工程地质学教程 教学课件 ppt 作者 姜晨光 主编 唐平英 方绪华 范千 副主编第3章 地球的地质年代与地质作用.pptVIP

第3章 地球的地质年代与地质作用 3.1 地球的地质年代 自然界本身就包含了大量的测时方法，地球自身的行动就是一架极完美的时钟，它24小时绕地轴旋转一周，一年又绕太阳转一圈。正因为旋转，我们才在周而复始的一天、一季节和一年中感受到了时间与环境的变化。对地质科学来讲，岩石就是时间的记录，根据岩石由下而上的关系，地球历史上的各个事件都可记录在岩石上、并可清楚地排列在年代顺序中。一般岩石中多含有放射性元素，人们利用放射性同位素在衰变过程中不受环境干扰且稳定的特点作为准确的计时钟（放射性时钟）来测定岩石或矿物的形成年代。 20世纪开始人们利用同位素等方法获取地球的年龄资料。 （1）相对地质年代的确定 相对地质年代（Relative Age）是把各个地质历史时期形成的岩石以及包含在岩石中的生物组合，按先后顺序确定下来，从而展示出岩石的新老关系。因此，相对年代只能说明各地质事件发生的早晚，而没有绝对的年代数量关系。确定相对年代，主要根据岩层的叠复原理（Law of Superposition）生物群的演化规律（Law of Faunal Succession）和地质体（岩层、岩体、岩脉等）间的切割关系（Law of Dissection）三个主要方面进行。 （2）同位素法测定地质年代 相对地质年代只能说明各种岩石、地层的相对新老关系，并不能确切回答某种岩石或地层的形成距今多少年，因为相对年代划分的主要依据是沉积物的叠复原理和生物群的演化。但是岩层中有生物的时代是很有限的。在地质历史中，几乎有长达39亿年的时间是被不含生物化石的变质岩、岩浆岩所占据，因此需要用其它的方法来测定这些古老岩石的时代。人们研究发现，放射性同位素的衰变有不受环境干扰和非常稳定的特点，因此，它是一种准确的天然测时钟，用放射性同位素的衰变来计算矿物和岩石的年龄就叫同位素年龄测定（绝对年龄测定），同位素是指同一种元素的原子中原子核里具有相同数目的质子和不同数目的中子的几种原子，衰变就是某种放射性元素自动地放射出Α、Β、Γ射线而蜕变成另一种新元素的过程，对地质学研究来讲最重要的放射性元素是铀（U）钍（Th）铷（Rb）钾（K）碳（C）等。放射性元素的衰变速度通常用半衰期来度量 。只要我们知道了某一种放射性同位素的衰变常数（Λ）又测出了某矿物中所剩余的放射性元素（母同位素）的总量（P）和蜕变产物（子同位素）的总量（D）就可按求出该矿物的同位素年龄（T）。 T=1/ΛLn（1+D/P） 3.2 地球地质作用的特点 地球的岩石圈（或地壳）已经形成40多亿年了。在这漫长的地史期间中，它无时无刻不发生变化，从成分、结构、构造直至地球表面的形态。这种使岩石圈（或地壳）发生变化的作用就是地质作用；使它发生变化的力量叫地质营力。 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，或者说，内力作用就是要通过各种方式和手段（不管是突变的还是渐变的）来释放地球内部积累起来的能量。相应地，由地球以外的能源引起的是外力作用。太阳的幅射能是最主要的外力作用，有了太阳，才有昼夜的温差，一年有四季，地球才有气候带；也因为有了太阳，才有了地球的生物圈。简单地说，外力作用唱的是三部曲：首先是使岩石破碎，然后是把它们从原来的地方搬走，搬运到另一个地方去沉积下来，即风化剥蚀~搬运~沉积。所以，外力作用的总趋势是“削高填平”。 3.3 地球的风化作用与剥蚀作用 风化作用（Weathering）是大气圈、水圈和生物圈与出露在地表岩石之间的相互作用，主要通过物理力和化学分解两种方式破碎岩石。风化作用的产物，最终停留在基岩的表面，形成一层各地厚薄不等的疏松薄壳，其上部进而成为土壤。而土壤则是大部分陆生生物活动的基础，因此风化作用具有重要的生态学意义。所谓风化作用，就是岩石在地表常温常压下，遭受大气、水、水溶液及生物的破坏作用，使坚硬的岩石变成疏松堆积物的过程。风化作用是一种自然现象，如古墙的层层脱落、石刻的模糊不清与残缺不全、路基的斑剥、铁器的生锈等等，均与风化作用有关。 3.3.1 地球的风化作用 ? （1）地球的物理风化作用 物理风化作用是岩石在地表条件下，在原地产生机械破碎，而不改变其化学成分的过程。物理风化作用最重要的方式是卸载（释荷）（Unloading）风化作用、温差风化作用和冰劈风化作用（Riving）。 （2）地球的化学风化作用 地球的化学风化作用是指由大气和水所引起的氧化、溶解、水解、水化等作用对岩石的分解