第四章 外动力地质作用与沉积岩
湖北省自考课程考试大纲：地质学基础
湖北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称:地质学基础课程代号:02091第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点《地质学基础》是工程类专业的专业基础课，是工程类专业大学生在大学学习期间所接触到的最重要的地质学课程。
本课程涉及了地质科学的各个分支的核心部分，不仅教给学生地质学的基本理论与研究方法，培养学生的地质思维能力，同时也使学生了解了地质学各分支学科的发展方向与现状.本课程内容主要分为地球及其物质组成、地质作用及其产物、岩层的产状及其地层系统、褶皱及其断层构造、矿产资源等重要组成部分。
二、课程目的与基本要求本课程为地理科学、环境工程、地球物理、岩土工程等工程专业基础课程，旨在通过学习和实验，掌握地质学基础理论、基本知识及地质学所涉及的最基本的技能.通过本课程的学习，使学生在地球及地质作用、矿物及岩石、构造运动及产物等诸方面具备一定的理论基础与基本知识，并具有肉眼鉴定和描述多种矿物和岩石标本,收集与阅读地质资料，绘制相应地质图件，对一般地质现象的分析和判断能力，为学习专业课程和野外工作打下必要的地质基础。
三、本课程与其他学科及相关课程的关系对于地质学其他学科，如地球物理、地质工程、石油地质、环境工程、水文地质等，地质学基础知识是必要的研究基础和前提。
无论是地质理论研究工作者，还是工程勘察设计者，都必须具备扎实地质学知识,学会地质思维，掌握地质学方法，才能保证工作顺利进行,保证成果的准确性和可靠性.各相关学科的研究成果，既丰富地质学内容，又推动地质学发展。
因此，地质学基础知识是构筑各相关专业知识的基石，是做好本专业工作的保证。
《地质学基础》课程内容主要涉及岩石圈的物质组成（如元素、矿物、主要岩石类型及形成过程、矿产特征）;研究区域地质构造、岩石圈的结构和运动规律等；研究大陆以至整个岩石圈的发展和演化史。
因此，该课程是后续相关专业基础课的先导课程。
在完成该课程的学习基础上，可以相继深入学习《矿物学》、《岩石学》、《地层学与古生物学》、《构造地质学》、《地球化学》、《矿床学》等地质学专业的主干课程.第二部分考核内容与考核目标绪论地质学概念、研究对象、研究方法、研究意义，“将今论古”法的基本思想，地质学发展简史，地质学的研究意义以及与其它相关学科的关系，《地质学基础》课程的特点和要求。
《普通地质学》总复习提纲
第一章绪论综合思考题分析“将今论古”、“以古论今、论将来”和“活动论”这三大地质学思维方法论，以及对指导地质理论研究的重要性。
1）“将今论古”：经典地质学的思维方式和理论支柱，国际地层序列、国际地质年代表以及其它许多地质成果均建立在此基础上。
2）“以古论今、论将来”：认识过去，可以帮助我们了解现在、预测未来。
3）“活动论”：大陆和海洋的位置不是固定不变的，是不断活动和演变的，以水平运动为主，大陆漂移、海底扩张、板块学说建立的基础，大陆动力学也是活动论的表现。
2.分析我国具有的独特地域特色和研究优势。
我国地域辽阔，地球各个演化时期地质信息和物质记录丰富，有地球上最古老和最年轻的造山带，有各种类型的盆地构造，有分布十分广泛的花岗岩，有丰富的矿产与能源。
具有独特的地域特色和研究优势，形成了一些重要的地学研究和教学基地。
包括青藏高原、西北黄土高原、大别-秦岭高压-超高压变质带、云南澄江动物群、辽西热河动物群、陆相生油盆地、滇黔桂喀斯特地貌、华南花岗岩与矿产等等3.为什么到大自然中去实践是地质学研究的基础和前提。
地质现象是地质作用的结果或产物。
通过对地质现象的观察，可以找出地质作用的特点和放射性同位素规律。
第二章矿物学一、基本概念Important conception放射性同位素；稳定同位素；克拉克值；矿物；晶体，准晶体；同质多象；条痕，解理，断口；摩氏硬度计；矿物集合体；三类岩石放射性同位素:主要有U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等。
稳定同位素：主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1。
放射性同位素主要用来测定火成岩石的绝对年龄;稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源。
如地壳,地幔,水圈,大气圈,生物圈,月球,陨石等。
克拉克值:中上地壳中50种元素的平均含量.美国科学家克拉克采集了世界各地的样品5159个；用取得的化学分析数据,求出了16km厚的地壳内50种元素的平均百分重量,后人称克拉克值.国际通用.单位ppm=10-6,即克/吨。
沉积岩
松散堆积物的形成阶段
堆积物的主要来源： 母岩的风化产物 生物物质 火山物质 宇宙物质 堆积物的种类： 碎屑物质：岩石碎屑、矿物碎屑、火山碎屑、生物碎屑等 不溶残积物（胶体物质） 可溶物质（真溶液）
堆积物的搬运和沉积阶段
机械（物理）搬运 ——碎屑物质 搬运方式 化学搬运（溶运）——可溶物质和不溶物质 生物搬运
固结成岩阶段
由松散的沉积物转变为固体岩石阶段，在常温、常压 下进行。 由固结成岩地质作用完成该阶段的转变。 地固 质结 作成 用岩 压固作用： 由于上部沉积物重量使下面沉积物体积 减小，密度增大。 胶结作用： 化学沉淀物及其它物质将松散物质胶结 起来成为坚固的岩石。 重结晶作用： 矿物颗粒借溶解和扩散作用重新排列 组合形成较大的晶体。
Metamorphic Rocks
一、变质作用与变质岩
• 变质作用：
由地球内动力地质作用（如岩浆作用，地壳运动等）引 起物理和化学条件发生变化，促使岩石在固体状态下改变其 成分、结构和构造的作用。
• 变质岩：
由变质作用所形成的岩石。
二、引起变质作用的因素
• 温度：最活跃也是最基本的因素。
来源 地热 结果 岩浆 岩石的断裂挤压 静压力（均向压力）
七、沉积岩的主要类型及常见的代表性岩石
砾岩、角砾岩
碎屑岩类
砂岩 粉砂岩
粗砂岩 中砂岩 细砂岩
石英砂岩 长石砂岩 杂砂岩
含×、 × ×质 、× ×岩 5~25% 25~50% ＞50%
粘土岩类 化学及生物 化学岩类
泥岩 页岩 石灰岩 白云岩 泥灰岩
结构及构造是鉴定沉积岩的主要依据！
第五节
变 质 岩
外动力地质作用：由外能（太阳辐射能、重力能、日 月引力能）引起岩石圈成分、结构构造、地表形态发 生变化的作用。
东华理工大学 地质学基础复习资料(QY-AX)
地质学基础复习资料第一章绪论1.地质作用：形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种自然作用。
分为内力作用（岩浆作用、构造作用、地震作用、变质作用、地球各层圈相互作用），外力作用（地质体的风化作用、重力滑动作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用）第二章矿物1.地壳：指固体地球的最外圈，由岩石组成，岩石圈的重要组成部分底界为莫霍面。
2.克拉克值：由美国化学家求出的厚16km的地壳内50种元素的平均含量与总质量的比值，也称为地壳元素丰度。
3.矿物：由地质作用形成，在正常情况下呈结晶质的元素或无机化合物，是组成岩石和矿石的基本单元。
4.矿物的物理性质:透明度、光泽、颜色、条痕、硬度、节理、断口、密度、磁性。
5.矿物的分类;自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、含氧盐矿物。
6.主要造岩矿物：石英、钾长石、斜长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石（这些矿物在造岩运动中占有极其重要的地位）7.（辨析题）：①对比解理与断口：解理是指晶体受到外力打击时能够沿着一定结晶方向裂成平面（即解理面）的能力。
断口是指矿物受到外力打击后不沿固定的结晶方向开裂而形成的的断裂面。
这两者截然相反！②对比晶体与非晶体：晶体是其内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固态物质。
非晶体是内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体。
③对比显晶质与隐晶质：显晶质指晶粒大小不一，较粗的用肉眼或放大镜就可以看出来。
隐晶质指晶粒细微，通过显微镜才可加以分辨。
第三章岩浆作用与火成岩1.岩石：火成岩，沉积岩与变质岩。
2.岩浆作用：指岩浆发育、运动、冷凝固结成为火成岩的作用，包括喷出作用与侵入作用。
3.喷出作用：岩浆喷出地表，冷凝固结的作用。
固体（火山灰-----凝灰岩，火山砾、火山渣------火山角砾岩，火山弹，火山块-------集块岩)4.火山喷发方式：（中心式、裂隙式和融透式）或者（宁静式、猛烈式和交替式）5.（填空题）喷出岩类型：按SiO2含量分：＜45%超基性岩浆（科马提岩），45%—52%基性岩浆（玄武岩），52%—65%中性岩浆（安山岩），＞65%酸性岩浆（流纹岩）。
第四章 外动力地质作用
第四章外动力地质作用内动力地质作用控制了地球表面起伏的总格局，外动力地质作用则在此基础上“铲高填低”，欲使地表起伏趋于平坦。
“削高”是通过母岩风化作用和各种外营力对其产生剥蚀作用来达到，搬运作用则将风化剥蚀的产物运输到地表上的洼地之中，通过沉积作用将洼地填高。
外动力地质作用在“铲高填低”过程中，不仅塑造出丰富多彩的地貌景观，如河流上游的高山峡谷、中下游的一马平川等地貌，而且通过成岩作用将来自于母岩风化剥蚀的产物转变为一种新的岩石，即沉积岩。
本章分五节分别介绍风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。
第一节风化作用风化作用是指在地表或近地表的条件下，由于气温、大气、水及生物等因素的影响，使地壳或岩石圈的矿物、岩石在原地发生分解和破坏的过程。
风化作用在地表极为常见，几乎无时不有、无处不在。
出露地表的岩石之所以能发生风化作用，那是因为地表以下的物理化学环境与地表是迥然不同的。
地下温度高、压力大、缺乏游离氧、没有生命活动或很弱等；而地表气温低，且年、月、日变化频繁，有大气和生物的作用，特别是具有溶有各种气体及化学组分的水溶液的作用。
由于这种环境的变化，露出地表的岩石必然会发生一系列的物理、化学性质的变化来适应新的环境。
风化作用的重要特征是岩石或矿物在原地遭受分解和破坏，风化的产物仍保留在原地。
一、风化作用的类型根据风化作用的方式和特点，风化作用可分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。
（一）物理风化作用物理风化作用是指主要由气温、大气、水等因素的作用引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。
在此过程中，矿物、岩石的物质成分不发生变化，只是从整体或大块崩解为大小不等的碎块。
物理风化常有以下几种方式。
1.温差风化是指由于岩石表层温度周期性的变化而使岩石崩解的过程。
任何物质受热后体积发生膨胀，遇冷则体积收缩，岩石也不例外。
在白天，当岩石受太阳光照射时，岩石表面的温度升高，表层体积就会膨胀，同时一部分热量向岩石的内部传递，但由于岩石是不良的热导体，热量传播得较慢，因而内部的温度上升很慢，体积膨胀的量也很小。
地质学基础 讲7-讲10-外动力地质作用
河流机械搬运物的运动方式与磨圆示意图
悬移式 跳跃式 悬移式
棱角状
椭圆状
河流搬运物形态、组分变化示意图
上游区
中游区
下游区
海
二、海洋的搬运作用 1．机械搬运作用 ⑴ 海浪的搬运作用 搬运方式：悬移，跃移和推移 分选和磨圆程度比河流更好。 ⑵ 浊流的搬运作用：流动持续时间短，分选和磨圆不明显； ⑶ 洋流的搬运作用：流速缓慢，只能以悬移方式搬运极细物质， 搬运能力不大； 2．化学搬运作用： 可溶性物质以真溶液形式在海水中扩散，被长距离搬运 胶体溶液与海水混合发生凝胶沉淀，一般在浅海近岸带沉淀。
三、其他地质营力的搬运作用 1．风的搬运作用：只有机械搬运 搬运方式：悬移、跃移和推移； 分选和磨圆良好。 2．冰川的搬运作用 搬运方式：载运、推运； 不具有分选和磨圆 3．地下水的搬运作用 搬运方式：溶运； 溶洞和地下暗河中的地下水也有一定的机械搬运能力，搬 运的物质是泥质和少量细小砂粒。
第四节 沉积作用
一、河流的沉积作用 1．概述：一般没有化学沉积，只有机械沉积； 机械沉积分异规律：当流动介质的运动速度和搬运能力在一定方向 上作有规律的降低时，被搬运的物质相应按粒 度，密度和形状分异，依次沉积。
金
砾 砂 粉砂
锡石
磁铁矿
琥珀
石墨
石英
(0.05-0.005mm) （>2mm)(2-0.05mm)
河流的碎屑沉积物为冲积物，具有层理，砂砾层中具斜层理，粉砂层中
二十世纪重大成就
橙色：表层流； 蓝色：底层流 80年代末提出了“全球输送带”概念，这是深海热盐环流的重要组成部分，它描 述了北大西洋下沉的深层水南下，通过南极绕流进入印度洋和太平洋，然后上翻 到上层，再返回北大西洋。
外动力地质作用与沉积岩沉积岩主要特征及岩石类型
根据风化作用的方式和特点，风化作用可分为物理风化作用、 化学风化作用和生物风化作用
3
第二节 风化作用 2.1 物理风化作用：物理风化作用是指主要由气温、大气、水等因
素的作用引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。在此 过程中，矿物、岩石的物质成分不发生变化，只是从整体或大 块崩解为大小不等的碎块。物理风化常有温差风化、冰冻作用、 层裂或卸载作用三种方式。 2.1.1 温差风化
12
第四节 搬运作用 三）搬运作用 1.定义：自然界中的风化、剥蚀产物除少量残留在原地外，大部分
都要被运动介质从一个地方转移到另一个地方的过程称为搬运 作用。
2.搬运作用的类型： 碎屑物质的搬运主要以推移、跃移、悬移和载移的方式来进行， 又称为机械搬运；溶解物质的搬运以真溶液和胶体溶液的形式 进行，故称为化学搬运。
重结晶作用是指在压力增大、温度升高的情况下，沉积物 中的矿物组分部分发生溶解和再结晶，使非晶质变为结晶质， 细粒晶变为粗粒晶，从而使沉积物固结成岩的过程。
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第六节 成岩作用
Chapter one Ends
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第二章 沉积岩特征及主要岩石类型
沉积岩：由外动力地质作用(风化－剥蚀－搬运作用)
及部分火山作用形成的沉积物(沉积作用)，经成岩作用 后形成的岩石。
7
第二节 风化作用
2.2.1 氧化作用：是指矿物、岩石与大气或水中的游离氧起化学反 应形成氧化物使岩石破碎的过程，常把在地表能够发生氧化作 用的地带称为氧化带。
如黄铁矿（FeS2）在地表（氧化环境）的条件下很容易氧化成 褐铁矿（Fe2O3·nH2O）：
4FeS2＋14H2O＋13O2→2（Fe2O3·3H2O）＋8H2SO4
外力地质作用与沉积岩
33
1)下蚀作用(底蚀作用):湍急的河水以其动能冲刷谷 底岩石或河水挟带的砂石磨损和撞击谷底岩石， 使河床加深的作用。
溶蚀作 用
水力活动：流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水使基岩碎片 磨蚀作
松动并且移动 用
20碎21/3屑/2 和砾石
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2021/3/2
金沙江的“V”形河谷
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瀑布向上游方向退移现象，称为向源侵蚀。更为 普遍的向源侵蚀现象出现在河流源头及冲沟头。
钾长石
高龄石
A14[Si4O8](OH)8+nH2O → 2Al2O3.nH2O+4SiO2+4H2O
高龄石
铝土矿
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– （3）生物风化作用：由生物的生命活动引 起的岩石的破坏过程，分生物物理风化作 用和生物化学风化作用。
植物根的生
长对岩石进
行的生物物
理风化作用
2021/3/2
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2021/3/2
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2)河流的侧蚀作用：河水以自身动力及挟带的砂石对 河床两侧或谷坡进行破坏的过程。侧蚀作用的结果 使河床弯曲，谷坡后退，河谷加宽。
2021/3/2
河流中水流的流速分布在河 谷平直段，最大速度的水流 基本位于河流中央；
在河谷弯曲段，最大速度的 水流总是位于凹岸一侧，这 是引起凹岸侧向侵蚀的根本 原因。
直接因素；
•
对固体地球而言，大气、水和生物是促使地
球表层岩石，土壤发生变化的环境介质；
•
对人类及各种建筑（构）物而言，大气、水
、生物及地球表层的岩土，是影响人类生活质量及建
筑（构〕物使用寿命的环境介质。
2021/3/2
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2·1·1·1 大气圈的重要地质意义
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第四章外动力地质作用与沉积岩
§1.外动力地质作用
一、定义：大气、水和生物在太阳辐射下能、重力能和明引力能的影响下
产生的动，对地表所进行的各种作用。
结果：减小地表起伏、夷平高差。
二、外动力地质作用的类型
（一）风化作用
岩石受外力作用后发生机械崩解和化学分解，破坏产物基本残留原地，使坚硬的岩石变为松散的碎屑及土壤。
（化学风化、物理风化、生物风化）
(二) 剥蚀作用
岩石受外力作用而破坏，破坏产物同时被搬走。
（侵蚀、刨蚀、潜蚀…….）
(三) 搬运作用
将风化、剥蚀物搬运到它处。
（机械搬运、化学搬运、生物搬运）（四）沉积作用
搬运物在条件适宜的地方发生沉积，。
条件适宜是指搬运能力减弱，如流水搬运泥砂时，流速减小时，动能减少，过载而沉积。
化学沉积受化学反应规律支配，过饱和沉积胶体凝胶作用。
ＣACO3+CO2+H2O Ca[HCO3]2
（五）固结成岩作用
松散沉积物（任何动力搬来的机械的或化学的）转变为坚硬的沉积岩。
沉积物是松散的，颗粒之间富含孔隙和水分，颗粒之间相互无坚密的连接力，从沉积物沉积岩经历以不几个阶段：
1.压固作用
上覆沉积物的重量作用于下部使其压实
