地球科学概论教案

地球科学概论（A）

教 案

56学时（课堂教学46学时、实验10学时）

期末地学认识实习2周

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主讲：曹代勇 教授

电话：62331409；1352166－815

E-mail：cdy@https://www.360docs.net/doc/5218981751.html,

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●第10周（4学时），绪论＋第一章

绪论

了解：地球科学的研究对象，地球科学主要分支学科，地球科学研究对象的特点，研究方法，地球科学的研究意义，地球科学的创立和发展，各阶段代表性人物及成就。

第一节地球科学的研究对象和研究内容

一、地球科学——一门古老而年青、基础与应用兼备的科学

1、古代地球科学知识的萌芽与积累（17世纪前）

《禹贡》、《山海经》《管子》春秋战国（公元前770-221）；

14-16世纪欧洲文艺复兴，15-16世纪哥伦布、麦哲伦等环球航海证明地球是球形；1530-1650哥白尼〈天体运动〉——太阳中心说；

2、地球科学的主要学科创立与初步发展（17-19世纪）

地质科学的创立：“火成论”与“水成论”、“均变论”与“灾变论”之争—1830年莱依尔的〈地质学原理〉—现实主义原则“将今论古”；18世纪产业革命对矿产需求的增长促进地质找矿工作。

3 地球科学的革命与全面发展——固定论与活动论，地学革命三部曲

二、地球科学的定义和研究对象

1 地球科学——系统研究地球物质的组成、运动、时空演化及其形成机制。

2 研究对象——与地球相关的大气圈、水圈、地球表面、固体地球。

3 分支学科

学科分支学科

地理学自然地理学、人文地理学、经济地理学…

气象学大气物理学、天文学、气候学…

水文学 水力学、水资源学、地下水文学、河流动力学… 海洋学 海洋物理学、海洋水文学、海洋化学、海洋生物学… 土壤学 土壤生物学、土壤地理学、土壤气候学、土壤物理学… 地球物理学 地震学、地磁学、地热学、大地测量学、应用地球物理学… 地质学 矿物学、岩石学、古生物学、构造地质学、能源地质学… 地 球 科 学

环境地学 环境地质学、环境地理学、环境地球化学…

第二节 地球科学的特点和研究方法

一、研究对象的特点

空间尺度（广泛性与微观性）：108—10-8cm ，宏观与微观相结合； 时间尺度（漫长性与瞬间性）

地球系统（整体性与分异性），地球系统科学

自然过程（复杂性与有序性），不可逆、模糊性、灰色系统。

二、研究方法

野外调查、仪器观测、室内测试与实验、历史比较法、计算机技术应用。

第三节 地球科学的研究意义和发展趋势

一、制约因素

社会（经济、军事）需求，技术进步，学科发展。

二、研究意义

寻找、开发和利用自然资源，预报和减轻自然灾害，保护和改善自然环境，认识地球形成、演变规律

三、发展趋势

沿广度和深度，由资源时代进入环境时代；社会功能由“资源型”到“社会型”。

思考题：

1、 地球科学的研究对象、研究内容、研究方法。

2、 如何理解地球科学与人类社会发展的关系。

第一章 宇宙中的地球

重点掌握：宇宙的物质性和层次结构，地球表面形态，地球的公转与自转。 一般了解：地球在宇宙中的位置，银河系和太阳系。

宇宙具有层次结构（天体系统）；地球是现今已知唯一适合人类生存的星球

第一节对宇宙的认识

一、人类经漫长的探索证实大地是一个球体

二、从地球中心说到太阳中心说

1、亚里士多德—托勒密（希腊，90-168）的地球中心说；

2、哥白尼太阳中心说；〈天体运行论〉1543年出版完毕

第二节宇宙

一、宇宙中的天体——宇宙的物质性

恒星→星系、星际物质（星际气体和星际尘埃）→星际云（星云）

二、天体系统——宇宙的层次结构

第三节从银河系到地月系

一、银河系――直径10万光年，银核→银盘/银道面

二、太阳系――太阳（质量占99.87%）、九大行星、众多小行星、慧星。

三、地月系－地球的公转与自转，四季（气候）与昼夜长短变化，地月系的绕转，日食与月食

四、地球的形态

地球的形状与大小，地球表面形态，陆地地形，海底地形。

课堂讨论题：为什么说宇宙是人类独一无二的家园？

思考题：

1、如何理解宇宙的内涵？如何理解宇宙无限还是有限？

2、地球表面地形分布有何特点？

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●第11周（6学时），第二章＋第三章第一节

教学片：地球发展史，中国：石灰岩与桂林山水

第二章地球的外部圈层

重点掌握：大气圈的结构与分层，大气运动的力，大气环流，水圈的组成，海水的运动，地面流水的分类，地下水按运动状态和埋藏形式的分类，湖泊与沼泽的异同，大陆冰川与山岳冰川的特点，水圈的循环，生物圈的组成，生物圈的分类。

