第2章 地质作用.docx
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第2章地质作用
第二章地质作用
第一节地质作用的基本概念
第二节内力地质作用
第三节外力地质作用
第一节地质作用的基本概念
地质作用:
凡是由自然动力所引起的地壳物质成分、内部结构以及外部形态发生变化和发展的过程称为地质作用。
根据地质作用的能源不同,地质作用分为两大类:
内力地质作用、外力地质作用
第二节内力地质作用
内力地质作用:
主要由地球旋转、重力、放射性元素蜕变及结晶相变、化学性质活泼的流体等在地球内部产生的动力,促使地壳或岩石圈的物质组成、内部构造及外部形态发生变化的过程。
按作用的性质和方式,内力内力地质作用分为:
地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用。
一、地壳运动
由地壳内运动引起地壳(或岩石圈)组成物质变形变位的机械运移过程称地壳运动,又称构造运动,它控制着地表海陆分布的轮廓和地形,是地壳发展演变的主导因素。
特点:
地壳运动具有普遍性和长期性,地壳形成以来,每时每刻都在运动,但运动强度在时间、空间上均不平衡,地壳运动的各种形迹可以保存在地层中;
地壳运动具有方向性,分为垂直运动、水平运动
1.垂直运动
垂直运动又叫升降运动,是地壳或岩石圈组成物质沿地球半径方向的上升或下降运动,主要造成地壳大规模的隆起或坳陷,引起地势高低变化、海陆变迁、岩体垂直位移及层状岩层大型的平缓弯曲,因此又叫造陆运动。
垂直运动表现形式——地表升、降
意大利那不勒斯塞拉比斯古庙:
据考证,石柱在公元初期位于陆上,1583年维苏维火山喷发使下部3.6m被火山灰所掩埋;后因地壳下沉使石柱沉至海面以下6.3m;18世纪中叶石柱又随地壳上升到地面,于1742年被挖掘出来;以后又开始下降:
1878年海水淹没柱高0.65m,1913年为1.53m,1933年为2.05m,1954年达2.5m,至1976年又上升1m。
2.水平运动
水平运动是地壳或岩石圈沿地球切线方向的运动。
它使地壳受到挤压、拉伸、平移,甚至旋转扭动,产生褶皱和断裂,在地表形成山脉或盆地,因此又叫造山运动。
大陆漂移与板块运动,就是地壳水平运动的客观反映。
美国加里福尼亚的圣安德烈斯断层带是现代水平运动的典型例子,从1882年至1946年的65年中,对此断层带进行了4次定时定点测量,发现断层每年以1cm的速度向北西方向移动。
近年美国使用轨道卫星和激光束测定,发现该断层两盘每年以8.9cm的速度靠拢。
3.地壳运动的速度
地壳运动的速度有快有慢、快慢交替,既有水平运动也有升降运动。
例如在地震前后会明显加快:
1973年2月四川甘孜的7.9级地震,使鲜水河断裂带再次活动,形成一条场50Km、宽1.5m的地裂缝带。
又如喜马拉雅山自开始抬升以来,经历了千万年的上升,已成为世界最高的山脉,现在仍在缓慢上升。
从地壳发展史看,地壳运动总趋势是水平运动为主,垂直运动是派生的。
4.地壳运动的幅度
1)地壳运动的幅度:
有大有小、大小交替。
2)运动的幅度与方向、时间有关:
例如长期上升或一直下降,或者水平运动长期沿同一方向运动,则运动幅度就大,反之则小。
3)地壳运动幅度的确定:
主要依靠沉积厚度推测,它是下降幅度的标志。
上升幅度的确定较为困难,只能依据邻区沉积厚度来粗略推测。
二、地震作用
地震是一种快速、短暂、突发的构造运动。
是地壳运动或构造运动的一种特殊形式。
(一)地震术语
1、震源:
