构造地质学Word下载.docx

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構造地質學與地質學的關係

地質學的研究目的：

了解組成地球的固體材料在“現在”（present）這個時期的分布狀況，然後從這種的分布狀況推論地球組成材料在“過去”（past）到“現在”的這段時間中分布狀況變化的過程，以及推測地球組成材料在“未來”（future）將會如何分布的狀況。

地質學的研究到目前為止的成果︰

地質圖：

表示地表組成地球的固體材料在“現在”（present）這個時期的分布狀況。

地史：

表示地球組成材料在“過去”（past）到“現在”的這段時間中演化的歷史。

研究地球現在狀況的理論與方法︰

研究地球的固體材料現在狀況的理論︰

現在地球的表層是由各種的岩石所組合而成的。

研究現在地球的形狀及結構的理論︰地球物理學

研究各種岩石形成的理論︰岩石學、礦物學

研究沈積岩形成時的形態（primarystructures）的理論︰沈積學（sedimentation）

研究岩石形成後變形的理論（theoryofdeformation）︰構造地質學（structuralgeology、地體構造學（大地構造學）（Tectonics）

研究岩石形成後受到變形作用所產生的形態（secondarystructures）的理論︰構造地質學

研究測定岩石形成年齡的理論︰地質定年學（geochronology）（絕對年齡、相對年齡）

了解地球現在狀況的方法︰

應用上述理論的研究所得到的知識去調查、了解及表現一個地區的地質現況。

調查、了解及表現一個地區的地質現況的方法︰野外地質學。

表現一個地區的地質現況的理論︰地層學。

了解地球過去狀況的理論與方法︰

“現在”是解讀地球歷史的鑰匙（Thepresentisthekeytothepast）

了解地球未來將會出現的狀況的理論與方法︰

“現在”是解讀地球歷史的鑰匙（Thepresentisthekeytothefuture）

“現在”地球的知識是推測地球未來的基礎（Thepresentisthekeytothefuture）

研究地質的動機

1.滿足好奇心

2.滿足人類使用地球物質的需求

（1）生存所需

（2）生活所需

地質科學與其他科學的關係

地質科學最簡單的定意義：

地質科學是一門專門研究地球固體材料變化歷史的科學。

研究地球材料變化的科學是物理學、化學。

物理學、化學在研究時，大多不考慮變化發生的地點與時代，不考慮物理變化或化學變化與時空的關係。

地質學的研究則是要考慮變化發生的地點與時代，要考慮變化與時空的關係，也就是要考慮變化的歷史。

地球的材料可分為固體、液體與氣體。

專門研究地球固體材料在時間與空間（timeandspace）的座標軸上變化的科學，是地質科學（Geologicalsciences）。

專門研究地球液體材料在時間與空間座標軸上變化的科學，是水文科學（Hydrologicsciences）。

專門研究地球氣體材料在時間與空間座標軸上變化的科學，是大氣科學（Atmosphericsciences）。

專門研究整個地球材料在時間與空間座標軸上變化的科學，是地球科學（Earthsciences）。

在地球科學中，只有地質科學是在研究從現在地球固體材料的組成與結構找出地球材料變化的歷史，也只有地質科學，才能從現在地球固體材料的組成與結構找出整體地球材料變化的歷史。

因此，在定義地質學的意義時，在“研究地球變化”之後還必須加進“歷史”，才不會與物理學、化學與生物學混淆在一起。

地質學，是從現在地球上每個區域所能觀察到的岩石的組成與結構，運用現在所推論出來的物理學、化學及生物學法則，推論地球從形成以來到目前為止，組成地球的物質在時間上及空間上的變（演）化過程，以及現在觀察不到的地區的岩石組成與結構。

專門研究地球組成的科學

礦物學（Mineralogy）

岩石學（Petrology）

經濟地質學（Economicgeology）

地質化學（Geochemistry）

專門研究地球結構的科學

構造地質學（Structuralgeology）

大地測量學（Geodesy）

地球物理學（Geophysics）

火山學（Volcanology）

專門研究地球表面形象與作用的科學

地形學（Geomorphology）

冰川地質學（Glacialgeology）

工程地質學（Engineeringgeology）

環境地質學（Environmentalgeology）

城鄉地質學（Urbangeology）

專門研究地球歷史的科學

歷史地質學（Historicalgeology）

古生物學（Paleontology）

地層學與沈積學（StratigraphyandSedimentology）

天文地質學（Astrogeology）

科學也可以分為物理科學、歷史科學與應用科學。

物理科學（Physicalsciences）︰研究地球上各種自然現象動態的、物理的或化學性質的科學。

歷史科學（Historicalsciences）︰研究地球上各種變化發生順序的科學。

應用科學（Applliedsciences）︰研究運用各種科學資訊與歷史性的推論結果解決現實問題的科學。

水文科學

海洋學（Oceanography）︰以海洋為研究對象的水文科學。

湖泊學（Limnology）︰以湖泊為研究對象的水文科學。

河流學（Potamology）︰以河流為研究對象的水文科學。

水文地質學（Hydrogeology）︰以地下水為研究對象的水文科學。

地質科學的特色

如果我們把地質學定義為“從現在

（1）地球上每個區域

（2）所觀察到（3）的岩石的組成與結構（4），運用現在所推論出來的物理學、化學及生物學法則（5），推論（6）地球從形成以來到目前為止，組成地球的物質在時間上及空間上變（演）化的歷史過程（7）以及現在觀察不到的地區的岩石組成與結構”則“地質科學的特色”為：

1.我們現在所觀察的現象都是現在的現象，不是過去的現象。

要從現在的現象推論過去的現象，必須相信古今合一學說（uniformitarium），就是相信現在主宰地球上各種變化的法則，在過去也是一樣地主宰地球上的各種變化。

不相信古今合一學說，則即使現在可以證明主宰物理變化、化學變化及生物變化的物理學、化學及生物學的定律或法則可以成立，地質學者仍然無法運用這些物理學、化學及生物學的法則，從現在的現象去推論已經過去成為歷史的變化，因為我們無法回到過去，去證明現在的物理學、化學及生物學的定律或法則也是一樣地可以主宰物理變化、化學變化及生物的變化。

（uniformitarium有不同的翻譯名稱，如均變說，古今合一學說。

均變學說是直譯，而古今合一學說則是意譯，因其主要的精神為presentisthekeytothepast，現在是通往過去的鑰匙，現在是打開過去之門的鑰匙，現在是了解過去的關鍵）。

2.現在地球上每個區域，無論大小，地質現象都不相同，都有其各自獨立的變化歷史。

這些區域的歷史一方面既是各自獨立的，另一方面又是息息相關的。

一個區域每一時刻的歷史發展，不只是受到這個區域在此時刻之前的歷史結果所控制，同時也受到其他區域歷史發展的控制。

同樣地一個地區的發展又會控制這個區域及其他區域往後的歷史變化。

地球的歷史是由這些區域的歷史拼湊出來的。

3.對於現代的現象是要用我們的眼睛到現場去實地觀察，而不是憑空想像。

這也是地質學之所以要強調野外工作的原因。

4.在現在觀察的結果，地質學發現在地表上所看到的岩石，都是由一些顆粒所構成的。

構成岩石的顆粒，有各種不同的尺寸，有各種不同的形狀，有各種不同的排列方式，有的是礦物，有的不是礦物，有的是生物的遺骸。

地質學家依照古今合一學說，認為顆粒成份的不同、顆粒尺寸的不同、顆粒形狀的不同、顆粒排列方式的不同所形成的各種岩石，都是起因於顆粒來源的不同、聚集方式不同的緣故。

於是依據這些顆粒聚集在一起的方式分為沈積岩、火成岩與變質岩。

在地質學裡，所謂的組成指的是岩石裡顆粒的化學成份或礦物成份。

所謂的結構指的是顆粒的尺寸、形狀及其排列的方式。

因此，地質學者在野外觀察最重要的重點是岩石的組成與結構。

5.現在的物理學、化學及生物學的法則都是在現在這個時代以實驗的方式所推論出來的，我們無法以實驗的方式，證明這些法則是否可以適用於過去的時代中所發生的變化。

我們要運用這些法則，去推論過去所發生的變化，只有相信古今合一學說。

6.既是推論，即表示這種推論的結果只是一種的解釋，一種合於所設條件下的解釋。

當所設條件有所更改時，其所推論出來的結論也必須更改。

就嚴格的邏輯而言，只有經過演繹程序的推理，才是真正的推理（inference）。

7.組成地球的物質在數量上，如果依據古今合一學說加以推論的話，現在與過去一定是不一樣的。

依據現在的觀察，地球常常受到隕石的撞擊，則依據古今合一學說，組成地球的物質從地球形成以來應該會因為隕石的撞擊而一直在增加。

因此在談到地球的質量時，有必要指明是某個時期的質量，而不能假設地球的質量從形成開始到現在都是一樣的質量。

但是在推論地球過去的變化時，有時必須把地球當作一個封閉的系統，在這個系統內質量是一個定數，能量也是一個定數。

要把地球當作一個封閉的系統，只能在某個時段，假設隕石撞擊到地球的量比地球當時已有的質量相比少到可以忽略的情況下，才可以把地球的質量差不多當作一個定數。

8.地質學者真正能夠觀察得到的岩石其實非常有限。

在地球的表面上，大部分的地區都被植物、土攘、現代沈積物、海水、河水、湖水以及冰雪所覆蓋，真正裸露出來讓地質學者能夠直接觀察到的岩石露頭其實並不多。

地面以下的岩石則只有非常少量的鑽井資料。

因此，為了要推論一個地區，進而整個地球物質演變的歷史，地質學者必須先從一個地區一些有限的岩石露頭，運用古今合一學說所延伸出來的一些地質學理論，運用各種推理的方法，推論出這個地區地面上以及地面以下岩石的組成與結構。

地質學者常常用地質圖的方式，以各種符號（線條、圖案、顏色）表現一個地區經過推理的程序所推論出來的岩石組成與結構。

名詞解釋

組成（composition）：

組成物質的元素的種類、數量。

在地質學裡，一般以化學組成（chemicalcomposition）或礦物組成（mineralogicalcomposition）來描述地殼岩石的組成。

岩石的化學組成：

組成岩石的元素的種類、數量。

岩石的礦物組成：

組成岩石的礦物的種類、數量。

結構（texture或structure）：

組成物質的元素佈置的狀況（arrangement）。

組成一種岩石的顆粒（礦物、岩石）的佈置狀況。

組成一塊地殼的岩體的佈置狀況。

原生構造（primarystructure）：

岩石形成時與生具來的構造。

次生構造（secondarystructure）：

岩石形成後，受到力的作用，改變原來的結構所產生出來的構造。

地質學的研究目的

由地質學的定義，地質學家認為地質研究的目的，大致可以分為靜態與動態

兩方面。

靜態方面的目的，是要了解在“現代“這個時期，構成地球的物質的組成與結構；

動態方面的目的，則是要了解在“過去“的時代裡，構成地球的物質的組成與結構如何地變化成現代這種組成與結構的過程。

所以要從現在地球的固體材料所呈現的靜態地質現象去了解地球過去的動態就是地質學的研究目的。

地質學所要研究的問題

1.“如何從現在看現在”的問題。

觀察現在，從這個地區的現在推論其他地區的現在。

觀察現在地球表面一個地方岩石的組成與結構，再以現在這個地方所觀察到的岩石組成與結構為基礎，推論其他地方現在的岩石組成與結構。

從現在所能觀察得到岩石的組成與結構，運用地質學、物理學、化學及生物學的理論，推論出在觀察不到的地區的岩石的組成與結構。

例如：

地質圖的製作，礦產的探勘。

（尋求岩石分布的規律）

2.“如何從現在看過去”的問題。

觀察現在，從這個地區的現在推論這個地區的過去。

從現在所能觀察得到岩石的組成與結構，運用地質學、物理學、化學及生物學的理論，推論出這些岩石從形成以來到目前為止，其組成與結構變化的過程。

一塊岩石、一個露頭、一個地區岩石的組成及結構的演化史。

（尋求岩石組成與結構變化的規律）

3.“如何從現在看將來”。

觀察現在，從這個地區的現在推論這個地區的將來。

從現在所能觀察得到岩石的組成與結構，運用地質學、物理學、化學及生物學的理論，歸納推論出這些岩石從形成以來到目前為止，其組成與結構變化過程的規律與週期以後，再由這些知識，推論出現在所觀察到的岩石與未觀察到的岩石，在將來岩石的組成與結構將會發生的變化。

斷層活動的預測，火山爆發的預測，山崩的預測，地層下陷的預測。

（由歸納所得之地球變化的規律與週期，演繹地球將來的變化）

地質學的推理具有濃厚的解釋色彩與歷史色彩：

科學推理的方式：

歸納，逆推與演繹

如果以A代表事物的控制狀態，B代表事物的結果狀態，L代表法則，則在科學研究中用來得到解釋的三種推理模式，可以用下列的形式表示：

歸納演繹回推

前提ABL

BLA

結論LAB

歸納、回推及演繹的推理，讓我們有機會能夠超越實證的限制，建立起理論性的假說與學說（hypothesesandtheories）。

地質語言具有濃厚的地方色彩：

地質學的研究都是從地球上某一個地方某一個露頭開始，因此在描述這個露頭的位置及所呈現的地質現象時，一定是使用當地的地名及地質學者個人常用的語言及用法，以後再變成國際通用的地質語言。