一般了解：大气的组成，大气的热状态，层流和紊流，地下水存在的形式，大气水，生物的起源和演化，各圈层与人类生存之间的相互作用关系。

第一节大气圈

大气圈是地球表面和生命的盾牌；大气的物质以N和O为主；具有成层结构；对流层的大气运动产生复杂的天气现象；大气层正在受到人类活动的破坏

一、大气圈的物质组成

古人对“气”的理解；文艺复兴时代，达芬奇已有了空气与真空的概念，18世纪70年代N和O 相继发现，拉瓦锡确认空气是由N气和O气的混合物；

恒定组分 / 可变组分 / 不定组分空气质量。

二、大气圈的结构与分层

对流层→平流层→中间层→暖层→散逸层

三、大气的运动

大气运动的力源：水平梯度力、地球偏向力、惯性离心力、摩擦力

大气环流：低纬环流、中纬环流、高纬环流。 大气环流模式

第二节水圈

液态水是地球上的生命之源，也是地表变化的主要媒介；水圈以海洋为主，并渗透到大气圈、生物圈和岩石圈表层中；水圈与其它圈层的相互作用是地球表层环境的形成和改造的主要营力。

一、水圈的组成

1、水的形态和分布：以液态（>97%）、气态和固态三中形式存在于大气圈、生物圈、岩石圈、海洋和大陆表面。

2、水的类型：按天然水所处环境分为海水、陆地水和大气水（表2-2，缺大气水，大气水0.001%，生物水0.0001%）

二、海洋——水圈的主体

全球海洋格局；海水的性质（物理性质、化学性质）；海水的运动（原因与形式：波浪、潮汐、海流、浊流）。

三、陆地水—与人类生活息息相关

1、地面流水（水源、分类、运动方式）

2、地下水：术语空隙（孔隙、裂隙、溶隙）与空隙率；透水性与渗透率；透水层与含水层、隔水层；

分类 按存在方式：吸着水、薄膜水、毛细水、重力水；

按运动特征和埋藏条件：包气带水、潜水、承压水。

3、湖泊——陆地上较大的集中洼地

泄水湖与不泄水湖、 淡水湖（<0.3‰）与半咸水湖和咸水湖（>24.7‰）-（与海水标准盐度35‰）对比。

4、沼泽——陆地上潮湿积水、喜湿植物生长（并有泥炭堆积）的地方

5、冰川——由冰雪形成的、并能运动的冰体-集中全球85%的淡水;

大陆冰川与山岳冰川的特点、冰川的运动。

四、大气水—地球表面的空调

1、存在方式： 汽态，绝大部分存在于对流层中；相对湿度与绝对湿度

2、来源：地表水体的蒸发、植物叶面的蒸腾和火山活动

3 作用：温室效应

五、水圈的循环

自然循环与人为循环；大循环：海洋→大气圈→（陆地）→海洋；小循环

第三节生物圈

生物圈是一个特殊的圈层，生命具有38亿年的历史，人类的出现是生物进化达到最高级阶段的标志。生物圈是地球外部圈层相互作用的产物，反过来，它对大气圈、水圈和岩石圈表层也产生重要的影响。

一、生物圈的分布

垂向分布-90%以上地表及200米空中和200米水深，区域（平面）分布

二、组成与分类

原核生物界、真菌界、植物界、动物界

自养生物（植物）与异养生物（动物）

三、生物的起源与演化

1、生命的起源：从化学进化到生物进化观点—无机物在特定条件下经过本身的化学作用过程变成有机物；来自地球之外的观点

2、生命的演化

生命演化的重大突破事件：生命物质出现（38-42亿年）蓝绿藻→真核细胞生物出现（19-20亿年）→多细胞生物出现（9-10亿年）→“寒武纪生物大爆发”→陆生生物（4.5亿年）维管植物→人类出现（300百万年）

四、人类的出现

意义：生物圈发展到最高阶段——智慧圈；

主动影响改造其它圈层：大气和水圈污染、生态平衡的破坏。

思考题

1地球外部圈层的划分，各圈层的简要特点？

2大气运动的动力与大气环流模式

3 地下水的分类及其特点？

4水圈的循环过程？

5 生物圈的分布与演化

本单元作业：

阐述地球外部圈层与人类生存之间的相互作用关系

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●第13周（4学时），第三章

教学片：地球发展史，地球险境

第三章 地球的内部圈层和地壳的组成

重点掌握：地球内部圈层划分的依据，内部圈层的划分，各圈层的主要物理状态，地壳的类型; 矿物的概念，矿物的形态，矿物的物理性质（颜色、条痕、光泽、硬度、解理和断口等），岩石的概念，岩石的结构与构造，岩石的成因分类，三大岩类的常见岩石。

