水文学第8章 水文地质基础

4. 地球的内力地质作用 在地球内部能源动力的驱动下，地表形状发生 变化，岩石圈的成分和构造也发生变化。地球 内的这种作用称为内力地质作用。包括地壳运 动、岩浆作用、变质作用和地震作用。 地壳运动包括水平运动和升降运动。水平运动 引起岩石圈的挤压，形成褶皱山脉和裂谷。升 降运动引起地球表面大面积的上升和沉降，形 成大型的隆起和凹陷。 岩浆运动是地下岩浆在巨大的压力下，沿着构 造软弱带或大裂隙上升，最后冷凝成火成岩。


地核：半径3470km的球体。分内核、过渡层 和外核。主要成分为含铁、镍成分的熔融液体 和固体。密度为13000kg/m3。温度 3500~4000℃。压力达360GPa（360万个大气 压）。 岩石圈和软流圈的概念：在上地幔厚度900km 的范围内，还可以分为三层。上层100km的范 围是高温高压高密度的固体的基岩固体，称为 上地幔岩石圈，它与地壳组成地球的外表壳体。 地幔上层的下方是软基层，其厚度为300km， 由接近熔融的软性岩石组成，称为地幔的软流 圈。其下方是上地幔的下层，厚度约500km。

在岩层平面与坡面交线的特征

倾斜岩层平面与坡面交线的特征




2. 褶皱构造 褶皱：岩层受到地球内力作用，局部发生隆起 或凹陷，地层发生的弯曲变形，称为褶皱。 褶皱的两种基本型态：背斜褶皱和向斜褶皱。 背斜褶皱的特征：岩层隆起，在地面上，中心 部分岩层年代比较古老，两侧岩层年代依次变 新。 向斜褶皱的特征：岩层凹陷，在地面上，中心 部分岩层年代比较新，两侧岩层年代依次变老。
180
代
Mz
225
代
纪
世
绝对年 代 百万年 270
我国地史
古 晚 古 生 生 代 代
Pz Pz1
二迭纪 晚二迭纪P2 P 早二迭纪P1 石炭纪 晚石炭纪C3 C 中石炭纪C2 早石炭纪C1 泥盆纪 晚泥盆纪D3 D 中泥盆纪D2 早泥盆纪D1
哺乳动物出现，华 北为陆地，华南为 浅海。 两栖动物繁茂，华 北时海时陆，华南 为浅海。 华北为陆相沉积， 华南为浅海。鱼类 繁茂。



2. 地质年代表 地质年代分为5个代：新生代、中生代、 古生代、元古代、太古代。代以下分纪， 纪以下分世。共有12纪，32世。较新的 世延续约10~30万年。较故的世延续约 150~200万年。 按从今到古的排列，有如下的地质年代 表
地质年代表
代 新 纪 世 全新世Q4 晚更新世Q3 中更新世Q2 早更新世Q1 上新世N2 中新世N1 渐新世E3 始新世E2 古新世E1 绝对年代 百万年 2 我国地史 现代地貌形成，近 代松散堆积物、黄 土形成，人类出现 我国大陆基本形成， 台湾岛、喜马拉雅 山形成。哺乳动物、 被子植物繁盛
我国大部分为海相 沉积。生物初步发 展。
早寒武纪Є
2
代
纪
世
绝对年代 百万年
我国地史
远古代 震旦纪 晚震旦纪Z2 800 Pt Z 早震旦纪Z1
滹沱纪 太古代 Ar
2500 4000
藻类出现，造山运 动强烈。华北为 未变质岩的海相 岩。
太古构造运动频繁。 岩浆活动强烈。 侵入岩分布广。
地壳运动强烈
地球最初发育阶段
3
4 5 6
石膏
云母 方解石 褐铁矿
2
2.5~3 3 5
板状
片状 菱柱形 块状
白
白、黑 白 褐色
7
辉石
6
柱状
白
序号 8 9 10 11
矿物 赤铁矿 正长石 斜长石 橄榄石
硬度 6 6 6.5 7
形状 块状 柱状 柱状 粒状
颜色 砖红色 白 白 橄榄绿
12
石英
7
块状
无色




1. 岩浆岩（火成岩） 岩浆岩的主要物质成分：SiO2，Al2O3， Fe2O3 ， FeO，MgO，CaO，K2O。 岩浆岩的主要矿物成分：石英、长石、辉石、 云母等。 常见的岩浆岩： 花岗岩，呈肉色，风化后呈黄色。 花岗斑岩，其斑晶由石英、长石构成。 正长石，微红色或浅黄色。 玄武岩，呈黑色、褐色或深灰色。
砾状（粒径>2mm） 砾状（粒径>2mm） 砂状（粒径0.05~2mm） 砂状（粒径0.005~0.05mm） 泥质（粒径<0.005mm） 隐晶状
结晶粒状
微粒状或泥质
成分 石英 成分复杂 石英长石 石英 粘土矿物 粘土矿物 方解石 白云石 方解石白云石




3. 变质岩 由于发生地壳运动和岩浆运动，造成高温高压 条件，使得地壳中原已形成的火成岩、沉积岩 的成分、结构和构造发生变化，形成新种类的 岩石，称为变质岩。 常见的变质岩： 板岩：由页岩变质而成，深灰色。 片岩：具有片状结构，由云母、石英组成。 石英岩：由石英砂岩和硅质岩变质而成，质地 坚硬，呈白色。
主要变质岩分类表
名称 片麻岩 片岩 构造 片状 板状 块状 块状 矿物成分 云母、绿泥石、滑石、角闪石 云母、绿泥石 方解石、云母石 石英。含少量云母、长石
片麻状 主要为长石和石英。还有云母、辉石
千枚岩
板岩 大理岩 石英岩
千枚状 粘土矿物、云母、绿泥石
碎裂岩
块状
由原岩的碎屑和矿物碎屑组成
§8.3 地质年代
4600
§8.4 地质构造