在台灣，與地質學有關的地名由於歷經日本、中華民國的統治，顯得相當的紊亂，外國的地名是沿用日本以漢字翻譯的地名，台灣本地的地名則有的是沿用日據時代的漢文名稱，有的則是國民政府更改原來的地名，例如：

沿用日本以漢字翻譯的地名：

寒武、志留、泥盆。

寒武紀是日本人從英文的Cambrian翻譯過來的，“寒武”是日語中的漢字┌其發音是“ken-bu”，而不是中文發音的“寒武”。

“Cambrian是位在英國的一個地名。

泥盆紀是日本人從英文的Devonian翻譯過來的，Devon是位在英格蘭南部的一個地名。

白雲母的英文名稱是muscovite，是從Musco轉借過來的。

安山岩的英文名稱是andesite，是從南美洲的Andes山脈轉借過來的。

北投石是產在台灣北投地區的一種礦物，但英文是Hokutolite，因為當初是由日本人命名的，北投的日語發音是hokuto。

地質學是一門專門從現在地球各個部位組成物質的元素的種類、數量以及這些元素的分配狀態，探討地球自古以來，元素的種類、數量以及分配狀態變化過程的科學。

1.地質學的研究目的：

了解地球（主要是地殼）現在每個部位組成材料（materials）的組成與結構，並由此追溯地球從形成開始到現在為止組成與結構演化的歷史。

2.地質學的研究對象：

地球固體部份的地殼。

3.地質學與其他科學的關係：

地質學是運用自然科學（物理學、化學、生物學）的定律來達到其研究目的的科學．

地質學者眼中，組合地殼的主要物質：

岩石（rock）

在地面以下深度100公里以內組成地殼的物質全部都是由含有一點點氣體與液體的固體所構成。

地質學者依照固體的組成與結構，將具有同樣結構、或同樣組成、或同樣結構與組成的連續固體當作是同一種類的岩石。

每一種的岩石都佔據一定的空間，因此稱為岩體。

在地面以下，各種岩體都是緊密地接觸在一起。

依據每種岩體與周圍其他種類岩體接觸面的形狀，決定這些岩體的形狀。

這些岩體現在所呈現的形狀決定於岩體先天形成時的形狀與後天岩體受到力的作用而使先天形狀改變的程度。

現在的地殼是由各種年齡不同、種類不同的岩石所組合而成。

岩石（rock）：

由一種或多種礦物組合而成的物體。

地球上的岩石圈絕大部份是由岩石所組成的。

同一種類的岩石不一定是在同一時代形成。

同一時代形成的岩石不一定是同一種類。

地質學是以地球這個星球為研究對象，研究它組成的物質，研究作用在這些物質上的各種作用，研究這些作用所造成的結果，研究這個星球的歷史，研究這個星球自有生命形成以來形狀變化的歷史。

了解現在的地球（主要是地殼）每個部位物質的組成與結構，並由此追溯地球從形成開始到現在為止，地球的物質組成與結構變化的歷史。

觀察現在地球每個部位物質的組成與結構，是否都是在隨著時間而改變。

觀察結果：

現在地球每個部位物質的組成與結構，都是在隨著時間而改變。

（這樣的一句話是否可以成立？

）

若是可以成立的話：

則以前的地球每個部位物質的組成與結構，是否也都是在隨著時間而改變？

若是理當如此，應當如此，則：

在不同的時代，地球每個部位物質的組成與結構都不一樣。

現在所看到地球每個部位物質的組成與結構不是永遠不變的，以前不是這樣，將來也不會這樣，而只是一種暫時的狀態。

（世界上，有沒有永遠不變的事物？

因此，要追溯地球的歷史，就要知道現在某一個部位地球物質的組成與結構是在什麼時候、在什麼部位，經過什麼樣的變化變成的。

地質學是要觀察現在地球的地質現象，解釋這些現象的來龍去脈。

地質現象：

地球物質的組成與結構。

靜態的地質學：

描述現在某一個部位地球物質的組成與結構，也就是描述現在所觀察到的地質現象。

地質學是以岩石的種類及岩石的構造來描述現在地球某一個部位物質的組成與結構。

岩石的三大種類：

沈積岩、火成岩、變質岩

岩石的構造的種類：

原生構造與次生構造（破裂、斷層、褶皺、葉理、線理）

原生構造：

岩石在形成過程中，所形成的構造。

次生構造：

岩石形成後，受到外力作用的結果，改變岩體的原生構造所形成的新構造（破裂、斷層、褶皺、葉理、線理）。

地質學是在看石頭說故事

石頭是由一些固態的顆粒集合而成的。

看石頭的顆粒當初是如何集合在一起的（岩石的形成）。

這些顆粒集合在一起以後，又經過怎麼樣的變化，變成現在這個樣子的。

現在你所看到的石頭是怎麼個樣子（現在的地質現象）。

不同的岩石種類接觸的方式的種類：

（相鄰的岩體接觸的方式）

沈積接觸（整合沈積接觸與不整合沈積接觸）

侵入接觸

斷層接觸（脆性斷層與韌性斷層）

動態的地質學：

解釋地質現象的形成作用與過程

岩石循環：

構成地球的物質經由破壞、改造、重組，隨著時間的流動，分別以沈積岩、火成岩及變質岩的方式循環地呈現。

沒有永遠不變的沈積岩，也沒有永遠不變的火成岩，更沒有永遠不變的變質岩。

現在所看到的沈積岩、火成岩或變質岩都只是暫時的現象，終究要變成其他種類的岩石。

造成各種岩石的作用（原因、機制、環境）：

造成各種地質構造的作用：

各種接觸方式的形成過程：

第一節沈積岩的形成過程：

1.風化作用（weathering）：

包括物理風化、化學風化與生物風化。

2.剝蝕作用（denudation）：

包括侵蝕（erosion）、刨蝕（corrasion）、溶蝕（dissolution）。

3.搬運作用（transportation）：

風、水及冰川等介質的搬運。

4.沈積作用（sedimentation）：

陸上沈積、水下沈積（海洋或湖泊）。

5.成岩作用（diagenesis）：

包括固結作用與膠結作用。

經過搬運作用而集結在一起的沈積物，經過成岩作用後固結在一起，即完成形成沈積岩的過程。

如果沈積岩形成之後，溫度再昇高，使得組成顆粒的成份發生化學變化或物理變化，產生新礦物或新結構，則此沈積岩即變成變質岩（metamorphicrocks）。

沈積岩的特徵:

（請想像沈積岩的形成過程中，組成這些沈積岩的顆粒，在被河流、冰川或風搬運的過程時，顆粒的形狀與大小可能會產生哪些不同的變化﹔及在沈積時，這些形狀不同、大小不同的顆粒又是如何沈積下來的），例如：

顆粒被河流搬運時，則在搬運時，顆粒會被磨圓，或相互碰撞成有稜有角的小碎塊或小碎片﹔在沈積時，顆粒大的會先沈積下來，顆粒小的則會較晚沈積下來。

1.如果顆粒的形狀是近乎圓形或破碎形的，則這些顆粒組成的岩石大致可以確定是沈積岩。

確定是沈積岩以後，再看組成岩石的顆粒的大小大部分是在卵石的範圍、沙子的範圍、或泥巴的範圍，來決定你在看的這塊岩石是礫岩、或砂岩、或泥岩（頁岩，頁岩是指層次很分明的泥岩）。

2.如果岩層具有下列的現象，則可以更加確定是沈積岩：

（1）有動物或植物化石的存在，

（2）有沈積構造，如交錯層、級層等等，

（3）組成的顆粒大部分是石英，

（4）層次分明，層與層之間的界限十分清楚，而且延伸得很遠。

火成岩的形成過程：

岩漿的冷卻

火成岩是由火熱的、溫度很高的岩漿冷卻之後所形成的岩石，堅硬而緻密。

岩漿是熔融狀態的矽酸鹽物質。

岩漿冷卻的速度有快、有慢。

在地表附近，岩漿冷卻的速度快，結晶出來的礦物顆粒小，或甚至來不及結晶成礦物，成為沒有結晶構造的非晶質玻璃；

在地下深處，岩漿冷卻的速度慢，岩漿可以慢慢地結晶成大顆粒的礦物，緊密地鑲嵌在一起。

岩漿在地面上凝固所形成的岩石，稱為噴出岩（extrusiveigneousrocks）或火山岩（volcanicigneousrocks）;

在地面上流動的岩漿稱為岩漿流（lavaflow）。

岩漿在地底深處凝固所形成的岩石，稱為深成火成岩（plutonicigneousrocks）或侵入火成岩（intrusiveigneousrocks）。

岩漿的來源：

1.由原來的岩石加熱而成。

2.由地函的物質上升造成。

火成岩的特徵：

噴出火成岩與深成