第4章岩石圈(1).ppt

第四章岩石圈与地球表层结构与轮廓,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,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（莫霍面以下，软流圈以上），它是一个力学性质基本一致的刚性整体。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。,第一节岩石圈的组成,一、岩石圈的元素组成,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。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。,固体地球及地壳的元素重量百分比,从图中可以看出，固体地球中主要的元素和地壳中含有的绝大多数相似。而固体地球中铁的含量比较的高，地壳中则是氧的含量高。,固体地球地壳,二、矿物组成,地壳中的各种化学元素，在各种地质作用下不断进行化合，形成各种矿物。矿物的含义包括这样几点内容（1）矿物是在各种地质作用下或者说在各种自然条件下形成的自然产物；（2）矿物具有相对固定和均一的化学成分（大多数是化合物，少部分是单质元素）及物理性质；（均质体）（3）矿物不是孤立存在的，而是按照一定的规律结合起来形成各种岩石。矿物组成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下列几种长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石。它们也是组成岩石圈的主要矿物。,石英,化学成分为SiO2、晶体属三方晶系，纯净的石英无色透明，有时因杂质而呈各种颜色，玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度7。解理偶尔可见，断口贝壳状。比重2.650。石英是最重要的造岩矿物之一，在火成岩、变质岩及沉积岩中均有广泛分布，是花岗岩类岩石、片麻岩、片岩、砂岩、某些砾岩及砂的主要矿物成分，石英有着多方面的用途用于制作石英谐振器和滤波器，光学材料，玛瑙、宝石或工艺美术材料。较纯净的一般石英则大量用作玻璃原料、研磨材料、硅质耐火材料及瓷器配料等。,长石,长石几乎都是钾、钠、钙的长石,化学成分分别为K[AlSiO3O8]、Na[AlSiO3O8]、Ca[AlSiO3O8]、类质同象替代很发育,长石晶体大多数呈板状，或沿某一结晶轴延伸的板柱状。双晶现象在长石中十分普遍，长石具玻璃光泽，本身无色透明，但常因含有杂质而被染成黄、褐、灰等色。解理完全至中等,解理夹角为90比重在2.56～3.39之间.正长石K［AlSiO3O8］或K2OAl2O36SiO2又名钾长石，晶体为板状或短柱状，在岩石中常为晶形不完全的短柱状颗粒。肉红、浅黄、浅黄白色，玻璃或珍珠光泽，半透明。硬度6，有两组解理直交（正长石因此得名），比重2.562.58。鉴定特征肉红、黄白等色，短柱状晶体，完全解理，硬度较大（小刀刻不动）。,斜长石是由钠长石和钙长石所组成的类质同像混合物，细柱状或板状晶体，在晶面或解理面上可见到细而平行的双晶纹；在岩石中多为板状、细柱状颗粒。白至灰白色，或浅蓝、浅绿，玻璃光泽，半透明。硬度66.5，两组解理斜交（86左右，斜长石因此得名）。比重2.602.76。鉴定特征细柱状或板状，白到灰白色，解理面上具双晶纹，小刀刻不动。,云母,常见的矿物种有黑云母KMg,Fe23[AlSi3O10]OH,F2白云母Kal2[AlSi3O10]OH,F2、金云母KMg3[AlSi3O10]F，OH2、锂云母KLi，Al3[Si，Al4O10]F,OH2等。云母通常呈片状晶形。云母的颜色随化学成分的变化而异，主要随Fe含量的增多而变深。玻璃光泽，解理面上呈珍珠光泽，绢云母呈丝绢光泽。摩斯硬度一般2～3.5，比重2.7～3.5。解理极完全。大片云母用作电绝缘材料；,普通角闪石,化学通式为Ca-Na2-3Mg,Fe,Al5Si,Al2O22OH,F2晶体属正交双链状结构，晶体呈长柱状或纤维状，颜色呈深绿色。玻璃光泽。有平行于柱面的完全解理，解理面夹角近于124和56,是闪石的一个重要鉴定特征。摩斯硬度5.5～6。比重2.85～3.60。普通角闪石是火成岩和变质岩的主要造岩矿物，主要产于区域变质岩、中酸性岩浆岩（如花岗岩）中。,普通辉石,化学成分为Ca,NaMg,Fe,Al2[Si,Al2O22OH,F2辉石都具有平行柱面的中等解理，解理面相交成87。晶体呈横截面为正方形或八边形短柱状晶形。集合体常呈粒状或放射状等。辉石均呈玻璃光泽。