页数:139页文件大小:42.73 MB来源: 森林土壤学ppt课件
本课件介绍地学基础知识,包括地球圈层与土壤圈、矿物的概念与原生次生矿物划分及主要物理性质,说明石英、长石、云母、辉石等主要造岩矿物特征,并讲解岩浆岩、沉积岩、变质岩的成因与构造,以及褶皱断层、流水、岩溶、冰川和风成地貌。
第二章地学基础知识
第一节地球的一般特征地球的形成已有46亿年的历史
人类从出现的第一天起,就在不停地探索自身周围的环境以及宇宙雅鲁藏布大峡谷
地球表面70%是海洋,30%是陆地—其中大部分适合人类生存(土地)土地—人类生存的主要空间How to do ?Where to go?
水圈Hydrosphere生物圈Biosphere岩石圈Lithosphere土壤圈Pedosphere大气圈Atmosphere土壤Soil岩石Rock生物Organism
第二节矿物一、矿物的概念矿物(Mineral)是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物,是岩石的组成单位。
二、矿物的物理性质★颜色根据矿物呈色的原因,分为自色、他色和假色三种。★条痕条痕就是矿物粉末的颜色,将矿物在未上釉的瓷板上进行刻划,其留下的粉末痕迹就是条痕。
★透明度和光泽透明度是矿物允许可见光透过的程度。光泽是矿物表面对光线反射所呈现的光亮。★硬度矿物抵抗外力摩擦或刻划的能力称为硬度。★解理和断口矿物受外力作用后,沿着一定方向的平行面裂开,这种现象称为解理,而裂开后形成的光滑平面则称为解理面。而破裂成不平坦、不规则的断面,则称之为断口。
解理按其完善程度分为:极完全解理如云母完全解理如方解石中等解理如普通辉石
不完全解理,如磷灰石、锡石等极不完全解理,如石英
断口可按形状分为:贝壳状、锯齿状(纤维石膏)、参差状(黄铁矿)、土状(高岭石)及平坦状(蛇纹石)断口。
、石英SiO2(quartz)描述:石英有多种同质多象体,其中以α-石英最常见,是地壳中分布最广的矿物。纯净的α-石英无色,因其它机械混入物而呈各种颜色,乳白色、紫色、玫瑰色、茶褐色等;半透明,玻璃光泽,断口为油脂光泽;相对硬度高,摩氏硬度计值为7,无解理,常具贝壳状断口。无色透明者叫水晶,隐晶质者称石髓。
由于石英硬度大,因而有极强的抗风化性能,一般以粗颗粒形式保留于土壤中,是土壤中常见的原生矿物。三、主要的造岩矿物及其特性石英
、蔷薇石英SiO2(Rose-quartz)描述:为浅玫瑰色石英,半透明的致密块体,硬度为7,有极强的抗风化性能,断口上有典型的油脂光泽。常以砂粒存在于土壤中。
、水晶和紫水晶(SiO2)(Crystal and Amethyst)描述:无色、透明的石英晶体称为水晶,当呈紫色时叫紫水晶。其它特性同石英。
、玛瑙(SiO2)(Agate)描述:为隐晶质石英,由多色石髓组成,有的具有同心带状构造,其硬度大。
、正长石K[AlSi3O8](Orthoclase)描述:为最常见的钾长石,常为肉红色,有时为浅黄色,常呈宽板状,具玻璃光泽,有两组完全解理,解理夹角90,正长石常具卡氏双晶,硬度也较高,硬度为6-6.5,因而也有一定的抗风化能力,物理风化条件下成为粗颗粒,在化学风化条件下,很容易变化为高岭石,成为土壤的重要组成。
右下图是具卡氏双晶的正长石晶体。
、斜长石Na[AlSi3O8]—Ca[Al2Si2O8](Plagioclase)描述:常为灰白色、浅黄色,常呈板状、板柱状晶体,具玻璃光泽,硬度为6-6.5,有两组中等解理,解理夹角约86。斜长石中的聚片双晶非常发育。硬度高常组成土壤的粗颗粒,进一步可风化成绢云母、高岭石等。
、白云母KAl2[AlSi3O10][OH]2(Muscovite)描述:片状,集合体为鳞片状。其中晶体细微者称绢云母。无色透明,玻璃光泽,一组极完全解理,解理面珍珠光泽。表生作用下,白云母化学性质稳定,因而常存在于土壤中。
、金云母KMg3[AlSi3O10][OH]2(Phlogopite)描述:褐色,片状,玻璃光泽,一组极完全解理,解理面为珍珠光泽。
与金云母同属一个亚族的黑云母为K(Mg,Fe)3AlSi3O10][OH]2(Biotite),成分上只比金云母多含铁,黑色,其他特性与金云母同,但在风化作用下,黑云母较其他云母容易分解,变为蛭石,最终变为高岭石,有时黑云母可变成绿泥石。各种云母风化后,是土壤钾素的重要来源。
、蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)8(Serpentine)描述:多数为致密块状体集合体。黄绿色,蜡状光泽,具滑感,硬度为2—3.5。农业上常将其与磷矿石一道烧制钙镁磷肥。
、橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4](Olivine)描述:常为粒状集合体,黄绿色,透明,玻璃光泽,硬度6-7,有贝壳状断口。强烈的风化条件下,形成褐铁矿停积在风化壳表面,可为土壤提供铁(Fe)、镁(Mg)等元素。
、普通角闪石Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,Al)4O11]2[OH]2(Amphibole)描述:是单斜角闪石亚族矿物。晶体为柱状,黑绿色,玻璃光泽,有两组完全解理。硬度5-6。其风化物可为土壤提供镁(Mg)、铁(Fe)等元素。
、普通辉石(Na,Ca)(Mg,Fe+2,Al,Fe+3)[(Al,Si)2O6](Augite)描述:深绿色,晶体为短柱状,两组中等解理。容易风化,次生变化为绿泥石,为土壤提供镁(Mg)、铁(Fe)等元素。
、钙铁辉石CaFe[Si2O6]描述:暗绿色,晶体亦为短柱状,两组中等解理。易风化,次生变化为绿泥石,也为土壤提供镁(Mg)、铁(Fe)等元素。
、蔷薇辉石MnSiO3(Rhodonite)描述:蔷薇红色,表面常覆盖有因受氧化作用而形成的黑色氢氧化锰被膜。玻璃光泽,两组完全解理。蔷薇辉石多由沉积锰矿与蛋白石、石英经区域变质而成。其风化后易形成黑色被膜。为土壤提供锰(Mn)元素。
、赤铁矿Fe2O3(Hematite)描述:是土壤中常见的氧化铁矿物,存在于湿热条件的风化程度很深的红色土壤中。隐晶质或肾状、豆状、鲕状集合体,呈红色,土状光泽;显晶质的赤铁矿为钢灰色,半金属光泽,称镜铁矿。性脆,没有解理,断口参差状。风化作用中可水化为褐铁矿。在土壤中呈胶膜质包在土壤颗粒表面。右上图为肾状赤铁矿,右下图为豆状赤铁矿。
、黄铁矿FeS2(Pyrite)描述:是分布最广的硫化物。常见立方体晶形。浅铜黄色,金属光泽,性脆,无解理。在地表氧化条件下,黄铁矿易受氧化而分解,最终形成褐铁矿。黄铁矿在风化作用中形成大量硫酸,污染土壤,并常对其他矿物的风化和某些元素的活动性质产生较大影响。
绿泥石是一些变质岩的造岩矿物。晶体属单斜、三斜或正交(斜方)晶系,浅绿至深绿色。玻璃光泽或珍珠光泽,透明至不透明。完全解理。17、绿泥石Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6
高岭石,粘土矿物,晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色,条痕白色,土状光泽。吸水性强,和水具有可塑性。高岭石是组成高岭土的主要矿物,常见于岩浆岩和变质岩的风化壳中。18、高岭石Al4[Si4O10]·(OH)2
方解石为次生矿物,半透明,乳白色,含杂质时呈灰色、黄色、红色等,完全解理,玻璃光泽。与稀盐酸反应生成CO2气泡。方解石的风化主要是受含CO2的水的溶解作用,形成重碳酸盐随水流失,石灰岩地区的溶洞就是这样形成的。19、方解石CaCO3冰洲石,无色透明的方解石。
白云石是由方解石、菱美矿结合而成,呈弯曲的马鞍状、粒状、致密块状等,灰白色,有时带微黄色,玻璃光泽,性质与方解石相似,但较稳定,与冷盐酸反应微弱,只能与热盐酸反应,粉末遇稀盐酸起反应,这是与方解石的主要区别。风化物是土壤Ca、Mg养分的主要来源。20、白云石CaCO3·MgCO3
、磷灰石Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)形态、颜色多样,玻璃光泽,解理沿底面不完全,性脆,断口不平坦,油脂光泽,透明至不透明。摩氏硬度5,比重3.18-3.21。加热后可发磷光。磷灰石是制磷和磷肥的最主要原料。
石膏呈板状、块状、无色或白色。玻璃光泽或丝绢光泽。硬度2.0,是干旱炎热气候条件下的盐湖沉积。常作土壤改良剂。22、石膏CaSO4·2H2O8
滑石,属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。白色或各种浅色,条痕常为白色,脂肪光泽(块状)或珍珠光泽(片状集合体),半透明。摩氏硬度1,比重2.6-2.8。低硬度,有滑感,绝热及绝缘性强。23、滑石Mg3[Si4O10](OH)2
