书城教材教辅高中知识点清单:地理
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第12章 地质、地貌(1)

【地壳】地壳是地球表层的固体硬壳,指地面以下,莫霍面以上的部分。它由各种各样的硅酸盐类岩石所组成,上部主要由沉积岩、花岗岩类岩石组成,下部主要由玄武岩或辉长岩组成,地壳表面凹凸不平,和大气圈、水圈、生物圈直接接触。

地壳的厚度各地差异很大,大约变化于5~70公里之间。大陆地壳主要由花岗岩和玄武岩组成,平均厚度为33公里,大洋地壳主要由玄武岩组成,平均厚度为7.3公里,整个地壳平均厚度为17公里。

地壳表面岩石的平均密度是2.65克/立方厘米,往下逐渐增大。到地壳底部密度增至2.9克/立方厘米,温度增高到1000℃左右,压力可增加到1万多个大气压。地壳总质量为5×109吨,约占整个地球质量的0.4%。地壳的体积为地球总体积的1%。地壳是形成各种复杂地质现象的场所,又是矿产资源的蕴藏地带。

【岩石圈】地球最外层平均厚度约100千米的带有弹性的坚硬岩石。岩石圈包括地壳和软流层以上的地幔顶部,由花岗质岩石、玄武质岩石和超基性岩组成,厚约60~120公里。岩石圈可分为6大板块:欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度—大洋洲板块、南极洲板块。

【硅铝层】地壳的上层,自地面到康腊面(即莫霍面以上的一个次一级不连续面)之间,主要由沉积岩和花岗质岩石组成,其岩石化学成分以氧(O)、硅(Si)、铝(Al)为主,钠(Na)、钾(K)也较多。沉积岩指分布于地壳表层的未固结或已固结的各种岩石。而花岗质岩石是指平均化学组成和花岗岩、闪长岩—类岩石成分相似的岩石。地震波在此层中的传播速度与在花岗岩中的传速速度近似,故称花岗质层。该层的厚度在山区可达40公里,在平原区常为10余公里,在海洋地区则显著变薄,在太平洋中部此层缺失。硅铝层是不连续圈层。

【硅镁层】地壳的下层。康腊面以下到莫霍面以上的那一层,叫硅镁层,主要由玄武岩和辉长岩类组成,其岩石化学成分仍以氧(O)、硅(Si)、铝(Al)为主,但比硅铝层含量相对减少,而镁(Mg)、铁(Fe)、钙(Ca)成分相应增多。岩石的平均化学组成和玄武岩相似,又称玄武质层。在大陆平原地区可厚达30公里,但在缺失花岗质层的深海盆内,玄武质层仅厚5~8公里。其上直接为海洋沉积层和海水所覆盖。硅镁层是一连续圈层。

【大洋型地壳】是地壳的一种类型,主要分布在海洋盆地之下。大洋型地壳大部分是单层结构,即在玄武质层之上只有很薄的或者根本没有花岗质层。大洋型地亮相当于硅镁层。厚度较小,平均厚度仅7.3公里。在大西洋和印度洋部分厚度可达10~15公里,而在太平洋最小厚度只有5公里。

【大陆型地壳】是地壳的一种类型,主要分布在大陆及浅海大陆架区。多为双层结构,即在玄武质层之上有很厚的沉积岩层和花岗质岩层,相当于硅镁层及其上的硅铝层两层。厚度较大,平均厚度为33公里,越往高山地区厚度越大,我国西藏高原及天山地区可厚达70~80公里。

【地幔】指莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。深度从地下33~2900公里。其体积占地球总体积的83%,质量为地球总质量的68.1%。物质密度从3.32克/立方厘米递增到5.66克/立方厘米。压力随深度增加,地幔下部压力增至140万个大气压。温度也随深度缓慢增加,上部约为1200℃~1500℃,下部约为1500℃~2000℃。关于地幔的物质成分和状态至今还不十分清楚,但根据地震波在地幔中传播速度缓慢而均匀,说明地幔物质较地壳具有很大的均匀性。地幔一般分为上地幔和下地幔两层,从莫霍面到1000公里的深度叫上地幔,从1000公里到2900公里的深度叫下地幔。上地幔的物质成分除硅、氧外,铁、镁显著增加,类似于橄榄岩的超基性岩类岩石,又称橄榄岩层。在上地幔上部,深约50~250公里范围内,由于放射性元素蜕变生热,产生高温异常,温度高于物质的熔点,形成具有可塑性的或呈熔融状态的软流层,这里被认为是岩浆的发源地。地震波在这里明显下降,形成了低速带。地表常见的玄武岩,就来自上地幔,上地幔的物质运动,直接影响到地壳运动。因此对上地幔的研究越来越受到世界各国的重视。下地幔的物质组成除了硅酸盐物质在强大压力下形成的一种致密物质外,金属硫化物和金属氧化物铬、铁、镍等成分显著增加。其化学作用随深度增加而减弱,称退化学作用带。

