地质学基础第二章地质作用.ppt

,第二章 地 质 作 用,第二章 地 质 作 用,第一节 概 述第二节 内动力地质作用第三节 外动力地质作用,第一节 概述,一、地质作用的概念 地质作用是指由自然动力引起地球（主要是岩石圈）的物质组成、内部结构、构造和地表形态变化、发展的作用。引起这些变化的各种自然动力，称为地质营力。*地质作用一方面不停地破坏着地球原有的物质成分、结构、构造和地表形态；另一方面又不断形成新的物质成分、结构、构造和地表形态。,风蚀地貌,二、地质作用的能量来源,三、地质作用的类型,根据地质作用的能量来源不同，通常将其分为：1.内动力地质作用 内动力地质作用是指由内能引起的岩石圈甚至地球的物质成分、结构和地表形态的变化与发展。内动力地质作用的具体类型见下页。2.外动力地质作用 外动力地质作用是指由外能引起地壳表面形态、物质成分变化的作用。外动力地质作用的具体类型见下页。*总体而言，内动力地质作用形成地表的高低起伏，决定了地球表面的基本特征和内部构造；外动力地质作用削高填低，塑造地表形态，促使地表形态演变。内、外动力地质作用相互联系、相互制约，共同促进地壳的不断演化。,地质作用类型划分表,*外动力地质作用：风化、河流、地下水、海洋、冰川、风等。,第二节 内动力地质作用,一、构造运动（地壳运动）1.什么是构造运动 构造运动是指由地球内动力引起的地球物质（主要为地壳或岩石圈）的机械运动。2.构造运动分类 1）根据构造运动发生的时间分类 新构造运动 新近纪以来发生的构造运动。其中，从人类出现到现在所发生的构造运 动有称为现代构造运动。古构造运动 新近纪以前发生的构造运动 2）根据构造运动的方向分类 水平构造运动 右上图西盘1cm/a（4cm/a)。垂直构造运动 右下图19世纪初起下降 2cm/a。,美国圣安德里斯断层,意大利那不勒斯古建筑,2.构造运动的证据,1）大地测量资料 主要适用于新构造运动分析。如，喜马拉雅山山脉上升速度12cm/a，其主峰珠穆朗玛峰海拔8848.13m。又如，美国圣安德里斯断层西盘向西北方向的移动速度为1cm/a（4cm/a)。,珠穆朗玛峰,2）地貌 主要适用于新构造运动分析。因为新构造运动发生的时间较近，有关地貌形态保存较好。如，广州、青岛等地的海蚀地貌；秦皇岛等地与断裂相关的地貌；泰山地貌等。,黄岛张屯嘴东侧海岸,秦皇岛某地的断层三角面,秦皇岛某地的地堑,泰山与泰安市区,3）地质构造等 褶皱和断层是构造运动的产物，因而也是构造运动的证据。,褶皱,断层,构造 运动,构造运动,二、地 震,1.概念地震：是内能逐渐积累到一定程度突然释放，造成岩石圈 的快速颤动。可以发生于陆上，也可以发生于海底。,2.与地震有关的术语 震源：地下始发震动并释放能量处。震中：震源在地面上的垂直投影。*震源深度：震中至震源的距离。浅源地震（震源深度070km）、中源地震（震源深度70300km）、深源地震（震源深度大于300km）。震级：表示一次地震释放能量的大小。震级每增加1级，则释放能量增加约32倍。地震烈度：指地震对地面及房屋建筑物的影响和破坏的程度。大小与震级的大小、震源的深浅以及震区的地质构造等有关。,历史上有记载的、人员伤亡居前的两次地震均发生在中国：1556年1月23日在陕西华县一带发生约里氏8.0级的大地震，导致约83万人死亡（该 年是明 嘉靖35年）；1976年7月28日发生在河北唐山一代发生里氏7.8级的大地震，导致约24万人 死亡，16万人重伤。,根据引起地震的原因不同，可将地震分为：1.构造地震 地应力的累积超过岩石临界强度而产生地壳断裂引起。约占全球天然地震的90%，数量多、破坏大。