一般了解：地幔、地核的物质组成，元素在地球和地壳中的分布，克拉克值，地壳的重力均衡和重力异常，矿物的化学成分分类，三大类岩石在地壳中的分布。

第一节 地球的内部圈层

利用地震波可探测地球内部的圈层结构，固体地球内部分为地壳、地幔、地核三个圈层。

一 内部圈层的划分

提问：如何了解地球内部：地球物理方法、钻探、研究地壳活动（如火山）带出的深部物质

1 划分依据——地震波（前苏最深钻井科拉半岛12.5米；我国山东东海县深钻）——间接的

（1）面波——对固体地球表面破坏最强

（2）体波——纵波（P波）和横波（S波）

地震波探测的原理：波传播速度与介质的密度和弹性性质有关，波速变化意味着介质密度和弹性变化；P波速度高于S波，且S波不能通过液体和气体。 补充 ：陶版本81-82页，波振动、地球内部传播

2 地球内部圈层的划分——密度和物性分层

两个一级波速不连续界面：莫霍面与古登堡面——分隔地壳、地幔、地核

一个明显的低速带：软流圈——分隔岩石圈

：地球内部结构图、表

二 主要物理性质——结合46页“地球内部物理性质图”讲解

1密度 地壳平均密度2.7-2.8g/cm3,< 地壳平均密度5.516g/cm3 ；

2压力 与上覆物质重量成正比，按静压力平衡公式计算

3重力 地球吸引力和离心力的合力，大致指向地心，影响重力的是下伏物质质量

万有引力公式（向两极增大）、离心力公式（向两极趋于零）；

4温度 地温场、常温层（外热层）、地热增温率或地温梯度、地热流密度

5磁场 地球的偶极磁场，磁轴与地球自转轴夹角15度并绕地理极缓慢迁移

（1）地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度（磁感应强度）

（2）地磁场的组成：基本磁场（偶极磁场）、变化磁场（非偶极）、磁异常

（3）地磁场的成因：自激发电机假说 补充 ，陶95页

三 物质组成和物理状态——结合45页表3-1讲解

1 主要方法和依据

2 地壳： 厚度、密度、岩石组成

3 地幔： 分层、厚度、密度、物质组成、物性

4 地核： 分层、厚度、密度、物质组成、物性

第二节 地壳的物质组成—矿物和岩石

地壳主要由富铝硅酸盐岩石组成；岩石是矿物的集合体，矿物是天然产出的元素或化合物。

一 元素在地壳中的分布

根据宇宙始于大爆炸的设想，所有物质是从基本粒子聚变为氢，然后四个氢合成一个氦（热核聚变），氦进一步再合成其它元素。

克拉克值——化学元素在地壳中的平均质量百分比，某一地区的克拉克值又称为该元素的丰度值。美国化学家克拉克（F.W.Clarke，1947-1931）在1989-1925年期间，对全球性59个样品作了分析，求得50种元素在大陆地壳16公里内的平均含量，后来的地球化学家又作了许多修正、补充。 ：元素分布土、克拉克值表

存在于地球圈层（如地壳岩石）中的元素（绝大部分以化合物形式）随地质作用而迁移、变化，集中或分散，当元素或化合物相对集中到能够具有经济价值并可被利用时，称为矿产。（富集倍数）

二 矿物

1 矿物定义——地壳中由地质作用形成的单质或无机化合物，具有一定的化学成分和内部结构

2 矿物的晶体结构（矿物的DNA）

绝大多数矿物是固体，仅少数（如自然汞Hg，水）等是液体。固体矿物按其内部质点的结构不

同分为晶质矿物——内部质点（原子、离子或分子）在三度空间作有规律的重复排列和非晶质矿物——内部质点排列无规律。

自然界中绝大多数是晶质矿物，随仪器精度提高过去许多以为是非晶质的矿物其实是“隐晶质”

3 矿物的形态

同一成分和内部结构的矿物，在一定外部条件下，常以惯常的晶体形态出现，称晶体习性，单个晶体的形态（晶体习性）归纳为：一向延伸型、二向延伸型、三向等长型。自然界矿物除以单晶或规则连生体（双晶）出现外，更常聚合形成矿物集合体，它的形态取决于单体形态及集合方式。

