一、地球基本特征地球是具有圈层结构的行星其内部与外部圈层的分异特征是地质作用发生的基础。1. 地球的形态与物理性质形状地球并非标准球体而是两极稍扁、赤道略鼓的旋转椭球体平均半径约 6371km。核心物理性质重力地表重力随纬度升高而增大地下重力随深度增加呈阶梯式变化偏离正常重力值为重力异常可用于勘探地下地质体。地磁场具有南、北磁极存在磁偏角、磁倾角地磁异常可反映地下岩体、断裂与矿产分布。地温外热层受太阳辐射影响常温层温度恒定增温层随地温梯度升高平均地温梯度约 3℃/100m。2. 地球的内部圈层以两个一级地震波不连续面为界将内部分为三层莫霍面地表以下平均 33km大陆纵波速度显著提升分隔地壳与地幔。地壳大陆地壳厚平均 33km具硅铝层 硅镁层双层结构大洋地壳薄平均 7km仅发育硅镁层。古登堡面地下 2900km 处纵波骤降、横波消失分隔地幔与地核。地幔分为上地幔、下地幔上地幔上部存在软流层塑性熔融状态是岩浆的主要发源地软流层以上的地壳 上地幔顶部合称岩石圈。地核分为外核液态横波不能通过、内核固态以铁镍金属组成为主。3. 地球的外部圈层大气圈由气体组成按温度变化分为对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层对流层是最活跃的地质营力圈层。水圈由海洋、陆地水、大气水构成连续圈层通过水循环不断改造地表形态。生物圈生物生存的圈层参与风化、成岩、物质循环对沉积岩与矿产形成有重要作用。二、矿物及其特征矿物是地质作用形成的天然单质或化合物具有相对固定的化学成分和物理性质是组成岩石的基本单元。1. 矿物的化学与结构特征晶体结构绝大多数矿物为晶体内部质点呈规则周期性排列非晶质矿物如火山玻璃无固定内部结构。两类重要晶体现象类质同像晶体结构中性质相近的离子 / 原子可互相替代不改变晶体结构类型如橄榄石中 Mg²⁺与 Fe²⁺替代。同质多像同一化学成分在不同温压条件下形成不同晶体结构如金刚石与石墨均为碳单质。2. 矿物的主要物理性质鉴定核心依据形态单体形态柱状、片状、粒状等、集合体形态晶簇、鲕状、肾状、土状等。光学性质颜色矿物本身的颜色自色最具鉴定意义他色、假色仅作辅助。条痕矿物粉末的颜色比矿物颜色更稳定是鉴定重要标志。光泽矿物表面反射光线的性质分为金属光泽、半金属光泽、非金属光泽玻璃、油脂、珍珠、金刚光泽等。力学性质解理矿物受力后沿一定结晶方向裂开成光滑平面的性质按发育程度分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理。断口受力后无规则破裂的断面常见贝壳状、参差状、土状断口。硬度矿物抵抗外力刻划的能力常用摩氏硬度计1-10 级滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石进行相对硬度测定。3. 常见造岩矿物地壳中最主要的造岩矿物包括石英、正长石、斜长石、云母白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、黏土矿物等其中硅酸盐矿物占地壳矿物总量的 90% 以上。三、岩浆岩特征岩浆岩又称火成岩是岩浆侵入地下或喷出地表后冷却凝固形成的岩石是地壳中占比最高的岩石类型。1. 岩浆与岩浆作用岩浆形成于软流层或地壳深处以硅酸盐为主、含挥发分的高温熔融体。