1、地球信息科學(xué)基礎(chǔ),第二章 地球物質(zhì)基礎(chǔ)(復(fù)習(xí)提綱),地球的圈層構(gòu)造,地球內(nèi)核、外核和地幔按比例繪制 地殼厚度擴(kuò)大了5倍,大洋地殼較薄，平均7km 大陸地殼較厚，平均35km,剛性的巖石圈與塑性的軟流圈,地球圈層構(gòu)造可以通過(guò)地球物理方法驗(yàn)證,莫霍面 - 地殼與地幔分界面 古登堡面 - 地幔與地核的分界面,地殼可分為洋殼和陸殼。陸殼由上向下又可分為上地殼（硅鋁層，花崗質(zhì)層；下地殼硅鎂層，玄武質(zhì)層。洋殼主要由玄武巖層構(gòu)成。 莫霍面 地幔地表下5-70km至2850km左右，以650km深處為界，可將地幔分為上地幔和下地幔。上地?？赡芫哂信c石隕石類(lèi)似的物質(zhì)成分，是地球深部的不穩(wěn)定地帶，是產(chǎn)生巖漿活動(dòng)和

2、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的根源；下地幔中主要化學(xué)成份是MgO和SiO2，其次 CaO和Al2O3。 古登堡面 地核： 地表下2850km至地心，密度與鐵隕石的較接近，表明地核可能主要是鐵、鎳、硅合金組成。,巖石圈與軟流圈,巖石圈是地表至70-100km，包括地殼和上地幔頂部，由固體巖石組成。 在堅(jiān)硬的巖石圈下邊存在著一個(gè)低速帶，這個(gè)低速帶相當(dāng)于軟流圈，深度大約在100-250公里。,地殼的重要物質(zhì)組成（1） 礦物,礦物：由地質(zhì)作用所形成的結(jié)晶態(tài)的天然化合物或單質(zhì)，它們具有均勻且相對(duì)固定的化學(xué)組成和確定的晶體結(jié)構(gòu)；它們?cè)谝欢ǖ奈锢砘瘜W(xué)條件范圍內(nèi)穩(wěn)定，是組成巖石和礦石的基本單元。 已知天然礦物有5000多種。 天

3、然氣體和液體不是礦物（如水不是礦物，天然氣、石油不是礦物，但它們都屬礦產(chǎn)資源） 合成礦物：實(shí)驗(yàn)室或工廠制品，如合成金剛石、合成水晶,礦物的形態(tài),單晶的形態(tài)：一向延伸：柱狀、針狀 二向延伸：板狀、片狀 三向延伸：等軸狀、粒狀 集合體的形態(tài)： 單體一向延伸者-柱狀、針狀集合體 單體二向延伸者-板狀、片狀、鱗片狀集合體 單體三向延伸者-粒狀集合體 放大鏡下，能辨認(rèn)的細(xì)粒者-塊狀、致密塊狀、土狀集合體,綠柱石,板鈦礦,石榴子石,礦物的物理性質(zhì),礦物的物理性質(zhì)： 體色、表面色； 1、光學(xué)性質(zhì)：顏色 自色、他色、假色； 條痕色 透明度透明、半透明、不透明 光澤金屬光澤；半金屬光澤、 金剛光澤；玻璃光澤；

4、珍珠光澤；絲絹光澤；土狀光澤等 2、力學(xué)性質(zhì)：硬度摩氏硬度；標(biāo)準(zhǔn)硬度計(jì) 解理 斷口 貝殼狀斷口；鋸齒狀斷口； 參差狀斷口；階梯狀斷口等 密度=重量/體積 3、密度與比重： 比重空氣中重量/（空氣中重量水中重量） 輕礦物比重小于2.5 ；重礦物比重大于4； 4、其它性質(zhì) 電性（導(dǎo)電性、壓電性、熱電性）；磁性； 發(fā)光性（螢光與磷光）；脆性、彈性； 易燃性；放射性、,摩氏硬度計(jì)十種礦物與壓入硬度 （單位kg/mm2）：,摩氏硬度是德國(guó)Friedrich Mohs于1812年根據(jù)10種標(biāo)準(zhǔn)礦物提出的硬度定性級(jí)別。,礦物的種類(lèi),自然元素類(lèi)礦物 硫化物金屬或半金屬與S2-或S22-組合而成的化合物。 鹵化