2.陷落地震 由悬空地层引起的地震。震源浅、范围小，占3%。3.火山地震 由火山爆发引起的地震。局限于现代火山活动带，强度不大、震源较浅、范围较小，占7%。4.人工地震 因施工打桩、地下核试验、人工爆破、水库积水等人为原因引起的地震。规模小、范围小。如：美国科罗拉多州米德湖地区，1935年蓄水，1937年发生有感地震百余次，1939年水蓄满后，地震达到高潮，发生过5级地震，至今尚未平息。,3.地震的成因分类,1、环太平洋地震带：位于太平洋沿岸的海沟-岛弧地带，从南美的安第斯山、北美的洛杉矶、阿拉斯加、阿留申群岛、勘察加半岛和千岛群岛、日本群岛、我国台湾岛、菲律宾群岛、至新西兰群岛，是地球上最主要的地震带。集中了几乎全部的深源地震、90%的中源地震、80%的浅源地震。2、地中海印度尼西亚地震带：又称阿尔卑斯-喜马拉雅地震带，横跨欧亚大陆，主要分布于地中海、经喜马拉雅山、向南至印度尼西亚，再转向东与环太平洋地震带相接。约有15%的地震分布于此。主要为浅源和深源地震。3、洋脊地震带：主要沿大西洋洋中脊、印度洋脊、太平洋洋隆及北冰洋洋脊分布。地震强度较前两带弱很多，但均为浅源地震。4、大陆裂谷地震带：与区域性大断裂有关，多为浅源地震。如东非裂谷、红海-死海裂谷、贝加尔湖、莱茵地堑等。,4.世界地震分布,世界地震分布,1,2,3,5.中国地震分布 分为东部地震带（如，唐山地区等）、中部地震带（如，汶川地 区等）和西部地震带（如，喜马拉雅地区等，属地中海-印尼带）。,第二节 内动力地质作用,三、岩 浆 作 用,1.概念岩浆：地球深处天然产出的高温、高压、含大量气体挥发 组分(H2O、CO2、SO2、.)成分复杂的硅酸盐熔融体。岩浆岩：冷凝以后形成的岩石称为岩浆岩。,2.岩浆作用 岩浆作用是指岩浆从形成、运动、直到冷凝、固结成岩的全过程。包括：喷发作用（火山作用）：岩浆喷出地面。侵入作用：岩浆在地面以下活动。分异作用：岩浆成分发生改变。又进一步分为：a.液态分异作用在岩浆结晶之前，在液态下发生的，按照相对密度析为成分较简单的岩浆，重者在下，轻者在上。b.结晶分异作用在岩浆结晶过程中发生的。岩浆在冷却过程中，有一部分先结晶出来的矿物因各自的相对密度不同，大者沉于岩浆底部，小者上浮。同化混染作用等 岩浆活动过程中，熔化围岩并改变自身成分的作用。同化混染作用的强弱取决于地质构造条件、岩体规模、热力条件、挥发组分含量及围岩性质等。,活火山（active volcano）是指正在喷发和预期可能再次 喷发的火山。全世界的活火山大约有500600座。其分布有一定的规律。环太平洋火山带 分布于太平洋板块与周围大陆板块的汇聚型边界的大陆一侧，已知有319座火山，占62%，以安山质和流纹质熔浆喷发为主。地中海-印尼火山带 又称阿尔卑斯-喜马拉雅火山带。位于非洲板块、印度板块与欧亚板块之间的汇聚型板块边缘，已知有94座活火山，占18%，熔浆喷发从基性到酸性都有，性质多变。洋脊火山带 分布于大西洋、太平洋、印度洋的洋脊，已知有活火山60余座，多为玄武质岩浆。大陆裂谷火山带,3.世界活火山分布,火 山 喷 发,岩脉、岩墙,第二节 内动力地质作用,四、变 质 作 用,1.概念变质作用：原岩基本在固态的条件下，受内动力的作用使原有的岩石矿物成分和结构、构造发生变化，而形成新的岩石的过程。变质作用的结果是形成变质岩。,2.特点1.与地壳的形成发展密切相关，不同时期地壳状况、热流强度 和分布、构造运动特点的差异均影响变质作用。2.一般发生在温度、压力较高的地下深处。3.基本固态条件下进行的，无大量流体参与。,四、变 质 作 用,第三节 外动力地质作用,1.