地质工程专业英语翻译

Unit1

Cosmic Beginnings

宇宙的起源

地球的历史上是何时何地开始的?只有在过去的几十年里,这个问题才有了一个比较科学的回答来解释。当然存在一个较好的说法是地球的起源时间是当组成地球的物质在宇宙中开始与太空中组成太阳系其它成员的物质分离的时候。虽然故事很可能开始在这里,许多重要的问题仍悬而未决。一些有必要提及的物质构成了地,这将推动更偏远的起源问题。现在我们知道从其他星球上得到的第一手观察的物理条件，这让我们可以尽早寻求合理的答案，为什么地球是不同于早期火星和月球。为了理解差异和相似之处,我们必须研究包括太阳的整个太阳系。为了了解恒星太阳所属的类,我们需要知道更多关于银河系的其他天体。

当我们超过银河系的领域到太空中的其他部分来获得能说明的证据就更不容易了。现在我们知道（太空中）有很多不同种类的星系，也包括很多像我们一样的。那么这些不同的种类是怎么开始的然后变得不同的呢？这个问题现在是在天文学研究的最前沿而且很明显它是能够真正理解太阳系的关键。

显然，没有太阳就没有其他行星，没有星系就没有太阳，没有宇宙就没有星系，没有空间和物质也就没有宇宙。[笔者认为这里倒着翻译从大到小更好一些]因此，我们的关于地球物质起源的探究路线，最终也会带领我们去（探究）空间和物质的起源，这是一个很重大的课题，伴随着很多模糊的和未知或不可知的次要领域。

太阳系在太空中是一个巨大的,平坦的，透镜状的区域，行星和大部分的更小的组件沿着一个几乎完整的面绕着太阳转。这个结构好比与螺旋星系和土星和它的卫星或不明飞行体一样。虽然太阳系在细节上也不像这些集合体,但是带有平坦的螺旋圈或旋臂仍然是现代起源理论的起点。

早在1644年，伟大的法国哲学家和数学家笛卡尔就提出了太阳系形成于一团松散的，原始的云状物质。他认为，太阳和行星是这团物质通过旋转、涡流而成的积聚物。在1755年，康德考虑了牛顿于1687年描述的万有引力定律后发表了一个更为详细的理论。康德考虑了在原始团块中螺旋作用和重力的联合作用，

他提出了一个令人惊奇的关于太阳系的好的解释。

尽管后来的关于地球和太阳系起源看法的历史很有意思，我们并不能详细说明那些已经被提出的很多观点。（但是）可以说现在大多数能被接受的现代理论都开始于松散物质的星云集合体（观点），就像笛卡尔几个世纪之前预计的那样。主要的困难在于解释那些陪伴（or围绕？）太阳的十分特别的行星家庭成员。太阳本身可能是起源于行星的形成就像今天也能看到的一样，即通过在银河系的旋臂中占优势的混合元素的收缩。

假设本来太阳系一度是个整个包含气和灰尘的球形星云体，我们便面对好几个有意思的问题：为什么这些星云分隔成几个不同大小的实体了呢？为什么它们在构造和组成上如此不同呢？关于地球的一个特殊问题就是异常富集重元素的这个小个体是如何从一个拥有更轻元素的更大块体中分离出来的呢？毫无疑问这个问题的答案被锁定在地球，但是很多本质的线索也存在于太阳系很多其他可靠（or固体？）的类地行星中。简短的看这些被称为地球外的证据正在排序中。

Depositional Environment

沉积环境

沉积岩的特征性质是由各种物理、化学和生物过程的共同作用产生的，这些过程组成了沉积旋回。风化、侵蚀、沉积物搬运、沉积和成岩作用以某种方式形成了最后沉积岩产物。沉积过程和条件,共同构成了沉积环境并在决定纹理、结构、层理特征,地层沉积岩的特征方面扮演主要的角色。沉积过程与岩性之间的继承关系提供了一个工具来为了怎样解释古沉积环境。如果地质学家能找到一种方法将岩石特性与特殊的沉积过程和条件相关联，他们就能够反推造成这些特殊岩石性质的古代沉积过程和环境条件。

不幸的是，我们根本不能知道发生在过去的沉积过程和沉积条件的确切性质。我们不得不依靠岩石本身作为这些条件的线索当岩石产出的过程结束后。因此，沉积过程和沉积产物的对应关系并不是简单的步骤。我们必须要转而研究在现代环境中的沉积物和沉积过程来帮助了解沉积过程和沉积岩特性的关联。这些研究中获得的结论已经依次被应用到了古沉积岩石的环境解释。

将现代沉积环境研究中获得的结论应用到解释古沉积过程和背景中是环境分析的本质。然而，它当然也有缺陷。举个栗子，我们今天看到的陆地和海洋的分布许多并不代表过去的地质分布。此外，地质过程的强度在过去不同的时期也可能发生着变化，与现在的强度不同。同时，过去的一些地质事件也许是独一无二的。很多环境可能只存在于过去并不适合在今天研究。因此，地质学家在解释古沉积环境时必须很小心，不要太死板的依据现代条件的环境模式。

古沉积环境的研究是很重要的,因为该方法获得的信息通过环境分析使我们能够重建前地质时期的古地理学,也就是说,古老的陆地与海洋的关系。它也帮助我们开发一个正确理解地球历史上的沉积过程和一种改进的能力来解释复杂的地层关系如横向和纵向岩性和质地的变化。此外,彻底了解沉积环境在评估沉积岩的经济意义上是一个重要的因素,其潜在储层岩石和石油烃源岩,为例。

我们着眼于讨论环境分析的基本工具和地质学家辨认和识别古沉积环境的方法，但是解决陆相、海陆相和海相沉积环境和在这些环境中形成的岩石也是同等重要的。尽管地质学家在沉积环境的基本定义上达成了一致意见，但是他们发

现对环境建造一个精确的定义是很困难的。为了阐述清楚，许多沉积学家认为一个沉积环境通常被广泛的描述为沉积作用的场所和表示沉积背景的物理、化学、生物条件。或者是在沉积物积累下的物理、化学、生物条件的复合体。或者是物理的、化学的、生物的（特点）都明显不同于临近地形的地表的一部分，是一个空间单元，在这里外部的物理、化学、生物条件和影响因素影响着沉积物的发展，足够不断的形成有特色的沉积。

虽然这些定义有点不同，但是他们都有一个共同的强调就是在环境中的物理、化学、生物条件。其他学者已经提出了从地貌的观点上考虑沉积环境的愿景。我们认为沉积环境就是一个发生沉积作用的地貌单元。这样的一个环境被定义为有特殊尺寸和空间的与一组特殊的物理、化学、生物参数相对应一个地貌单元。

这个过程是在一定的速度和强度下进行的，可以产生有特色的结构、构造以及其他性质，因此一个明显的沉积也产生了。举个栗子，沙滩可以被认为是一个地貌单元，其拥有特定的尺寸和形态，在特定的物理过程（波浪和水流作用）、化学过程（溶解和沉淀）和生物过程（潜穴和沉积摄取以及一些相似的活动）发生下产生了一堆由特定的几何学、沉积结构和构造、矿物学形成的沙滩砂。

Unit2

Superposition: A Fundamental Law of Geology

地层叠覆律:地质学的基本定律

沉积岩的主要特点是它们具有层理，换句话说，它们就是层状沉积物。这是因为它们的材料解决了由空气或水,或多或少是均匀分布的。沉降过程不是连续的,发生的事情有点像冬天的暴风雪连续产生厚和薄层的积雪。大多数沉积物由先前存在的岩石微粒,这些岩石微粒在气流和水流中不断分选、搬运、扩散、沉降下来。盐等其他沉积物直接从水中沉淀下来，煤或珊瑚礁等由有机材料埋藏所致。

虽然沉积岩层在厚度组分、颜色、内部结构、化石含量、对剥蚀的反应均表现较大的变化，但是原本是水平的具有岩层的特点这几乎是普遍存在的。在地质语言中，一个单独的层称作岩层，一组层称作地层，而专门研究地层的学问称为地层学，非常精于这门学科的人称为地层学家。地层学是地质学的一个非常重要的分支。它包括层状岩石的识别和解释、其形成的条件,他们的特点、排列、顺序、时代、相关性,或匹配性,可通过使用化石和其他手段来进行研究。

连续的沉积岩形成的岩层一层一层被岩层平面或者是薄弱面分隔得十分明显。这就和书一页一页十分明显差不多的理由。岩层平面之间可能隔着好几英尺的距离也有可能形成薄岩层离得非常近。岩层表面大都是平整的因为在沉积过程停歇的时候会发生矫平作用。多种多样的吸引力在下一次沉积之前将岩层上的微粒聚集起来，如果组成实在不同的话可能会形成薄弱面。这些粘土颗粒也许会粘附在其他粘土颗粒上，这比它们粘在沙粒上要好。无论怎样的原因，单个层面，就像一页一页的书一样并不合并或者是上下面紧密的连接。就是由于岩层表面的出现使岩石分离成有许多用处的平板状成为了可能。岩层平面也因为分化和剥蚀同时出现了相互交替的突出和收缩的面，在悬崖和路边切面容易看到。