岩浆作用类型侵入作用岩浆上升未到达地表在地下冷却成岩形成侵入岩深成岩深度 3km浅成岩深度 3km。喷出作用火山作用岩浆喷出地表冷却后形成喷出岩火山岩。2. 岩浆岩的物质组成化学成分以 SiO₂为最主要组分按 SiO₂质量分数可分为四大类超基性岩SiO₂45%基性岩45%~52%中性岩52%~65%酸性岩65%。矿物成分浅色矿物硅铝矿物石英、长石类颜色浅、密度小暗色矿物铁镁矿物橄榄石、辉石、角闪石、黑云母颜色深、密度大。 SiO₂含量越高浅色矿物占比越大岩石颜色越浅。3. 岩浆岩的结构与构造结构指矿物的结晶程度、晶粒大小、形态及相互关系按结晶程度全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构按晶粒大小显晶质结构、隐晶质结构斑状结构、似斑状结构。构造指矿物集合体的空间排列与充填方式块状构造矿物均匀分布侵入岩最常见流纹构造矿物定向排列酸性喷出岩典型特征气孔构造与杏仁构造喷出岩常见气孔被次生矿物充填后形成杏仁构造。4. 常见岩石对应关系表格类别深成侵入岩浅成侵入岩喷出岩酸性岩花岗岩花岗斑岩流纹岩中性岩闪长岩闪长玢岩安山岩基性岩辉长岩辉绿岩玄武岩超基性岩橄榄岩金伯利岩科马提岩四、沉积岩沉积岩是在地表或近地表条件下由母岩风化产物、生物物质、火山物质等经搬运、沉积、成岩作用形成的岩石是地表分布最广的岩石类型。1. 沉积岩的形成过程风化作用母岩在地表经物理、化学、生物作用破碎分解形成碎屑物质、溶解物质。剥蚀与搬运流水、风、冰川等营力剥离并搬运风化产物。沉积作用搬运能力减弱时物质按粒度、密度分异沉积。成岩作用松散沉积物经压实、胶结、重结晶作用固结成岩。2. 沉积岩的结构与构造结构类型碎屑结构碎屑颗粒 胶结物组成按粒度分为砾状、砂状、粉砂状、泥状结构泥质结构以黏土矿物为主颗粒极细化学结构与生物结构化学沉淀或生物残骸形成如鲕粒结构、生物骨架结构。典型构造层理构造沉积物成分、粒度、颜色沿垂向变化形成的层状构造是沉积岩最核心标志分为水平层理、交错层理、平行层理、粒序层理等层面构造层面上保留的地质痕迹如波痕、泥裂、雨痕、冲刷面生物构造与结核含生物化石、黄铁矿 / 钙质结核等。3. 沉积岩的主要类型碎屑岩类砾岩 / 角砾岩碎屑粒径 2mm砂岩粒径 0.05~2mm按成分分为石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩粉砂岩粒径 0.005~0.05mm泥岩 / 页岩粒径 0.005mm页岩具页理。化学与生物化学岩类碳酸盐岩石灰岩方解石为主、白云岩白云石为主硅质岩、蒸发岩盐岩、石膏、煤、生物礁岩等。五、变质作用和变质岩变质作用是岩石在地下固态条件下受温度、压力、化学活动性流体作用发生成分、结构、构造改变的地质作用形成的岩石即为变质岩。1. 变质作用的控制因素温度最主要因素提供变质反应能量引发重结晶与新矿物形成热源主要为地热、岩浆热、构造摩擦热。压力分为静压力围压使岩石致密、定向压力构造应力促使矿物定向排列形成片理。化学活动性流体以水、二氧化碳为主作为介质加速变质反应可带入带出组分改变岩石化学成分。2. 变质作用的主要类型接触变质作用发生于岩浆侵入体与围岩接触带以温度影响为主形成接触变质晕代表岩石大理岩、角岩、矽卡岩。区域变质作用大范围分布受温度、压力共同作用与造山运动密切相关是分布最广的变质作用代表岩石板岩、片岩、片麻岩。