根据地震波传播的情况认为,地幔物质的硬度比钢还大,应属非晶质固态。

【地核】位于古登堡面(2900公里)以下直到地心部分称地核。地核的边界是一个极为明显的不连续面,纵波从13.6公里/秒下降到8.1公里/秒,横波突然消失。这表明组成地核物质的化学成分和物理性质等有了很大的变化。地核可以分为外地核(2900~4640公里),过渡层(4640~5155公里)和内地核(5155~6371公里)。据推测,地核物质非常致密,密度为9.7~13克/厘米3以上;地核总质量为1.88×1021吨,占整个地球质量的31.5%;压力可达300~360万个大气压;一般认为温度为2000~3000℃,或更高。

根据横波不能通过地核这一事实,有人认为地核物质近似“液体”,是在高温高压下一种特殊的“物质状态”,成分是以铁、镍为主的重金属。但也有人有不同看法,因此,地核的成分和物质状态是一个尚待进一步研究的问题。

【矿物】矿物是地壳中化学元素在各种地质作用下所形成的,具有一定化学成分和物理性质的天然单质或化合物,是组成岩石和矿石的基本单位。

矿物可以是由几种元素组成的化合物,如磁铁矿(Fe3O4)、方解石(CaCO3);也可以是由一种元素组成的单质,如金刚石(C)、自然金(Au)。自然界中矿物存在的状态有三种:固态(石英、正长石、云母)、液态(水、自然汞)、气态(二氧化碳、硫化氢)。自然界中的矿物很多,已发现的有3000多种,绝大多数是固态无机物,液态、气态和固态有机物(琥珀)仅数十种。最常见的矿物有五六十种。构成岩石的矿物,叫做造岩矿物,如方解石是组成石灰岩的主要矿物。能被人们利用的有益矿物称为造矿矿物,如磁铁矿、黄铁矿等。造矿矿物是组成矿石的主要成分。

【赤铁矿】Fe2O3,赤铁矿是炼铁的重要矿物原料,含铁70%。晶体多呈板状,集合体形态多样,有片状集合体、鳞片状集合体、块状集合体、鲕状集合体、肾状集合体等。结晶质的赤铁矿呈钢灰到铁黑色,隐晶质的赤铁矿呈暗红到赭红色,不论赤铁矿呈钢灰色还是暗红色,条痕总是樱红色,这是赤铁矿的重要鉴定特征。金属到半金属光泽,硬度5.5~6。比重5.0~5.3。片状集合体或玫瑰状集合体且具金属光泽的赤铁矿叫镜铁矿。赤铁矿分布很广,热液作用、沉积作用、变质作用都可形成。我国赤铁矿产地甚多,辽宁鞍山、甘肃镜铁山、湖北大冶、湖南宁乡、河北宣化和龙关等地都是著名的赤铁矿产地。

【磁铁矿】Fe3O4,是炼铁的重要矿物原料,含铁72.4%。晶体常呈八面体,有时为菱形十二面体,具强磁性。黑色,硬度5.5—6,性脆。比重4.9—5.2。产于与岩浆活动或变质作用有关的矿床和岩石中,常与赤铁矿一起产出。

【褐铁矿】Fe2O3·nH2O,含Fe3O40%,是氢氧化铁和含水氧化铁等胶体矿物集合体的总称。成分不纯,有含水氧化硅和泥质的混合物,水的含量变化大。通常呈致密块状、土状或疏松多孔状。由黄铁矿氧化而成的褐铁矿,仍保持黄铁矿的晶形。褐铁矿呈黄褐色到黑褐色,条痕黄褐色、铁锈色。半金属或土状光泽,硬度4~5.5,风化后,硬度可到1,染手。褐铁矿是含铁胶体溶液在湖海中沉积形成,或是含铁矿物的风化产物。褐铁矿是炼铁的一种重要矿物原料,也是金属硫化物矿床的找矿标志。