什么是风化作用 风化作用是指暴露在地表的岩石长期受到温度、O2、CO2、水以及生物等影响而发生机械破碎和化学分解的作用。2.风化作用类型 包括：物理风化、化学风化、生物化学风化。1）物理风化（机械风化）物理风化是指在地表条件下，岩石机械破碎成细小碎块的作用。引起物理风化的因素包括：温度变化岩石热胀冷缩；水的物态变化冰劈；盐类结晶 岩石释重岩石体积膨胀、破坏；植物根劈等,一、风化作用,1,2,3,岩石释重 形成于地下深处的岩体，由于上覆巨厚的沉积物而承受巨大的静压力，由于地壳运动的抬升，上覆岩层遭受剥蚀并被搬离原地，使地下深处的岩体出露于地表。随着静压力的解除，岩体趋向于向上或向外产生膨胀，从而形成一系列与地表近于平行的大裂隙，破坏了岩体的完整性，为各种外动力地质作用奠定了基础。,物理风化使岩石逐渐破碎，不仅形成陆源碎屑物质，也为化学风化提供有利条件。在高寒和干燥地区，物理风化占优势。,1）氧化作用 氧与岩石元素反应。如地表的黄铁矿的氧化形成褐铁矿，铁帽找矿的标志。4FeS2+O2+H2O Fe(OH)3+H2SO4 黄铁矿 褐铁矿 2.溶解作用 除易溶盐类以外，富含碳酸等酸类的水可使许多 盐类溶解。3.水解作用 水中的H+或OH-与矿物离子间的反应，使部分成分溶解。如，4KAlSi3O8+H2O Al4(Si4O8)(OH)8+SiO2+K(OH)正长石 高岭石 4.水化（水合）作用 矿物吸收一定量的水，形成结晶水、结构水，成为新矿物。如，CaSO4+H2O=CaSO42H2O 3）生物化学风化 生物新陈代谢及尸体腐烂分解的产物与岩石中矿物发生化学反应，使其破坏的过程。,2）化学风化 是岩石矿物发生化学反应而变化的作用。,溶解作用,1）自然地理条件 主要包括温度、湿度等，另外，植被、地形等也有影响。干旱、寒冷物理风化为主；炎热、潮湿化学风化为主。2）岩性特征（1）岩石的矿物成分 不同矿物对风化作用的敏感程度不同。（2）岩石的结构、构造 非晶质、细粒、等粒、孔隙度大的岩石，水易渗入，与水体的接触面积大，易风化；节理、裂隙、断裂发育的易风化。,3.风化作用的影响因素,4.风化壳及其结构 风化壳：岩石风化残留物在陆地上构成的不连续的薄层。古风化壳：被沉积物埋藏的风化壳。风化壳的结构：底部基岩，半风化的残积层，上部的土壤层。,冰劈,*球状风化发育条件：有几组交叉的节理；厚层块状；等粒结构。形成过程见图A、B、C。,三、河流的地质作用河流：大陆表面常年有定向流动水体的槽形谷地。,西藏,1.河流的河谷组成要素 1）河谷（river valley）：河流流经的介于山丘间的长条状倾斜凹地。见下图,2）河谷组成要素谷底河谷底部较为平坦的部分；河床谷底上河水占据的沟槽；河漫滩谷底上除河床外的其余部分；谷坡谷底至分水岭的斜坡河流阶地谷坡上出现地势较平坦的地段。,河流阶地：地壳阶段性抬升与河流侵蚀作用的产物,2.河流的地质作用 包括侵蚀、搬运和沉积作用。1）河流的侵蚀作用 河流侵蚀作用是指河流流动过程中对地表的破坏作用。根据侵蚀方式分为：溶蚀、冲刷、磨蚀。根据侵蚀方向分为：下蚀作用和侧蚀作用（1）河流的下蚀作用：河流侵蚀河床底部岩石使河谷不断加深的作用，多见于山区河流。,河流的向源侵蚀：因河床岩性的差别、断层等形成陡坝和跌水，跌水侵蚀陡坝基部，使其不断淘空、崩塌，河谷因源头后退而向上游推进、伸长的过程。侵蚀基准面是海平面。,河流下蚀的结果地表夷平。河流的下蚀基于势能转换的动能，故：河流下切侵蚀 的极限是侵蚀基准面：最终侵蚀基准面海平面；地方性侵蚀基准面湖泊等。,壶口瀑布 壶口是指黄河河床突然裂开的一道宽50m、深30m、长5000m的河槽。