石，多为浅灰白色。

    2、石英：在大陆地壳中的数量仅次于长石，亦常见于各类岩石中。成分简单(SiO,), 无解理，贝壳状断口，具典型的玻璃光泽，硬度7，性硬，相对密度2.5~2.8。石英在自由生长时结晶成六面锥体，但在结晶岩中因晶体发育受空间限制，皆呈不规则形状。石英性质稳定，难于风化。

    3、云母：假六方柱状或板状晶体，通常呈片状或鳞片状，单向极完全解理，易剥成具有弹性的光滑透明薄片，玻璃及珍珠光泽，硬度2~3，成分复杂多样。常见的有黑云母、白云母和金云母。在酸性岩浆岩、砂岩和变质岩中常见。

    4、角闪石：成分复杂多变，常见的一种为普通角闪石，呈长柱状或条状,暗绿至黑色，硬度5.5~6，相对密度3.1~3.3，二向完全解理呈彼此斜交，性脆。

    5、辉石：成分与角闪石近似，但含铁、镁较多而不含羟（Qiang）离子。其中常见的为普通辉石，呈短柱状，二向中等解理呈彼此正交，绿黑色，硬度5~6,，相对密度3.2~3:6。常与角闪石、橄榄石、某些斜长石等共生，在基性和超基性岩浆岩中常见。

    6、橄榄石：粒状，橄榄绿色，玻璃光泽，硬度6.5~7, 性脆；为超基性岩和基性岩的主要组成矿物（以二氧化硅含量划分）

    归类为两种造岩矿物

    1、长英质（或浅色）矿物

    包括石英、长石和白云母（其色浅，相对密度较小，含铁镁少）

    2、铁镁质（或深色）矿物

    包括：橄榄石、辉石、角闪石和黑云母（其色深，相对密度较大，富含铁镁）

    （三）岩石组成

    岩石的定义：

    岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，是构成地壳及地幔的主要物质。岩石是地质作用的产物，又是地质作用的对象，所以岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础。

    岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状以及颗粒间相互关系的特征，称为岩石的【结构】（3点）。

    岩石中矿物的组合形状、大小和空间上相互关系和配合方式, 称为岩石的【构造】（3点）结构和构造是识别岩石的重要特征之一。

    根据成因，岩石可分为三大类：火成岩、沉积岩和变质岩。

    1、火成岩：

    岩浆作用和火成岩的概念：

    目前，一般认为火成岩由两类岩石组成：一类是岩浆作用形成的岩浆岩，另一类是非岩浆作用形成的。火成岩以岩浆岩为主。

    岩浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程，称为岩浆作用。岩浆作用主要有两种方式：

    当岩浆沿着岩石圈破裂带上升而侵人到地壳上部时，称为岩浆侵入活动，由此冷凝结晶而成的岩石称为侵入岩。

    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）

    由此可见，岩浆岩是地下深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的岩石。

    火成岩的类型（按其化学成分和矿物组成的不同以分类）

    【以二氧化硅含量为划分线】四种名词都专指火成岩的概念。

    超基性岩，二氧化硅含量小于45%。

    基性岩，二氧化硅含量45%～52%。

    中性岩，二氧化硅含量52%～65%。

    酸性岩，二氧化硅含量大于65%。

    特殊：

    花岗岩：属于深成的酸性岩类，由显晶等粒的长石、石英和少量云母组成的块状构造的岩石。

    玄武岩：属于喷出的基性岩类，由隐晶质的铁镁矿物和少量钙长石组成，具有气孔状或杏仁状构造的岩石。

    2、沉积岩：

    沉积岩的概念

    沉积岩是由地表的松散堆积物经压实固结而形成的岩石。

    沉积物变为沉积岩的过程：

    当原来的沉积物不断被新的沉积物覆盖而加厚时，它便与上层的水体隔离，在厌氧的环境条件下，使有机质腐烂分解，并产生各种还原性气体。

    使碳酸基矿物溶解为重碳酸盐；使某些金属元素的高价氧化物还原为低价的硫化物；同时使软泥中的水的矿化度增加，介质亦由酸性的氧化环境变为碱性的还原环境。

    因此，沉积物发生重新组合及形成新的次生矿物，胶体亦经脱水陈化为固体，碎屑物也经压实、胶结等作用固结为岩石。

    在埋藏很深的条件下，由于温度和压力的提高以及受深层水的影响, 也可产生压融、交代、重结晶等作用，使沉积岩体进一步压固和使晶粒变粗。这便是沉积岩形成的大致过程。

    沉积岩的基本特征

    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·占比大（最大特征）；层面·占比小。

    层理定义：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。它表明岩层是按一定的顺序和形式，一层叠一层构成的。

