《普通地质学》是地学类学生入校后最早接触到的一门专业启蒙课，课程内容丰富，信息量大，覆盖面广，是各专业学生们下一步学习专业课的基础。尤其是南京大学舒良树教授所著的《普通地质学》堪称经典中的经典，至今已经修编到第三版，影响了一批地质学子，也因此开启了他们对地质世界不断探索的旅程。从今天起，自然资源课堂将持续转载《普通地质学》的经典课程及课件，以飨读者。《普通地质学（第三版）》，舒良树，南京大学  作者简介  

舒良树，男，教授，博导。江西玉山人。1978年8月南京大学地质系毕业，1978-1985年江西地调局工作，1985-1988年南京大学地科系硕士生，1988-1991年法国奥尔良大学中法联培留学，1991年获博士学位。1991年7月起在南京大学任教至今。1992年底晋升为副教授，硕士生导师。1998年晋升为教授，1999年评为博士生导师。1994年-2002年初，曾兼任地球科学系构造地质教研室主任（全国重点学科）。2002年初-2010年5月，曾兼任地球科学与工程学院副院长(主管研究生招生-培养)。现担任中国地质学会理事、中国地质学会大陆地壳与地幔委员会副主任、中国地质学会构造专业委员会常委、江苏地质学会构造专业委员会主任。兼任有色金属华东地质勘查局特聘研究员、中国东部大陆边缘研究中心客座研究员、中科院广州地化所博士生导师。担任联合国国际地科联“世界地质公园”评委会评委、《中国科学》（D辑）杂志编委、《中国地质》杂志编委、《地质通报》杂志编委。

第一章　绪  论 第一节 地质学的研究对象 

地质学（geology）的研究对象是地球，是研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层各种作用、各种现象及其成因的学问（Jolivet et al., 2001）。人们生活在地球上，要开采矿产资源，要适应自然环境，要与地球上发生的各种自然灾害作斗争，要保护诞生和繁衍人类的美好家园。通过长期的实践，人类逐步认识了地球，并形成了地质学（Robert et al., 1839；孙鼐，1943；夏邦栋，1984；杨伦等，1998）。

地球由固体地球（solid earth）和覆盖其上的水圈（hydrosphere）、生物圈（biosphere）和大气圈（aerosphere）构成。固体地球又分为地壳（crust）、地幔（mantle）（上地幔和下地幔）和地核（core）（外核和内核）三大层圈（图1-1）。地壳是厚度很薄（平均30~40km）的固体外壳。地壳之下是厚约2900km 的地幔，除上地幔内有一厚约200km的软流圈是固体与少量（1%~10%）液态物质的混合体外，地幔的其他部分皆为固体。地壳加软流圈之上的固体地幔合称岩石圈（lithosphere）；具有一定规模的岩石圈块体，称为板块，可分为大洋板块和大陆板块。地核厚约3470km，外核为液态，内核为固态。

  

图1-1　固体地球的层圈构造  （Stanley et al., 2007）                                

图1-2　地球各层圈的关系  （Stanley et al., 2007） 

构成地球的各个层圈是彼此独立又相互依存、相互联系与彼此作用的（图1-2）；圈层间的相互作用使地球逐渐演化成一个具有强大活力而又复杂的系统。

例如，当大量热物质从地幔或者从核幔边界上涌，并以火山活动的方式喷出时，喷出的物质就参与到地壳、水圈、生物圈以及大气圈之中；另一方面，一些堆积在海底且富含水、生物以及气体的物质通过俯冲作用可沉入地幔之中。地球不同层圈的物质就这样在不停地运动和循环着。本书将对这些问题一一加以论述。

第二节 地质学的任务

地质学在解决天体起源与生命起源等当代自然科学基本理论问题上是不可或缺的；另外，地质学在社会生产、自然灾害的防治、人们日常生活等方面都具有极其重要的现实意义。

（1）指导人们寻找和开发矿产资源、能源和水资源 众所周知，各种金属及非金属矿产是工业的原料，它们与人们的生活、国民经济、科学技术以及国防建设都有密切的关系。其中金、银等除工业用途外还是国库的必要储备；石油、天然气、煤炭是重要的能源；在我国许多缺水地区（尤其是西北地区），水即成为当地经济持续发展与保障人们基本生存的重要资源。因此，如何科学地寻找和合理地开发这些资源，便是地质学研究的一项重要任务。