每年后退5cm。,“黄河之水天上来”,“千里黄河一壶收”,（2）河流的侧蚀作用 河水侵蚀河床两岸和谷坡，使河床左右迁移，谷坡后退，河谷加宽的作用。,侧蚀作用的主要原因：河水流动呈单向环流的螺旋式前进,凹岸,凸岸,侧蚀作用的结果：河床曲率增加，河道加长，动能降低。,裁弯取直,科罗拉多洲河,一般来说，河流的上游以下蚀（下切）作用为主，形成“V”字型的河谷；中、下游以侧蚀作用为主，形成“U”字型的河谷。,剖面上河谷的形态可分为两种：“V”河谷和“U”河谷。,2）河流的搬运作用机械搬运：搬运物呈颗粒状，搬运量和颗粒大小与河水的流速、流量有关。化学搬运：搬运物为地下水或河水溶解岩石形成的盐类或胶体。,3）河流的沉积作用 是指河流能量降低，或化学条件改变时，搬运物沉积下来的作用。沉积场所：河口、凸岸、河床变缓处、河漫平原。,湖南澧水河中的砾石质边滩沉积,*沉积分异作用：沉积物因物理、化学性质不同而分别沉积。,机械沉积分异作用：碎屑物质在流水搬运和沉积的过程中，按 粒度、密度、形状、成分等差异发生有序沉积的现象。见下图,化学沉积分异作用:河水中的溶解物质按溶解度不同，或受溶液的性质、温度、pH等的影响，依次沉积。见下图,河流的向源侵蚀：因河床岩性的差别、断层等形成陡坝和 跌水，跌水侵蚀陡坝基部，使其不断 淘空、崩塌，河谷因源头后退而向上游 推进、伸长的过程。,三、地下水的地质作用,1.地下水 埋藏于地下的水，即地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水。主要源于地表水,三、地下水的地质作用,2.地下水的运动1）岩石空隙对运动的影响其运动取决于：孔隙度：孔隙与岩石的总体积之比（VP/V）.与颗粒大小、分选性、磨圆度、胶结和压实程度有关渗透率：水流过岩石的难易程度，受孔隙大小与连通情况控制。,2）地下水的分带（1）未饱和带（包气带）：含毛细管水，其余被空气充 填。（2）暂时饱和带：潜水面随季节而变化的带。,（3）饱和带充满地下水潜水：地表以下第一个隔水层以上，含水层里的地下水。其顶面为潜水面。层间水：两个隔水层之间的水。靠出露地表的透水层补给。承压水，自流水,地形高处渗透水排泄缓抬高潜水面，低处渗出降低潜水面。,地下水主要受重力影响而流动，方式以缓慢渗透为主。上下运动未饱和带水平运动饱和带,化学作用为主，机械作用为辅。包括侵蚀、搬运、沉积三方面。1）地下水的潜蚀作用（地下的剥蚀作用）（1）机械潜蚀作用 除地下河以外，一般仅能冲出松散沉积物中的粉砂、粘土，伴化学溶解。结果孔隙增大 滑坡（2）溶蚀（化学）作用 富CO2和有机酸的地下水溶蚀矿物 结果溶蚀地貌2）地下水的搬运作用机械搬运力极小，物质以胶体、真溶液方式的化学搬运为主。3）地下水的沉积作用 化学沉积,3.地下水的地质作用,岩溶地貌、喀斯特石林、落水洞、溶蚀漏斗、溶洞、溶蚀谷、天生桥、孤峰、峰林,岩溶发育于气候湿热地区与可溶性岩石分布地区。世界占34%，我国占14.3%,1.海水的运动及其对地质作用的影响 影响海洋地质作用的最主要的因素，包括海浪、潮汐、洋流、浊流。海洋的地质作用类型包括剥蚀、搬运、沉积作用。1）海浪 海水形成的波浪，主要由风引起。其大小与风力、风的持久性、和海面的开阔程度有关。,四、海洋的地质作用,深水区水质点呈圆周运动，且向下减小，深度1/2波长处（浪基面）水质点近于静止。浅水区1/2波长以内，水质点椭圆形或直线形，波形 开始倾斜。小于波高时，形成冲浪。,2）潮汐海水的周期性涨落，包括：潮汐（升降运动）潮流（水平流动源于月球引力及月地惯性离心力,3）洋流洋流：海洋中大范围内沿一定方向流动的海水。