同一矿物的晶体结构相同；化学成分相同、但晶体结构不同、构成不同矿物（如金刚石与石墨）；同一矿物（同一晶体结构）可以有多种晶体外部形态。

4 矿物的物理性质——矿物的物理性质不仅与化学成分相关，更受晶体结构控制，如同是由碳单质组成的金刚石与石墨

（1）光学性质：颜色、条痕色、透明度、光泽

（2）力学性质：硬度（背口诀）、解理、断口、弹性和挠性、脆性与延展性

（3）其它物理性质：磁性、比重、发光性

5 地壳中矿物的种类——已知2270余种，常见200-300种，主要造岩矿物仅20-30种

按矿物化学成分分为5大类：

（1）自然元素矿物

（2）硫化物矿物

（3）卤化物矿物

（4）氧化物和氢氧化物矿物

（5）含氧盐矿物

三 岩石

1 岩石的概念——天然形成的、由固体矿物或岩屑组成的集合体

单矿物岩石、复矿物岩石、岩屑组成的岩石。

岩石与矿物的根本区别不在外表，而在于矿物有确定的化学成分和晶体结构，但岩石成分和化学

成分含量不定，只有大致范围岩石是各种矿物的集会体。

――

提问：岩石或矿物是如何形成的？

2 水成论与火成论的论战 陶版本28-29页

水成论（Neptonism,Neptone希腊神话中的海神）

代表人物：魏尔纳（A.G.Werner，1750-1815）德国萨克森州地质教授

观点：岩石从原始海洋中沉积、结晶，火山喷发是地下煤燃烧的结果；

水成论（Plutonism,Pluto希腊神话中的地府之神）

代表人物：赫顿（J.Hutton，1726-1797）苏格兰医生、务农，致力于自然历史考察

观点：地球深处高热熔化，浅部冷凝成岩；对花岗岩和玄武岩成因的解释

19世纪初争论结束，火成论得到承认，二者共存

经过大争论，得以从成因角度进行岩石的分类

3 岩石的成分和结构

1828年英国尼科尔(W.Nicol)将偏光技术应用于显微镜，加上化学理论与分析测试技术的进步，使人们能根据化学成分、矿物组成和组合、光学性质等对岩石进行更准确、细致的分类，岩石学迅速发展。

（1）岩石的矿物成分——矿物种类及其含量；

（2）岩石的结构

（3）岩石的构造 要点：区分岩石的结构（颗粒本身的特点）和构造（颗粒分布和排列方式） 4 岩石的成因类型

（1） 岩浆岩 由岩浆冷凝结晶形成的岩石；岩浆是上地幔和地壳深部形成的、以硅酸盐为主要成分的炽热的粘稠、富含挥发分的熔融体

按形成环境分类：喷出岩与侵入岩；

按化学成分分类：超基性岩（SiO2<45%）、基性岩（SiO245-52%）、中性岩（SiO252-66%）、酸性岩（SiO2>66%）

矿物成分：暗色矿物与浅色矿物

分布面积20%左右，体积占地壳的30-40%。

常见：玄武岩、花岗岩

（2） 沉积岩 地表或近地表环境，由母岩风化剥蚀的产物在原地或经搬运沉积固结成岩形成的岩石。

按成分分：碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩、火山碎屑岩等四类

组成沉积岩的物质成分主要为：岩屑、矿物（碎屑矿物、表生矿物、化学沉淀新矿物）、有机质及胶结物

分布面积70%左右，体积占地壳的10%。

常见：泥岩、页岩、砂岩和碳酸盐岩

（3） 变质岩 定义：变质作用与变质岩

按地质背景及原因（变质作用因素）分：接触变质岩、动力变质岩、区域变质岩和混合岩

主要矿物、变质矿物

分布面积10%左右，地下分布广泛，体积占地壳的50-60%。

常见：片岩、片麻岩、混合岩、麻粒岩及大理岩

第三节 地壳的类型

一 地壳的类型

1 大洋地壳 厚5-10公里，物质成分相当于基性岩，形成年代新2亿年以来

地壳结构的三层模式（图3-14）：沉积层→玄武层→大洋层

2 大陆地壳 厚度变化大、平均33公里，物质成分相当于中、酸性岩，形成年代老46亿年

地壳结构的三层模式（图3-15）：上地壳→中地壳→下地壳

二 地壳的重力均衡与重力异常

1重力异常 重力异常、引起重力异常的原因 自由空气异常和布格重力异常

山区布格负异常的发现，布格重力异常与地壳厚度良好的相关性

重力异常与地质研究和找矿勘探

2重力均衡 重力均衡——地壳物质为适应重力作用，力求与更深部的物质达到质量或重量上平衡状态的现象

重力均衡的普拉特模式和艾黎模式

思考题：

1 对比：地壳与岩石圈、矿物与岩石、岩石的结构与岩石的构造、大陆地壳与大洋地壳

2 地球内部圈层划分的依据？如何划分？

3 矿物的主要物理性质有哪些？

4 矿物按化学成分的分类

5 岩石的成因分类？

6 三大类岩石的主要特点？

本单元作业：

从成因、矿物成分、结构构造、产出环境、分类及常见岩石类型等方面加以总结。

●第14周（4学时），第四章

第四章 地质年代与地质作用

重点掌握：地质年代的概念，岩层与地层的异同，相对地质年代和绝对地质年代的确定方法，地层层序律，化石层序律，地质年代表，地质年代单位和地层单位，地质作用的概念，地质营力的概念，地质作用的能量来源，地质作用的类型