5、物鹵族元素(F、C1)與金屬元素等結(jié)合而成的礦物。 氧的化合物：一系列Si、A1、Fe、Mn、Cr、Sn、U等與O-或OH -結(jié)合而成的化合物。 含氧鹽大類(lèi) 1、碳酸鹽類(lèi)：陽(yáng)離子Ca 、Mg、 Cu、Fe、n等與CO3 2-絡(luò)陰離子結(jié)合形成的無(wú)水或含水及某些含附加陰離子碳酸鹽礦物。 2、硅酸鹽類(lèi)：由硅氧四面體SiO4或由其連結(jié)成的各種硅氧四面體骨架， 同其他陽(yáng)離子結(jié)合而形成的化合物。 3、硫酸鹽 4、鎢酸鹽 5、磷酸鹽類(lèi),硅酸鹽礦物,巖石（rock)俗稱(chēng)石頭（stone) 遠(yuǎn)古先民用巖石做工具、做石器。 各種礦產(chǎn)與巖石有關(guān)，如鉻、鎳、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鈹、金剛石等與巖漿巖有關(guān)；鐵、磷、錳、鋁

6、、石油、煤及鹽類(lèi)與沉積巖有關(guān)；鐵、銅、滑石、磷、剛玉、石墨、石棉等與變質(zhì)巖有關(guān)。 許多巖石本身就是很好的礦產(chǎn)資源，如花崗巖可做石材，輝綠巖、玄武巖可做鑄石、石棉等。,地殼的重要物質(zhì)組成（2）巖石,巖石記載著地球演化的全部歷史和地殼發(fā)展演變的過(guò)程,目前認(rèn)為，地球形成在46億年前，而世界上最古老的巖石約40億年左右。 世界上最年輕的火成巖：蘇特西島上的熔巖。它在1964年形成。 最年輕的沉積巖：海灘巖熱帶海岸獨(dú)有的現(xiàn)代沉積巖。,地殼的重要物質(zhì)組成（2）巖石,巖石是天然產(chǎn)出，由礦物或類(lèi)礦物的物質(zhì)（如有機(jī)質(zhì)、玻璃及非晶質(zhì)等）組成的固體集合體，是構(gòu)成地殼和上地幔的重要物質(zhì)。 巖石強(qiáng)調(diào)天然形成，人工合成的

7、礦物集合體（如陶瓷）不叫巖石，而被稱(chēng)為工業(yè)巖石。 巖石由地質(zhì)作用形成，而地質(zhì)作用可以在類(lèi)地行星上發(fā)生，巖石也是類(lèi)地行星的組成部分，月巖和隕石都是巖石。,按成因，巖石分為三大類(lèi)：,火成巖 由高溫熔融的巖漿冷凝固結(jié)形成的巖石，如橄欖巖、玄武巖、花崗巖等，也稱(chēng)巖漿巖。 沉積巖 在地表或接近地表的條件下由風(fēng)化作用、生物作用及某些火山作用形成的產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)搬運(yùn)、沉積和石化作用形成的巖石，如砂巖、石灰?guī)r等。 變質(zhì)巖 已存在的巖石因溫度、壓力等的變化而在基本固體狀態(tài)發(fā)生礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的變化所形成的一類(lèi)巖石。,三大類(lèi)巖石的分布,沉積巖主要分布在大陸地表，占陸殼面積75，而距地表越深，火成巖和變質(zhì)巖就越多。,

8、在地殼的深部和上地幔，主要由火成巖和變質(zhì)巖構(gòu)成。統(tǒng)計(jì)表明，火成巖占整個(gè)地殼體積的64.7，變質(zhì)巖占27.4，沉積巖占7.9。,巖漿（magma） 是指地球深部產(chǎn)生的一種熾熱的、粘度較大的硅酸鹽熔融體。 巖漿具有活動(dòng)性：由于巖漿溫度高，地下壓力大，具有極大的物理化學(xué)活動(dòng)性。巖漿可以順著地殼脆弱地帶侵入上部，或者沿著構(gòu)造裂隙噴出地表。這種巖漿向著地殼上層壓力減小的方向上升的活動(dòng)，稱(chēng)巖漿活動(dòng)。,巖漿和巖漿活動(dòng),侵入作用,噴出作用,巖漿活動(dòng)兩種方式,地下深處巖漿沿裂隙上升，但未達(dá)到地表，只在地面以下的一定部位冷凝結(jié)晶而成為巖石侵入巖。,噴出作用是指從巖漿噴溢出地表，至冷凝成為巖石的全過(guò)程，由噴出作用形

