内容提要 本书是高等师范院校地理系专业基础课教材。内容包括总论、矿物、火成 岩、沉积岩、变质岩、矿床、构造运动和构造变动、地震、大地构造学说、地壳 历史的研究方法,以及各代地史等15章,基本包括了地质学的基本知识和理论。 作为第三版修订教材,本书注重吸收最新学科成果,如引入花岗岩的成因、 特殊沉积岩、区域混合岩化作用、火山矿床、多成因矿床、干酪根成油说、韧性 断层、区域性大断裂、地体、地质事件和生物事件、寒武纪生命大爆炸、恐龙灭 亡事件等内容,以及较新的《中国地震烈度表》、《地质年代表》。适用作地理 学、地质学、地学、环境学及相关学科教材及供有关读者阅读、参考
内容提要 本书是高等师范院校地理系专业基础课教材。内容包括总论、矿物、火成 岩、沉积岩、变质岩、矿床、构造运动和构造变动、地震、大地构造学说、地壳 历史的研究方法，以及各代地史等 15 章，基本包括了地质学的基本知识和理论。 作为第三版修订教材，本书注重吸收最新学科成果，如引入花岗岩的成因、 特殊沉积岩、区域混合岩化作用、火山矿床、多成因矿床、干酪根成油说、韧性 断层、区域性大断裂、地体、地质事件和生物事件、寒武纪生命大爆炸、恐龙灭 亡事件等内容，以及较新的《中国地震烈度表》、《地质年代表》。适用作地理 学、地质学、地学、环境学及相关学科教材及供有关读者阅读、参考
绪言 、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。在当前阶段,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)。因为这一部分既是与人类生活 和生产密切相关的部分,同时也是容易直接观测和研究历史最久的部分。但 是,随着科学技术的迅速发展,如卫星、航天、深钻技术、海洋物探、高温 高压实验、电子显微镜、计算机、遥感遥测、红外摄影、激光等新技术、新 手段的不断应用,地质学的研究范围也不断扩大。从地球表层向深部发展, 出现了深部地质学;从大陆向海洋发展,出现了海洋地质学;从地球向外层 空间发展,出现了月球地质学、行星地质学、宇宙地质学。 按照研究的内容和性质,地质学可以划分出许多独立的分科,如下表所 地质学分科简表 研究内容和性质 主要分科 地壳的物质组成、分类、成因及结晶学矿物学岩石学 转化规律 地壳运动、地质构造及成因 动力地质学构造地质学 大地构造地质学 地壳的发展历史、生物及古地理古生物学地层学地史学 演化规律 第四纪地质学区域地质学 古地理学古气候学 资源方面 矿床学找矿及勘探学地 球物理探矿地球化学探矿 地质学的 能源方面 煤田地质学石油地质学 应用 放射性矿产地质学地热学 环境、人类生活和工程地质学环境地质学 灾害防护 地震地质学 5它 水文地质学 地球化学地球物理学地 质力学数学地质学行星 边缘学科、综合学科及新兴学科地质学板块构造学海洋 地质学实验岩石学遥感 地质学深部地质学同位 素地质学
绪言 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。在当前阶段，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）。因为这一部分既是与人类生活 和生产密切相关的部分，同时也是容易直接观测和研究历史最久的部分。但 是，随着科学技术的迅速发展，如卫星、航天、深钻技术、海洋物探、高温 高压实验、电子显微镜、计算机、遥感遥测、红外摄影、激光等新技术、新 手段的不断应用，地质学的研究范围也不断扩大。从地球表层向深部发展， 出现了深部地质学；从大陆向海洋发展，出现了海洋地质学；从地球向外层 空间发展，出现了月球地质学、行星地质学、宇宙地质学。 按照研究的内容和性质，地质学可以划分出许多独立的分科，如下表所 示。 地质学分科简表 研究内容和性质 主要分科 地壳的物质组成、分类、成因及 转化规律 结晶学 矿物学 岩石学 地壳运动、地质构造及成因 动力地质学 构造地质学 大地构造地质学 地壳的发展历史、生物及古地理 演化规律 古生物学 地层学 地史学 第四纪地质学 区域地质学 古地理学 古气候学 资源方面 矿床学 找矿及勘探学 地 球物理探矿 地球化学探矿 能源方面 煤田地质学 石油地质学 放射性矿产地质学 地热学 环境、人类生活和 灾害防护 工程地质学 环境地质学 地震地质学 地 质 学 的 应用 其它 水文地质学 边缘学科、综合学科及新兴学科 地球化学 地球物理学 地 质力学 数学地质学 行星 地质学 板块构造学 海洋 地质学 实验岩石学 遥感 地质学 深部地质学 同位 素地质学