一般了解：同位素年龄测定方法，地质年代的年龄值，各地质年代的生物特征，表层地质作用与内部地质作用之间的关系。

第一节 地质年代

地质年代的定义：地球上各种地质事件发生的时代

天文阶段（39-40亿年）—地质阶段（地壳形成并具有明显的地质作用）—人类历史阶段

相对地质年代与绝对地质年龄（同位素地质年龄）

一相对地质年代的确定

地层（具有时间意义的岩层或岩层组合）－—地质年代的史书：岩石、生物（化石）记录

1地层层序律（地层叠置律Law of Superposition）

（1）表述：老地层在下、新地层在上

（2）作用：确定叠置地层的新老关系—相对地质年代和岩石地层单位的基础。

2 化石层序律（Law of faunal Succession）

古生物（地质历史上的生物）—化石（保存在地层中的生物遗体和遗迹），

（1）、表述：不同时代的地层具有不同的古生物化石组合，相同时代的地层中具有相同或相似的古生物化石组合；化石组合的形态、结构越简单，地层时代越老。

（2）作用：地层对比，建立年代地层—相对地质年代的对比。

3 地质体之间的切割律

（1）表述：新地质体切割老地质体，关键：确定切割者与被切割者

（2）作用：岩浆岩体与变质岩体相对地质年代的确定。

二绝对地质年龄（同位素地质年龄）的确定

1、基本原理

（1） 物质的放射性和放射性元素

同位素与放射性同位素：质子数相同而中子数不同；天然界92中元素共有300余个同位素，其中53种以上为天然放射性同位素。

（2）蜕变速度与半衰期：岩石矿物一经形成，其中所含放射性同位素就开始以恒定的速度衰变。同位素蜕变速度以半衰期表示，后者指母体元素的原子数蜕变一半所需的时间（T1/2）。

计算公式：蜕变速度、母体同位素总量、子体同位素总量。

2、用于测定地质年代的放射性元素和常用方法

（1）条件：具有较长的半衰期；

衰变产物全部来源于母体，母元素与子元素的比值在演化过程中不受外界破坏；

同位素有足够含量，并被分离。

（2） 主要方法

钾—氩法、铷—锶法、氩—氩法、碳14法

2意义

准确测定地球、地壳和地质作用质年龄—定量化，促进地层学和地史学的发展（考古等其它学科）。

三、地质年代表

1、地质年代单位年代地层单位（顶底界以等时面为界）

宙宇

代界

纪系

世统

区域性地层单位或岩石地层单位：群——组——段野外地质调查常用

2、地质年代表

各地质年代单位的来源与生物（构造、地层）特征

第二节 地质作用

地球形成46亿年来从未停止过运动和变化；地质作用不断地改造地壳和岩石圈。

基本概念——

地质作用：自然界引起地壳和岩石圈的物质组成、结构、构造和地表形态变化的各种作用

地质营力：引起上述变化的各种自然动力

介质：传播能量的媒介

一地质作用的能量来源

地球外部能源：太阳辐射能、日月引力能 / 作用：温度、压力差异引起大气圈和水圈运动，地球内部的能源：重力能、地热能、地球旋转能、结晶能

二地质作用类型

1、表层地质作用（外动力地质作用）

位置：发生在地球表层

地质营力：主要由外部能源（辐射能和引力能）引起，也有重力能和旋转能

分类：

2、内部地质作用（内动力地质作用）

位置：发生在地球内部，但常影响表层（如火山、构造运动）

地质营力：主要为内部能源（地热能、重力能和旋转能）

分类：

3、表层地质作用与内部地质作用的关系

提示：地球系统科学、发展运动观点、

复习思考题

内外地质作用产生的基本原因

内外地质作用之间的辩证关系

了解地球历史的方法

地质年代单位、年代地层单位、岩石地层单位的区别

熟背地质年代表，基本了解各地质时代的由来

本单元作业：

以表格形式总结各地质年代的主要特征（同位素年龄、生物特征等）

第15周（6学时），第五章

教学片：地球发展史，恐龙谷

第五章 风化作用与剥蚀作用

（讲授4学时）

重点掌握：风化作用的概念，风化作用的三种类型，物理风化作用和化学风化作用的主要方式，风化作用的产物，风化壳的概念，剥蚀作用的概念，剥蚀作用与风化作用的联系和区别，河流的下蚀作用和侧蚀作用，河谷形态要素，水的活力，片流和洪流的侵蚀作用，地下水的潜蚀作用，岩溶作用发生的条件和岩溶地形，冰川的刨蚀作用的特点，主要冰蚀地形，风沙流的概念，吹扬作用与磨蚀作用的区别，风蚀地形，海蚀作用的概念，基岩海岸的改造过程和海蚀地形。

一般了解：影响风化作用的因素，古土壤和古风化壳，层流、紊流的特点，影响地面流水侵蚀作用的因素，影响风蚀作用的因素，化学海蚀作用和生物海蚀作用，湖泊的剥蚀作用。

风化作用与剥蚀作用是表层地质作用的起点，风化作用为剥蚀作用创造了条件，剥蚀作用使风化作用得以继续

第一节 风化作用

风化作用的定义和特点

实质：由于外部环境变化，地表岩矿发生相应的物理、化学性质变化 以适应新环境的动态过程 重要特征：岩石和矿物在原地遭受分解和破坏，风化的产物仍留在原地。

一 风化作用类型

（一） 物理风化作用

1 定义，

2 特点：岩石破坏，但物质成分不变

3方式：

温差作用――尤其是主要分布在副热带高压区的荒漠（全球1/5陆地），气温年、日变化大（日变可达60－70度），“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”。球形风化（图5。1）