地质构造：在地球外力的作用下，地壳 不停地作水平运动和升降运动，形成了 不同的构造形状，如褶皱、断裂等，这 些构造形状称为地质构造。 1. 岩层及其产状 岩层产状：岩层的层面的延伸方向机倾 斜角度。 产状三要素：走向、倾倾角。


作一水平面与岩层相交，交 线为走向线。对于交线上任 一点分别在水平面上合眼层 面上作交线的垂直线。在水 平面上的垂线称为倾向线， 在岩层面上的垂线称为倾斜 线。 走向：走向线所指示的方向。 倾向：倾向线所指示的方向。 倾角：倾向线与倾斜线的夹 角。


地球板块理论 地质学家认为，地壳分为六大板块：欧亚板块、 太平洋板块、美洲按快、印度澳洲板块和南极 板块。


板块漂移理论 1881年，英国费希尔认为地幔的熔融岩 石存在热对流现象。20世纪30年代英国 地质学家霍姆斯用地幔热对流来解析板 块漂流的机理。1968年，法国法国地质 学家勒皮雄与麦肯齐、摩根等人提出的 一种完整的大陆漂移学说，他们认为六 大板块各以特定的方向在地幔上作水平 移动，从而产生各种地质构造现象。
350
400
代
纪
世
绝对年 代 百万年 440
我国地史
古 早
古
生 生 代 代
Pz Pz2
晚志留纪S3 志留纪 中志留纪S2 S 早二叠纪S1 晚奥陶纪O3 奥陶纪 中奥陶纪O2 O 早奥陶纪C1
陆地生物出现，华 北为陆地，华南 为浅海。 华北逐渐上升为陆 地，华南仍为浅海。
500
晚寒武纪Є
寒武纪 3 Є 中寒武纪Є 600
第四纪 Q 生
代 第三纪 Kz R
25 70
代
纪
世
绝对年代 百万年 135
我国地史
中
生
白垩纪 晚白垩纪K2 K 早白垩纪K1 侏罗纪 晚侏罗纪J3 J 中侏罗纪J2 早侏罗纪J1 三叠纪 晚三叠纪T3 T 中三叠纪T2 早三叠纪T1
大爬虫灭亡 哺乳动物出现 我国东部造山运动 激烈，恐龙繁盛， 我国大部分已上 升为陆地。 恐龙发育，华北为 陆相，华南为浅 海。
§8.2 地壳的岩石


地表岩石可分为岩浆岩（火成岩）、沉 积岩、变质岩三大类。 在地面上，沉积岩分布最广，约占陆地 表面积的75%。岩浆岩和变质岩约占25%。 而地下20km深处，沉积岩仅占5%，沿江 沿河变质岩占95%。
主要岩石特征表
序号 1 2 矿物 滑石 高岭土 硬度 1 1~1.5 形状 片状、块状 块状 颜色 白、灰 白





2. 沉积岩 沉积岩是地表岩石遭受外力地质作用进过风化、 流水搬运、海洋沉积和硬化固结而形成的岩层。 沉积岩的结构：碎屑结构、泥质结构、结晶状 结构。 沉积岩的分类：碎屑岩，粘土岩、生物化学岩 砾。 地下水主要储存于沉积岩中。
主要沉积岩分类表
类型 碎 屑 岩 名称 砾岩 角砾岩 砂岩 粉砂岩 粘土 泥岩 岩 页岩 生物 石灰岩 化学 白云岩 岩 泥灰岩 结构




3. 断裂构造 岩体受到地球内部应力作用而发生的岩层断裂 或错动，称为断裂构造。 断裂构造分两类：节理和断层。 节理：岩体发生较小的位移和错动。 断层：岩体发生较大的位移和错动。

褶皱、断层的地质符号
§8.5 地质图




地质图的阅读和分析方法： 1.查看图名和比例尺。 2.阅读图例。 3.分析地形地貌，内容：山川形势，相对高差， 地形起伏，地貌特征。 4. 分析岩层，包括：岩层年代，岩层分布及产 状。 5.分析地质构造，内容：褶皱，断层。



变质作用是地壳岩石在各种地质条件和物理化 学条件下发生成分和结构的改变，形成所谓变 质岩。 地震作用是大地的快速颤动或震动。其成因是 地球板块的互相挤压，使得地层沿断层发生快 速错动、断裂。 5. 地球的外力地质作用 地球外部的能源动力所引起的地址作用称为外 力地质作用，包括风化作用和地表水的冲刷及 搬运作用。




地质年代是指地层形成的的年代。 1. 地质年代的确定方法有绝对年代法和 相对年代法。 绝对年代法使用C14同位素的衰变规律确 定岩层形成倒现在的实际年数。用放射 性元素测得格陵兰西南部的片麻叶沿具 有40多一年的历史。 地球的历史有46亿年。
相对年代法是用岩石标本比对法确 定岩层的形成年代。 同一年代的地质条件基本相同，所 形成的沉积岩的成分、结构相同， 而且保存着那个年代特有的古生物 化石。将这种具有年代特征的岩石 用作标本，采用比对法就可以确定 某种岩层形成的年代。