9、成的巖石，稱(chēng)為噴出巖(或稱(chēng)火山巖)。,巖漿的特征化學(xué)組成,巖漿的化學(xué)成分主要由O、Si、A1、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元素按不同比例組成，同時(shí)還含有以H2O為主的一些揮發(fā)性物質(zhì)，這些元素相互結(jié)合，即組成復(fù)雜的硅酸鹽及少量的氧化物和金屬硫化物。 隨著SiO2含量的增高，Na2O和K2O含量隨之增加，而MgO、FeO（Fe2O3）、CaO的含量則隨之減少,巖漿的特征化學(xué)組成,SiO2是巖漿的主要氧化物，根據(jù)SiO2的含量，硅酸鹽巖漿大致分為： 超基性巖漿（SiO245%） 超基性巖 基性巖漿（SiO2 45%52%） 基性巖 中性巖漿（SiO2 52%65%） 中性巖 酸性巖漿（SiO2

10、 65%） 酸性巖,巖漿的特征溫度,巖漿的溫度通常在7001200之間。 巖漿的溫度隨巖漿成分由基性到酸性逐漸降低。 基性巖漿的溫度大致是10001200； 中性巖漿約9001000 酸性巖漿的溫度約700900,巖漿的特征粘度,巖漿的粘度與巖漿的成分、結(jié)構(gòu)、溫度、壓力、所含的揮發(fā)分等有關(guān)系。 巖漿具高溫、易流動(dòng)的性質(zhì)。 巖漿侵入或噴出冷凝結(jié)晶巖漿巖（火成巖）,火成巖的造巖礦物,按化學(xué)成分可分為硅鋁礦物和鎂鐵礦物 硅鋁礦物：鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、似長(zhǎng)石(霞石、白榴石)和淺色云母等，它們的顏色淺，故也稱(chēng)淺色礦物 鐵鎂礦物：橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等，它們的顏色較深，故又稱(chēng)為深色礦物或暗色礦物

11、。,硅鋁礦物和鐵鎂礦物的含量比決定了巖石的顏色和比重 色率火成巖中鎂鐵礦物在火成巖中的體積百分含量。,巖石類(lèi)型 鐵鎂礦物 顏色 比重,超基性巖 多 深 大,基性巖,中性巖,酸性巖 少 淺 小,火成巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,火成巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，表現(xiàn)為火成巖的整體外貌特征，包括顆粒大小、形態(tài)、礦物的排列、充填方式等?；鸪蓭r的結(jié)構(gòu)構(gòu)造揭示火成巖的形成環(huán)境 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是火成巖鑒定的一個(gè)重要的特征,火成巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,結(jié)構(gòu)（texture）是指巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、晶體形態(tài)、自形程度以及它們之間的相互關(guān)系等。,火成巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造揭示火成巖的形成環(huán)境,構(gòu)造（structure）是指巖石中不同礦物集合體之間或礦

12、物集合體與其他組成部分之間的排列和充填方式等。,火成巖分類(lèi)及基本特征,三、巖漿巖分類(lèi)與特征 由于巖漿巖由巖漿冷凝、結(jié)晶形成，因此火成巖的最基本性質(zhì)之一是結(jié)晶度和礦物晶粒的大小。 巖漿噴發(fā)至地表或侵入至地殼淺部(近地表3m內(nèi))所形成的巖石，因?yàn)槔淠俣瓤?，往往全部呈玻璃質(zhì)或半晶質(zhì)或隱晶質(zhì)(礦物粒徑小于0.3mm)，構(gòu)成火山巖或淺成侵入巖； 巖漿侵位深度大，也就是在各種深成環(huán)境(地殼3km以下)中結(jié)晶形成的巖石，呈不同粒度的全晶質(zhì)，構(gòu)成深成侵入巖。 因此，火山巖和侵入巖是火成巖的兩大基本產(chǎn)出類(lèi)型。,巖類(lèi) 侵入巖 火山巖 超基性巖 橄欖巖 (金伯利巖) 苦橄巖 基性巖 輝長(zhǎng)巖 玄武巖 中性巖 閃長(zhǎng)巖

