2.1 岩石圈物质循环 讲义 2026-2027学年高二上学期地理湘教版选择性必修一

第一节岩石圈物质循环讲义 一、岩石圈的物质组成 1. 矿物——岩石的基本单元 矿物是由地质作用形成的、具有确定化学成分和物理性质的天然单质或化合物，是岩石圈物质组成的基本单元。目前自然界已发现的矿物有 3000 多种，绝大多数是固态，其中最常见的造岩矿物只有几十种。按化学成分，矿物可分为： （1）氧化物：如石英（SiO₂）； （2）硅酸盐：如长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等，是地壳中分布最广的矿物； （3）碳酸盐：如方解石、白云石。 2. 常见造岩矿物的肉眼鉴定 野外和实验中识别矿物，主要依据颜色、条痕、光泽、硬度、解理和断口等特征。其中硬度采用德国矿物学家莫氏提出的相对硬度等级（1—10），可用指甲（约 2.5）、铜钥匙（约 3）、小刀（约 5.5）等简易工具辅助判断。 图 1-1 常见造岩矿物标本（石英、长石、云母等） 图 1-2 石英、长石、云母矿物晶体形态 矿物 主要特征 简易鉴别 石英 无色或乳白色，常呈六方柱状晶形，玻璃光泽，断口呈油脂光泽 硬度 7，小刀刻不动；无解理，贝壳状断口 长石 肉红色（钾长石）或灰白色（斜长石），短柱状、板状 硬度 6，两组解理近直角；是花岗岩主要成分 云母 片状、鳞片状，白云母无色，黑云母黑褐色，珍珠光泽 一组极完全解理，可撕成薄片；硬度 2～3 方解石 无色或白色，常呈菱面体，玻璃光泽 硬度 3，三组完全解理；遇冷稀盐酸剧烈起泡 橄榄石 橄榄绿色，粒状集合体 硬度 6～7，贝壳状断口，常见于玄武岩 3. 岩石——矿物的集合体 岩石是岩石圈中体积较大的固态矿物集合体，由一种或多种矿物组成。按成因可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩三大类，它们在成因、结构构造和矿物组成上各有明显特征。 二、岩浆岩：由岩浆冷却凝固而成 岩浆岩是地球内部炽热岩浆沿地壳薄弱地带上升，在地下或喷出地表后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。 （1）侵入型岩浆岩：岩浆在地壳内部缓慢冷却，矿物结晶充分、颗粒较粗，如花岗岩； （2）喷出型岩浆岩：岩浆喷出地表后迅速冷却，矿物结晶不充分，颗粒细小甚至呈玻璃质，常具气孔、杏仁构造，如玄武岩、安山岩、流纹岩。 结构构造与形成环境的关系（高频考点）： 类型 形成位置 冷却速度 结构特征 代表岩石 侵入岩 地壳内部 慢 全晶质、颗粒较粗 花岗岩 喷出岩 地表（火山喷出） 快 隐晶质、玻璃质，多气孔 玄武岩、安山岩 图 2-1 岩浆岩标本（花岗岩与玄武岩） 图 2-2 花岗岩（侵入型）与玄武岩（喷出型）岩石特征 三、沉积岩：外力作用塑造的层状岩石 裸露地表的岩石经风化破坏后，产生的碎屑、溶解物质被流水、风、冰川等搬运到地势低洼处沉积下来，经压实、胶结等成岩作用固结而成。沉积岩只占陆地面积的约 5%（但覆盖大陆面积的 75% 以上，分布极广），有两个突出特征： （1）具有层理构造，常含砾、砂、粉砂、泥等不同粒级的碎屑； （2）许多沉积岩中保存有化石，是地球历史的“文字记录”。 按成因可分为碎屑沉积岩（砾岩、砂岩、页岩）和化学或生物化学沉积岩（石灰岩、白云岩）。区分砾岩、砂岩、页岩主要看组成颗粒的大小。 图 3-1 常见沉积岩标本（砂岩、页岩、石灰岩等） 典型实例：摩洛哥的沉积岩地貌（图 3-2）。该地岩层由不同硬度、颜色的砂岩与泥岩互层组成，在差异风化和流水切割作用下，形成了色彩斑斓、波状起伏的层状地貌，直观展示了沉积岩的层理构造与成层性。 图 3-2 摩洛哥沉积岩层状地貌景观 四、变质岩：高温高压下的“重塑” 地壳中已生成的岩石（岩浆岩、沉积岩或原有变质岩）在地下深处的高温、高压以及化学活动性流体作用下，在固体状态下矿物成分、结构构造发生改变，形成变质岩。