冰劈作用――水结冰体积增加9.2％、白天水进入裂缝，晚上结冰可对裂缝壁产生96Mpa的压力。常发生在高寒地区，尤其是在0度上下波动地区

其它物理风化作用。盐类结晶与潮解（干旱半干旱地区）、层裂或卸载作用（提问，从受力状态考虑成因？－答案：轴向应力减小，差异应力增加，超过岩石破坏强度）、

（二） 化学风化作用

1 定义，在大气、水和水溶液作用下岩石发生的化学分解过程。

2 特点：岩石不仅破坏，而且物质成分发生变化

3方式：

溶解作用――定义 矿物的溶解度，易溶矿物明显

氧化作用――定义 氧化带，还原环境的岩矿进入地表氧化环境后明显，“铁帽”的形成

水解和碳酸化作用――定义 水OH－离子、CO2溶解水中形成的CO32-和HCO31-离子

方解石（CaCO3）的碳酸化反应：CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2

重碳酸钙（Ca(HCO3)2）可溶于水中被带走，故石灰岩表面易出现溶沟和石芽。

（三） 生物风化作用

1 定义，

2方式：

生物物理风化作用――根劈作用：扎根于岩石裂缝中的松柏等加速岩石破裂与崩落的过程。

生物化学风化作用――

二 风化作用产物

（一）物理风化作用产物――坡积物，坠积物、大小混杂，倒石锥

（二）化学风化作用产物

1能溶于水中的可迁移物质

2难于迁移堆积在原地的残积物

矿物的抗风化系列（记忆几中常见矿物的抗风化能力）、元素的迁移系列（表5－1） （三）生物风化作用产物 土壤

（四）风化壳 地壳基岩被风化的表层

风化壳的分层：土壤层→残积层→半风化层→基岩；古风化壳了解区域发展地壳历史

耐风化矿物和元素在风化壳富集形成矿产，如铝土矿、锰矿、金、宝石 （五）土壤 地球表面陆地上（特有的）能够生长植物的疏松表层/富含腐植质的残积层。

土壤的成分：腐植质、矿物质、水分和空气

土壤的分层：表土层→淀积层或心土层→母质层（相当于风化壳的残积层和半风化层、松散沉积物剖面中未受生物改造的沉积层）

土壤的类型（主要与气候带有关）： 古土壤是恢复古气候和古环境的重要依据。

三 影响风化作用的因素

（一）气候和植被

1 气候： 温度、降雨量、湿度

2 植被：直接影响生物风化，正比关系；间接影响物理风化（反比）和化学风化（正比） （二）地形

地势高度、起伏、山坡方向（喜马拉雅山南、北坡风化作用类型的差异）

（三）岩石特征 成分、结构和构造、裂隙（变形构造）

第二节 剥蚀作用

剥蚀作用的定义

特点：使一切能被介质带走的破坏产物离开原地，新鲜岩石暴露地表，继续遭受风化或剥蚀

意义：塑造地貌形态；地表物质迁移的重要动力

一 地面流水的剥蚀作用

地面流水剥蚀作用强弱的表征；动能（水的活力表达式）

（一）河流的侵蚀作用 定义

1 河谷要素；谷坡－谷底－河床（83页，图5.7）

2 分类 按性质分为；机械（物理）侵蚀作用与化学侵蚀作用；按方式分为；下蚀与侧蚀作用

3 河流的下蚀作用

定义

控制因素：流速、流量、河床岩石软硬、河水含沙量；上游河床纵降比和流速大，下蚀作用强 侵蚀基准面 84页图5.10.

