地质学知识——精选推荐

地质学知识

第⼀章绪论

第⼀节地质学概述

⼀、地质学的研究对象

地质学是研究地球及其演变的⼀门⾃然科学。它主要研究地球的组成、构造、发展历史和演化规律。

确切地地说，地质学研究地球（地壳）的物质成分、内部构造、表⾯特征及地球演化历史的科学。⽬前地质学主要研究固体地球的最外层，即岩⽯圈（包括地壳和上地幔的上部）。

⼆、地质学的研究内容与学科划分

地质学主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律，并为⼈类的⽣存与发展提供必要的地质依据，主要是资源与环境条件的评价。

⾃然科学的六⼤基础学科包括数学、物理学、化学、⽣物学、天⽂学、地学。地质学在⾃⾝的研究⼯作中必须充分利⽤其它学科的成果⼿段，近些年来学科间相互渗透产⽣了交叉学科：地质学⾃⾝的分地⽀学科（椐研究⽅向划分）：

研究地球物质成分：结晶学、矿物学、岩⽯学。

研究地壳运动及变形的：构造地质学、⼤地构造学、地震地质学。

研究地壳演化历史古⽣物学、地史学、岩相古地理学。

研究地表特征的：冰川地质学、海洋地质学。

地质应⽤学科：

（１）与开发资源相关的：

煤⽥地质学、⽯油地质学、冶⾦地质学、矿床学、⽔⽂地质学。（２）与环境科学相关的：

⼯程地质学、环境地质学、城市地质学、旅游地质学

三、地质学的特点和研究⽅法

（⼀）地质学的特点1．时间漫长：地球年龄⼤约46亿年，⾃地球形成起⽆时⽆刻不发⽣地质作⽤，地质学问题涉及时间长。最⽼的岩⽯年龄３８亿年。

⼀些地质作⽤过程持续时间长，如海陆变迁，⼭脉隆起，矿

物、岩⽯的形成、煤、⽯油资源的形成等。

地质年代的记时单位是百万年（Ma ）。 3. 现象复杂

性质上：包括物理的（崩塌、泥⽯流）、化学的（钟乳、滴⽯）、

⽣物的（煤、⽯油形成）等各种变化。

规模上：⼩到原⼦、分⼦的微观过程（矿物形成、化⽯形成……），

⼤到整个地球乃⾄太阳系形成的宏观现象。范围上：从⽆机到有机界、有机界与⽆机界的相互转化。

环境上：常温、常压到⾼温⾼压，地表环境、地下深处环境。4.⽆法再现：众多地质现象对⼈类来说是⽆法再现阶段，⽣物演化，海陆

变迁、煤、⽯油形成过程（⾮再⽣资源）。

针对以上地质学特点有其相适应的研究⽅法。

（⼆）地质学的研究⽅法1．理论与实践相结合：

地质学是⼀门实践性很强的学科。

实践：（1）到⾃然界去观察，取得最基础的资料。

（2）实验室进⾏模拟实验。

⼀些地质现象（⽕⼭爆发、海底扩张、风化现象）只有在野外直接

观察（可借助仪器，但必须到实地），否则⽆法全⾯了解。

同时，有些现象，我们需要模拟实验，在实验室重复过程，进⾏深

⼊细致的分析、研究。辟如，河流沉积作⽤中，砂是在流动的⽔中 沉

积下来的，我们可以在室内⽔槽中透明的⽔体⾥观察，砂的沉积过程，

沉积的层时的类型、沉积颗粒的⼤⼩与⽔流速的关系等…。利⽤分析

的结果，结合地层中河流沉积的地层来推测古河流（地史中）的状况。2．室内与野外相结合

（从1可理解此）不应过度偏重某⼀⽅⾯。3．局部与整体相结合

有些地质现象，涉及空间⼤，⼈们⽆法得到全部的空间资料，这时，

对整体的现象了解必须与局部相结合，如地质勘探探明地下矿藏

的分布：点－线－⾯－体。4.宏观与微观相结合