    层理通常可分为

    水平层理，即各层之间皆呈水平排列。一般认为它是形成于较平静的水域环境，如湖盆、海湾。

    波状层理，即其细层呈波状起伏，但其总的层面是大致平行的。它是由波浪的振荡运动或介质在单向前进运动中形成的。

    交错层理，即层面互不平行，细层倾斜并相互交错。它是在物质移动方向多变的情况下形成的。

    层面定义：层面构造系指上、下层面中留下的与岩石成因有联系的各种印模和痕迹。例如，上层面中的波痕、雨痕、干裂，下层面中的槽模、沟模等。

    3、变质岩：

    变质岩的定义：由地球内力作用引起的岩石性质的变化过程称为变质作用。由变质作用形成的岩石，就是变质岩。

    变质岩的特点：一方面受原岩的控制，而具有一定的继承性；另一方面由于变质作用的类型和程度不同，而在矿物成分、结构和构造上具有一定的特征。

    变质作用的因素：控制变质作用的因素主要有温度、压力和化学元素。

    变质作用的因素

    动力（碎裂）变质作用

    接触（热力）变质作用

    交代（热液）变质作用

    区域（动力）变质作用

    超变质作用

    岩石的相互转化

    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又叫做岩石的循环或地质循环。

    3??岩石圈的构造

    （一）以地壳为例进行研究岩石圈。地壳是莫霍面以上的固体地球的表层薄壳。

    提问：岩石圈的构造是什么？岩石圈的定义?上面这段话。

    （二）垂直分层

    岩石圈包括上地幔上部（即软流圈之上）的固体部分和地壳。

    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。因此此层是一个不连续圈层。

    下层为玄武岩层，其成分虽仍以 O、Si、A1为主，但比起上部则相对减，而Mg、Fe、Ca成分则相应增多，故此层又称为硅镁层。此层是一个连续圈层。

    （三）水平变异

    岩石圈的结构、组成与厚度在水平方向也有差异，大陆上岩石圈厚，结构层次多，成分复杂。海洋上岩石圈薄，结构层次少，成分相对简单一些。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）

    （四）总结

    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。

    4???岩石圈的运动

    （一）构造运动的定义：

    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。岩石圈的运动不仅决定了地球表面轮廓和水圈的分布，还影响着生物圈的分布，并改变了大气环流，以至影响着整个地球表层环境。

    （二）岩石圈运动的方向

    岩石圈的运动是多方向的。但通常（广泛）人们把构造运动划分为水平运动和垂直运动。

    地壳或岩石圈物质大致沿地球表面切线方向（水平方向）进行的运动，叫水平运动。这种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，水平运动也称为造山运动。

    地壳或岩石圈物质沿地球半径方向的运动，叫垂直运动，也叫升降运动。它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拗陷，并外起海侵、海退，也就是导致海陆的变化。1890年，G.K.吉尔伯特称这种大面积的升降运动为“造陆运动”。

    杨怀仁先生将晚新生代以来的构造运动（新构造运动）称之为造貌运动。

    把构造运动分为水平运动和垂直运动，并不意味着运动完全沿着水平方向或垂直方向进行。实际上，在自然界，这两种运动往往相伴而生。这里所说的“相伴”有两重意思：

    一是在自然界，构造运动的方向不一定都是单纯的水平或垂直方向。

    （比如，一条断层更多的情况是两侧岩层倾斜着相对滑动，其中既有水平位移分量，也有垂直位移分量。）

    二是从两种类型运动的相互关系来看，水平运动往往引起垂直运动，而垂直运动有时也会伴随着水平的位移。

    （例如,岩层因水平挤压而褶皱，有些地方隆起，有些地方拗陷；岩层因拉张而断裂，同样也有些地方上升，有些地方陷落；再如，正断层两侧岩体主要表现出垂直的错动，但由于断层面不完全是垂直的，在垂直错动的同时也伴随着一定的水平位移。）

    （三）岩石圈运动的表现

    1、地层厚度，产状与接触关系。

    地层（岩层）产状：地层产状通常用走向、倾向和倾角三个要素来刻画。

    地层层面与水平面的交切线，叫做走向线。走向线两端延伸的方向叫做地层的走向。实际上，地层走向反映了地层在空间的水平延伸方向。垂直于走向线沿层面向下所引的直线叫做倾斜线，倾斜线在水平面上的投影所指示的方向，叫做地层的倾向。实际上，地层的倾向代表了地层倾斜的方向。倾斜线与它在水平面上的投影之间的夹角，叫做倾角。倾角反映了地层的倾斜程度。

    地层接触关系：

    当地壳处于相对稳定下降（或虽然上升，但没有出露水面）的情况下，形成了连续的沉积。地层是连续的，并且上老下新。这种关系叫做整合接触。

    由于构造运动，往往使沉积间断，形成地层时代的不连续，这种不连续的地层接触关系，叫做不整合接触。

    上下两套地层之间的不连续面，叫做不整合面，根据不整合面上下两套地层之间的产状关系，以及其所反映的构造运动过程，可以将不整合分为平行不整合（假整合）和角度不整合。

    如果不整合面上下地层相互平行，只是存在一个侵蚀面，这样的不整合叫做平行不整合或假整合。

    如果不整合面上下两套地层成一定角度斜交，那么就叫做角度不整合。

    2、岩相变化（沉积相的主要构成部分）

    反映沉积环境的岩性、结构、化石及其组合特征叫做岩相。岩相一般可以划分为海相、陆相和海陆过渡相。它们又可以进一步划分出若干种岩相。

    岩相的变化，在一定程度上反映了沉积环境的变化，通过沉积环境的变化，在一定程度上可以反映构造运动的特征与性质。

    3、褶皱

    褶皱的名词解释（定义?成因），解答题（定义?成因?褶曲的形态）（即以下所有）

    褶皱的定义：岩层的弯曲现象称为褶皱。褶皱是岩层塑性变形的结果，是地壳中广泛发育的地质构造的基本形态之一。褶皱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。

    褶皱的成因：从成因上讲，褶皱主要是由构造运动形成的，它可能是由升降运动使岩层向上拱起和向下拗曲，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。

    褶曲的形态：基本形式只有背斜和向斜两种。

    从外形上看，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