（2）有效地指导抵御自然灾害 调查并阐述地震、火山爆发、滑坡、泥石流、洪水泛滥、风沙、地面沉降等自然灾害的形成规律，指导人们有效抵抗和防御这些自然灾害，是地质学的又一项重要任务。

（3）研究地质环境，保护人体健康 环境是影响人类生存和发展的重要因素，地质环境是环境中一个极为重要的方面。地质环境又与人体健康密切相关。一些地方性疾病，或某些地区的高发性疾病，如四川的克山病及大骨节病，就与该区岩石与土壤中某种元素缺乏或过多有关。地质环境中对人体健康也有有利的一面，如温泉水往往含有某些对人体有益的元素，可用于治疗一些疾病。因而，地质学在直接服务于人类的身体健康方面也具有重要的意义（吴泰然等，2003）。

第三节 地质学的研究内容

地质学的研究内容主要有以下方面。

（1）组成地球的物质 目前深入研究的是组成地壳和上地幔的物质，主要包括元素、矿物、岩石（包括矿石和矿床）、不同尺度物质的存在形式、特征、形成条件、分布规律及其利用。研究这方面的分支学科有结晶学、矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。

（2）物质的组成方式、形成、演化与分布 主要阐明地壳以及地球内部的结构、构造特征，阐明其分布特征、形成条件与演化规律。研究这方面的分支学科有构造地质学、区域地质学、地球物理学等。

（3）地球的历史 地球形成至今已有46亿年，其中36亿年以来的形成与演化历史是重点研究对象。研究这方面的分支学科有古生物学、地史学、岩相古地理学、第四纪地质学等。

（4）应用问题 水文地质学研究地下水的分布、找寻、开发和利用；工程地质学研究的是与铁道、公路、大坝、桥梁、隧道、城市工程等建设有关的地质条件，以保证工程的稳固与安全；地震地质学研究地震发生的地质背景与分布规律，为预报地震服务；环境地质学研究影响环境的地质因素，为提高环境质量、保护环境和人类健康服务。此外，还有煤田地质学、石油地质学、铀矿地质学等应用学科。

（5）地质学的研究方法与手段 在这一领域中有同位素地质学、遥感地质学、数学地质学、实验地质学等。

（6）综合性研究 现代科学发展的一个趋势是由分科走向综合，许多重大科学问题只有通过综合性研究才能解决。板块构造学是这一方向的突出体现。它从全球的角度，将物质组成、地壳与整个地球的结构构造、演化历史以及地质体的几何学、构造运动学、年代学、地球动力学融为一体进行研究。此外，行星地质学、大陆动力学及海洋地质学都是进行综合性地质研究的新领域（McMenamin, 2007）。

地质学形成至今不过200余年，其发展进程十分迅速，知识更新速度很快。如生命大爆发与生物大绝灭、高原隆升机制、大陆深俯冲、玄武岩浆底侵、陨石撞击、地球核幔边界的矿物成分、内外核之间旋转角速度差异、臭氧层空洞等研究成果，拓宽了地学的研究内涵，促进了地质学理论的发展。当前，地质学与数学、物理、化学以及信息科学等学科相互渗透，许多边缘学科正在成长。

多学科交叉、跨学科联合、整合集成研究已经成为当今科学取得重大突破的重要途径。现代科学发展要求打破人为的学科界限，科学的进步永远需要合作（杨树锋，2001）。

第四节 地质作用及其研究方法

一、地质作用

地质作用（geological action）就是形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种自然作用。它分为内力（endogenous）地质作用与外力（exogenous）地质作用两类。前者主要以地球内热为能源并主要发生在固体地球内部，包括岩浆作用、构造作用、地震作用、变质作用、地球各层圈相互作用；后者主要以太阳能及日月引力能为能源并通过大气、水、生物因素引起，包括地质体的风化作用、重力滑动作用以及各种地壳表层载体（河流、冰川、地下水、海水、湖泊、风沙）的剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、固结成岩作用。内力地质作用与外力地质作用都同时受到重力和地球自转力的影响。正是这些内力和外力地质作用，或明或暗、或急或缓不断地作用于地球并改变地球的面貌，地球才表现出巨大的活力。地质学的主要研究任务就是研究各种地质作用的过程及结果。

二、地质作用的特点

（1）地质作用的地域特色 一方面，地质作用的发生与发展具有共同规律；另一方面，不同地区往往出现不同的地质作用，且同一类地质作用在不同地区往往具有其特殊性。

（2）地质现象的复杂性 从性质上看，包括物理的、化学的、生物的；从规模上看，大到全球的宏观现象，小到原子和离子的微观过程。同时，地质作用涉及生物、气象、天文、地理等一系列学科领域。

（3）地质作用过程的漫长性 例如海陆变迁、山脉隆升、海底扩张、岩浆侵位等过程需要很长时间，一般以百万年（Ma）为单位计算。如喜马拉雅山脉，从大洋关闭、褶皱隆起至今约有40Ma，太平洋的形成至今约有180Ma。但是，也有一些地质作用过程的时间很短，如地震作用，往往在数秒至数十秒时间内完成。2008年5月12日14时28分发生的举世震惊的四川省汶川8.0级大地震，仅持续十几秒，但发震前的能量聚集过程时间很长。因而，人们难以对正在进行的地质作用的全过程进行完整的观察，对于地质历史中发生的地质作用更不可能直接去了解；绝大多数地质作用也难于用物理或化学方法加以重现（陶晓风等，2007）。

三、地质作用的研究方法

（1）野外调查 地质现象是地质作用的结果或产物。通过对地质现象的观察，可以找出地质作用的特点与规律。因此，野外调查便是研究地质作用的前提和基础。大自然是最好的地质博物馆，在某种意义上也是实验室（黄定华，2004）。

（2）仪器测量目前主要采取物理的、化学的、数学的、生物的以及信息技术的方法来提高对物质的分辨能力、穿透能力、鉴定能力、模拟能力、遥感能力。电子显微镜的分辨能力达0.1nm，对于矿物中原子、离子的排列能够直接进行观察。高温高压及超高压实验技术已应用在模拟地幔的物质性状及组成。目前已能提供10¹¹Pa以上的压力与10⁴℃的温度的实验条件。岩石地球化学方法可以精确测定组成岩石的各种元素含量，放射性同位素年龄测定方法可以测定地质作用发生的时间。

（3）理论分析 理论研究建立在丰富的地质事实和数据的基础之上。这是一个由表及里，由此及彼，去粗取精，去伪存真，由感性认识上升到理性认识的过程。在这一过程中要进行地质思维，地质思维就是要运用地质学知识和原理去研究问题。

◎将今论古 这一方法论的基本思想是：“现在是认识过去的钥匙”，即用现在正在发生的地质作用去推测过去，类比过去，认识过去。如现在的河流将大量的泥沙带到海盆中沉积下来并形成有一定特征的沉积物，因而过去的河流也应有类似的作用，形成类似特点的岩石。干旱区内陆盐湖里有各种盐类矿物沉淀并形成盐层，因而古代岩石中所见的盐层也应该是在干旱条件下形成的（张广忠等，2004）。“将今论古”是地质学的传统思维方法，地质学成果很大程度上是建立在这一方法论之上的。但是随着人们对客观现象认识的深入，发现不同地质时期内条件是不同的，地质作用的规律也有相应的变化，现在并不是简单地重复着过去；因而不能将过去的地质作用规律和现代正在进行的地质作用规律机械地等同起来。如海百合现在只生长在深海，但是在数亿年前，海百合与造礁珊瑚等典型的浅海生物生活在一起。

◎以古论今，论未来  是地质思维中另一个重要的方法论。因为人们今天能够直接加以观察的地质作用往往只是漫长的地质作用过程中的一个片断，而在过去的地质记录中往往保留了某一地质作用的全部过程。因此，认识了过去就能够帮助我们更好地了解现在并且预测未来。譬如，最近地质时期气候的冷暖变化是有周期性的，这在深海海底沉积物中留下了清楚的记录，研究这些沉积记录就能够帮助我们去预测未来（如1000年内）气候变化的趋势。

◎活动论  是当代地质学研究的指导理论。大陆、海洋不是固定不变的，而是不断活动和演变的。除了岩浆活动导致岩石圈隆起－沉降之外，地球浅层活动主要表现为水平运动。现在看到的洋陆面貌是地质历史期间大规模、长距离裂解或运移－聚合的结果。比如现在的地中海，是地质历史期间特提斯洋俯冲－关闭的残迹；而现在的红海，则是因非洲大陆裂解而形成的一个狭长形海盆。固定不变的认识是不对的，必须实事求是地去看待和认识地球。

上面论述的是地质作用研究方法的一般原则，对于地质学各分支学科来说，还有各自的特殊方法。如研究地球的内部结构与构造时要用地球物理的方法、深部钻探技术、高温高压模拟实验等；研究地壳的物质成分时要用化学分析、电子探针分析、光谱分析、差热分析、能谱分析、X射线分析、偏光显微镜、电子显微镜鉴定等；研究地球发展历史要用同位素年龄测定、生物地层学方法及古地磁方法等（Jean et al., 1999）。