13、 安山巖 酸性巖 花崗巖 流紋巖,四、二類(lèi)重要的巖漿巖 （一）花崗巖 花崗巖由石英、堿性長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石組成。它由硅鋁質(zhì)（酸性）巖漿侵入到固態(tài)地殼之中形成。特征是顏色淺，結(jié)晶顆粒粗。,花崗巖是地球大陸上分布最廣泛的侵入巖。許多古老地臺(tái)的結(jié)晶基底由花崗巖構(gòu)成。我國(guó)東南部出露大片中生代的花崗巖，特別是福建、廣東、海南各省，花崗巖約占全省面積的三分之一。 花崗巖是人們最常使用的建筑石料，用花崗巖建造的房屋，在數(shù)百年之內(nèi)不會(huì)損壞。 大多數(shù)金屬礦產(chǎn)(如Pb，Zn，Ag，Au，Cu，F(xiàn)e，Sn，Li，Be，Ta，Nb，等)都與花崗巖侵入體有關(guān)。因此，花崗巖常具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,（二）玄武巖 玄武巖主要由斜長(zhǎng)石

14、和輝石組成。顏色深。結(jié)晶顆粒細(xì)。 “玄武巖”，引自日文漢字，因在日本兵庫(kù)縣玄武洞發(fā)現(xiàn)黑色致密巖石而得名。 輝綠巖是化學(xué)成分上相當(dāng)與玄武巖和輝長(zhǎng)巖的基性淺成巖?，F(xiàn)在市場(chǎng)上許多黑色的石材是用輝綠巖切磨成。 玄武巖是地球上分布最廣泛的火山巖，世界上著名的玄武巖分布地區(qū)是： 印度的德干高原（50萬(wàn)平方公里，厚度近3000米） 美國(guó)哥倫比亞高原（14萬(wàn)平方公里，厚1500平方公里） 美國(guó)夏威夷（130平方公里，厚1200米以上）等。 我國(guó)玄武巖主要分布在貴州、四川、內(nèi)蒙及東南沿海諸省，峨眉山就是由二疊紀(jì)玄武巖構(gòu)成。 地球上的海洋洋底和月海幾乎全是玄武巖。,火山碎屑巖,火山碎屑巖在成因上介于巖漿巖和沉積巖

15、之間, 是在火山活動(dòng)時(shí),由火山爆發(fā)產(chǎn)生的火山碎屑物質(zhì)，就地堆積，或經(jīng)空氣或水介質(zhì)搬運(yùn)、沉積、固結(jié)而形成的巖石。 它們常與火山巖(火山熔巖)伴生，也經(jīng)常與沉積巖共存。在巖石外貌上，它們有的和火山巖相似，如熔結(jié)凝灰?guī)r；有的則很象正常沉積巖，如沉凝灰?guī)r?；鹕剿樾紟r在浙閩粵沿海一帶廣泛分布,火山噴發(fā)的類(lèi)型,裂隙式（冰島式） 中心式：按噴發(fā)劇烈程度可進(jìn) 一步劃分為： 寧?kù)o式（夏威夷式）： 斯通博利型(Strombolian eruption) 爆烈式（1883年5月20日-印尼的喀拉喀托火山；1980年美國(guó)西部喀斯喀特山脈圣海倫斯火山）,長(zhǎng)白山天池,五大連池,騰沖火山,海南瓊北火山,龍崗火山,鏡泊湖,可

16、可西里火山,阿什火山,大同火山,中國(guó)活火山分布,火山固體噴發(fā)物,火山灰：火山爆發(fā)崩碎的細(xì)小碎屑，直徑0.01mm 火山渣：從砂粒到核桃般大小，多具尖銳棱角 火山彈：從核桃般大小到幾噸重，呈紡錘、梨及扭曲等形狀，由熔巖以高速?lài)娤蚩罩邪l(fā)生旋轉(zhuǎn)冷凝而成。,火山碎屑巖的主要類(lèi)型,正?；鹕剿樾紟r包括集塊巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r 集塊巖主要由火山塊、火山彈這些粒徑大于64mm的粗粒級(jí)火山碎屑物組成的巖石碎塊的大小不一，分選極差，多分布在火山口附近 火山角礫巖主要由火山角礫組成一般分布在火山口及其附近，常與集塊巖共生 凝灰?guī)r主要由粒徑小于2mm的火山碎屑物構(gòu)成(含量大于50)。顏色有灰白色、白色、紅色、淡綠色

17、等，外貌疏松多孔且有粗糙感，常具典型的凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，而且還容易遭受蝕變。根據(jù)其所含晶屑、玻屑、巖屑的多寡，可進(jìn)一步分出含量晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r。 熔結(jié)火山碎屑巖由高溫的火山碎屑流，沿火山斜坡高速運(yùn)移，在一定條件下堆積下來(lái)，經(jīng)熔結(jié)(焊結(jié))而成。其外貌象火山熔巖，致密而且常見(jiàn)假流紋構(gòu)造。根據(jù)粒度，可分熔結(jié)集塊巖、熔結(jié)角礫巖、熔結(jié)凝灰?guī)r等,（一）風(fēng)化作用 地殼表層的巖石，在水、空氣、太陽(yáng)能以及生物的作用下，發(fā)生機(jī)械破碎和化學(xué)變化的過(guò)程。 風(fēng)化的產(chǎn)物：,沉積巖,一、沉積巖的形成過(guò)程,1、碎屑物質(zhì)母巖機(jī)械破碎的產(chǎn)物 2、粘土物質(zhì)包括殘余的和新生成的粘土 3、溶解物質(zhì)K、Na、Ca、M

18、g等呈離子狀態(tài)形成真溶液；Al、Fe、Si等呈膠體狀態(tài)形成膠體溶液。,(二) 搬運(yùn)與沉積作用 搬運(yùn)介質(zhì)：河流、海水、風(fēng)、冰川、重力流等。,沉積物質(zhì)中的溶解物質(zhì)，常以真溶液或膠體溶液被搬運(yùn)和沉積。 生物通過(guò)生命活動(dòng)，直接或間接地對(duì)各種成巖成礦物質(zhì)進(jìn)行分解與化合、分散與聚集、遷移與沉積，形成沉積巖及有用的礦產(chǎn)。,(三) 成巖作用 沉積物在沉積后, 松散的沉積物，通過(guò)壓實(shí)、壓固作用，壓溶作用、膠體的重結(jié)晶與陳化作用、交代作用、膠結(jié)作用等過(guò)程，開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖。,沉積巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造,礫狀結(jié)構(gòu)- 2mm 砂狀結(jié)構(gòu)- 2-0.005mm 泥質(zhì)結(jié)構(gòu)- 0.005mm,沉積巖的層面構(gòu)造-波痕、泥裂、雨痕、沖刷痕

19、、蟲(chóng)跡,層理構(gòu)造通過(guò)沉積物成分、結(jié)構(gòu)、顏色、定向性等 性質(zhì)在垂直沉積表面的方向上表現(xiàn)的層狀構(gòu)造,沉積巖的層狀構(gòu)造,丹霞地貌,二、沉積巖的分類(lèi),風(fēng)化物質(zhì) 大 類(lèi) 巖 類(lèi),碎屑物質(zhì) 碎屑巖 礫巖、砂巖、粉砂巖 粘土物質(zhì) 粘土巖 泥巖、頁(yè)巖 溶解物質(zhì) 化學(xué)巖 碳酸巖：石灰?guī)r，白云巖 硅質(zhì)巖 磷質(zhì)巖 鹽類(lèi)巖 可燃有機(jī)巖,一、變質(zhì)巖的形成及變質(zhì)作用 由原先存在的巖石(火成巖、沉積巖或早期變質(zhì)巖)，在溫度、壓力、應(yīng)力發(fā)生改變以及物質(zhì)組分加入或帶出的情況下，使原來(lái)的火成巖、沉積巖等巖石發(fā)生礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造改造而形成的巖石即為變質(zhì)巖。,、變質(zhì)巖,變質(zhì)巖在地殼上分布廣泛，從前震旦紀(jì)至新生代的各個(gè)地質(zhì)時(shí)期都有分

20、布特別是占整個(gè)地質(zhì)歷史五分之四的前寒武紀(jì)地層，絕大部分由變質(zhì)巖所組成。它構(gòu)成的結(jié)晶基底廣泛分布于世界各地，它們常呈區(qū)域性大面積的出露，也可呈局部出現(xiàn)。 最新的變質(zhì)巖，應(yīng)出現(xiàn)在我國(guó)臺(tái)灣東部。,變質(zhì)作用與變質(zhì)巖,（一）變質(zhì)作用與制約因素 地殼中已經(jīng)形成的巖石(巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖)由于其所處的地質(zhì)環(huán)境的改變，在新的物理化學(xué)條件下就會(huì)發(fā)生礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的改變，這就是變質(zhì)作用。 引起巖石發(fā)生變質(zhì)作用的主要外部因素有溫度、壓力以及具有化學(xué)活動(dòng)性的流體。 溫度可以促使礦物重結(jié)晶，使小顆粒重結(jié)晶成大顆粒，如石灰?guī)r變成大理巖；使巖石組分發(fā)生重新組合，形成新的礦物。 壓力，特別是定向壓力（應(yīng)力），可以使巖