颜色从白色、灰色或浅绿色到绿黑、褐黑以至黑色，主要随含铁量的增高而变深；比重介于3.2～3.6之间。普通辉石是火成岩、尤其是基性岩超基性岩中很常见的一种造岩矿物，是高级耐火材料，也可作为宝石（翡翠）。,橄榄石,化学通式R2[SiO4]、晶体属岛状结构。常呈橄榄绿色。晶体呈短柱状，常成粒状集合体。富镁的色浅，常带黄色色调，富铁的则色深，玻璃光泽，断口油脂光泽。摩斯硬度6～7，比重随铁含量的增加而增大，为3.3～4.4。橄榄石是组成上地幔的主要矿物，也是陨石和月岩的主要矿物成分。它作为主要造岩矿物常见于基性和超基性火成岩中。无瑕疵的橄榄石晶体可作为宝石。,方解石,化学组成为Ca[CO3]，方解石多呈白色或无色，方解石的晶形多种多样，最常出现的是菱面体与六方柱的聚形。集合体的形态也各种各样，有晶簇状、粒状、致密块状、土状、多孔状、鲕状、纤维状、钟乳状等。玻璃光泽。具平行菱面体的完全解理。摩斯硬度3。比重2.6～2.9。方解石是分布最广的矿物之一，可形成巨厚的石灰岩层，是制造水泥和石灰的主要原料。,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，它是构成地壳及地幔的主要物质。岩石中含有各种矿产资源，有些岩石本身就是重要矿产，一定的矿产都与一定的岩石相联系。根据成因，岩石可以分为三大类火成岩、沉积岩和变质岩。,三、岩石组成,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。沉积岩暴露在地壳表部的岩石，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。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。,火成岩（岩浆岩）,指岩浆在地下或喷出地表冷凝形成的岩石，是组成地壳的主要岩石65。岩浆是地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体，它是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。岩浆可以顺着某些地壳软弱地带或地壳裂隙运移和聚集，侵入地壳或喷出地表，最后冷凝为岩石。我们把岩浆的发生、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一种是侵入作用。另一种是喷出作用或火山活动。,花岗岩块状构造,常见的喷出岩的构造,玄武岩的气孔构造流纹岩的流纹构造,分类,按产出和形成的条件分为深成岩、浅成岩和喷出岩（后两者包括次火山岩）按矿物成分及其含量分类。从超基性酸性岩侵入岩橄榄岩、辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩到花岗岩；喷发岩玄武岩、安山岩、粗面岩、流纹岩。按化学成分分类。超基性岩,SiO2含量45％重量％;基性岩，SiO2含量为45～52％;中性岩,SiO2含量为52～65％；酸性岩,SiO2含量＞65％。,侵入岩,橄榄岩橄榄石和辉石组成的超基性深成岩，少量矿物有石榴子石、云母、斜长石等；新鲜岩石为橄榄绿色，具粒状结构、蚀变作用有蛇纹石化、滑石碳酸盐化、绿泥石化，辉长岩主要矿物成分为辉石，和富钙斜长石，两者含量近于相等。次要矿物为橄榄石、角闪石、黑云母等；具辉长结构、次辉绿结构，通常为块状构造。闪长岩主要由斜长石和暗色矿物组成，后者总量一般为20～35％，一般呈半自形粒状结构，常呈块状构造。正长岩不含或仅含少量石英的、主要由碱性长石组成的中性深成岩。为半自形粒状结构，呈岩株状产出。花岗岩矿物成分以石英为花岗岩的主要矿物，其量为20～50％。长石以钾长石为主，斜长石为次，长石总量一般为60～70％。暗色矿物主要为黑云母，有时伴有白云母、普通角闪石或（和）辉石。常呈半自形等粒结构，有时呈斑状结构，块状构造。,浅成岩及喷出岩,玄武岩主要矿物是辉石和斜长石；次要矿物有橄榄石、斜方辉石，通常呈细粒至隐晶质或玻璃质结构，少数为中粒结构。常含橄榄石、辉石和斜长石斑晶，构成斑状结构。常呈绳状构造、块状构造和柱状节理，而气孔构造、杏仁构造可能出现在各种玄武岩中。安山岩中性的钙碱性喷出岩。与闪长岩成分相当。斑状结构。斑晶主要为斜长石及暗色矿物。气孔、块状构造。粗面岩SiO2近于饱和而碱质较高的中性喷出岩。与粗面岩相当的深成岩是正长岩，主要由碱性长石组成，并含少量斜长石、石英和铁镁矿物。粗面岩一般具块状构造，通常有数量不等的斑晶，基质为全晶质粗面结构。流纹岩一种酸性喷出岩。由花岗质岩浆喷出地表冷凝形成。一般呈绛红、肉红、灰黄等色。除流纹构造外，还有石泡构造。常具斑状结构，斑晶主要是石英和透长石。