似乎在大多数地质组成中一段岩层平面代表的是相等或超过岩层它们自己所代表的总时间的。

在连续岩层的组成中突然的或明显的变化在任何一块沉积岩中都能被发现。

一些彻底的改变通常表明沉积过程的缺失，它对于解释局部和区域历史是非常重要的。这种间歇反映了很长一段时间，甚至是好几百万年。在这段时期里物质的积累中断。剥蚀和大量的地球运动，或是其他重要的事件发生了。我们认为在记录中有三次主要的中断事件作为代表古地表切割老的岩层，也被更新的岩石所埋藏。事实是，它们就是被埋藏的陆地地貌和海洋地貌。在记录中主要的中断时间时，沉积作用停止了相当大的一段时间，称之为不整合。（不整合也）分为好几种类型。如果在破裂面之下的地层在被埋藏在下面之前就是倾斜的或者是变形的，称之为角度不整合。如果在破裂面之下的岩石是火成岩或者是由于变质作用丢失了它的层面，称之为非整合。如果老地层和新地层是平行的但被一个十分明显的剥蚀面分割，这种中断形成了平行不整合。很多不整合是很难被定位的因为上下层的岩石很相似，受剥蚀的证据很少。而破裂面，表面看起来就像是原始的岩层面一样。

任何在两种形态不一样的岩石之间相当尖锐或易于区分的表面称之为接触面。不整合面和整合面是发生在沉积岩中的两种接触面，对火成岩和变质岩来说还有其他特殊的种类，甚至是不同的矿物和岩石颗粒都有不同的接触面种类。在岩石岩块之间的显著接触面会被选作方便的平面去分割岩石形成组，也是为了制备地质图或者描述。这些接触面出现在地图上可以作为不同地质单元的分界线。如果两种岩体彼此类似，分离并不明显，变化也不大，习惯上就在一些随意但方便的地方上划分界限。

我们都知道自然的基岩在地球的表面并不是随处可见的。但是即使有植被、泥土、水和人为活动覆盖在广阔的地带，固体基岩存在在地表下不远的地方。如果固体岩石出现在地表，称之为出露。那些出露较明显的地方称为露头。地质学家总是会被妨碍找不到露头，为了所需要的证据他们必须沿着河岸、路上切面或者是采石坑一直寻找。挖掉地表的物质或是打钻去取岩石下面的样品有时是非常必要的。并不是所有的井都是为了采油、天然气或是水文井才打钻孔的，有一些就是为了获取一些用其他方式不好得到的信息。在一些通常的地质工作不好开展的沿海地区，这种方法是很适用的。

在一些干旱区域，岩石出露是最好发现的。因为这里很少有泥土或是植被。科罗拉多大峡谷就是切断了一个地区，使那边的岩层面清晰的被暴露出来……相

似的岩石在潮湿的地区就会被泥土和植被所覆盖，那些软硬互层的阶梯状剖面就会被更多环状的等高线所取代。

Plate Teaonics

板块构造运动

近200年来,地质学家们提出并支持不同的理论，如造山理论,火山活动,以及地球其他主要现象。没有一个合理的说法能解释整个范围内的地质过程。现在,存在一个单一的、包罗万象的概念能解释许多地球的主要地质特征。这些观点如岩石的分类和分布、沉积岩序列的历史、火山的位置和特征、地震带、山系、深海海沟以及海洋盆地等观点被描述成一种看似不相关的趋势。今天大规模的板块构造,如果不是底层机制,是公认的。可以肯定的是,一些地质学家发现在某些部分的理论缺陷,但很少有人完全拒绝。革命往往是在二十年基本完成。

岩石圈被描述为是硬的，刚性的外壳漂浮在塑形的，部分熔融的软流圈上。岩石圈包含薄的洋壳和粘稠的陆壳。这代表着现如今我们认识的地球内部圈层的划分。

板块构造的中心思想是非常简单的。岩石圈被分解为十大刚性板块,每个板块作为一种独特的单元移动。主要的板块和他们移动的方向是在背面进行的。许多大规模地质特征与板块之间的边界相关联。板块沿着裂开点分散在不同的地方典型的如大西洋洋中脊的裂谷。这个特点是美洲板块与欧亚板块和非洲板块相联系的。发散点的特点是地震活动和火山活动。后退板之间的空隙是由熔融的、移动的从岩石圈以下上升的物质填充的。这物质在裂隙中凝固,板块独立运动。因为创建了新的海底,这过程被称为海底扩张。

如果板块在一个地方分开了，它们一定会在别的地方聚集。沿着聚敛型板块边界板块相互碰撞，在这些地方出现褶皱山系、深海沟，深浅源地震以及火山都与聚敛型板块边界有关就不奇怪了。举个栗子，在纳斯卡板块和美洲板块接触处，我们能找到圣安第斯山脉、智利深海沟，还有一些世界著名的地震也曾被记录。

当板块碰撞的时候，往往是一个板块俯冲向下，而上驮板块受到褶皱和抬升。深海沟--海底最深的地方，火山和最凶猛的地震都发生在板块聚敛的这个区域。和这些丰富的地质活动联系的板块碰撞的故事的两边一般是洋底和大陆。密度大的洋壳一头俯冲进地幔里，在轻的陆壳之下。最大的地震都发生在这两种板块接触处周围。上驮板块的边缘是褶皱的和抬升的，会形成平行于山沟的山脉。深海