上表仅仅列出地质学分科的主要部分,实际上每一分科还可以进一步划 出许多分枝,例如古生物学可以分成古动物学、古植物学、微体古生物学、 超微体古生物学等,而古动物学又包括古无脊椎动物学、古脊椎动物学等 由此可见,地质学研究的内容是非常繁多而复杂的。本书主要介绍地质学的 基本知识和一般原理,以便使读者了解地质学的基本内容,掌握地质学的基 本技能和研究方法,为进一步学习地质学、地理学及其它有关学科莫定专业 基矗 二、地质学的特点和研究方法 地质学的研究对象主要是地球,属于地球科学(简称地学)的范畴,也 是六大基础自然科学的一个组成部分。地质学的研究对象及其内容既不同于 数学,也不同于物理和化学,而是具有它自己的特殊性,从而也具有它自己 的研究方法。 (一)地质学的特点 第一,地质学的研究对象涉及到悠久的时间和广阔的空间。地球自形成 以来已经有46亿年的历史,在这样漫长的时间里,地球曾发生过沧海桑田、 翻天覆地的重大变化,而其中任何一个变化和事件,任何一粒矿物和一块岩 石的形成和演化,都往往要经历数百万年甚至数千万年的周期。对这些变化 和事件,人们不能像研究人类历史那样,可以借助于文字和文物;也不能像 研究物理那样,可以单纯依靠在实验室中做实验,而必须靠研究分析地球本 身发展过程中所遗留下来的各种记录。 同时,地球具有巨大的空间,在不同地点和不同深度,具有不同的物质 基础和外界因素,因而有不同的发展过程。海洋和大陆、大陆的各个部分 地球表层和深部,都有其不同的发展过程。因此,既要研究它们的共性,更 要研究它们的差异性和相关性,才能全面、深入地找出地球的发展规律。 第二,地质学具有多因素互相制约的复杂性。它所研究的对象和内容 从小到矿物组成的微观世界到大至整个地球以及宇宙的宏观世界,从矿物岩 石等无机界的变化到各种生命出现的演化,从常温常压环境到目前还不能人 为模拟的高温高压环境,从各种变化的物理过程、化学过程到生物化学过 程,从地球本身各个部分的物质能量转化到地球与外部空间的物质能量转化 等等,充满着各种矛盾和相互作用的复杂过程。任何一种地质过程,都不可 能是单一的物理过程和化学过程,地球自诞生以来,不仅形成了光怪陆离的 矿物世界、岩石世界、海洋大陆、高山深谷,也出现和演化成了种类繁多的 生物世界。众所周知,目前在实验室中即使合成最简单的生命物质,也是非 常不容易。地球演化到今天,产生出如此面貌,这固然与其具有人类历史所 不能比拟的充分时间有关,同时也说明地球演化的地质过程是一个十分复杂 的过程
上表仅仅列出地质学分科的主要部分，实际上每一分科还可以进一步划 出许多分枝，例如古生物学可以分成古动物学、古植物学、微体古生物学、 超微体古生物学等，而古动物学又包括古无脊椎动物学、古脊椎动物学等。 由此可见，地质学研究的内容是非常繁多而复杂的。本书主要介绍地质学的 基本知识和一般原理，以便使读者了解地质学的基本内容，掌握地质学的基 本技能和研究方法，为进一步学习地质学、地理学及其它有关学科奠定专业 基矗 二、地质学的特点和研究方法 地质学的研究对象主要是地球，属于地球科学（简称地学）的范畴，也 是六大基础自然科学的一个组成部分。地质学的研究对象及其内容既不同于 数学，也不同于物理和化学，而是具有它自己的特殊性，从而也具有它自己 的研究方法。 （一）地质学的特点 第一，地质学的研究对象涉及到悠久的时间和广阔的空间。地球自形成 以来已经有 46 亿年的历史，在这样漫长的时间里，地球曾发生过沧海桑田、 翻天覆地的重大变化，而其中任何一个变化和事件，任何一粒矿物和一块岩 石的形成和演化，都往往要经历数百万年甚至数千万年的周期。对这些变化 和事件，人们不能像研究人类历史那样，可以借助于文字和文物；也不能像 研究物理那样，可以单纯依靠在实验室中做实验，而必须靠研究分析地球本 身发展过程中所遗留下来的各种记录。 同时，地球具有巨大的空间，在不同地点和不同深度，具有不同的物质 基础和外界因素，因而有不同的发展过程。海洋和大陆、大陆的各个部分、 地球表层和深部，都有其不同的发展过程。因此，既要研究它们的共性，更 要研究它们的差异性和相关性，才能全面、深入地找出地球的发展规律。 第二，地质学具有多因素互相制约的复杂性。它所研究的对象和内容， 从小到矿物组成的微观世界到大至整个地球以及宇宙的宏观世界，从矿物岩 石等无机界的变化到各种生命出现的演化，从常温常压环境到目前还不能人 为模拟的高温高压环境，从各种变化的物理过程、化学过程到生物化学过 程，从地球本身各个部分的物质能量转化到地球与外部空间的物质能量转化 等等，充满着各种矛盾和相互作用的复杂过程。任何一种地质过程，都不可 能是单一的物理过程和化学过程，地球自诞生以来，不仅形成了光怪陆离的 矿物世界、岩石世界、海洋大陆、高山深谷，也出现和演化成了种类繁多的 生物世界。众所周知，目前在实验室中即使合成最简单的生命物质，也是非 常不容易。地球演化到今天，产生出如此面貌，这固然与其具有人类历史所 不能比拟的充分时间有关，同时也说明地球演化的地质过程是一个十分复杂 的过程
第三,地质学是来源于实践而又服务于实践的科学。但地质学必须首先 是以地球为大课堂,以大自然为实验室,进行野外调查研究,大量掌握实际 资料,进行分析对比归纳,得出初步结论,然后再用以指导生产实践,并不 断修正补充和丰富已有的结论。远在数十万年前的旧石器时代,人类的祖先 就是在制造石器的过程中,逐步掌握了一些岩石的特性,后来在铜器时代 铁器时代,人类又在生产活动中逐步掌握了寻找有用矿产的某些规律。近代 以来,由于工矿业的发展,特别是相邻科学和现代技术的进步,又推动了地 质学的突飞猛进,不断形成新的理论。 (二)地质学的研究方法 地质学的上述特点决定了地质学的研究方法主要是在实践的基础上,进 行推理论证。推理的基本方法是演绎和归纳。演绎是由一般原理推岀关于特 殊情况下的结论。例如凡是岩石都是地壳发展历史的产物,花岗岩是一种岩 石,所以花岗岩是地壳发展历史的产物。归纳是由一系列具体的事实概括出 般原理。例如在高山上,发现成层的岩石,岩层中含有海生动物化石,说 明高山的前身是海洋,这里曾经发生过海陆的变化。在地质学研究中,这两 种推理方法都能用到,但归纳法则是更基本的方法。 野外调查——为了认识地壳发展的客观规律,了解一个地区的地质构造 和矿产分布情况,除了搜集和研究前人资料外,必须进行野外调查研究,积 累大量感性资料,分析对比,归纳分类。通过“实践、认识、再实践、再认 识”循环往复的形式,得出反映客观事物本质的结论。 室内实验和模拟实验——室内实验也是进行调查研究的重要手段。在 野外采集的各种样品,都要带回室内进行实验、分析和鉴定,例如岩矿鉴定、 岩石定量分析、化石鉴定、同位素年龄测定等。为了生产的实际需要和探讨 某些地质现象的成因和发展规律,有时需要利用已知岩矿的各种参数及物 理、化学过程,进行模拟实验。虽然,这种实验结果的可靠性是相对的,但 其重要性却日益增加。如目前可以制造出人工红宝石、石英、金刚石等,既 有实用价值,又有助于了解自然界矿物、岩石、矿床的形成和分布规律。又 如,在室内进行地质力学模拟实验,可以得出各种构造型式的形成条件和展 布情况。 历史比较法(现实类比法)—研究地球的历史,重塑地质时代的古 地理环境,经常使用这种方法。著名英国地质学家莱伊尔( Char leslye l I 1797—1875)在19世纪提出“以今证古”的研究方法。他认为当前正在进 行着的各种地质作用和方式,和地质时期是一样的,所不同的只是量的差 别。例如,目前在海洋里沉积着泥沙,泥沙里夹杂着螺蚌壳;假如在高山地 层中发现螺蚌壳化石,就可以判断这高山所在曾经是一片海洋,并可得出结 论,地表各处的山脉并不是从来就存在的,而是地壳历史发展的产物。莱伊 尔认为地球上的一切地质记录—巨厚的地层、高大的山脉等,并不是什么 剧烈的动力造成的。各种缓慢的为人所不察觉的地质作用,只要经过漫长的