,火山熔岩,,玄武岩,柱状节理,气孔构造,侵入岩体与喷出岩体产状示意图,由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相接触的关系，称为岩浆岩的产状。根据岩体在地壳中形成的深度和方式，可分为喷出岩体和侵入岩体，后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。按岩体的形状及其与上覆岩层的关系，可分为岩盆②、岩盖④、岩床③、岩鞍⑤、岩株⑥、岩瘤⑧、岩脉⑨等。见下图，其中①是岩基，⑦是岩浆底辟。,沉积岩,暴露在地壳表部的岩石，在地球发展过程中，不可避免地要遭受到各种外力作用的剥蚀破坏，然后再把破坏产物在原地或经搬运沉积下来，再经过复杂的成岩作用而形成岩石，这些由外力作用所形成的岩石就是沉积岩。按重量计，沉积岩只占地壳的5，但因沉积岩覆盖于地壳表层，分布十分广泛。在大陆部分有75的面积出露沉积岩，而在大洋底则几乎全部为新老沉积层所覆盖。,原生沉积构造,沉积阶段机械作用生成的构造。是沉积环境的标志。①层间构造流体侵蚀冲刷先期沉积物的表面痕迹和堆积形态。它能指示风、水流、波浪的运动方向。②层内构造又称层理，流体在搬运过程中由载荷物质垂向和侧向加积形成。细层是组成层理的最小单位，代表瞬时加积的一个纹层。层系是在成分、结构、形态相似的一组细层，代表一个持续水动力状况的加积物。层系组由一系列相似的层系所组成。不同特征的层系组分别构成水平层理,波状层理，板状交错层理，楔状交错层理,槽状交错层理，粒序层理，韵律层理。③层的变形构造是在准同生或沉积期后可塑性变形作用中形成的。如盘状构造、泄水构造等。,沉积岩的层面构造－波纹和干裂,波痕,沉积岩的几种常见层理,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。,沉积岩石与层理,交错层理,水平层理,交错层理多向浅水流,单流向斜层理,递变层理,水平层理,沉积岩分类,变质岩,变质作用形成的岩石。是组成地壳的主要岩石类型之一。在变质作用中，由于温度、压力、应力和具有化学活动性流体的影响,在基本保持固态条件下,原岩的化学成分、矿物成分和结构构造发生不同程度的变化。变质岩的主要特征使这类岩石大多数具有结晶结构、定向构造如片理、片麻理等和由变质作用形成的特征变质矿物如红柱石、蓝晶石、十字石、堇青石、蓝闪石、硬柱石等。,变质作用的类型,接触变质作用一般是在侵入体与围岩的接触带，由岩浆活动引起的一种变质作用。高热变质作用指与火山岩和次火山岩接触的围岩或捕虏体中发生的小规模高温变质作用。动力变质作用指与断裂构造有关的变质作用的总称。冲击变质作用指陨石冲击月球或地球表面岩石产生特殊高温和高压所引起的一种瞬间变质作用。气液变质作用指具有一定化学活动性的气体和热液与固体岩石进行交代反应，使岩石的矿物和化学成分发生改变的变质作用。区域性的变质作用由区域构造运动引起，广泛见于古老结晶基底和褶皱带，代表岩石有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、麻粒岩等。,结构构造,结构是指变质岩中矿物的粒度、形态及晶体之间的相互关系。1.变余结构是由于变质结晶和重结晶作用不彻底而保留下来的原岩结构的残余。2.变晶结构是岩石在变质结晶和重结晶作用过程中形成的结构3.交代结构是由交代作用形成的结构。4.碎裂结构是岩石在定向应力作用下，发生碎裂、变形而形成的结构构造指变质岩中各种矿物的空间分布和排列方式。1.变余构造指变质岩中保留的原岩构造,如变余层理构造、变余气孔构造等2.变成构造指变质结晶和重结晶作用形成的构造，如板状、千枚状、片状、片麻状、条带状、块状构造等。,分类及主要类型,习惯上先按变质作用类型和成因，把变质岩分为下列岩类。①区域变质岩类由区域变质作用所形成，如板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、绿片岩、斜长角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、蓝闪石片岩等。②热接触变质岩类由热接触变质作用所形成，如斑点板岩、角岩等。③接触交代变质岩类由接触交代变质作用所形成,如各种夕卡岩。④动力变质岩类由动力变质作用所形成,如压碎角砾岩、碎裂岩、碎斑岩、糜棱岩等。⑤气液变质岩类由气液变质作用形成,如云英岩、次生石英岩、蛇纹岩等。⑥冲击变质岩类由冲击变质作用所形成。在每一大类变质岩中可按等化学系列和等物理系列的原则，再作进一步划分。,如果根据变质母岩的性质，把变质岩归属于沉积岩和火成岩，那么在整个地壳的岩石组成中，火成岩占95，而沉积岩只占到5；但沉积岩却覆盖了整个地球表面的75，火成岩却只覆盖了地球表面的25。,四、三大类岩石的相互关系,岩石转化循环示意图,