沉积物也许会掉下来在厚板下降的时候然后合并进相邻的山脉。

岩石圈被消耗的这些区域称为俯冲作用带，如聚敛型边界存在的地方。如果离散带是新岩石圈的来源，俯冲作用带会下沉，物质会被等量消耗。在俯冲作用带被捕捉到的岩石受到挤压和高温。由于受到了高温对待一个新的矿物集合体就出现了。会形成什么矿物主要取决于岩石在俯冲过程经历的压力、温度和变形程度。即变质作用。所有这些过程积累下来的效果，使之形成了新矿物颗粒进而形成新的岩石。沉积岩和变质岩在靠近聚敛地带的序列为解开板块碰撞的历史提供了线索。当洋壳下沉进热的地幔时，其中的一部分可能会开始熔融。那熔融的岩石，或者说是岩浆，就构成了托浮上部的物质。它们中的一些上升到地表形成火山岩浆从火山口喷发出来。当另一种方式（没有喷出地表），在俯冲作用带形成的岩浆也许会是花岗岩形成的主要的元素，而花岗岩是构成陆地的主要岩石。

板块构造理论已经成形,我们对地球的内部和外部的热引擎的理解也加深了。内部和内部的热动力相互连接的许多方面为地质学家和海洋学家提供了激动人心的新领域进行探索。当我们找到更多关于每种动力，以及我们找到更多关于它们之间的相互作用。它们的相互作用也可以强烈影响到我们。当地震来临时,如偶然发生在多雨季的秘鲁中的地震触发大规模的泥石流, 泥石流杀死了成千上万的人(1970),或者如圣海伦斯火山爆发将许多的火山灰喷发到大气中使得大气尘埃的数量在全世界都显著增加(1980）。

接下来我们将会解决大陆和大洋盆地的问题，解释一下板块构造理论框架下包含的不同种类的岩石的信息。尽管这种理论并不能解释每件事情，和某些现象也联系不大。但它给了我们最好的框架去远远的书写地球的故事。

Unit 3

Fossils to Date Rocks

化石定年

所有的沉积岩都出现在岩层或地层中，并且它们以层理面分开。地层叠覆律在重建过去是非常重要的，它说明了在任何未被扰动的沉积物中，上覆的岩层比下伏的岩层要年轻。沉积物的原始水平条件可能被断层,褶皱和滑动干扰,并且在极端情况下地层叠覆律可能不适用。然而,在许多情况下沉积岩中的化石对于追溯岩石显得很重要。

化石是过去生物体的遗留产物。经过大量过程被保存下来，他们发生在许多不同类型的沉积岩中。那些硬体的部分相较软体的组织通常更易被保存下来，例如木头、牙齿、骨骼或外壳。对于化石的研究称之为古生物学，它由专家们进行且与生物学联系紧密。研究的主要部分有无脊椎古生物学、脊椎动物古生物学、古植物学和微体古生物学。

一开始化石仅仅是被当做一种古董，但是在仔细的收集和研究后最终使人们相信了（化石）记录了在地球上的生命的真实演化。事实上，它们证实了生命是在变化的，而且这种改变是从简单到复杂的。通过岩石里的化石了解的逐渐演化的各个阶段能够使地质学家们辨识出地质时期。化石为有机物或生物体发生过进化提供了最强有力的证据。

尽管我们承认化石记录并不完整，但是这种新证据的积累进展的非常迅速，过去生物历史的大概轮廓也平稳的被建立出来了。通过古生物学使地质学与生物学联系起来了。化石是现今生物的祖先，而且它展示了当这些祖先活着的时候他们不论是以个体或是以群体生存都与现在存在的后代有很多相同的方式。大多数化石都是扭曲或是不完整的，只保留硬体部分。与研究活着的生物体相比较化石是让人冥思苦想，苦而不得的。从化石中还有哪些是可以被学习到的且我们在现存的生物中是不能学习到的？

答案是非常简洁的。从化石中了解到的信息对于理解完整的生命史和同时期

的地球环境是非常有必要的。过去很多必须利用当时的环境作为存活方式的生活形式和我们现在看到的是完全不同的。我们知道大象是怎么生活的，但是恐龙的生活习惯我们就不知道了。如果我们将要通过数目和种类去估计的话，一个最成功的已灭绝的无脊椎动物就是蜓类了，它是一种原生动物。这种低等动物是如何成功的转化到更大、更复杂的同时代动物就是古生物地质学家们正在努力工作想要解决的问题。当今世界显然并没有展示生命存活和发展的所有战略和改编。

事实上我们知道的所有灭绝都是化石告诉我们的。如果我们只有现在的这一个世界，我们就不会猜测那过去生命的真正绝灭或者那大量的存在过但已绝灭的生物的命运。为生存而斗争的失败者的名目变得越来越长。更多更细致的研究一定会为发现这些灭绝者在生物组合中扮演的角色提供证据。

在合适地方生长的现今的动物和植物倾向于找到和保留最适合它们生存的条件。生物体和环境之间的相互关系为我们了解过去情形提供了可能。化石可以告诉我们某个沉积物的来源是淡水还是咸水，一些砂岩的来源是沙漠还是沙滩。

我们现在认为,生物难以控制的物理世界。随着气候变化,陆地上升下降,或改变位置,当地居民也必须相应地做出调整。在过去的十年里,人们一直十分关注那些让大陆不断分分合合的繁琐的动力。如果没有化石,我们就不知道是怎么回事。正是化石让我们认为印度曾经在南半球,非洲和南美洲曾经是连接起来的,南极洲曾经是在热带区域,在珠穆朗玛峰峰顶的岩石是形成于4亿年前海洋的底部。

The Most Famous Cambrian Fossils in the word

最著名的寒武纪化石

寒武纪是地质年代中的一个主要分支（BP），大约始于5亿4200万年前在元古宙结束的时候，结束于4亿9000万年前即奥陶纪开始的时候。这是显生宙古生代第一段。寒武纪最早时期的岩石中发现大量的，明显的能证明，比海绵或水母更复杂的多细胞生物。在这段时间里，大约五十个不同的生物主要群体或“门”突然出现，几乎包括了现代动物的所有种类，大凡都没有明显的前驱体。这种动物门的分散称为寒武纪大爆发。寒武纪大爆发看似突然出现许多新的复杂的有机体，在5亿4200万年前和5亿3000万年前之间（MA）。然而，新的研究表明，这种动物门大面积出现开始得更早，从约5亿7000万年前开始即寒武系地质时期开始的3000万年前。在1994年，三胚层动物化石在中国南方被发现。这些化石估计有5亿7千万年历史,甚至比地层中发现的埃迪卡拉动物群还要早1000万年。（据研究），生物灭绝与瓦兰吉尔冰川运动有关 (又称“地球的冰河世纪”)，随后地球持续的温室效应，以及许多的新的物种（门类）出现，均为环境的改变提供了理论依据。关于早期多细胞生物形态的证据，或许可以成为这场6亿年前的大爆炸的先驱。值得注意的是，这里充斥着许多微小的生物的实体化石及它们运动的遗迹化石，就像在泥土中的洞穴一样，它们是由一被古生物学家称之为埃迪卡拉动物群的生物留下的。这是些软体生物，同时，我们发现它们具有千奇百怪的身体形态。这些被广为报道的古老化石事实上是在英国哥伦比亚的伯吉斯页岩中被发现的，有些伯吉斯页岩中的生物（化石）向我们生动地展示了不同的身体形态，它们无法与目前任何已知的生物门类相关联。古生物学家们对这些伯吉斯页岩做了大量的热门分析研究，斯蒂芬杰古尔德称它们为“精彩的生命”。最近，“寒武纪大爆炸”成为了有关生物历史和进化的争议性话题，（有些观点认为）这些伯吉斯页岩保存了有种类如此之多的生物，（还有些观点认为）与众所周知所不同的是，所谓的“寒武纪大爆炸”事实上生物形态只不过发生了缓慢的变化，而用“爆炸”这个词来形容寒武纪时期的生物目前都存在着争议。争论的中心围绕早期的一些概念，关于所有今天存在的种群（和一些已经灭绝的），除了早期在这个时期发

现的。这就好像去步测一个足球场的长度（4亿年前出现的）。当在78到79步之间的时候一些不同的种群突然爆发出现。根据最近的研究，只有一些种群出现在寒武纪大爆发，马克·提出了如下总结：只有一些种群出现在寒武纪大爆发。特别是，所有的植物和开花植物都继寒武纪，目前大路上的主要生命，仅仅是140百万年前出现的。即使是动物，也不是所有种群都出现在寒武纪。腔肠动物、海绵、和其他的门出现在寒武纪之前。分子证据表明，至少有六个动物门是在前寒武纪出现。苔藓虫第一次出现是在奥陶纪。许多其他软体动物群的化石记录直到更晚才出现。虽然在寒武纪期间出现了许多新的动物种群，但并非所有的动物都是。有研究表明，11\32的后生动物群是寒武纪期间出现的。一个出现在前寒武纪，8个出现在寒武纪之后，12个没有化石记录。几乎没有人认为动物群，如哺乳动物，爬行动物，鸟类，昆虫和蜘蛛，出现在寒武纪。在寒武纪出现的鱼不像现在活着的任何鱼种。

伯吉斯页岩是独特的中寒武系（大约五亿零五百万年前）化石产区位于加拿大不列颠哥伦比亚省的落基山脉约霍国家公园。这个地区很特殊，因为软体无脊椎动物化石保存的很多样化。这个地区自从1909年被Charles Walcott发现以后被极度的研究过，还被公告为世界遗产地点。在Steven J. Gould的书中布尔吉斯页岩有一个非常流行的介绍是“完美的生命”。伯吉斯页岩被发现在史蒂芬地层和隘口里面位于西南侧的瓦普塔山和菲尔德山中间的山脊。在沉积的时间中，这个地区接近赤道并且是北美的大陆边缘。在暗礁的边缘发现了一个高100米近乎垂直的悬崖。这些岩石被认识于大教堂地层，而且可能代表这个悬崖上的大的海底滑塌（即滑坡），就像那些类似于今天这样的马哈马群岛和洪都拉斯地区发现的碳酸盐台地边缘一样。伯吉斯页岩被保存在这个悬崖的基础上，可能在缺氧的条件下，这可以表明由于缺乏生物扰动作用（挖洞，小路等）和大量的黄铁矿（经常表明水的含量）。在伯吉斯页岩内所有的有机物被运送到这个位置，可能是通过小型泥流流到这个悬崖的边缘。这导致了化石的不同排列方向和它们独特的保留。

在菲尔德山和瓦普塔山之间有两个石场--下方的是Walcott采石场上方的是Raymond采石场，后者在史蒂芬地层的高几米的地层中。在两个采石场的生物群很相似，但不同的是相对丰富的有机物。除此之外软体保存的位置和跟进一步

的区别在史蒂芬山南部发现的生物群。在石场（约霍国家公园的任何地方）收集是不被允许的，而且所有去石场的旅行都必须被指导。虽然收集不是一个选择，但是在石场里有大量的可以看见的原料。这可能比我的成果更好（我没有很好的设备，甚至没有使用三脚架）。如果你自己尝试，你可能想用湿的样品或者标定它们反射太阳光的方向实验。

中国澄江寒武纪化石：动物生命的绽放。是由侯显光、理查德 J.阿尔德里奇，简.伯吉斯顿等创作，是一部关于中国南部发现的最早的寒武纪生命的杰出作品。这本书是关于澄江化石库的发现和最初的研究，化石库指的是一个学术和经济上的化石地质沉积。在这一发现之前，所有我们了解的寒武纪生命形式都是来自于加拿大的不列颠哥伦比亚的伯吉斯页岩。

现在，一个关于寒武纪动物群和植物群多样性的图片出现了。澄江化石库在地质年代上甚至早于伯吉斯页岩但并不早很多。云南省澄江生物群多样性在1984年被证实了可以相比于，甚至超越了伯吉斯页岩动物群所具有的多样性。第一，它更古老，带我们更加接近生命大爆炸的起源。第二，它的保存总的来说更为精致。第三，一个更大的生物多样性被保存随着伯吉斯页岩生物群关系的建立。书中所提到的澄江化石具有它们自身的所有特性，例如最早的脊椎动物，最广泛被接受的“飞鱼”的命名Myllokumingia.有你想象之外的节肢动物，一些门类的蠕虫，笨拙的叶足动物，大型的食肉动物和曾经存在的三叶虫。这本书聚集了许多色彩斑斓的图片促进你关于寒武纪生活的想象。把这本书看做最早的理解寒武纪生活的向导。你会发现525百万年以前的海底以及海底充满惊奇的细节，那就是这些标本已经做好了上解剖台的准备。

书中指出的所有澄江组标本来自更低等的云南省黑林铺构造的寒武纪成员，组成了一些非常有趣的读物。我给予这本书一个五星的评价关于它好的图片布置，对于生命形式的独特的细节解释。

Unit 4

Paleomagnetics:A Most Significant Synthesis of Earth Sciences 古地磁学：最重要的地球科学综合

十一世纪的中国作家的资料里就提到了指南针，中国人可能是第一个认识到，地球本身有磁场。许多有趣的观测可能是关于地球磁场的，但是我们必须简洁明了的抓住这些话题。

当磁性首次被指出在某些天然矿物中出现相互吸引或排斥的性质就可能已经被发现了。其中在磁铁矿(Fe304)，赤铁矿(Fe203)和钛铁矿(FeTi03)中表现比较突出。甚至只含少量这些矿物的岩石都能具有磁性，且它们的磁性可以被测出来。许多岩石,包括熔岩如玄武岩和含铁矿物的沉积物在它们形成时就具有磁性了。在熔岩或岩浆的冷却过程中,易铁矿化的矿物地球的磁场中被磁化，这被称为热剩余磁性(TRM)。当铁矿物作为颗粒沉积时,它们沉降的位置像自由摆动的指南针与地球磁场的方向是一致的，这就是所谓的沉积剩磁(DRM)。

因此,为了实用的目的,许多岩石固结成岩时都记录着磁场。如果正确地解释，这个记录将向我们最接近的展示磁极的大致方向和距离。这个想法已经被最近的熔岩流不断变化显示的磁极以及它现在的位置所证明。这开辟了一个叫做古地磁的研究领域,研究古代的磁性。

当调查人员开始研究古老的富含铁的熔岩和红色(富含铁)的沉积物时,他们对发现磁极的位置不是固定不变的并不感到惊讶，磁极的位置在历史时期是变化的。让他们惊讶的事实是地球的磁场已经倒转很多次了。磁北极频繁地成为磁南极。其实地球并没有倒转,只是无形的正负两极了扭转的迹象。当然,这些变化是全球性的,并且它影响每一个已经形成的磁性矿物。它们确实可以由许多数量的标本在数据上获得岩石真实年龄来证实。毫无疑问所有同时代的标本是具有同一磁性的，要么正极性或者负极性，没有混合极的现象标志磁化的时间像现在一样的称为正常的，反之为倒转的。

古地磁逆转的研究进展迅速，早期研究发现，逆转周期是不相等的。例如，

目前的正常极性反转开始于约690000年前。在此之前，一个反转期持续大约20万年，一个正常周大约6万年。在过去的1亿1000万年中，大约有80次出现逆转。到目前为止，还没有提出令人满意的解释，例如，太阳的极性反转周期为11年。强大的冲击或地震也可能引发逆转。

极性反转似乎是地质学家们一直在寻找的-----一个以最小困难和费用来确定大量的岩石年龄的基础。反转并不奇怪，他们是客观存在的指示。拿他们与树的年轮相比，就常规方式而言他们是彼此继承的并且是有价值的，他们只有两种，正向的和反向的。受控于一个极性反转的一个短的时间间隔持续1万到10万年被称为一个极性事件。一个极性时代是一个较长的时间跨度，10万至100万年

一般来说是这样但并不绝对。极性周期涵盖100万至1000万年，极性时代为1000万至1亿年。当然，极性时期和时代包含了许多逆转。除了极少数一些最新的由他们第一次发现的地方来命名之外。极性时代由数字来命名，极性事件有字母来命名。

V olcanism

火山作用

火山是美丽的，有教育意义的，它的益处与危险并存。它们提供了一个窗口，通过这个窗口我们可以朦胧的认识到其内部。火山作用有不同的发生形式，但基本上靠近板块边界处。

几十年来地质学家一直在争论岩浆的来源，这种炙热的，可移动的物质产生于地球内部，固结成岩浆岩。现在只有一点点疑惑，地质学家们告诉我们（岩浆的来源）是一个存在于地幔中的部分熔融的大块的区域，它分布于约75到250公里的深度。因此，去定义这块岩层作为岩浆的主要来源是合理的。岩石圈的某些部分再融化也可能会提供岩浆的其他来源。也许容易发生在某些地方，如在岩石圈断裂或削弱、岩浆上升或上覆地壳的挤压的地方。其中一些最终到达地表，作为熔岩喷发出来。火山熔岩与母岩浆不同的是其丢失了某些挥发分的成分（气体等）到了大气中或是海洋中，而且其在通往地表的路上获得或丢失了其他的化学组分。尽管存在这些不同，火山熔岩仍为（研究）上地幔提供了化学组分和物理状态等重要线索。

世界上的500到600座活火山也不是随意分布的，而是以一种关联紧密的确切模式，虽然不是那么专一，但都和板块边界有关，是在岩石圈被创造或被破坏的地方。在主要的火山作用后不久我们就可以看到清晰可见的喷发带来的壮丽宏伟的自然景观。我们现在认为，一种最重要的火山过程就是在创造海底容量这方面，被其上的海洋几乎完全隐藏而不能直接观察。

火山岩是十分重要的，不仅是因为它可以显示出（地球的）内部，而且火山熔岩的矿物化学组成影响了喷发产状和它们冷却下来后形成的地形种类。为了了解火山形态的种类——为什么一些喷发是凶猛的而一些是温和的，我们必须要从岩石本身开始。根据二氧化硅的含量和矿物学将火成岩分为四大基本类型：长英质的、中性的、基性的和超基性的。在侵入岩中非常缓慢的冷却增长结晶形成长的矿物颗粒，快速冷却则形成细颗粒的岩石，而非常快的冷却则会形成玻璃质的，因为没有时间使晶体生长。那种粗颗粒的，侵入性的火山熔岩的类似物，对于讨

论岩浆的起源是非常重要的。它们是：流纹岩-花岗岩，安山岩-闪长岩，玄武岩-辉长岩。随着系统中硅的增加和镁铁氧化物的减少从玄武岩到安山岩到流纹岩变化着。

超基性的岩浆通过火山作用几乎从来不能到达地表。主要的火山熔岩是玄武质的和安山质的，分别代表基性和中性类型。当喷发时，岩浆在压力的作用下在火山里移动或流动到地表如火山熔岩或狂烈的喷射如火山灰。接下来会快速的冷却，实际上我们发现大多数火山岩都是细颗粒、玻璃质的，或者是火山碎屑--由于喷射或者爆炸而被破碎从火山口进入到空气中的物质沉积下来。