第五节 我国地学研究的若干优势

我国地域辽阔，地球各个演化时期地质信息和物质记录丰富，有地球上最古老和最年轻的造山带，有各种类型的盆地构造，有分布广泛的花岗岩，有丰富的矿产与能源。我国具有独特的地域特色和研究优势，形成了一些重要的地学研究和教学基地（肖庆辉等，1991）。下面兹举我国若干具有突出的地域特色和研究优势的实例加以说明。

一、青藏高原

青藏高原号称世界屋脊，其主峰珠穆朗玛峰海拔8844.43m，为地球第一高峰。大部分地区海拔在4500m以上。青藏高原由若干来源不同、成分各异的地质块体组成，经历了从陆到洋以及从洋到陆的复杂变迁。它是地球上最年轻的巨型造山带，其最近一次大规模的山体隆升开始于距今约40Ma前，是特提斯洋关闭、印度板块与欧亚板块强烈碰撞的结果。这里有规模宏伟的平坦高原面，有全球最大的地壳厚度；这里较完好地保留有古大洋消亡的物质记录——蛇绿岩套和大陆碰撞的证据——高压变质带。这部分内容将在第九章授课时介绍。其高大巍峨的形貌给世人以深刻印象，其内部结构与构造、形成与演化历史、隆升过程与机制，都是当代地质学研究的热点与前沿。我国学术界对青藏高原的研究，一直走在世界的前列。

二、西北黄土高原

黄土是风沙地质作用的产物。我国西北地区拥有全球最大面积的黄土高原，面积为4.0×10⁵km²，海拔1000~1500m。高原上覆盖的黄土厚度在50~180m之间。黄土颗粒细，土质松软，含有丰富的矿物质，利于耕作，是中国古代文明的摇篮。我国西北地区石油、天然气、煤、铝土储量巨大，但气候干旱，植被稀疏，降水集中，水土流失严重。黄土的成因及其时代曾经是国际地学界的难题，我国学者经过数十年不懈的努力，攻克了这一难题，取得了国际领先的研究成果。这部分内容将在第十六章授课时介绍。

三、大别－秦岭高压－超高压变质带

根据当代地质学理论，当一个板块俯冲到另一个板块之下时，将产生巨大的挤压应力，导致结合带的地壳浅部发生高压低温变质作用，产生蓝闪石、硬玉等矿物，形成高压变质岩；当俯冲陆块到达地下100km 甚至更深的部位时，就会发生超高压变质作用，产生柯石英和金刚石矿物，形成超高压变质岩（含柯石英金刚石榴辉岩）。之后，通过特殊的构造方式折返到地壳中－浅部位，构成高压－超高压变质带（HP-UHP metamorphic zone）。这部分内容将在第五章介绍。到目前为止，世界上只在法意边境的阿尔卑斯山、我国大别－秦岭和哈萨克斯坦三个地区发现了高压－超高压变质带。江苏东海县毛北镇的科学深钻在地下1000~2000m处还获取到超高压变质岩岩心。大别高压－超高压变质岩带以其岩石典型、岩类丰富、分布广泛以及便利的交通条件吸引了全世界地质学界的目光，成为国际地质学界的一个研究热点地区。我国学者自20 世纪80 年代开始对其进行了系统的研究，在高压－超高压变质岩的地质特征、形成条件与时代、构造背景等方面取得了国际领先的研究成果。

四、云南澄江动物群

1984年7月，我国学者在前人研究的基础上，在云南澄江县首次发现一个寒武纪初期的多门类动物化石群。随后工作表明，这个化石群以多门类海生软躯体和保存有软体部分的无脊椎动物化石为代表，命名为澄江动物群。这里化石密集，保存完美，极为珍稀，展现了5.3亿年前各种各样动物在生命大爆发时期迅速起源的面貌，揭示出生活在现今地球上的各个动物门类在寒武纪初期几乎都出现的事实。我国学者取得的这一重大科研成果，为达尔文困惑不解的动物起源大爆发提供了解答证据，为阐明寒武纪早期地球演化的奥秘提供了重要线索。《纽约时报》称其为“20世纪最惊人的发现之一”。