是地球内发生地震的地方。
震源深度:
震源垂直向上到地表的距离是震源深度。
地震发生在70公里以内的称为浅源地震;70-300公里为中源地震;300公里以上为深源地震。
目前有记录的最深震源达720公里
2、震中:
震源上方正对着的地面称为震中。
震中及其附近的地方称为震中区,也称极震区。
震中到地面上任一点的距离叫震中距离(简称震中距)。
震中距在100公里以内的称为地方震;在1000公里以内称为近震;大于1000公里称为远震。
3、地震波:
地震时,在地球内部出现的弹性波叫作地震波。
地震波主要包含纵波和横波,以及面波。
1)纵波(P波)振动方向与传播方向一致的波。
来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。
振幅小、周期短、速度快、破坏小。
2)横波(S波)振动方向与传播方向垂直的波。
来自地下的横波能引起地面的水平晃动。
横波能造成建筑物破坏。
振幅大、周期长、速度较快、破坏性大。
3)面波(L波)是纵波吸收辐射到地表激发出沿地面传播的波。
振幅最大、周期最长、速度最慢,但破坏性最强。
由于纵波在地球内部传播速度大于横波,所以地震时,纵波总是先到达地表,而横波总落后一步,面波最后到达。
(二)地震强度——衡量地震大小的尺子
1地震烈度:
指地震对地面和建筑物的破坏程度。
我国将其划分为12度。
小于3度——震感弱,只有仪器能记录到;
3–5度——有震感,睡觉的人惊醒,吊灯摆动,无破坏
6度——器物倾倒,房屋有轻微破坏;
7~8度——房屋严重破坏,地面裂缝,人畜大量伤亡。
9~10度——房倒屋塌,地面破坏严重;
11~12度——毁灭性的破坏,房屋普遍倒塌,山崩地裂。
2、震级:
指地震能量大小的等级。
震源释放出来的波能越大,震级越大。
震级<1级超微震;
1级≤震级<3级弱震或微震;
3级≤震级<4.5级有感地震;
4.5级≤震级<6级中强地震;
6级≤震级<7级强震;
7级≤震级<8级大地震;
震级≥8级巨大地震
(三)地震的类型
按照地震的不同成因,我们可以把地震划分为五类:
1.构造地震:
构造地震发生的原因,是地下岩层受地应力的作用,当所受的地应力太大,岩层不能承受时,就会发生突然、快速破裂或错动,岩层破裂或错动时会激发出一种向四周传播地地震波,当地震波传到地表时,就会引起地面的震动。
世界上85%-90%的地震以及所有造成重大灾害的地震都属于构造地震。
2.火山地震:
由于火山爆发引起的地震。
3.水库地震:
由于水库蓄水、放水引起库区发生地震。
4.陷落地震:
由于地层陷落引起的地震。
5.人工地震:
由于核爆炸、开炮等人为活动引起的地震。
(四)地震的危害
(五)世界及我国的地震带的分布
全球用地震仪测出的地震,每年约500万次,其中有感地震5万次,破坏性严重的一般8级以上的特大地震要隔若干年才发生一次。
1.世界地震带分布主要划分为四个地震带:
1)环太平洋地震带从南美洲南端起沿南北美洲西海岸,通过阿留申群岛,经日本、我国台湾、菲律宾到新西兰,主要是环太平洋的岛弧及海沟地带。
地震频繁,浅、中、深源地震均有,约占全球地震总数的80%。
2)地中海——印尼地震带西起葡萄牙、西班牙和北非海岸,经地中海、高加索、喜马拉雅山至印尼与环太平洋地震带汇合,亦称欧亚地震带。
以浅源地震为主,约占全球地震总数的15%
3)大洋中脊地震带沿大西洋、太平洋、印度洋的洋中脊分布,地震活动相对较弱。
4)大陆裂谷地震带包括东非裂谷(地堑)、红海、亚丁湾、死海裂谷系、莱茵地堑等大断裂,均为浅源地震。