21、石產(chǎn)生裂隙、節(jié)理，發(fā)生破碎和或塑性變形，形成定向構(gòu)造。 具有化學(xué)活動(dòng)性的流體可以使巖石組分發(fā)生遷移（帶入或帶出），形成于原巖性質(zhì)迥然不同的變質(zhì)巖石。,變質(zhì)作用類(lèi)型,一、熱接觸變質(zhì)作用 以熱力(溫度)作用為主，它是巖漿侵入圍巖時(shí)所散發(fā)的熱能，使接觸帶附近圍巖中的礦物發(fā)生重結(jié)晶、重組合，以及引起巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造改變的一種作用，稱(chēng)為熱接觸變質(zhì)作用。 二、動(dòng)力變質(zhì)作用 在地殼運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的定向壓力作用下，巖石發(fā)生變形、破碎乃至產(chǎn)生動(dòng)力變質(zhì)礦物的作用，稱(chēng)為動(dòng)力變質(zhì)作用。這種作用一方面可以產(chǎn)生片理化，另一方面將巖石壓碎形成碎裂巖石。,變質(zhì)作用類(lèi)型,三、區(qū)域變質(zhì)作用 這是一種變質(zhì)因素復(fù)雜、規(guī)模非常巨大、具有區(qū)域

22、性的一種變質(zhì)作用，多與地史上強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)有密切關(guān)系。它是綜合因素引起的，變質(zhì)程度較深，常完全失去原來(lái)巖石的面目，形成許多類(lèi)型的變質(zhì)巖及有用礦產(chǎn)。 四、混合巖化作用 在前震旦系變質(zhì)巖系中，常出現(xiàn)混雜有花崗質(zhì)成分的巖石，并具有區(qū)域性分布的特點(diǎn)。這種現(xiàn)象是在區(qū)域變質(zhì)作用基礎(chǔ)上，由于地殼內(nèi)部熱流升高，產(chǎn)生深部熱液和局部重熔熔漿的滲進(jìn)、交代、貫入于變質(zhì)巖中形成混合巖，這種作用叫混合巖化作用。,變質(zhì)巖的主要類(lèi)型和特征,有定向構(gòu)造的變質(zhì)巖主要包括各種片巖、片麻巖、千枚巖、板巖、糜棱巖、條帶狀混合巖等等 無(wú)定向構(gòu)造的變質(zhì)巖包括大理巖、石英巖、角閃巖、變粒巖等,巖石的物理性質(zhì),礦物和巖石物性差異是地

23、球物理勘探和探測(cè)的基礎(chǔ) 礦物和巖石的物性包括巖石的密度、電阻率、巖石的地物光譜（在第三章中介紹）、巖石的彈性（地震波速-縱波和橫波速度）、巖石的磁化率、剩余磁化強(qiáng)度、孔隙度、滲透率等。,礦物和巖石的密度,密度是巖石的一種固有性質(zhì)，表示巖石的質(zhì)量與單位體積之間的關(guān)系 密度：?jiǎn)挝惑w積的質(zhì)量，用g/cm3表示 比重：?jiǎn)挝惑w積巖石的重量與同樣體積水的重量之比。無(wú)量綱！,利用地面重力測(cè)量確定巖層密度,在三度空間任意形狀地質(zhì)體，可以用以下關(guān)系確定有效質(zhì)量：,式中 M - 產(chǎn)生重力異常特體的質(zhì)量， V - 物體的體積。 則密度為：D=M/V；,利用井中重力測(cè)量確定巖層密度,巖石密度與其化學(xué)組成有關(guān)。富鐵鎂巖

24、石，密度大；富硅鋁巖石密度小。,地殼三大類(lèi)巖石的密度,常見(jiàn)巖石的密度,不同樣品密度與孔隙度間的關(guān)系,巖石密度與孔隙度的大小和埋藏的深度有關(guān),巖石密度的應(yīng)用,各種巖石和礦物的密度(質(zhì)量)是不同，根據(jù)萬(wàn)有引力定律，其引力也不相同。 密度不同，重力也不同。據(jù)此研究出重力測(cè)量?jī)x器，測(cè)量地面上各個(gè)部位的地球引力(即重力)，排除區(qū)域性引力(重力場(chǎng))的影響，就可得出局部的重力差值，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)。這一方法稱(chēng)做重力勘探。 利用巖石和礦物的密度與重力場(chǎng)值之間的內(nèi)在聯(lián)系來(lái)研究地下的地質(zhì)構(gòu)造。,重力異常,地球表面起伏、內(nèi)部物質(zhì)密度分布極不均勻，結(jié)構(gòu)上的差異，使實(shí)測(cè)重力值與理論重力值有明顯的偏離-重力異常 重力偏大-正異

25、常-物質(zhì)密度偏大 重力偏小-負(fù)異常-物質(zhì)密度偏小 重力異?？捎糜诹私獾叵陆Y(jié)構(gòu)、尋找礦產(chǎn)資源,巖石的彈性,巖石彈性是一種與巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)的物理性質(zhì)。彈性可以用以下參數(shù)來(lái)描述 ： 縱波傳播速度Vp：為在固體、流體、氣體中，由于拉-壓形變而產(chǎn)生的彈性速度； 橫波傳播速度Vs：為在固體中，由于切變而產(chǎn)生的彈性波的傳播速度； 楊氏模量（縱向彈性模量）E：指法向應(yīng)力與沿應(yīng)力作用方向引起的伸長(zhǎng)之比值； 泊松系數(shù)（橫向壓縮系數(shù)）：指當(dāng)單軸方向延展時(shí)，物體橫向壓縮與縱向伸長(zhǎng)值； 剪切模量G：指表征物體反抗形狀變化能力的剪切力與剪切角的比值。,對(duì)于地球物理研究最有意義的是彈性波的傳播速度Vp、Vs,波速測(cè)試裝

26、置,P波和S波的實(shí)際傳播速度取決于巖石的密度和內(nèi)在的彈性。 對(duì)線彈性物質(zhì)而言，當(dāng)波與運(yùn)行方向無(wú)關(guān)時(shí)，波速僅取決于兩個(gè)彈性性質(zhì)，稱(chēng)為彈性模量：巖石的體積模量k和剪切模量。,波速的測(cè)定,利用反射波測(cè)量確定巖石波速 利用折射波測(cè)量確定巖石波速 利用透入波測(cè)量確定巖石波速,巖石波速隨壓力是變化的,壓力增大， 巖石波速變快； 壓力增大， 巖石密度趨大 密度大的巖石， 往往波速亦快,巖石波速的意義,了解地球結(jié)構(gòu) 了解地下結(jié)構(gòu) 探測(cè)地下隱伏的礦產(chǎn)資源,巖石的電性,大地由巖石組成；大地是一個(gè)良好的導(dǎo)體 大地電流密度約 2 A/km 電暴-地電干擾 巖石的電性，主要表現(xiàn)為電導(dǎo)率、電阻率、介電常數(shù)等,電性的意義,

27、肉眼觀察：可見(jiàn)光范圍波長(zhǎng)（400-700nm)的響應(yīng)。巖石的透射性差。 較低頻率、長(zhǎng)波長(zhǎng)的電磁輻射可以穿透地下深度大 采用頻率10-6-1011 Hz，探測(cè)深度從幾厘米到幾百公里。 通過(guò)“異?！卑l(fā)現(xiàn)，可以探測(cè)地下深處的礦產(chǎn)與地下結(jié)構(gòu),四電極補(bǔ)償裝置測(cè)電阻率,實(shí)驗(yàn)室測(cè)量電阻率,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電阻率,波速、密度、電阻率之間的關(guān)系,不同流體的波速與密度、深度間的關(guān)系,密度,波速,波速與巖石密度的關(guān)系,泥質(zhì)巖石密度、波速與深度關(guān)系,地球磁場(chǎng),地球液態(tài)外核的Fe、Ni不斷地以約0.5mm/s的速度向外部較低的邊緣部份流動(dòng)，在地心熔巖金屬層中，會(huì)被原有的地球磁場(chǎng)感應(yīng)出電流，這種感應(yīng)電流又制造出一個(gè)新的磁場(chǎng)。根據(jù)