变质岩多含有丰富的金属矿和非金属矿。 常见转化关系： 原岩 变质作用 变质岩 石灰岩（沉积岩） 重结晶 大理岩 页岩（沉积岩） 受压重结晶 板岩 石英砂岩（沉积岩） 重结晶 石英岩 花岗岩（岩浆岩） 高温高压 片麻岩 五、岩石转化与岩石圈物质循环 1. 循环的能量来源与空间范围 从原始地壳形成至今，在漫长的地质历史中，岩石圈和其下的软流层之间一直存在着大规模的物质循环。推动这一循环的能量，主要来自地球内部放射性物质的衰变：放射能转化为热能，热能再转化为推动岩石圈和软流层物质运动的机械能。 2. 四大地质作用（必背） 序号 原物质 地质作用 生成物质 作用性质 ① 岩浆 冷却凝固作用 岩浆岩 内力作用 ② 岩浆岩、沉积岩、变质岩 外力作用（风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩） 沉积岩 外力作用 ③ 岩浆岩、沉积岩、变质岩 变质作用（高温、高压） 变质岩 内力作用 ④ 各类岩石 重熔再生（熔融）作用 岩浆 内力作用 需要强调两点：一是岩浆岩只能由岩浆冷却凝固形成，这是岩浆岩的唯一形成途径；二是三大类岩石在高温高压环境下都能被重熔再生为岩浆，岩浆是循环的“起点”也是“归宿”。 图 5-1 三大类岩石相互转化关系示意图 3. 物质循环过程（分步理解） ①岩浆上升，在地下缓慢冷却形成侵入型岩浆岩，喷出地表快速冷却形成喷出型岩浆岩； ②岩浆岩出露地表，经风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩，形成沉积岩； ③岩浆岩、沉积岩随地壳运动被带入地下深处，经变质作用形成变质岩（原变质岩也可进一步变质）； ④三大类岩石随地壳下沉进入地幔，经重熔再生重新变为岩浆，开始新一轮循环。 六、物质循环示意图的判读（高频考点） 判读核心方法是“数箭头”——根据指向某一方框的箭头数与从该方框指出的箭头数来判断物质类型。无论图示怎样变形，以下规律不变： 方框 箭头规律 判定依据 岩浆 三进一出 只有一个箭头从它指出（形成岩浆岩），三个箭头指向它 岩浆岩 一进三出 只有岩浆能生成它；它可经外力、变质、重熔转化为其他物质 沉积岩 二进二出 由各类岩石经外力作用形成；可转化为变质岩或岩浆 变质岩 二进二出 由各类岩石经变质作用形成；可转化为沉积岩或岩浆 判读口诀：先找“三进一出”的岩浆，再找“一进三出”的岩浆岩，剩下两个“二进二出”的方框就是沉积岩和变质岩。指向沉积岩的箭头一定是外力作用，指向变质岩的箭头一定是变质作用，指向岩浆的箭头一定是重熔再生作用。 七、易错易混辨析 易错点 正确表述 化石只存在于沉积岩 化石主要存在于沉积岩，岩浆岩、变质岩中极少见到（原岩中的化石会在高温高压下被破坏） 三大类岩石都能直接变成岩浆岩 错。任何岩石都不能直接冷却凝固成岩浆岩，必须重熔再生为岩浆后，再由岩浆冷却凝固形成 岩石圈物质循环的能量来自太阳辐射 错。主要来自地球内部放射性物质衰变产生的热能 只有岩浆岩能变成沉积岩 错。三大类岩石出露地表后，都可经外力作用形成沉积岩 变质岩一定是沉积岩变的 错。岩浆岩、沉积岩、原有变质岩都能发生变质作用 八、本节知识框架（思维导图） 岩石圈物质组成 三大类岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类； 岩浆冷却凝固 → 岩浆岩（侵入岩/喷出岩）； 各类岩石外力作用（风化—侵蚀—搬运—沉积—固结成岩）→ 沉积岩； 各类岩石变质作用（高温高压）→ 变质岩； 各类岩石重熔再生 → 新岩浆。 判读关键：三进一出是岩浆，一进三出是岩浆岩，二进二出是沉积岩和变质岩。 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $