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岩石圈物质循环
Lithospheric material cycle
第二章 岩石圈与地表形态
横看成岭侧成峰,远近高低各不同。
不识庐山真面目,只缘身在此山中。
——苏轼《题西林壁》
01
岩石圈的物质组成
地壳+上地幔顶部(软流层以上)
Lithosphere
(一)矿物
01
矿物:是由地质作用形成的,一般为结晶态的天然化合物或单质。矿物具有相对固定的化学成分和确定的晶体结构,在一定的物理化学条件下保持稳定,是组成岩石的基本单元。
关系:
化学元素
岩石
矿产
结合
矿物
聚集
有 富
用 集
形成作用
实质
特点
Quartz sandstone
自然界已发现的矿物达3000多种,常见的有五六十种。绝大多数矿物以固态形式存在。自然界最多的矿物是石英(SiO2)。
(2)常见矿物种类:
赤铁矿
磁铁矿
黄铁矿
褐铁矿
黄铜矿
自然金
金属矿物
(2)常见矿物种类:
非金属矿物
长石
云母
方解石
滑石
石英
磷灰石
(2)常见矿物种类:
宝石
钻石
红宝石
猫眼石
蓝宝石
祖母绿
云母
长石
石英sio2
岩石是由矿物集合而成
如何简易识别常见矿物?
常见矿物的简易识别
Simple identification of common minerals
食盐晶体
方解石晶体
石英晶体
石英晶体为透明的六棱柱,两端呈六棱锥状;食盐晶体多为透明的正方体;方解石晶体通常为斜方六面体,无色透明的方解石俗称“冰洲石”。
代表矿物 硬度等级 简要说明
滑石 1 指甲能轻易地在其上划出痕迹
石膏 2 指甲能较容易地在其上划出痕迹
方解石 3 多为透明或半透明品体,指甲在其上划不出痕迹,但由别针可以划出痕迹
萤石 4 常为多种颜色的半透明品体,小刀可以轻易地在其上刻画出痕迹
磷灰石 5 小刀可以在其上刻画出痕迹
长石 6 一般小刀很难刻画,但玻璃可以在其上刻画出痕迹
石英 7 能够在玻璃和普通钢铁上刻画出痕迹
黄玉 8 多为晶体,宝石类矿物,能在石英上刻画出痕迹
刚玉 9 多为晶体,宝石类矿物,能在黄玉上刻画出痕迹
金刚石 10 自然界最硬的矿物,宝石,能在其他矿物上刻画出痕迹
(一)矿物
(3)存在形式:
气态、液态、固态。固态最多。
天然气
石英
天然汞
石英晶体
活动
1.区分石膏、方解石、石英等矿物,可使用哪些方法?
石膏:硬度低,指甲可刻动
方解石:透明或半透明晶体,曲别针可以刻出划痕
石英:不能被小刀刻出划痕,能够在玻璃河普通钢铁上刻画出痕迹
活动 Activity
观察磁铁矿、赤铁矿的颜色,以及它们对磁铁的反应,再区分这两种矿物。
赤铁矿
磁铁矿
磁铁矿 赤铁矿
颜色 铁黑色 钢灰色、暗红色
磁性 有磁性,吸附小铁钉 无磁性,被磁铁吸附
(二)岩石
02
岩石是在自然作用下,按一定方式结合而成的矿物集合体,是构成岩石圈的主要物质。按照成因,岩石可分成岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
岩浆岩
沉积岩
变质岩
岩浆岩是由炽热的岩浆冷却凝固形成的岩石,约占地壳总体积的65%,最主要成分是SiO2。
侵入岩
喷出岩
Magmatic rock
岩浆岩
喷出岩
侵入岩
侵入岩
喷出岩
岩浆岩的形成过程
岩浆
黄山上的花岗岩
侵入岩:颗粒粗糙,密度大,沉,多用于雕塑、建筑材料
喷出岩
侵入岩
玄武岩
黑或黑灰色
矿物结晶颗粒较细
岩石中常见气孔
喷出岩
五大连池的喷出岩
认识常见岩浆岩
安山岩
灰、灰绿、紫红等色
气孔小,肉眼不可见
名称来源南美安第斯山脉
喷出岩
认识常见岩浆岩
流纹岩
喷出岩
类型 形成 特点 常见岩石
岩浆 岩 侵入岩 地下岩浆在内压力作用下,侵入 地表以下,冷却凝固而形成岩石 矿物结晶颗粒较大 花岗岩
喷出岩 地下岩浆在内压力作用下,沿地壳 薄弱地带喷出地表冷凝而形成岩石 矿物结晶颗粒细小,有的有流纹和气孔 玄武岩
流纹岩
安山岩
裸露在地表的各种岩石,在风吹、日晒、雨淋以及生物的作用下被破坏,破坏产物(包括碎屑物质和溶解物质)在原地或经搬运后沉积下来,再经过复杂的成岩作用而形成的岩石,称为沉积岩。
Sedimentary rock
沉积岩
形成过程:风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩
岩石
碎屑物
风化作用
沉积岩
风、流水等外力作用将岩石碎屑物由高处搬往低处沉积
沉
积
物
固结成岩
具有层理构造。
常含有化石。
沉积岩特征
Characteristics of sedimentary rocks
砾岩是由直径在2毫米以上的碎屑(含量大于50%)胶结而成的岩石。根据碎屑的磨圆程度,可分为砾岩和角砾岩。砾岩多由次圆状或圆状的砾组成,角砾岩由带有棱角的砾组成。
砾岩
Conglomerate
砂岩
Sandstone
砂岩是由直径0.05—2毫米的碎屑(含量大于50%)胶结而成的岩石。其中,石英颗粒含量在90%以上者称为石英砂岩。
页岩是由直径小于0.005毫米的微细颗粒(含量大于50%)胶结而成的岩石,称为黏土岩。其中,具有薄层状页理构造的称为页岩。页理主要是鳞片状黏土矿物层层累积、平行排列并压紧而成。
页岩
Shale
由化学或生物作用形成的岩石,主要成为是碳酸钙。
石灰岩
limestone
已经生成的岩石,受地壳运动、岩浆活动,或者陨石冲击的影响,在一定的温度、压力等条件下,使原来岩石的矿物成分、结构等发生改变而形成的一种新的岩石,就是变质岩。
Metamorphic rock
变质岩
变质作用
特点:片理结构明显
片麻岩典型特征是具有片麻状构造,即一种在定向压力下由浅色矿物和深色矿物组成的不连续的条带。
片麻岩
Gneiss
花岗岩→
花岗岩
片麻岩
受热
大理岩由碳酸盐岩(石灰岩、白云岩等)经变质作用重结晶形成,质纯者为白色,含杂质者呈现各种颜色。我国云南大理所产最为有名,大理岩即由此得名。纯白而致密的大理岩通称汉白玉。
大理岩
Marble
石灰岩
大理岩
高温高压
石英岩由石英砂岩经变质作用重结晶形成,通常硬度大,坚硬致密。质纯者颜色洁白,含铁质者呈红、紫红等色,或具铁矿斑点。
石英岩
Quartzite
质地坚密、硬度较大,耐水性良好,较耐久。缺点是自重较大,韧性差,受震时易碎裂,且不易磨光。
板岩
Quartzite
页岩→
4.在一定的温度和压力作用下,原有结构和成分发生改变,
由此形成的岩石,是下列中的( )
A.石灰岩、玄武岩 B.页岩、石灰岩
C.板岩、大理岩 D.花岗岩、页岩
C
读地质剖面示意图,回答5~6题。
5.岩层A、B、C、D按由老到新的关系排列应是( )
A.A、B、C、D B.A、C、B、D
C.A、C、D、B D.A、D、C、B
6.下列关于图中各处岩石的叙述,正确的是( )
A.若A层含有珊瑚化石,E处岩石可能是大理岩
B.B处岩石中发现有花岗岩和玄武岩
C.C岩层主要受外力作用形成,A岩层在高温、高压作用下形成
D.A、B、C、D各处的岩石中都有可能发现化石
B
A
如何判断岩层新老顺序?
①沉积岩上新下老
②喷出岩晚于它穿越和覆盖的岩层
③侵入岩晚于被它侵入的岩层
④变质岩晚于它相邻/接触到的岩浆岩
一般而言,岩层总体由老到新顺序:沉积岩、岩浆岩、变质岩
02
岩石转化与岩石圈物质循环
组成岩石圈的岩石不是一成不变的。在一定条件下,不同类型岩石之间可以相互转化。
如:岩浆岩风化后的碎屑物成为沉积岩原料,松散沉积物经过成岩作用变成坚硬岩石,变质岩中也能找到岩浆岩、沉积岩的痕迹。
岩石转化
01
||||||||||||||||||||||||||||||
岩浆岩(侵入岩)
岩浆
岩浆岩(喷出岩)
深层环境
(高温高压)
表层环境
(低温低压)
喷出作用
侵入作用
崩解、分解、溶解作用
太阳辐射能
搬运作用和沉积作用
埋藏及成岩作用
沉积岩
变质岩
变质作用
变质作用
熔融
地壳上升和剥蚀作用而裸露
熔融
概念
指岩石圈和其下的软流层之间存在大规模的物质循环。
能量
来源
影响
在一些地方岩石圈不断地诞生,在一些地方岩石圈则逐渐的消亡,与之相伴的则是大地的沧桑巨变,以及岩石圈物质形态的持续转化。
岩石圈物质循环
02
地球内部的放射性元素衰变
热能
机械能
①在图中方框内填出岩浆和三大类岩石的名称,并说出填写的依据。
② 说出图中箭头A、B、C、D所代表的含义。
2. 根据图2-23,设计了如图2-24所示的岩石圈物质循环示意图,据此完成相关任务。
A.冷却凝固
D.重熔再生
B.外力作用
C.变质作用
A
B
B
C
C
D
D
D
沉积岩
变质岩
岩浆
岩浆岩
活动
随堂巩固
当地时间2019年11月9日6时21分,印度尼西亚
莫拉比火山喷发,喷出的火山灰高达1500米。
结合地壳物质循环简图,完成1-3题。
1.莫拉比火山喷发的岩浆来源地位于( )
A.地壳 B.上地幔 C.下地幔 D.外地核
2.莫拉比火山喷发出的物质直接形成的岩石可能是( )
A.流纹岩 B.石英砂岩 C.片麻岩 D.花岗岩
3.莫拉比火山喷发形成的岩石转化成③岩石必须经过的地质作用是( )
A.侵入作用 B.沉积作用 C.变质作用 D.重熔作用
随堂巩固
波浪谷因砂岩上的纹路像波浪而得名,是在较干旱的气候条件下,由红色碎屑形成的一种红色砂岩地貌。下图为岩石圈物质循环示意图,读图完成4~5题。
4.有关地壳物质循环图的说法正确的是( )
A.甲为变质岩,乙为岩浆岩
B.①表示重熔再生,③表示冷却凝固
C.丙表示岩浆,丁为沉积岩
D.②表示外力作用,④表示变质作用
5.组成波浪谷的岩石按其类型应为( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
随堂巩固
下图为地壳物质循环示意图。据此完成6~8题。
6.图中岩石类型对应正确的是( )
A.甲—沉积岩 B.乙—喷出岩
C.丙—侵入岩 D.丁—变质岩
7.图示①代表的地质作用是( )
A.岩浆上升,冷却凝固
B.岩浆喷出地表,冷却凝固
C.风化、侵蚀、搬运、堆积 D.地壳抬升,岩石裸露
8.将图中三大类岩石转化成岩浆的作用是( )
A.变质作用 B.重熔再生 C.地壳运动 D.外力作用
6.2022年暑假,某地理兴趣小组考察了某地,并查阅资料绘制了该地地质剖面图(右图),请你帮助他们分析下列各题。
(1)图中A处的岩石为三大类岩石中的哪类岩石
请简述判断理由。
(2)C、D分别表示花岗岩和玄武岩,请将字母填入图中的适当位置。
(3)A、B岩石中可能找到化石的是 简述其理由。
(4)A与B接触地带可能形成哪种岩石
沉积岩。具有明显的层理结构。
A A是沉积岩,B是岩浆岩,只有在沉积岩中才可能存在化石。
变质岩。
C
D
1.读课本图2-23,完成相关任务
岩浆岩 形成条件 分布位置
侵入岩 岩浆上升到一定位置停留在地壳之中冷凝而成 最初的分布位置较深,是在地壳之中
喷出岩 岩浆喷出地表冷凝而成 分布在地表之上
①就形成条件和分布位置来看侵入岩和喷出岩有何差别?
活动