产物：V形谷（上游）、瀑布（跌水现象，高差突变或岩性突变）→向源侵蚀→袭夺

3 河流的侧蚀作用

定义 下游较发育

作用过程 85页图5.12，侧蚀使河谷加宽和形成河曲、蛇曲的过程

产物：河床弯曲、谷坡后退、河谷加宽，牛轭湖的形成

（二）片流与洪流的剥蚀作用

片流剥蚀作用（洗刷作用）――水土流失；

洪流剥蚀作用（冲蚀作用）――山洪暴发；

特点：暂时性流水；片流－洪流－河流是连续过程

二 地下水的潜蚀作用

1 定义

2 作用机理：机械潜蚀与化学潜蚀，以后者为主

3 作用过程：可溶性岩石溶解－溶解物质带走－岩石破坏，形成千姿百态的地表形态；

4 岩溶作用――岩溶地形或喀斯特地形

5 岩溶作用发生的条件

可溶性岩石、岩石的透水性和流动性、地下水的溶蚀能力（CO2含量，气候）

6 岩溶地形：包气带：溶沟、石芽（云南石林）、落水洞（ 天坑）、溶斗；发展－桂林山水

潜水附近：溶洞（同期溶洞代表一期地壳稳定时期的潜水面）

三 冰川的刨蚀作用

1定义 固体流

2作用机理：机械剥蚀作用

3分类：挖掘作用（冰劈作用参与）；磨蚀作用（冰川擦痕－条痕石，磨光面－冰滔面） 4冰蚀地形：冰斗、冰蚀谷（U形谷，珠峰东绒布冰川）、角峰（珠峰）、刃脊

芬兰6万多湖泊大部分是在1000－3000米厚的大陆冰川刨蚀作用下形成的洼地。

四 风蚀作用

1定义 风沙流

2影响因素：含砂量－与风速、沙粒粒径、地面性质等因素有关，干旱气候带植被少，风蚀强

3分类：机械剥蚀作用

吹扬作用（吹蚀作用）：风蚀洼地→风蚀湖（月牙湖）、戈壁滩（吐哈盆地）

磨蚀作用

4风蚀作用与风积作用形成的地形 90页 西北地区发育

五 海洋（及湖泊）的剥蚀作用

1定义 海蚀作用

2海水的运动和海洋环境：海浪（波浪）、潮汐、洋流、浊流等

补充 ，叶俊林74浅海区海浪图：浪基面、激浪（进浪）、底流、沿岸流

补充 ，叶俊林75滨海环境的划分图：后滨带（潮上带）、前滨带（潮间带）？

2分类：机械的（冲蚀和磨蚀）、化学的（溶解和腐蚀）、生物的（包括机械和化学方式） 以机械作用为主，海岸带（滨海带）最强

3海蚀地形： ，91页图5.16 基岩海岸的海蚀地形

思考题

本单元作业：

如何区别风化作用与剥蚀作用？

比较河流剥蚀作用与冰川剥蚀作用的异同

第16周（6学时），第六章

教学片：探索，大洪水

第六章 搬运作用与沉积作用

重点掌握：搬运作用的概念，机械搬运作用的方式和化学搬运作用的方式，不同地质营力的搬运作用特点，机械搬运作用的分选、磨园和沉积分异，沉积作用、沉积物与沉积岩的概念，曲流河的沉积模式，三角洲的沉积模式，地下水化学沉积作用及沉积物，冰川沉积作用特点，风的剥蚀作用与沉积作用的区别，风成砂沉积与风成黄土，潮湿区和干旱区湖泊机械沉积作用的特点，沼泽沉积作用特点，海洋的主要沉积环境，滨海的碎屑沉积，浅海的碎屑沉积和化学沉积，成岩作用的概念，压实作用、胶结作用和重结晶作用的概念，沉积岩的成分、结构和构造特征，沉积岩的分类。

一般了解：冲积物、坡积物及洪积物的主要鉴别标志，地下水的机械冲积作用，冰碛物的沉积地形，潮湿区湖泊化学沉积作用和干旱区湖泊的机械沉积作用，低位、中位和高位沼泽，泻湖的沉积作用，深海和半深海的沉积作用，胶结物的概念，主要胶结类型。

第一节 搬运作用

定义：风化和剥蚀的产物被运动介质从一地转移到另一地点的迁移过程。

全世界每年搬运入海的泥砂量200×108t，溶解物质49×108t，黄河流经黄土高原后，含砂37kg/m3,含砂率43.29％，年输砂量18.8×108t。

一 搬运作用的方式

（一）机械搬运作用

1 营力：流水、风、冰川、海浪

2控制因素：浮力（F）、重力（G）、水平推力（P）、垂直上举力（R）。 （河流牵引流，水动力包括推力和上举力）上举力产生的原因：底部颗粒上下流速差减小导致压力差减小

3方式：推移P≥f*（G－F－R）、跃移R≥G－F、悬移（紊流）R＋F>>G、载移（冰川）

不同营力的搬运作用

地质营力 类型 方式 能力和影响因素 其它

地面流水 机械搬运作

用为主、化学

搬运作用次

之

推移、跃移、

悬移

流速（搬运颗粒的重量与

流速的6次方成正比）、

气候、风化程度、地表植

被

分选、磨园

地下水 以化学搬运

作用为主

溶运，胶体溶

液和真溶液

岩石性质和风化程度；水

温（高）、压力（大）、流

速（快）、CO2和酸性物质

（含量高），

地下暗河存在机械

搬运作用

冰川 机械搬运 载运（传送带

方式）、推运

（推土机方

式）

冰川性质、流动速度、流

经区岩石性质和冰冻风

化作用强弱

加载越重越有利于

冰川的流动；无磨

园、分选；冰碛和

漂砾

风 机械搬运 以跃移、悬移

为主 风速，搬运颗粒大小、比

重、形态，地面状况

分选性好、磨园

海洋、湖机械搬运为推移为主 波浪、潮流、海流能量 滨海带波浪和潮流

泊 主，化学搬运

次之 的往复运动导致分选磨园良好

机械搬运中的分选与磨园：>0.05mm的不规则状物质不断与基岩或其它颗粒碰撞摩擦而圆化（鹅卵石），<0.05mm的粉沙被水分子包裹形成水膜，不受影响；随搬运距离增加和河床坡度减小，粗碎屑物质减少。