动力变质作用沿断裂带分布以定向压力为主岩石发生破碎、研磨代表岩石构造角砾岩、糜棱岩。混合岩化作用区域变质的高级阶段岩石发生部分熔融形成变质岩 长英质脉体的混合岩。3. 变质岩的结构与构造结构变晶结构变质重结晶形成的结晶结构是变质岩最典型结构变余结构保留原岩的残余结构可指示原岩类型碎裂结构动力变质形成的破碎结构。构造片理构造矿物定向排列形成的定向构造是变质岩最核心特征按变质程度由低到高分为板状构造→千枚状构造→片状构造→片麻状构造块状构造矿物均匀分布、无定向排列如大理岩、石英岩。4. 常见变质岩与原岩对应板岩→原岩为泥岩 / 页岩低级变质千枚岩、片岩→中级变质片麻岩→高级区域变质大理岩→原岩为石灰岩 / 白云岩石英岩→原岩为石英砂岩糜棱岩→断裂带动力变质产物六、地质构造构造运动导致岩石发生变形变位形成的地质形迹统称为地质构造是构造地质学的核心研究对象。1. 构造运动的方式按运动方向分类水平运动岩石圈沿平行地表方向运动主导褶皱、断裂形成又称造山运动垂直运动岩石圈沿垂直地表方向升降运动造成海陆变迁、地层抬升剥蚀又称造陆运动。按时间分类古构造运动新近纪以前、新构造运动新近纪以来、现代构造运动人类历史时期。2. 岩层产状与地层接触关系1岩层产状三要素岩层的空间位置由三个参数确定走向岩层面与水平面的交线方向代表岩层延伸方向倾向岩层面上垂直走向向下倾斜的方向代表岩层倾斜方向倾角岩层面与水平面的最大夹角代表岩层倾斜程度。2地层接触关系整合接触上下地层连续沉积产状一致代表地壳持续沉降、无显著抬升剥蚀。平行不整合假整合上下地层产状一致但地层缺失、存在剥蚀面代表地壳整体抬升剥蚀后再次沉降。角度不整合上下地层产状不一致中间存在剥蚀面代表先发生构造变形抬升剥蚀后再次沉降沉积。岩浆岩与沉积岩的接触侵入接触岩浆侵入沉积岩、沉积接触岩浆岩被后期沉积岩覆盖。3. 应力与岩石变形岩石受构造应力作用变形分为三个阶段弹性变形卸力后恢复→塑性变形永久变形形成褶皱→断裂变形岩石破裂形成节理、断层。影响岩石变形的因素岩性、围压、温度、应变速率、孔隙流体。高温、高围压、慢速变形下岩石塑性更强易形成褶皱低温、快速变形下岩石脆性强易发生断裂。4. 褶皱构造褶皱是岩层塑性变形形成的弯曲形态基本单元为褶曲分为背斜和向斜两种基本形态。褶曲基本要素核部、翼部、转折端、枢纽、轴面、轴迹。基本形态背斜岩层向上拱起核部老、两翼新向斜岩层向下凹陷核部新、两翼老。主要分类按轴面产状直立褶皱、倾斜褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱按枢纽产状水平褶皱、倾伏褶皱。5. 断裂构造岩石受力发生破裂连续性完整性被破坏形成断裂构造分为节理和断层两类。1节理破裂面两侧无明显位移的断裂按力学性质分为张节理张应力形成裂口宽、延伸短、节理面粗糙不平常呈雁列式排列剪节理剪应力形成产状稳定、延伸远、节理面平直光滑常成对出现形成 X 型共轭节理。2断层破裂面两侧发生显著位移的断裂。断层基本要素断层面、断层线、上盘 / 下盘、位移断距。按两盘相对位移分类正断层上盘相对下降、下盘相对上升多由拉张应力形成逆断层上盘相对上升、下盘相对下降由挤压应力形成倾角 25° 的逆断层称为逆冲断层平移走滑断层两盘沿断层面走向相对水平错动由剪切应力形成。断层识别标志地层重复 / 缺失、构造线不连续、断层擦痕 / 阶步、断层角砾岩 / 糜棱岩、地貌标志断层崖、串珠状湖泊、泉水带状分布等。