五、辽西热河动物群

1928年，美国学者葛利普将辽西地区中生代晚期的化石命名为热河动物群。20世纪80年代末以来，我国学者对热河动物群的研究取得了震惊世界的重大突破，发现了脊椎动物绝大部分门类的化石和许多新的种类，包括早期鸟类（孔子鸟、华夏鸟、辽西鸟、中华龙鸟、中华神州鸟等）、长羽毛的恐龙、奇特的水生蜥、完整的张和兽和热河兽等珍贵化石。其中，鸟类化石的发现改写了鸟类的进化史，为鸟类起源于小型兽脚类恐龙的学说提供了直接证据，填补了鸟类演化的空白，动摇了始祖鸟作为鸟类始祖的地位。张和兽的发现则解决了长期争论的哺乳动物三大类群的关系。这些成果确立了我国在国际同类研究中的引领地位。

六、陆相生油盆地

根据早先油气地质理论，只有未经受后期剧烈构造－岩浆作用的大型海相碳酸盐岩地层和盆地才有大油田。陆相地层和盆地中没有大油田，因而中国曾被国外学术界判为“贫油国”。经过我国老一辈地质专家深入的分析研究以及广大石油队伍的艰苦努力，从20世纪60年代开始，先后在中国东部晚中生代－古近纪的大规模陆相盆地带中找到一系列大型油气田，如大庆、辽河、渤海湾、大港、胜利油田等，继之又在中国西南部、西部腹陆地区发现四川、陕甘宁、塔里木、吐鲁番－哈密、准噶尔等大型油气田，开创性地提出并发展了具有中国特色的陆相地层和盆地成油理论，并逐渐得到了国际学术界的认同，摘掉了中国“贫油国”的帽子，宣告了“陆相贫油论”的终结。这部分内容将在第四章授课时适当介绍。

七、滇黔桂喀斯特地貌

喀斯特（karst）是原南斯拉夫西北部石灰岩高原的地名。喀斯特地貌是指碳酸盐岩等可溶性岩石在水的溶蚀和机械作用下所形成的各种地貌。我国滇黔桂地区是世界上喀斯特地貌规模最大、特征最典型的地区，面积约1.3×10⁶km²，具有独特的地域特色和研究优势。这里怪石宏伟，溶洞秀丽，奇峰林立，景色宜人，构成丰富的旅游资源，素有“桂林山水甲天下”之美誉。喀斯特井泉和温泉富含有益健康的元素和气体。喀斯特洞穴和古风化面上常富集各种沉积矿产，古喀斯特潜山是良好的储油、储气构造。我国是国际上该领域研究水平较高的国家，其喀斯特地貌的特征、形成与演化等研究成果享誉世界。这部分内容将在第十三章授课时介绍。

八、华南花岗岩

华南拥有巨大规模的花岗岩，主要分布在中国东南部地区。其中，中生代花岗质火山－侵入杂岩面积达到2.3×10⁵km²，而同期基性岩不到火成岩总量的10%。这种规模的花岗岩世界罕见，这种火成岩的成分比例无法用传统地幔岩浆熔离结晶理论来解释。此外，华南花岗岩的时代具有从北西向南东逐渐变新的趋势，导致大陆地壳多期、幕式生长。与中生代花岗岩类有关的矿产极其丰富，为地质历史之最。其中，有全国最大规模的花岗质火山岩型铀矿和花岗岩型铀矿，有规模很大的花岗斑岩型铜矿；南岭地区的W、Sn、Nb、Ta等矿产资源占全国总量80% 以上。我国学者经过半个多世纪的不懈研究，在花岗岩的形成时代、成因类型、形成机制、规模与分布、时空演变、花岗岩成矿等方面取得了令全球瞩目的重大研究成果，并有效地指导了华南地区的找矿勘探工作。

  本章小结  

1. 地质学是研究地球的科学。在解决自然科学理论问题的过程中，在指导人们找寻矿产资源、能源、水资源以及和自然灾害作斗争并维护人类健康的实践中，均具有重大意义。

2. 地质学研究的内容包括组成地球的物质、地球的结构与构造、地球的历史、应用问题、综合性研究以及方法学研究等。

3. 地质作用包括内力地质作用与外力地质作用两大类型。地质作用改变着地球的面貌，从不停息。    促使地质作用进行的能量主要来自地球内热和太阳能。

4.“将今论古”、“以古论今、论未来”及“活动论”是地质学思维的三大方法论。

5. 到大自然中去实践是地质学研究的基础和前提。

6. 我国地学研究具有独特的地域特色和地域优势。

重要术语

地质学、地质作用、内力地质作用、外力地质作用、地域优势

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