（二）化学搬运作用

胶体溶液（Al,Fe,Mn,Si的氧化物）搬运与真溶液（Ca,Mg,Na等元素组成的盐类）搬运

第二节 沉积作用

定义：沉积作用指搬运介质的卸载过程即被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后，因条件改变而发生沉淀、堆积的过程

方式：机械沉积作用、化学沉积作用、生物沉积（直接）和生物化学沉积（间接）作用

一 河流的沉积作用

1 方式 机械沉积作用为主

2 原因 流速减小、流量减小、碎屑过多，有利沉积区域：入海（河）口、河床坡度由陡变缓处、曲流河凸岸

3 机械沉积分异规律 当运动介质的搬运能力在一定方向上有规律降低时，被搬运的碎屑相应地按相对密度、粒度和形态等特征发生分异，依次沉积。 ：河流机械分异示意图

4 沉积作用与沉积物 河流的沉积物统称为冲积物，主要的沉积作用包括

山口沉积作用－冲积锥或冲积扇，

河谷中的沉积作用 滞留砾石沉积

边滩沉积－单向环流侧向加积的产物；曲流河特点

河漫滩沉积－洪水期溢出河床，较细物质叠积在边滩之上，形成河漫滩，二元结构；若地势抬高，河流下蚀作用较强，河谷下切，河漫滩被抬升至谷坡上，则成为阶地

心滩沉积－洪水期双向环流产物，辨状河的特点

天然堤与决口扇－曲流河特点

牛轭湖沉积－二元结构

河口沉积作用－三角洲 三层结构：顶积层、前积层、底积层

4 冲积物特点：砾石成分复杂叠瓦状排列、分选好、磨园高（鹅卵石）、层理发育、往往具二元结构

二 片流与洪流的沉积作用

1 方式 机械沉积作用为主

2 原因 水动力减弱，有利沉积区域：冲沟口和坡麓地带

3 沉积作用与沉积物 洪流的沉积物称为洪积物－洪积扇；片流的沉积物称为坡积物－坡积裙

三 地下水的沉积作用

1 方式 化学沉积作用为主

2 原因 水温和压力等环境的改变，有利沉积区域：洞穴和泉口

3 沉积作用与沉积物 溶洞沉积物：[Ca(HCO3)2]→CaCO3 （与风化作用的碳酸盐化过程相反）

石钟乳＋石笋＋石柱＝钟乳石，石幔；

泉华沉积物：钙华、硅华

四 冰川的沉积作用

1 方式 机械沉积作用

2 原因 气温升高、冰川消融

3 沉积作用与沉积物 由冰川形成的沉积物称为冰碛物；终碛堤或终碛垅（其后可积水成湖，如天山天池）、鼓丘、底碛

4 冰碛物特点：分选差、磨园差、无定向、冰川擦痕（条痕石）、磨光面

五 风的沉积作用

1 方式 机械沉积作用

2 原因 风速减弱或遇障碍物，高空悬浮物遇冷湿气团以降水形式沉积。

3 沉积作用与沉积物 风源地区以风成砂沉积为主；风源外围的半干旱地区发育风成黄土

风成砂沉积 产物：砂堆→沙丘→沙垅→沙漠；特征：砂粒以石英为主、分选磨园好、石英砂表面具碰撞和摩擦痕迹、沙层具30度左右斜层理

风成黄土 以粉砂和粘土为主，分选好粒径0.05-0.005mm，磨园差，孔隙度高达44－55％，垂直节理发育（黄土地貌），矿物组成基本一致不受下伏基岩和地形影响。黄土高原63万km2，时代250万年以来（第四纪），30多层（西安附近露头最全）最新2000年。

六 湖泊的沉积作用

全世界湖泊面积270万km2，占大陆面积1.8％

1 方式 淡水湖以机械沉积作用为主，咸水湖以化学沉积为主

2 湖泊的机械沉积作用 从湖滨至湖心，沉积物粒度变细，呈同心环带分布，湖心含有机质湖泥可形成油气源岩

3 湖泊的化学沉积作用 潮湿区：铁、锰、铝矿产、钙质泥

干旱区：湖水咸化过程中的碳酸盐（碱湖）→硫酸盐（苦湖）→氯化物（盐湖）→沙下湖发展序列， 104页

七 沼泽的沉积作用

地表充分湿润的地区一般喜湿性植被发育，全世界沼泽面积350万km2，占大陆面积2.3％

1 方式 生物沉积作用为主

2 原因 植物死亡堆积

3 沉积作用与沉积物 泥炭（→褐煤）

八 海洋的沉积作用

岩石圈中的沉积岩绝大多数是由海洋沉积作用形成的，沉积物来源主要为陆源，其次为海洋源（海洋生物遗体、海水化学物质），再次为火山物质和宇宙物质

海洋沉积作用通常划分为滨海、浅海、半深海和深海等环境分区

（一） 滨海沉积作用

滨海－最低低潮线与最高的高潮线之间；