晶体属单斜晶系层状结构硅酸盐矿物。因加热时能迅速膨胀,弯曲呈水蛭状而得名。集合体呈片状、土状或粉末状。一般呈褐色、褐黄色或暗绿色,带油脂的玻璃光泽。底面解理完全,解理片具挠性。摩氏硬度1.5-2.8,比重2.1-2.7。24、蛭石Mg0-5(OH)4{Mg3[AlSi3O10](OH)2}
、蒙脱石(Montmorillonoid)为2:1型膨胀性粘土矿物,又叫膨润土,是土壤重要的矿物质组成之一。晶架内普遍存在同晶置换现象。凡土壤中含这类粘土矿物较多时,其保肥能力较强,能吸附较多的营养性阳离子。其胀缩性大,吸湿能力强。含蒙脱石多的土壤,其粘结性、可塑性都特别显著,不利于耕作。
我国绝大多数蒙脱石属于沉积地层和火山沉积地层产出,并以火山沉积型为主。蒙脱石在我国北方土壤中分布较广。
岩石是由多种地质作用形成的一种或几种矿物组合而成的自然集合体。岩石都有一定的矿物组成,结构和构造。自然界的岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。第三节岩石
、岩浆岩的结构和构造(见p21-22)岩浆岩的结构指岩石中所含矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及矿物间的结合关系。
隐晶质(Aphanitic texture)斑状和似斑状(Porphyritic texture &Similar porphyritic texture)全晶质等粒(Holocrystalline texture)玻璃质(Vitreous texture)
全晶等粒似斑状斑状玻璃质斑晶(Phenocrystal)基质/石基(Groundmass)
指组成岩石的矿物集合体的大小、形状、排列和空间分布等,所反映出来的岩石构成的特征。岩浆岩的构造
块状构造(Massive structure)杏仁构造(Amygdaloidalstructure)流纹状构造(Rhyotaxtic structure)气孔构造(Vesicularstructure)
主要的岩浆岩酸性岩SiO2含量在65%以上如花岗岩,流纹岩中性岩SiO2含量52%~65%如闪长岩,安山岩基性岩SiO2含量45%~52%如辉长岩,玄武岩超基性岩SiO2含量小于45%如橄榄岩脉岩如伟晶岩
侵入性岩浆岩(成因及岩石)辉长岩花岗岩月光石(长石)
喷出性岩浆岩(成因及岩石)
二、沉积岩(SedimentaryRock)沉积岩是由地壳表面早期形成的岩石经风化、搬运、沉积、压实、胶结硬化而形成的岩石。一般分为机械沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩三类。
先成岩石风化(Weathering)剥蚀(Denudation)搬运(Transportation)迁移(Transposition)沉积(Deposition)固结(Lithification)沉积岩先成岩石:岩浆岩、变质岩和原有沉积岩砂岩江西兴国
沉积岩的结构指沉积颗粒的大小和形状。以颗粒大小分为:砾状结构(如砾岩),粒状结构(如沙岩),中粒状结构(如沙岩)以颗粒形状分为:角砾状结构,颗粒有棱角(如角砾岩),圆滚状结构,颗粒无棱角(如砾岩)沉积岩的构造指沉积物空间分布的相互关系。主要有层理构造,层面构造等
沉积岩形成的几种典型的沉积环境河流环境砾岩砂岩页岩冰川环境角砾岩
沉积岩形成的几种典型的沉积环境沙漠环境砂岩粉砂岩
沉积岩形成的几种典型的沉积环境化学沉积环境石灰岩白云岩
Limestone (石灰岩)
Badlands topography, where manydinosaurs(恐龙)have beenfound
Calcium carbonate precipitated in the sand on the bottom of thisalkaline lake when fresh water bubbled up into the sand andinteracted with the lake water.The 'sand tufa' was exposed after the lake level dropped and thesurrounding sand was eroded. Sierra Nevada in the background.