第三，地质学是来源于实践而又服务于实践的科学。但地质学必须首先 是以地球为大课堂，以大自然为实验室，进行野外调查研究，大量掌握实际 资料，进行分析对比归纳，得出初步结论，然后再用以指导生产实践，并不 断修正补充和丰富已有的结论。远在数十万年前的旧石器时代，人类的祖先 就是在制造石器的过程中，逐步掌握了一些岩石的特性，后来在铜器时代、 铁器时代，人类又在生产活动中逐步掌握了寻找有用矿产的某些规律。近代 以来，由于工矿业的发展，特别是相邻科学和现代技术的进步，又推动了地 质学的突飞猛进，不断形成新的理论。 （二）地质学的研究方法 地质学的上述特点决定了地质学的研究方法主要是在实践的基础上，进 行推理论证。推理的基本方法是演绎和归纳。演绎是由一般原理推出关于特 殊情况下的结论。例如凡是岩石都是地壳发展历史的产物，花岗岩是一种岩 石，所以花岗岩是地壳发展历史的产物。归纳是由一系列具体的事实概括出 一般原理。例如在高山上，发现成层的岩石，岩层中含有海生动物化石，说 明高山的前身是海洋，这里曾经发生过海陆的变化。在地质学研究中，这两 种推理方法都能用到，但归纳法则是更基本的方法。 野外调查——为了认识地壳发展的客观规律，了解一个地区的地质构造 和矿产分布情况，除了搜集和研究前人资料外，必须进行野外调查研究，积 累大量感性资料，分析对比，归纳分类。通过“实践、认识、再实践、再认 识”循环往复的形式，得出反映客观事物本质的结论。 室内实验和模拟实验——室内实验也是进行调查研究的重要手段。在 野外采集的各种样品，都要带回室内进行实验、分析和鉴定，例如岩矿鉴定、 岩石定量分析、化石鉴定、同位素年龄测定等。为了生产的实际需要和探讨 某些地质现象的成因和发展规律，有时需要利用已知岩矿的各种参数及物 理、化学过程，进行模拟实验。虽然，这种实验结果的可靠性是相对的，但 其重要性却日益增加。如目前可以制造出人工红宝石、石英、金刚石等，既 有实用价值，又有助于了解自然界矿物、岩石、矿床的形成和分布规律。又 如，在室内进行地质力学模拟实验，可以得出各种构造型式的形成条件和展 布情况。 历史比较法（现实类比法）——研究地球的历史，重塑地质时代的古 地理环境，经常使用这种方法。著名英国地质学家莱伊尔（CharlesLyell， 1797—1875）在 19 世纪提出“以今证古”的研究方法。他认为当前正在进 行着的各种地质作用和方式，和地质时期是一样的，所不同的只是量的差 别。例如，目前在海洋里沉积着泥沙，泥沙里夹杂着螺蚌壳；假如在高山地 层中发现螺蚌壳化石，就可以判断这高山所在曾经是一片海洋，并可得出结 论，地表各处的山脉并不是从来就存在的，而是地壳历史发展的产物。莱伊 尔认为地球上的一切地质记录——巨厚的地层、高大的山脉等，并不是什么 剧烈的动力造成的。各种缓慢的为人所不察觉的地质作用，只要经过漫长的
岁月,就可产生惊人的结果。这种理论被称为均变论( un i formitar i an i sm)。 莱伊尔有一句名言:“现在是认识过去的钥匙”,意思是我们从现在的已知 就可推求过去的未知,根据目前的地质过程和方式就可推断过去的地质过程 和方式,从而恢复地质时代的历史。这种方法也叫做现实主义方法(原则)。 稍早一点,法国地质学家居维叶(G. Cuvier,1769-1832)认为地壳的 变化和生物的发展,不是自然界逐渐演化而成的,而是由于发生多次超越现 在人类认识范围和经验的短暂而猛烈的激变事件造成的。例如《圣经》上所 说的大洪水,使一切生物遭到毁灭,上帝又来重新“创造”世界。“灾难 毁灭一再创造”,自然界按照这种过程,生物界不断形成新属种,如此反复 变化不已。这种观点与均变论正相反,被称为灾变论或激变论 ( atastroph i sm)。由于它否认生物演化,并带有浓厚的神的色采,所以 后来受到批判,逐渐为均变论所代替。均变论在反对当时灾变论、建立唯物 主义的进化观点和研究方法中,曾经起了进步的作用。 但是,莱伊尔只强调缓慢变化的一面,未见到突变的一面;只谈量变, 未谈质变;只认识古今的一致性,未认识到古今还有差异性。过去不会和今 天完全一样,今天也不会是过去的重演,地球的历史绝不会是简单的重复。 同时,目前许多人认为在地球的长期发展过程中,不能排除曾经发生过若干 次灾变或激变事件。例如,大量陨石的撞击,地磁极的多次反转,地质历史 上多次冰川时期的出现等,无疑都会影响地球发展的进程和各种平衡关系 现代地质学接受了莱伊尔现实主义的合理部分,即以今证古的原理;同 时也注意到地球发展的阶段性和不可逆性,以及在地球发展的不同阶段中自 然条件的特殊性,例如大气成分不同、海陆分布形势不同、生物状况不同、 地壳运动的方式和强烈程度不同等,因此各种地质作用如风化、侵蚀、搬运、 沉积等作用的方式、速度也有差异。所以研究地球的历史,必须根据具体情 况,用历史的、辩证的、综合的思想作指导,而不是简单地、机械地以今证 古,这样才能得出正确的结论。这种方法就是历史比较法或现实类比法。 近年通过对地球的监测获得的许多数据,认为时间是地质事件及其结果 的最好过滤器,也就是随着地球的发展和时间的延续,那些意义不大的地质 事件及其结果都被筛掉或过滤掉了,从而使人们通过对某些作用结果的观 测,比通过对不连续或微弱的信息直接监测地球的一般动力演化,可能更会 正确地认识某些地质过程,更正确地研究现在,了解过去,预测未来。这种 观点和莱伊尔的“以今证古”相反,而是“以古证今”,认为“研究过去是 了解现在的钥匙(关键)”。实际上,这些不同观点可以起到互为补充的作 用,古和今是一种辩证关系,以今可以证古,将古亦可论今,不可把它们对 立起来
岁月，就可产生惊人的结果。这种理论被称为均变论（uniformitarianism）。 莱伊尔有一句名言：“现在是认识过去的钥匙”，意思是我们从现在的已知 就可推求过去的未知，根据目前的地质过程和方式就可推断过去的地质过程 和方式，从而恢复地质时代的历史。这种方法也叫做现实主义方法（原则）。 稍早一点，法国地质学家居维叶（G.Cuvier，1769—1832）认为地壳的 变化和生物的发展，不是自然界逐渐演化而成的，而是由于发生多次超越现 在人类认识范围和经验的短暂而猛烈的激变事件造成的。例如《圣经》上所 说的大洪水，使一切生物遭到毁灭，上帝又来重新“创造”世界。“灾难— 毁灭—再创造”，自然界按照这种过程，生物界不断形成新属种，如此反复， 变化不已。这种观点与均变论正相反，被称为灾变论或激变论 （Catastrophism）。由于它否认生物演化，并带有浓厚的神的色采，所以 后来受到批判，逐渐为均变论所代替。均变论在反对当时灾变论、建立唯物 主义的进化观点和研究方法中，曾经起了进步的作用。 但是，莱伊尔只强调缓慢变化的一面，未见到突变的一面；只谈量变， 未谈质变；只认识古今的一致性，未认识到古今还有差异性。过去不会和今 天完全一样，今天也不会是过去的重演，地球的历史绝不会是简单的重复。 同时，目前许多人认为在地球的长期发展过程中，不能排除曾经发生过若干 次灾变或激变事件。例如，大量陨石的撞击，地磁极的多次反转，地质历史 上多次冰川时期的出现等，无疑都会影响地球发展的进程和各种平衡关系。 现代地质学接受了莱伊尔现实主义的合理部分，即以今证古的原理；同 时也注意到地球发展的阶段性和不可逆性，以及在地球发展的不同阶段中自 然条件的特殊性，例如大气成分不同、海陆分布形势不同、生物状况不同、 地壳运动的方式和强烈程度不同等，因此各种地质作用如风化、侵蚀、搬运、 沉积等作用的方式、速度也有差异。所以研究地球的历史，必须根据具体情 况，用历史的、辩证的、综合的思想作指导，而不是简单地、机械地以今证 古，这样才能得出正确的结论。这种方法就是历史比较法或现实类比法。 近年通过对地球的监测获得的许多数据，认为时间是地质事件及其结果 的最好过滤器，也就是随着地球的发展和时间的延续，那些意义不大的地质 事件及其结果都被筛掉或过滤掉了，从而使人们通过对某些作用结果的观 测，比通过对不连续或微弱的信息直接监测地球的一般动力演化，可能更会 正确地认识某些地质过程，更正确地研究现在，了解过去，预测未来。这种 观点和莱伊尔的“以今证古”相反，而是“以古证今”，认为“研究过去是 了解现在的钥匙（关键）”。实际上，这些不同观点可以起到互为补充的作 用，古和今是一种辩证关系，以今可以证古，将古亦可论今，不可把它们对 立起来