火山作用存在的原因是地球内部熔融的岩石上升到地表，被上覆岩层的重力挤压。火山熔岩根据二氧化硅的含量和矿物学可以分为四大类：长英质的、中性的、基性的和超基性的。火山熔岩的化学组成和气体组成在决定喷发发生的形式上是十分重要的。玄武岩可以快速流动，从裂隙中以岩席的形式喷发，常常建成火山台地，盾状火山是由于玄武岩在火山口的重复喷发而形成的。硅质的岩浆会更粘稠一点，当含有气体的时候会喷发的更猛烈一些。那些火山碎屑的碎片积累成了火山渣堆或者以溶结凝灰岩或火山灰流覆盖广泛的区域。层状火山是由于熔岩流的地层互层和火山碎屑沉积而形成的。海底火山几乎完全是玄武质的。由软流圈上涌而来的玄武质岩浆形成的海床分裂成海底的裂谷系。这种形成机制是火山作用最重要的一种形成方式。中性和长英质的岩浆倾向于出现在岛屿和大陆边界，板块碰撞的区域。它们可能来自于下沉的岩石圈的重新熔融或者在岩浆上涌过程中同化长英质的洋底沉积物和硅质陆壳。

Unit 5

Plutonism and Metamorphism

岩浆作用和变质作用

火山喷发而形成喷出岩的这种形成机制已经被深刻认识了而且岩浆的喷出物在地表的很多地方已经被开放直接研究了。然而，形成于深部的火成岩和变质岩的形成机制只能被间接研究通过岩石冷却很长时间之后获得的证据。熔融的火成岩熔融体当它们侵入地壳时发生的形式是通过直接的证据推断出来的，这些证据是在岩石经历几百万年或上亿年后稳定下来在野外的地质工作中获得的。相似的，变质作用，这种区域的温度和压力的增加产生的地质影响，也必须在很久以后以相同的方式来研究。生物学家仔细分析样本去了解里面发生了什么，但是在某种意义上，地质学家必须等待地球自己解剖自己。对火成岩和变质岩的野外研究只能发生在地壳抬升并且遭受严重剥蚀的地方。因此对于这种岩石的研究与构造地质和山脉历史就有不可分割的联系。

钻孔可以打钻进入地壳里热量流动和地震活动的很多地方，显示活跃的火成和变质过程正在进行中。它们其中一个是在加利佛利亚的南面的沙顿海下，在那里北美岩石圈的板块紧靠着太平洋板块沿着圣安迪斯形成转换断层。钻井打的孔里面的温度是非常高的，加热产生了水蒸气，和它一起的还有很多不同的化学物质，一般是不溶于水的，包括很多金属元素。从水中的化学组成，地质化学家们推断深处的一个岩浆体正在使周围的沉积物发生变质。打钻孔和找矿工作是最重要的。然而，并不是在现在有岩浆活动的区域，是在那些地质学家们能研究到更老的岩石，现在已经冷却但仍被埋藏的那些区域。构造、组合和结构的细节被画成地图作为指导对形成该区域地质历史的岩浆、变质和构造事件的研究。像这样的历史是有必要做进一步勘察的，为了寻找地球上在岩浆和变质事件中形成的很多很重要的矿物。

火成侵入体的形态、尺寸和分布与岩浆结晶作用讨论的化学过程具有物理相似性。侵入作用与变质作用相关联也与构造变形相关联。侵入作用的温度造成了几种热变质。岩浆侵入岩的动力机制导致了构造变形，也产生了变质岩。这三种

有关联的过程，侵入作用，变质作用和变形，是板块聚敛带形成山链的根本原因。这种相互关系增加了地质学家们对岩石的野外观察，它们的构造也可以带领着（我们）重建过去的板块运动和它们的结果。

当地球上的岩石被烘烤和挤压后会发生什么呢？在矿物组成和结构上的改变可能是很轻微的或是像岩石在露头处完全被蚀变这样很严重的。这种变化的程度主要取决于岩石遭受的温度和压力。能看到这种温度的影响的很好的一个地方就是当页岩被岩墙或岩床侵入的露头上。在离侵入体较远的地方，页岩已经开始缺失层理构造了，而且黏土矿物已经重结晶成云母。在与火成岩接触的地方，页岩已经丢失了它原始的结构。现在形成的是一些很粗糙的粗颗粒，结晶的岩石包括辉石和无水的铝硅酸盐如红柱石，它是接触变质的产物。这种结果是不可避免的，侵入体的高温造成了黏土矿物的消失，（因为）它们在最开始形成的时候是在低温天气的过程下形成的。同时出现了拥有一些新矿物的岩石，如辉石，具有高温属性。

沿着断层平面，岩石被剪切、揉碎成团块状，这种压力和构造作用的改变带来的影响在岩石上是很明显的。但是即使岩石被研磨粉碎在矿物学上是不受影响的。这些破碎的岩石，这些与许多地质构造有关的褶皱和断层强度的机械片段的变质产物，是动力变质的产物。

在大范围区域里这些变质岩已经经历了高温和高压，伴随着对原始火成的或沉积的构造的必然破坏，而且形成了新的矿物。这些岩石是区域变质的产物，（它们）不是沿着断层平面或火成侵入体的边界的局部反应，（它们）也与机械破碎和接触变质岩有联系。区域变质岩一般被发现于被严重侵蚀的褶皱的核部，和花岗质岩基一起侵入了造山带。新矿物的形成与构造变形密切相关，也形成了典型的结构。