（孔隙减少，水分排除，体积减小）。
2.胶结作用（只发生在碎屑沉积物中）
经压固后的沉积物仍有些孔隙（粒间），由胶结物质充真到孔隙中，使沉积颗粒胶结在一起变坚硬。
胶结物主要是化学沉淀物：硅质（ＳiO2）；
铁质（Fe2O3.nH2O）;
钙质（CaCO3）；
（粘土矿物）
不同的化学成分的胶结物坚硬程度不同：硅质铁质〉钙质泥质
胶结类型可分为：接触式胶结，孔隙式胶结，基底式胶结。
图略
胶结类型不同坚硬程度不同：接触式胶结〉孔隙式胶结〉基底式胶结
1
2
3. 重结晶作用
在化学和生物化学沉积物中，沉积物埋藏后，在新的环境下，受一定温度和压力的影响（T<150°）,矿物晶粒在原基础上增生、扩大形成较大晶粒紧密相嵌的过程。
（石英、方解石等）。
4. 新矿物生长
沉积物中不稳定矿物在成岩过程中溶解或发生化学变化，形成新的稳定矿物使沉积变坚硬，成岩石作用Ｔ<150℃ P<14巴。
经过以上阶段，纵观外动力地质作用的类型。
实际上是岩石在地表环境下转变的几个阶段（外动力地质作用的几个阶段），经过这几个阶段后形成了地表环境下稳定的坚硬的沉积岩。
沉积岩是外动力地质作用的产物。
在外动力中，流水是极为重要的动力，是沉积物、沉积岩形成的主要场所，因此沉积岩可谓“水成”，相反岩浆岩可谓为“火成”。
在地质学发展早期，300多年前，人们对地表岩石的形成曾有过“水成论”与“火成论”的一场论战，持续了三十多年。
“水成论”以德魏尔纳为代表，主张地球上岩石都是水中结晶沉淀的形成的。
“火成论”以赫屯（英）为代表，主张地球岩石并非全由水成，主要是熔融岩浆冷凝而成。
最终以“火成论”的胜利而告终。
§2 沉积岩的特征
沉积岩是次生岩石，地壳中第一块岩石不可能是沉积岩。
一、 矿物特征：特点是适应常Ｔ、常Ｐ的环境，
沉积岩形成于地表，必须适应常Ｔ常 Ｐ才能成为成分稳定的岩石。
常见矿物：石英、长石、白云母、方解石、粘土矿物、白云石、 鲕绿泥石、绿泥石等。
几乎无： 橄榄石、辉石、角闪石（适应高温高压环境）
二、 结构：（组成岩石颗粒的性质、大小、形态及其相互关系）
（一） 碎屑结构：常见结构类型
组成岩石的颗粒是机械沉积的碎屑物。
按碎屑屑大小分
砾状结构 >2mm
砂状结构 2-0.05mm 粗 2—0.5mm 中 0.5—0.25mm 来源
岩石碎屑
矿物碎屑
分选性——岩石中碎屑颗粒粗细均匀程度
好>75%; 中50-75%; 差<50% 磨圆度——碎屑颗粒棱角的磨损程度。
分为圆状、次圆状、次棱角状、棱角状。
分选性、磨圆度反映了搬运介质的性质及距离的远近。
可以结构成熟度的高、低来综合描述。
成熟度高说明分选性、磨圆度好搬运距离远；成熟度低说明分选性、磨圆度不好搬运距离近。
碎屑（颗粒）——机械成因；
胶结物——化学成因，Si质，Ca质，泥质；
基质（杂基）——机械成因。
(二) 非碎屑结构
晶粒结构（化学岩、碳酸岩）
三、沉积岩的原生构造
指沉积岩形成时所生成的岩石各个组成部分之间关系。
（一）层理构造
1．概念——指由沉积物的成分、结构、颜色及颗粒形状等沿垂向的
变化而显示出来的成层现象。
层与层的差异，是由于不同时期沉积作用的，环境及性质的变化而造成的，每一层为同时、同沉积条件下形成的，所以表现为层内的均一性，而层间由于条件变化，表现为差异性。
分隔不同性质的沉积层的界面称层面，面标志着沉积作用的短暂停顿或间断.每层顶、底面垂直厚度为层厚，根据厚度不同分：
块层>1米；中厚层0.5-0.1米；
厚层1-0.5米；薄层0.1-0.01米；纹层<0.01米。
2. 主要层理类型
水平层理：层面平行（原始水平）
细碎屑岩中常见（泥岩、粉砂岩），反映水动力弱，低能，深水环境。
交错层理：
韵律层理：
实验课：常见沉积岩的原生构造
实验课：常见沉积岩的观察与鉴定
3。