如，⽕⼭喷发是极其宏观的现象，但熔浆冷凝过程中矿物的形成⼜是

结晶的微观过程。5.定性与定量相结合

6.原始⼿段与新技术、新装臵相结合

在当今先进的技术条件下，“地质三⼤件（三件宝）”（锤⼦、罗盘、放

⼤镜）仍不能放弃。7.“将今论古”是地质研究的指导⽅法

“ Present is the key to the Past ”。

四、地质学的研究⽬的2． 空间⼴阔 横向：遍布全球每个⾓落（南极、北极、⾚道、

⼭地、平原、陆地、海洋）。纵向：⼤⽓圈——上地幔（整个岩⽯圈）。地质学理论研究的⽬的就是要正确地认识地球和地球的发展历史。⼀⽅⾯

满⾜⼈类认识⾃然、欣赏⾃然的精神需求，另⼀⽅⾯也是满⾜⼈类物质需

求的前提与基础。地质学研究的实践⽬的就是在正确认识地球的基础上，指导⼈类寻找并合

理开发利⽤矿产、地下⽔、油⽓等资源与能源，查明与防治地质灾害，为

改善⼈类⽣存的地质环境服务。

第2节地质学发展简史

最早的地质思想的萌芽，可以追溯到⼆千多年前，但地质学成为⼀门系统的科学，只有200多年的历史。地质学的发展分可为：1．地质思想萌芽时期（公元前～⼗⼋世纪中叶）

公元前我国《⼭海经》（前374-287年）记载了73种矿物，古希腊《⽯头志》记载了13种，这个阶段对⾃然界地质现象的认识是朴素、直观、零散的，分析问题带有极⼤的猜测性。2．近代（经典）地质学时期（⼗⼋世纪中叶～⼆⼗世纪初）

⼈们开始将地球上孤⽴的⾃然现象纳⼊⼀个系统的理论体系，即地质科学。这时期地质学诞⽣、发展并涌现了⼀批著名的地质学家，确⽴了地质学的基本原理和⽅法，建⽴了地质年代表，使这⼀科学体系不断完善成熟。史密斯、菜伊尔、赫屯……3．现代地质学时期（⼆⼗世纪初～现代）

随着科技⼿段的更新，发展，同时⼈类⾃⾝探索资源的需要，收集到了更⼴泛的地质资料（洋底）建⽴了以⼤陆漂移——海底扩张——板块构造学说为标志的系统的新的地质学理论、观念、⽅法。

同时这⼀时期，地质应⽤学科得到了很⼤发展。（勘探地质学、⼯程地质学、⽯油地质学、煤⽥地质学等）地质学理论⾄今仍在不断发展、完善。

现代地质学的发展趋势1.地质学观察与研究的范围和领域⽇益扩⼤。

2.地质学研究的精度与深度随着学科的合作⽽不断提升。

3.实验与模拟成为地质学研究的重要⼿段。

4.全球构造理论不断补充完善。

5.资源与环境是地质学服务社会的重要⽅⾯。

6.国际合作成为现代地质学研究的必然趋势。

这⾥讲⼀下如何进⾏《地质学基础》的学习？1.学习⽬的及内容

本课程是与地理学专业的专业必选课，其⽬的在于使学⽣掌握最基本的地

质学原理，分析问题的⽅法，内容上包括了地质学主要分⽀学科的核⼼内容（动⼒地质学、矿物学、岩⽯学、古⽣物地史学、构造地质学等）

总计48学时，分理论讲授与实验室教学两部分，教材为主要参考书，讲⼀下章节安排.2.学习⽅法

这是⼀门专业基础课，基本上属于阐述性、叙述性讲授，内容也不像中学数理化⼀类的课程有严格的逻辑推导，许多问题是定性描述。⽅法上，学⽣应调节⾃⼰，适应课程特点——阅读-理解-记忆。

⼤量阅读，认真理解，总结归纳，逐步记忆。3.要求：

课前预习，课后阅读参考书，消化当天内容。因同学们第⼀次接触这门实践性很强的专业课，同时课程特点与中学教学差别较⼤，应在学习中注意培养⾃⼰专业课学习良好的习惯和⽅法。

学习《地质学基础》这门课程的主要参考资料(本校馆藏)1.地质学基础；刘吉祯等编；北京师范⼤学出版社，1988，01

2.地质学基础；邱光锡主编；华东师范⼤学出版社；1991.10

3.地质学与地貌学教程；王数等主编；中国农业⼤学出版社；2005

4.普通地质学；吴泰然等编著；北京⼤学出版社；2003.08

5.普通地质学；陶晓风, 吴德超主编；科学出版社；2007.05

6.普通地质学简明教程；杨伦等编著；武汉地质学院出版社；1998.08

7. ⾃然地质学；(美)斯特拉莱著;丘元禧等译；地质出版社；1987.06

8. ⼯程地质学；朱建明, 谢谟⽂, 赵俊兰主编；中国建材⼯业出版社；

2006.09

9.软⼟环境⼯程地质学；唐益群等编著；⼈民交通出版社；2007.06

10.环境地质学；朱⼤奎等编著；⾼等教育出版社；2000.07

11.灾害地质学；潘懋，李铁锋编著；北京⼤学出版社；2002.04

12. 2006-2007地质学学科发展报告；中国科学技术协会，中国地质学会编著；中国科学技术出版社；2007.3

13.《中国学术期刊数据库》和《万⽅期刊数据库》中有关基础地质学的相关内容。

攻城莫怕坚，攻书莫畏难。科学有险阻，只要肯登攀。——叶剑英元帅

第2章地球的基本特征

第1节地球概况

⼀、地球的形状和⼤⼩

（⼀）对地球形状、⼤⼩的认识历程

圆球形极轴⽅向扁缩的椭球（18世纪）旋转椭球体“⼤地⽔准体”（Geoid）⼤地⽔准⾯再到近似“梨”形体

近年来，由于⼈造卫星等空间技术的发展，⼤⼤地推动了关于地球形状的深⼊研究，取得了⼀些新的数据。让同学们了解⼀下P5中的内容。

⼤地⽔准体是指由平均海⾯所封闭的球体形状。海⾯上的重⼒位各处都是相等的，即海⾯在重⼒作⽤下是⼀个等位⾯，把这个等位⾯延伸通过⼤陆，就形成⼀个封闭曲⾯，这个曲⾯叫⼤地⽔准⾯。由于地球表⾯有71％为海洋所占据，所以在⼀定程度上讲，⼤地⽔准⾯代表了地球的形状，⽽且这个⾯是⼀个实际存在的⾯。但它仍然是介于旋转椭球体和地球真实形状之间的⼀个中间形态。

（⼆）地球的形状和⼤⼩的最新数据（1975年9⽉，国际⼤地测量学和地球物理学联合会第18届年会推荐和1980年公布的部分⼤地测量常数值，后者带*号）：

地球⾚道半经（α）：6378137m*

地球极半经（с）：6356752m*

⾚道标准重⼒加速度（γe）：（978032±1）×10-5m/s2

（三）地球的其它数据

地球平均半经：6371km⼦午线周长：40008.08km

⾚道周长：40075.24km

地球的⾯积：51000万km2*

海洋⾯积：36100万km2，占地球总⾯积的70.8％

陆地⾯积：14900万km2，占地球总⾯积的29.2％

地球的体积：10830亿km3*

地球的质量：5.976×1027g*

地球的平均密度：5.517g/cm3

物体脱离的临界速度：11.2km/s

⾚道上点的线速度：465m/s

地球沿轨道运动的平均速度：29.78km/s

⼤陆最⾼⼭峰（珠穆朗玛峰）：8846.27m

⼤陆平均⾼度：825m

海洋最深海沟：-11034m

海洋平均深度：-3800m

⼤陆和海洋的平均⾼度：-2448m （即全球表⾯⽆起伏，将被2448m 厚的海⽔所

覆盖）

从以上数据中，得知地球表⾯不仅海陆并存，⽽且地⾯起伏最⼤⾼差近20km 。但若把

地球缩⼩，以3.2m 为半径，画⼀道⾼1.5cm 的圆周线带，则地表的最⾼点和最低点均可包

括在这道圆周线带内；同时，由于地球扁率只有1/298，⽆论是旋转椭球体、⼤地⽔准体或

近似“梨”形体，从宏观上看地球仍然是近似球形的球体。

⼆、地球的物理性质(⼀)地球的重⼒和密度

地球的重⼒(质量)主要由于万有引⼒造成的。1.地球的密度

地球的平均密度为5.517g/cm 3,⽽地壳上部的岩⽯平均密度是2.65 g/cm 3,

由此推测地球内部必有密度更⼤的物质.根据地震资料得知,地球密度是随着

深度的增加⽽增⼤的,推测地核部分密度可达13 g/cm 3左右.2.地球的重⼒值：

F = K ·M 1M 2/R 2 ----地⼼引⼒ P ——离⼼⼒

G ——重⼒

重⼒值是地⼼引⼒与离⼼⼒的合⼒.