受定向风和海水温差的影响。暖流、寒流,2.海洋的剥蚀作用海蚀作用 海水的运动、溶解、海洋生物活动等因素引起海岸 及海底岩石的破坏作用。1）海蚀作用方式及盛行区 常以机械剥蚀作用为主，包括海水的冲蚀、砂砾的磨蚀。主要发生区域：海岸带。,2）海岸带的海蚀作用营力以海浪为主，潮汐作用为辅。,陡峭地区：海蚀凹槽海蚀崖、海蚀柱波切台（海蚀平台）、波筑台。海蚀崖的后退限度。,3）浊流和洋流在海底的剥蚀作用浊流“V”形峡谷；洋流极弱冲刷。,3.海洋的搬运作用海水把携带的物质搬到其它地方的作用包括机械搬运和化学搬运 1）海浪和潮流的搬运作用 海浪：拍岸浪垂直海岸搬运 沿岸流平行海岸搬运 能量大：则搬运颗粒粗；能量小：则搬运颗粒细。2）洋流和浊流的搬运作用 洋流：细、远 浊流：大小混杂、时空局限,4.海洋的沉积作用 大部分水体相对较安静，海洋的沉积作用是海洋 地质作用中最主要的作用。机械沉积、化学沉积、生物沉积,锰结核由水针铁矿、钠水锰矿、钡镁锰矿等矿物组成，含30多种元素,珊瑚动物生存条件：小于50米，阳光充足，水温25C，水质清洁，含盐度正常的海域。,五、冰川的地质作用 1.什么是冰川 冰川是陆地上缓慢流动着的巨大冰体。冰川是在降雪量超过融化及蒸发量时形成的。,冰川冰的形成：,雪花,雪粒,粒雪,冰川冰,2.冰川分类 1）大陆冰川 大陆冰川是基本覆盖着整个岛屿与大陆的巨大冰块，又称大陆冰盖或冰被。地球上有两大冰盖，即南极冰盖和格陵兰冰盖，它们占世界冰川总体积的99，其中南极冰盖占90。2）山岳冰川 山岳冰川是存在于山地中的冰川的统称。*冰川的运动的动力来自自身的重量产生的压力和重力作用,雪原雪线消融带,雪线年积雪量等于年消融量之处。,3.冰川的地质作用 1）剥蚀作用刨蚀作用。包括挖掘、磨蚀。2）冰川的搬运：载运：冰内的碎屑，冰川搬运的主要方式。推运：冰川前端的推力 特征：不具分选、磨圆。3）冰川的沉积作用冰川消融 沉积：冰碛物,1）冰川的剥蚀作用冰川的剥蚀作用是指冰川在运动过程中，对冰床的破坏作用，又称为刨蚀作用。（1）挖掘作用：冰川将冰床底部及两侧基岩破碎，并将破碎物掘起带走。（2）磨蚀作用：冰川挖掘出的岩石碎块被冻结在冰川底部或两侧，它们像锉刀一样研磨和刻削谷底及两侧基岩，在基沿上留下冰擦痕等。,羊背石,冰川擦痕,2）冰川的搬运作用 冰川将挖掘的碎屑，搬运至冰川前端。包括：（1）载运：冻结在冰内的碎屑随冰川流动而被搬运。是冰川搬运的主要方式。（2）推运：冰川靠前端的推力搬运碎屑。,3）冰川的沉积作用冰碛物-冰川的沉积物。一般具有分选极差、磨圆极差、无层理等特点。其中可含条痕石、适应寒冷气候的生物化石等。,终碛堤,冰斗,角峰,刃脊,悬谷,冰蚀谷U形谷,冰斗湖,4.冰川地貌,风以自身的风力和吹起地表的松散颗粒，形成风沙流对地表进行破坏，又能将破坏产物搬运到其他地区沉积下来，这个过程叫作风的地质作用。包括剥蚀、搬运、沉积作用。1.风的剥蚀作用（风蚀作用）以自身的动力和风中所携带的砂石对地表的破坏作用。包括：吹蚀作用风将岩石表层的碎屑颗粒吹走。磨蚀作用风中的砂石对基岩碰撞、研磨。风蚀作用形成的地表类型：风蚀蘑菇、风蚀柱、风棱石、蜂窝石等。,六、风的地质作用,2.风的搬运作用悬移细小的砂粒或粘土（常0.2mm），悬浮搬运，距离远。跃移砂粒跳跃式前进，0.2 2mm。推移砂和细砾以滚动方式缓慢前进。3.风的沉积作用包括：（1）风成砂分选、磨圆好，一般0.25 0.05mm可形成新月型沙丘、纵向沙垅、横向沙垅。（2）风成黄土粉砂、粘土；疏松、多孔，无层理，垂直节理发育；分布不受地形局限。,