2.我国地震带分布一般划分为五个主要的地震带
1)东南沿海及台湾地震带属环太平洋地震带,以台湾最为频繁
2)郯城-庐江地震带北起东北、经沈阳、营口过渤海,南经郯城、庐江达黄海地区,是我国东部强震带。
3)华北地震带西起宝鸡,向东经山西达燕山西部,是华北地区内部破裂带发育的强震带。
4)南北向地震带北起贺兰山、六盘山、越秦岭、过甘肃、经四川盆地西缘达滇东地区,活动频繁,是一规模巨大的强震带。
5)西藏-滇西地震带属欧亚地震带。
三、岩浆作用
(一)基本概念
1.岩浆:
是地下深部天然形成的,富含挥发分、金属元素,具有高温高压粘稠的硅酸盐熔融体。
2.岩浆作用:
岩浆在上升运移中与围岩相互作用,不断改变自身化学成分和物理状态,最后在一定温度、压力条件下冷凝固结成岩浆岩。
这种岩浆的形成、活动直至冷凝成岩的过程称为岩浆作用。
3.岩浆的类型:
按SiO2含量划分为四种类型:
超基性岩浆<45%;基性岩浆45~52%;中性岩浆52~65%;酸性岩浆>65%。
(二)岩浆作用的类型:
岩浆作用分为喷出作用和侵入作用。
1.喷出作用:
岩浆从地壳薄弱处溢出或喷出地表并冷凝成岩石的过程叫喷出作用(火山作用)。
有两种类型:
1)裂隙式喷发岩浆沿地壳裂隙,较平静地一处地表,常为基性岩浆。
2)中心式喷发岩浆沿近于圆筒形通道喷出地表,称为火山火山有火山通道、火山口、火山锥构成。
又分为三种:
(1)猛烈式喷发:
常为酸性岩浆。
其粘性大,气体不流畅,直到压力足够大时才爆炸式喷发。
(2)宁静式喷发:
常为基性岩浆。
其粘性小,流动性大,气体流畅,阻力小。
(3)中间式喷发:
常为中性岩浆。
其特点介于上述两者之间。
2.侵入作用:
岩浆沿着一定的通道上升运移,在地壳中于不同的深度适宜的物理化学条件下逐渐冷凝结晶,进而转化为固体状态的岩浆岩,这个活动过程就称为侵入作用。
四、变质作用
地球上已经形成的岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩),随着地壳的不断演化,其所处的地质环境也在不断改变,为了适应新的地质环境和物理化学条件的变化,它们的矿物成分、结构、构造都将发生一系列的改变。
由地球内力作用促使岩石发生矿物成分及结构构造发生变化的作用称为变质作用。
一)变质作用的因素影响因素主要有四方面:
1.温度
温度升高使岩石中的矿物发生重结晶:
即岩石中非晶体矿物向晶体矿物转化、岩石中晶体细小矿物向晶体粗大矿物转化。
温度的升高可促使原岩石中的化学成分发生重组合,并产生新的矿物。
2.压力
包括静压力和定向压力的作用。
静压力使原岩石的体积缩小、密度加大;在温度的配合下,可形成新的矿物。
定向压力主要使岩石变形、破碎,使矿物定向排列。
3.化学性质活泼的气体和液体
化学性质活泼的气体和液体主要以H2O和CO2为主,并富含F、S、P等易挥发的物质及SiO2等矿物质。
这些物质在一定的温度、压力条件下,渗入到围岩中并与围岩发生化学反应,使围岩发生物质成分、结构构造等变化,并产生新的矿物。
4.时间
是变质作用持续的时间。
变质作用持续的时间越长,变质改造结果越明显。
(二)变质作用的类型
根据变质作用所处的地质环境以及引起变质作用的因素和变质作用进行的方式,变质作用可分为四种类型:
1.区域变质作用指在区域性大范围内,由温度、压力和化学活动性较强的流体共同参与和影响下,固体岩石所发生的一种变质作用。
形成的岩石称为区域变质岩。
主要影响因素:
温度、压力(静压力)。
特点:
涉及范围广、影响深度大、与深大断裂有关。
例如:
山东泰山、山西五台山等地区的板岩、片麻岩等。
2.动力变质作用
在地壳运动产生的构造应力(定向压力)作用下,使岩石发生变形、破碎和重结晶等系列变化。
形成的岩石称为动力变质岩或构造岩。
主要影响因素:
构造应力或定向压力。
特点:
主要发生在两个相邻岩石块体之间的错动和接触部位,与较大的断层或断裂带有关。
如糜棱岩、构造角砾岩等。
3.接触变质作用发生在岩浆岩体与围岩的接触带上。
岩浆所带来的热量、化学活动性流体引起围岩发生重结晶、交代等系列变化。
形成的岩石称为接触变质岩。
主要影响因素:
温度、活动性流体及挥发份。
单纯由温度引起的接触变质为接触热变质作用。
单纯由岩浆中的挥发物质引起的交代作用为接触交代变质作用。
特点:
主要发生在发生在岩浆岩体与围岩的接触带上。
如大理岩、石英岩等。
4.交代变质作用指岩浆期后的气体和热液对已冷凝的岩浆岩体及其围岩发生不同程度的交代作用,使岩浆岩体和围岩的成分、结构和构造发生改变,称交代变质作用。
形成的岩石称为交代变质岩。
主要影响因素:
岩浆期后的气体和热液。
特点:
主要发生在发生在岩浆岩体及岩浆岩体与围岩接触带。
如矽卡岩、云英岩等。
第三节外力地质作用
以地球外部的太阳能以及日月引力能为能源,并通过大气、水、生物因素所引起的风、雨、冰雪、冰川、河流、海浪等营力产生各种地质作用,主要发生在地球表层。
包括:
风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用等。
(一)风化作用
1.风化作用的概念
地表和接近地表的岩石,在温度变化、水、空气及生物的作用和影响下所发生的破坏作用称为风化作用。
风化作用的影响因素主要有温度、水、空气等。
2.风化作用的类型:
按性质划分为三类。
1)、物理风化作用
物理风化的结果是使母岩崩解,形成各种碎屑物质。
因此物理风化作用又称机械风化作用或石烂,其化学成分不变。
主要因素:
温度变化、冰劈作用、盐岩结晶。
2)化学风化作用
指岩石在氧、水和溶于水中的各种酸的作用下,遭受氧化、水解和溶滤等化学变化,使其分解并产生新矿物的作用。
化学风化作用包括氧化作用、水解作用、水化作用、化学溶解作用等。
这些化学反应往往以复合交替的复杂形式进行,同时有相应的新矿物生成。
化学风化作用不仅使母岩发生破碎,而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变,并形成新矿物。
氧化作用——岩石中低价元素或化合物转变为高价元素或化合物。
FeS2Fe2O3
水解作用——水分子离解H+、OH-离子,并与矿物中的阳离子K+、Na+、Ca2+等生成氢氧化物。
正长石高岭石
水化作用——岩石中矿物吸收水分而变成另一种矿物。
硬石膏石膏
溶解作用——作为一种溶剂,一些岩石、矿物可溶于水而流失.CaCO3Ca(HCO3)2
3)生物风化作用
指岩石由于生物的生活活动引起的破坏作用。
生物对岩石的破坏方式,有机械的如岩石裂隙中植物根系的生长产生根劈现象。
也有化学的,几乎所有的化学风化作用都与生物作用有关。
生物分泌出的有机酸,促进了岩石的化学分解,而且生物还可以从中吸取某些元素并将其转变成有机化合物。
生物产生的大量O2、CO2等,同样影响着风化作用的进程。
3.风化作用的产物
风化作用的总趋势是使被改造的母岩发生物理的和化学的变化,使母岩解体并产生在地表条件下稳定的、新的物质成分。
风化产物按性质可分三类:
碎屑物质——岩石碎屑、矿物碎屑;
溶解物质——真溶液和胶体溶液物质;
不溶残余物质——不溶于水的新生矿物,如褐铁矿、铝土矿、高岭石等。
(二)剥蚀作用
指风以及河流、地下水、海(湖)、冰川中的水体在运动状态下对地表或地下岩石产生的破坏,一方面将风化产物从母岩中剥离下来,另一方面又对岩石产生破坏作用,并同时使破坏后的产物脱离母岩,这一过程叫剥蚀作用。
风化作用与剥蚀作用紧密相关,岩石风化后为剥蚀作用提供了条件,剥蚀之后又利于继续风化。
1.风的剥蚀作用
风吹起地表碎屑物质并携带他们磨蚀岩石表面的过程叫风的剥蚀作用。
它有两种方式:
1)吹蚀——风把岩石表面风化的碎屑物质及松散沉积物吹起而剥离下来。
2)磨蚀——风挟带的碎屑物质撞击和磨损岩石表面,使其遭受破坏
2.地表流水剥蚀作用有二种类型:
1)河流的下蚀(底蚀)作用河水及其夹带的砂石对河床底部岩石进行冲击、磨蚀、溶蚀等作用的过程。
导致河床逐渐降低、河谷加深。
2)河流的侧蚀作用河水在水平方向上冲击、侵蚀河岸,使河床左右迁移、河谷加宽的过程。
河流的下蚀(底蚀)作用到一定深度后,河水就无力继续向下侵蚀了,河水的能量消耗在搬运物质上,这个高度面称河流的侵蚀基准面,是控制河流下蚀的极限面。
3.海水的剥蚀作用
海水对海岸及海底岩石进行破坏的过程叫海蚀作用,常发生在海岸带。
其剥蚀的方式有三种类型:
1)机械破坏运动海水的冲刷、海浪卷动的石块、沙粒对滨岸带的磨蚀。
可形成浪蚀岩洞、海蚀崖、海蚀平台、海蚀柱等。
2)化学溶蚀海水对岩石溶解所产生的破坏作用。
3)生物蛀蚀潜穴动物可利用其壳刺或分泌物侵入岩石,使岩石表面产生许多洞穴,破坏了岩石的强度,例如软体动物船蛆。
4.冰川的剥蚀作用
冰川是在重力影响下由雪源向外缓慢移动的冰体。
冰川活动对组成冰床的岩石进行磨蚀、掘蚀等破坏作用的过程叫冰蚀作用。
冰川以自身的重量,以及冰体冻结挟带的许多岩块、岩屑,像锉刀一样对沿途基岩进行推锉、碾磨和挖掘,常留下擦痕,碎屑物分选性和磨圆度均差。
(三)搬运作用
风化、剥蚀作用,被流水、海洋、风、冰川等从原地转移到沉积区的过程称为搬运作用。
按搬运方式的不同,搬运作用主要分为两种类型:
机械搬运作用、化学搬运作用
1.机械搬运作用
机械搬运的营力,有流水、风、冰川等,其中以流水为主
1)流水以河流为主的机械搬运
(1)底运——颗粒大、比重大、球度较高的碎屑、沿水底滚动、滑动、跳跃式运移
(2)浮运——颗粒小、比重小、球度较低的碎屑,呈悬浮状搬运。
河流的搬运能力与流量、流速、碎屑颗粒大小、以及流域的地质条件有关。
随搬运距离的加长,碎屑趋于粒度细而均匀、磨圆度提高、矿物成分单一。
2)风的机械搬运也分为底运与浮运
底运分为滚动、滑动和跳动,其中以跳动为主,多为粗大的碎屑物质。
浮运以细小的碎屑物质为主
风的机械搬运,具有按颗粒大小、形状、比重筛选的分选性和相互之间的摩擦作用。
3)冰川的机械搬运
冰川移动时将山坡滚落和刨蚀的各种不同的碎屑带走,因此被搬运的碎屑物质具有大小混杂、成分各异、不具分选性和磨圆度等特征。
4)海水的机械搬运
通过海浪、海流、潮汐进行,搬运物质大多为河流搬运而来的,少量来自海水对海岸侵蚀的产物。
海浪搬运作用随水深而降低,因此多发生在近岸浅海区,粗碎屑推向海岸,细碎屑推向海洋。
海流流速慢,常搬运细小淤泥和悬浮物质,能长距离搬运,甚至可达数千公里。
潮汐仅在海岸线一带搬运碎屑物质。
2.化学搬运作用
化学风化作用和化学溶蚀作用所产生的物质,常通过化学搬运作用,以真溶液或胶体溶液形式由原地运移到沉积区。
1)真溶液:
搬运物质主要是岩石风化剥蚀产物中的K、Na、Ca、Mg等元素的可溶性盐类,如CaCO3,NaCl等。
2)胶体溶液:
搬运物质来源于岩石风化剥蚀产物中的Fe、Mn、Al、Si等元素的氧化物和氢氧化物的胶体物质和难溶物质。
(四)沉积作用
母岩风化、剥蚀产物在搬运过程中,由于搬运介质的能量的减弱或因物理化学条件的改变,以及生物作用,可使被搬运的物质在适当的环境下停顿堆积起来,这一过程称为沉积作用。
它可划分为三种类型:
(1)机械沉积作用
(2)化学沉积作用
(3)生物沉积作用
1.机械沉积作用
机械沉积作用是在重力作用下发生的碎屑物质的沉积。
机械沉积作用分异作用:
在搬运过程中,颗粒粗大的碎屑先沉积,依次过渡到最小的碎屑。
冰川的机械沉积没有分异作用,冰碛物颗粒大小混杂,不分层次,并带棱角。
2.化学沉积作用
1)胶体溶液沉积
当胶体溶液中加入电解质发生中和作用时,小质点聚合成大质点,产生胶体沉积。
如海岸地带,携带胶体溶液的大陆淡水与富含电解质的海水混合,便变出现胶体沉淀,形成浅海锰矿、铁矿等。
2)真溶液沉积
水介质酸碱度、湿度、CO2含量、溶液浓度的变化可以影响溶液溶解度变化,溶解度降低,以真溶液长途搬运来的K、Na、Ca、Mg的卤化物及硫酸盐、碳酸盐达到过饱和而沉积下来。
化学沉积分异作用:
溶于水中物质的溶解度不同,沉积必有先后之分,溶解度小的先沉积:
Fe、Mn、Al、Si等的氧化物先沉积,然后硅酸盐、碳酸盐,最后硫酸盐和卤化物。
3.生物沉积作用
1)生物遗体沉积:
海洋生物骨骼、贝壳堆积,形成生物灰岩或磷灰岩、硅质岩等,有的生物遗体在成岩过程中转化为煤、油页岩、石油、天然气等。
2)生物化学沉积:
生物新陈代谢引起周围介质改变,促使某些物质沉积。
例如海藻光合作用吸收海水中的CO2,促使碳酸盐沉积,生产石灰岩。
(五)固结成岩作用
松散、富水的沉积物,随地壳沉降被掩埋,在温度、压力作用下,经过压缩、脱水、胶结、重结晶等变化,转变为坚硬的岩石的过程,叫固结成岩作用。
固结成岩作用包括:
压固作用、胶结作用、重结晶作用。
1.压固作用在上覆沉积物质的静压力作用下,沉积物体积收缩、孔隙缩小、密度加大、水分脱出、颗粒间吸附力加强,使沉积物固结变硬成为岩石。
新鲜软泥孔隙度高达80%,压固成岩后减至20%,压固作用是粘土沉积物成岩的主要方式。
2.胶结作用
充填在孔隙中的矿物质,将分散颗粒粘结成坚硬岩石的过程。
是碎屑岩成岩的主要方式。
胶结物成分常见有硅质(SiO2)、铁质(Fe2O3)、钙质(CaCO3)、泥质(粘土质)、凝灰质(火山质)等。
胶结物的来源:
沉积物中水溶液或胶体溶液沉淀析出的新矿物;与沉积物同时形成(火山质);地下水带来。
3.重结晶作用
在温度、压力作用下,沉积物中的非结晶物质变为结晶物质、细粒结晶变成粗粒结晶的过程。
一般真溶液和胶体溶液的物质颗粒细小、溶解度较大、成分均一,容易发生重结晶。
是内源沉积岩(化学岩)和部分粘土岩成岩的主要方式。
成岩过程中,压固作用、胶结作用、重结晶作用互相影响,密切联系。
复习思考题
名词解释
升降运动、水平运动、震源、震中、地震波、地震烈度、震级、地质作用
问答题
1按地震成因可分为哪几种类型?
简单叙述之。
2什么叫内力地质作用?
简述内力地质作用的4种表现?
3什么叫外力地质作用?
它包括哪几种类型?
4沉积岩是怎么形成的?
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- 第2章 地质作用 地质 作用