三、变质岩(Metamorphic Rock):原来存在的岩石在新的地壳变动或岩浆活动产生的高温、高压下,使岩石的矿物重新结晶,重新排列,改变其结构、构造和化学成分,而形成的新岩石。变质岩的结构:主要有斑状变晶结构、粒状变晶结构、鳞片状变晶结构。
变质岩的构造块状构造,岩石中的矿物无定向排列,均匀分布在岩石中形成不规则的块状体,如石英岩;片理构造,片状矿物受力的作用而平行排列,并沿平行方向易于裂开,如各种片岩;片麻状构造,片状矿物与粒状、块状矿物呈断续的平行相间排列,如片麻岩。
片岩(schist)
Gneiss chevron fold片麻岩对称尖棱褶皱Gneiss ductile deformation片麻岩韧性变形
变质砂岩
Jointed bedded paleozoic metasandstone
主要的变质岩:片麻岩,石英岩,板岩,结晶片岩,千枚岩,大理岩
岩石类型及成因
第四节地质作用与地貌地球的陆地表面由各种各样的地形地貌构成,如高山、峡谷、平原、盆地、丘陵等。自然界为什么出现千奇百怪,各种各样的地形地貌呢?我们先来看一些图片。
长江三峡
张家界奇观
沙漠景观
美丽的高山湖泊
珠穆朗玛峰雅鲁藏布江大峡谷
石灰岩喀斯特地貌景观
A young cinder cone正在发育的冲积沟
天生桥
峡谷
自然界所出现的这些地形形态,总的说来是由于自然的力量在不断地改变着地球面貌的结果,而引起地球面貌发生改变的这种作用,就是我们所说的地质作用。使地壳发生变化的力量,称为地质营力。地质作用根据能力的来源不同,分内力作用和外力作用两类,或称内、外营力。
大陆漂移学说:1910年,生病卧床休息的德国气象学家魏格纳聚精会神地望着墙上的一张世界地图。于1912年提出大陆漂移理论。认为,在2亿5千万年前,目前分成各个洲的大陆是连在一起的,那时还没有大洋,以后,完整的泛大陆开始四分五裂,逐渐形成了现在的7大洲。近来科学家提出是地幔的对流造成了地壳的运动。
板块构造学说认为:地壳上的岩石圈并不是一个完整的、没有缝隙的整体,而是有几处明显的裂缝,整个岩石圈形成了六大板块,这些板块漂浮在不断流动的地幔上,如同漂浮在水中的木筏一样。在地质史的长河中,这些板块处于不断的分开与合并之中,3亿年前,这六大板块合在了一起,之后,又开始分开,于是形成了今天五大洲的地貌。
沧海桑田,地壳运动造成了山脉、峡谷、高原、盆地等形态各异的地形地貌。
科学家根据地质作用的速度把地质作用分为两类。一种是突发的或灾变性的地质作用,如火山、地震和海啸、山崩或雪崩、山洪和泥石流等。另一类是极缓慢而安静的地质作用,常不易被人们觉察,如湖泊沉积作用,地表的沉陷,海岸的变迁等。根据地质营力还可把地质作用分为内力作用和外力作用。内力作用由地球内部的能—主要是重力能和放射性元素蜕变产生的热能所引起。
由地球以外的能源引起的是外力作用。
一、地质内力作用和地形(一)地壳的升降运动地壳长期地进行着缓慢地上升或下降的垂直运动,这种运动经常导致了海陆轮廓的改变。
(二)地壳的褶皱运动褶皱运动是一种使原来水平或近乎水平层位的岩层,变成褶皱并且隆起成为山脉的运动。褶皱变动的基本单位是褶曲,褶曲的基本形式是背斜和向斜,每一个背斜或向斜就是一个褶曲。背斜在外形上是一个中部向上拱起的一个弯曲,向斜是一个中部向下拗陷的弯曲。
背斜及向斜示意图
(三)地壳的断裂变动断裂变动分两大类,一类是没有发生位移的断裂,另一类是沿着裂隙有显著位移的断裂。前一类叫节理,后一类叫做断层,地壳的断裂变动主要是断层造成的。