【菱铁矿】FeCO3,含铁48.2%,晶体呈菱面体,常呈粒状或隐晶质致密块状集合体,有时呈结核状。浅灰色,低价铁易氧化,氧化后呈黄褐、深褐等色,条痕白或黄白色,玻璃光泽。硬度3.5~4.5,三组菱面解理完全,性脆。比重3.9。在冷盐酸中缓慢起泡,晶体在灼烧后具磁性。菱铁矿是在还原条件下形成,有内生热液成因的和外生沉积成因的。菱铁矿在氧化带不稳定,容易分解成褐铁矿。是炼铁的矿物原料,一般储量不大,因熔点低,比较容易提炼。我国菱铁矿的主要产地有四川省等。

【硬锰矿】mMnO·MnO2·nH2O,硬锰矿的成分变化很大,其中所含的水,在500℃以前可以逐步放出。通常呈葡萄状、钟乳状、树枝状或土状集合体。硬锰矿多为灰黑至黑色,条痕褐黑至黑色,半金属光泽至暗淡无光泽。硬度4~6,性脆。比重4.4~4.7,主要产于锰矿床的氧化带和沉积锰矿床中,常与软锰矿共生。我国锰矿产地甚多,有广西、贵州、湖南、河北、辽宁等省。硬锰矿是提炼锰的重要矿物原料。

【软锰矿】MnO2,晶体少见,通常呈隐晶质块状,结核状、粉末状、煤烟状。黑色或带红褐色,条痕黑色,半金属光泽或土状光泽,硬度2~3,比重4.7~5.0。软锰矿是在氧化条件下形成的,是沉积锰矿的主要矿物,也可以是原生低价锰矿物在风化带的次生矿物。软锰矿是提炼锰的重要矿物原料。

【铬铁矿】FeO·Cr2O3,铬铁矿是炼铬的主要矿物原料。晶体少见,通常呈粒状和块状集合体。铁黑或棕黑色,条痕褐色,半金属光泽,硬度5.5~6,无解理,性脆,比重4.3—4.8。具弱磁性,含铁量高者磁性较强。产于超基性岩中,与橄榄石共生,也见于砂矿中。我国宁夏小松山、吉林开山屯、西藏、新疆等地均有铬铁矿。

【钛铁矿】FeTiO3,含TiO252.7%,是提炼钛的重要矿物原料。钛铁矿晶体呈厚板状,通常呈不规则的粒状。铁黑或褐黑色,条痕黑至棕黑色,硬度5~6,比重4.72,具弱磁性。产于基性或超基性岩中,也可产在伟晶期花岗岩中。

【金红石】TiO2,含Ti60%,是提炼钛的重要矿物原料。金红石呈针状、柱状集合体、粒状、致密块状,颜色为暗红色、褐红色、黄红色,条痕浅黄褐色或黄色,金刚光泽,硬度6,比重4.2~4.3,性脆,没有磁性。产于伟晶花岗岩或区域变质岩中。

【铝土矿】Al2O3·nH2O,含Al2O340~75%,是炼铝最重要的矿物原料。铝土矿是由铝的氢氧化物和赤铁矿、高岭石、蛋白石等多种矿物所组成的集合体,各类铝的氢氧化物的含量和比例变化很大。多呈豆状、鲕状、致密块状和土状产出。颜色多样:灰白、灰绿、黄褐等。光泽暗淡或土状,硬度为3左右。铝土矿主要是在湿热气候条件下,由富铝的岩石风化产物残留在原地或经搬运沉积而成。我国的铝土矿分布很广泛。

【锡石】SnO2,含Sn78.8%,是炼锡最主要的矿物原料。晶体呈正方双锥和正方柱的聚形,常呈致密块状,柱状或不规则粒状产出。黄色、棕色、棕黑色、颜色分布不均匀。新鲜面金刚光泽,断口油脂光泽,硬度6~7,性脆,比重6.8~7.1。化学性质稳定。锡石常产于高温热液矿床,风化后可形成砂锡矿。我国是世界上的重要产锡国,云南个旧有“锡都”之称。