28、這種“自激磁學(xué)說(shuō)”(Self-exciting dynamo)所產(chǎn)生的循環(huán)，同樣進(jìn)行在每座發(fā)電機(jī)中。也經(jīng)由電腦模擬測(cè)試論證,現(xiàn)代地磁場(chǎng),地磁北極：北緯78.2, 西經(jīng)102.9 (1980) 地磁南極：南緯65.5, 東經(jīng)139.4 平均地磁場(chǎng)強(qiáng)度：50mT 磁極磁場(chǎng)強(qiáng)度：60mT 赤道磁場(chǎng)強(qiáng)度： 30.7mT,地理南極點(diǎn),地理北極點(diǎn),磁南極,磁北極,地理軸與地磁軸并不一致,11.5度,地磁赤道,地理赤道,磁北極,地理北極點(diǎn),正南,磁南,d,磁偏角,磁偏角：地球上任一點(diǎn)的地理北方向與地磁北方向的夾角,地磁場(chǎng)要素 - 磁偏角,磁偏角東偏,A = A磁 + d,A = A磁 - d,磁偏角西偏,我

29、國(guó)東部地區(qū)磁偏角為西偏 杭州地區(qū)磁偏角為西偏 3 度左右 南京地區(qū)磁偏角為西偏 4.06 度 甘肅九泉以西地區(qū)為東偏,地磁場(chǎng)要素 - 磁傾角,磁傾角 I 地磁場(chǎng)方向與水平面的交角,地理緯度l與磁傾角有如下的數(shù)學(xué)關(guān)系 tg I = 2 tg l,磁傾角有正負(fù)之分： 磁場(chǎng)方向指向下為正 磁場(chǎng)方向指向上為負(fù) 赤道上為0, 北極為+90 南極為-90度,巖石的磁性,巖石的磁性記錄了地球磁場(chǎng)變化的信息，也反映了地下結(jié)構(gòu)與礦產(chǎn)的分布。 巖石的磁性是最復(fù)雜的物理性質(zhì)之一，它與物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān). 巖石磁性和組成巖石的礦物的結(jié)晶化學(xué)有關(guān)。,根據(jù)磁性的類(lèi)型、化學(xué)組成可以分為逆磁性、順磁性和鐵磁性，后者的磁性

30、比前兩者強(qiáng)許多倍,逆磁性 磁化率0,順磁性 磁化率0,鐵磁性 磁化率可變,磁化率是地球信息探測(cè)技術(shù)磁學(xué)勘探中的重要參數(shù),常見(jiàn)礦物的磁化率,剩余磁化（強(qiáng)度）,巖石和礦物在形成時(shí)所產(chǎn)生的磁性，歷經(jīng)地質(zhì)變動(dòng)后保留下來(lái)的部分磁性稱(chēng)為剩余磁性。 剩余磁性的大小和方向與現(xiàn)代地磁場(chǎng)無(wú)關(guān)，而取決于形成時(shí)的環(huán)境及所經(jīng)歷的地質(zhì)變動(dòng)。 幾乎所有巖石都具有剩余磁化強(qiáng)度。在磁測(cè)工作中，需要測(cè)定剩余磁化強(qiáng)度的大小和方向，作為成果解釋的依據(jù)。,磁異常,各地的基本磁場(chǎng)是穩(wěn)定的 一個(gè)地區(qū)的實(shí)測(cè)磁場(chǎng)偏離了基本磁場(chǎng)，稱(chēng)為磁異常 正磁異常：實(shí)測(cè)值 基本磁場(chǎng) 負(fù)磁異常：實(shí)測(cè)值 基本磁場(chǎng) 磁異?？捎糜诹私獾叵聵?gòu)造、尋找礦產(chǎn)資源,洋底巖石的年齡最老是中生代。比大陸巖石年輕。 磁異常呈條帶狀分布，條帶走向與洋脊平行 正、負(fù)異常相間，正、負(fù)異常帶寬20-30km，長(zhǎng)數(shù)百公里，異常幅度值數(shù)百nT 磁異常對(duì)稱(chēng)分布于洋脊兩側(cè),海洋磁性條帶是大陸漂移說(shuō)的重要證據(jù),海底磁條帶的成因,地幔的熾熱物質(zhì)，以對(duì)流方式上升到洋脊，冷卻經(jīng)過(guò)居里點(diǎn)時(shí)，獲得與當(dāng)時(shí)地磁場(chǎng)方向相同的熱剩磁 地幔流體不斷上涌，推著舊海底向兩側(cè)擴(kuò)張，在洋中脊形成新的洋底 在海底擴(kuò)張過(guò)程中