断层根据上盘与下盘相对位移的实质,断层可分为三种:正断层上盘下降,下盘上升。逆断层上盘上升,下盘下降。横断层上下盘只在水平方向上的错动,无垂直的移动。
各种断层图:1正断层2逆断层3阶状断层4地垒5地堑平推断层
山东临沭大垛庄郯庐F1断层旁直立的K2红层
山东潍坊新第三纪玄武岩中逆冲断层
平原和高原牛轭湖
.山地山地是四周都被平地环绕的孤立高地,在山地与周围平地的交界部分,有一明显的坡度转折地段。
山地地貌
二、地质外力作用和地形地质的外力作用是向着与内力作用相反的方向进行,各种外营力均在雕刻着地表,侵蚀着和破坏着地势高低的基本形态和地壳构造。外力作用主要是通过流水、冰川、风和海流等作用进行的。
(一)流水的地质作用和地形由地表流水所形成的各种地形,统称为流水地形。地表流水主要来自大气降水。此外,地下水、溶雪或溶冰等也能补给。
河谷的地形组成部分图1、河床2、河漫滩3、谷坡4、阶地
河流的地质作用和地形★河床平水期河水所占据的谷底,或称河槽。★河漫滩洪水期方能淹没的浅滩。★谷坡河谷两侧的岸坡。★砂洲由松散沉积物构成,常年出露在河水之上的河心洲岛。★阶地古河谷底部所构成的沿河平台,常年性的洪水巳不能淹没,
河流地貌
地下水的溶蚀作用与岩溶(喀斯特)地形
.地下水是地质作用的重要地质营力之一,它存在于岩石的孔隙或裂隙之中。(1)溶沟和石芽(2)溶蚀漏斗地表水沿着岩石的裂隙向下流动,使裂隙逐渐扩大而成漏斗状的地形,称溶蚀漏斗。
(5)溶洞溶洞是大型的地下管道,多沿层面裂隙、断层或其他构造裂隙发育,它常是水平循环带的产物,是地下暗河的水平通道。
(三)冰川的地质作用和地形1.冰川的一般概念冰川又称冰河,是雪线以上地带大量降雪聚集而成。冰川受上部重力作用就沿山坡向下运动,冰川运动一般很慢,每年从几米到几十或几百米,也有较快的,如喜马拉雅山的几条大冰川,每年可以运动700一1000米。冰川流动对地面有很大的挖掘力,对河床有很大的磨削力。
.冰川地形
(1)冰川侵蚀地形①冰斗②冰川谷冰川堆积地形长江源头冰川
冰钟乳冰芽冰墙冰塔冰蘑菇冰洞各种冰川地貌
.风蚀地形(1)岩漠干旱地区,地势较高的地带,因风的剥蚀及物理风化和洪流的侵蚀作用,形成基岩裸露、地面起伏不平、植物稀少的地区,称之岩漠。(2)石漠或称砾漠,蒙语称戈壁。它是干旱地区,地势起伏平缓,地表几乎全部为粗大的砾石和石块所覆盖的地带。风蚀作用
风蚀地形
.风积地形风蚀地貌砂垄
风蚀蘑菇
新月形砂丘风成湖
石漠或称砾漠,蒙语称戈壁
雅丹地貌
第2章地质地貌类旅游资源第4节地质地貌类旅游资源新疆乌尔禾魔鬼城
(五)黄土和黄土地形1.黄土的概念黄土是我国北方劳动人民长期以来对当地黄土状堆积物的惯用名称。一般认为,黄土是由风力搬运、堆积形成的,以粉砂为主,质地均一,含钙质结核,无层理,具大孔隙,垂直节理显著,是没有被固结的黄色堆积物。
.黄土地形黄土广泛地分布在山前低地或盆地内,由于黄土的堆积减缓了基底地形的起伏,构成了平原或高原地形,再经流水的侵蚀则演变成黄土丘陵。此外还发育着各种次一级的地形形态。按其成因可分为黄土侵蚀地形和黄土溶蚀地形两种基本类型。
黄土地貌被沟谷切割的黄土塬黄土丘陵区的峁状地貌
黄土地貌悬沟侵蚀地貌黄土柱边坡滑坡水流切割
本章重点•矿物鉴定特征、种类及主要造岩矿物•岩石的种类及成因,主要成土岩石•地质内外力及主要地形
本章结束
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