【自然金】Au,是提炼金的主要矿物原料。晶体少见,集合体常呈不规则粒状。金黄色,强金属光泽,锯齿状断口,硬度2.5~3,比重15~18。延展性极佳,为电和热的良导体。不氧化,不溶于酸,能溶于王水。自然金主要产于高、中温热液的石英脉中,或产于火山岩系与火山热液作用有关的中、低温热液矿床中。由于自然金化学性质稳定,比重大,当矿石风化后,金常富集成重要的砂矿床。

【自然银】Ag,是提炼银的主要矿物原料。完整的单晶体极为少见,集合体成树枝状,不规则薄片状、粒状、块状。新鲜断口呈银白色,但表面往往呈现灰黑的锖色。条痕银白色,金属光泽,延展性好,无解理。比重10~11,是电和热的最优良的导体。溶于HNO3,在溶液中加HCl,则生成白色AgCl沉淀。形成于中低温热液矿床,呈显微粒状分布于铅、锌热液矿床的硫化物中。

【自然铂】Pt,含铂89%~100%,是炼铂的主要矿物原料,又称白金。多呈不规则小粒状,光亮的银白色至钢灰色,条痕钢灰色,金属光泽。硬度4~4.5,比重15~19,延展性强,多产于超基性和基性岩中。当含矿岩石受风化剥蚀破坏时,铂矿由于化学性质稳定,抗风化能力强、比重大,常富集成砂矿。

【雄黄】AS2S2,含砷70.1%,是提取砷的主要矿物原料。晶体呈短柱状,常呈集合体或呈土状。桔红色,条痕淡桔红色,晶面金刚光泽,断口脂肪光泽。硬度1.5~2,密度为3.5~3.6g/cm3。一组解理完全。比重3.6,易熔,锤击时有蒜臭味。为低温热液、火山热液矿床中的典型矿物,常与雄黄共生。我国湖南慈利等地有较大的矿床。雄黄主要用于杀虫和防腐。

【雌黄】As2S3,含砷61%,是提取砷的矿物原料。柱状晶体细小,完整者罕见。集合体多为叶片状,鳞片状,粉末状或被膜状。柠檬黄色,条痕解黄色,金刚光泽到油脂光泽。硬度1.5~2,一组解理极完全,可撕裂成薄片,薄片有挠性。比重3.5,易熔。锤击有蒜臭味。产于低温热液矿床,与雄黄共生。

【黄铁矿】FeS2,含硫53.4%,是提炼硫的主要矿物原料,主要用于制硫酸。有良好的晶体,晶形常为立方体、五角十二面体,有时可见八面体。正立方体相邻晶面上有晶纹,三组晶纹互相垂直。硬度6,小于小刀,浅铜黄色,条痕黑色(带绿),强金属光泽,无解理,性脆。黄铁矿分布广泛,在各类岩石中都可出现。有热液型、沉积型、变质型,氧化后变成褐铁矿。我国黄铁矿储量居世界首位,广东省有大型黄铁矿矿床。

【萤石】CaF2,含氟48.67%,晶形常呈立方体,还有八面体和菱形十二面体,集合体多呈粒状或致密块状。无色、浅绿或浅紫色。透明,玻璃光泽。硬度4,八面体解理完全。经紫外线照射可发蓝色、紫色萤光,故称萤石,又名氟石。形成于热液矿床,多与石英、重晶石、方铅矿共生。我国萤石产地较多,储量居世界首位,主要产于浙江、山东、辽宁、河北等省。萤石在冶金工业中用作熔剂。化学工业中用作制取氢氟酸等。无色透明者用作光学材料。

【刚玉】Al2O3,是一种纯的结晶氧化铝,晶体呈腰鼓状、桶状、短柱状,晶面上有横纹,纯净的刚玉呈无色透明状,但极为少见,通常含有不同的混入物而呈现各种不同的颜色,含铬的为红色,又称红宝石;含钛的为蓝色,又称蓝宝石;含铁的为棕色;含锰的为玫瑰色。玻璃光泽,硬度为9,比重为3.9~4.1。无解理,熔点高(人造刚玉达2040℃)。化学性质稳定、不溶于酸。刚玉是在高温富铝而缺硅的条件下形成的变质矿物。含矿岩石风化后,因刚玉化学性质稳定,硬度大,可形成砂矿。利用刚玉硬度高,可作为研磨材料和精密仪器的承轴。色彩明丽者可作宝石。