第二单元 地形变化的原因

第一节　岩石圈的组成及物质循环

逐点探究(一)　岩石圈的组成

[必备基础]

1．岩浆岩

(1)形成

(2)常见岩石：花岗岩和玄武岩等。

2．沉积岩

(1)形成

(2)常见岩石：石灰岩、砂岩、页岩等。

(3)主要特点：具有层理构造；在岩层中有时能找到化石。

3．变质岩

(1)形成：地壳中原有岩石的成分、结构、构造在高温、高压作用下发生变质作用而成。

(2)常见岩石

[关键能力]

三大类岩石的成因和特点

[学科素养]

暑假期间，来自山东济南的小明与几位好友相约到安徽黄山旅游，旅途中他们深深的被黄山的奇石景观所吸引，由衷地感叹大自然的鬼斧神工。黄山“四绝”之一的怪石，以奇取胜，以多著称。已被命名的怪石有120多处。其形态可谓千奇百怪，令人叫绝。似人似物，似鸟似兽，情态各异，形象逼真。黄山怪石从不同的位置，在不同的天气观看情趣迥异，可谓“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”。其分布可谓遍及峰壑巅坡，或兀立峰顶，或戏逗坡缘，或与松结伴，构成一幅幅天然山石画卷。

[思考探究]

1．黄山奇石主要属于哪一类岩石？试说出其主要特点。

提示：黄山奇石为花岗岩，属于侵入型岩浆岩，此类岩石质地坚硬，垂直节理发育。

2．分析黄山奇石的形成原因。

提示：地球内部的岩浆侵入到地壳中，冷却凝固形成花岗岩，后随地壳上升出露地表，经外力作用形成如今形态各异的奇石景观。

[训练评价]

如图为我国北方某滨海国家地质公园内的龟背石图。龟背石因表面存在多边形龟裂状网纹、酷似龟背而得名。地质学界认为该龟背石形成于5.4亿年前，由粉砂岩在干燥、炎热气候条件下暴露干裂，其裂缝又被绿色沉积物充填，形成龟裂状网纹。据此完成1～2题。

1．该龟背石(　　)

A．层理结构显著　　　 B．透水通气性能好

C．结构致密坚硬  D．含哺乳动物化石

2．目前此类龟背石全球仅发现两块，原因可能是(　　)

①内力作用强烈，岩石破坏殆尽　②形成条件苛刻，形成数量稀少　③形成年代久远，外力作用强烈　④长期接受外力堆积，深埋地下　⑤分布区人迹罕至，尚未被发现　⑥人类活动影响，人为破坏严重

A．①②③⑤ B．②③④⑤　

C．①③⑤⑥　 D．②④⑤⑥

解析：1.A　2.B　第1题，图中岩石为由粉砂岩在干燥、炎热气候条件下暴露干裂，其裂缝又被绿色沉积物充填的沉积岩，所以层理结构显著，A正确。粉砂岩颗粒较细，透水性差，B错误。沉积岩沉积物质层理不同，软硬程度存在差异，C错误。5.4亿年前为古生代，还没有出现哺乳动物，D错误。第2题，龟背石为沉积岩，主要受外力作用形成，①错误。形成条件苛刻，形成过程复杂，形成数量稀少，②正确。形成在5.4亿年前，年代久远，外力作用破坏强烈，③正确。长期接受外力堆积，深埋地下，出露地面的较少，④正确。可能分布在人迹罕至地区，尚未被发现，⑤正确。龟背石形状独特，人类发现多进行保护，⑥错误。

3．青岛某中学学生利用国庆假期去野外进行岩石考察，他们通过多种方式收集到了许多关于岩石的图片(如下图)。请你根据所学知识，完成下列问题。

(1)①图中的岩石是________岩，其主要成分是______。该岩石的主要用途是______________________________________________________________________________。

(2)纯白而致密的大理石又称汉白玉。泰姬陵就是用汉白玉建造而成的。汉白玉按成因属于____________岩，它是在________条件下，由________岩变质形成。因其色泽美观，被广泛用作________和装饰材料。

(3)去黑龙江五大连池的同学带回了不少五大连池中的岩石，这些岩石大部分都有气孔构造，试解释其中的原因。

(4)湖南张家界红色地层中的岩石最有可能是________岩(成因类型)，判断的依据是____________________。________(填序号)图中的岩石成因与其相似。

(5)青岛崂山“怪石”主要是岩浆岩中的________岩，因其质地坚硬，不易被风化，常呈现圆滑而巨大的岩石形态。

解析：第(1)题，云南石林属于喀斯特地貌发育，为石灰岩，主要成分是碳酸钙，该类岩石是烧制石灰和水泥的主要原料。第(2)题，汉白玉按成因属变质岩，它是在高温高压条件下，由石灰岩变质形成。因其色泽美观，被广泛用作建筑和装饰材料。第(3)题，五大连池中的岩石属于喷出岩。岩浆喷出地表后，迅速冷却，其内部的气体从熔岩中逸出而形成大小和数量不同的气孔。第(4)题，湖南张家界红色地层中的岩石具有明显的层理构造，含有化石和具有明显的层理构造是沉积岩的特征。①图中的岩石属于沉积岩。第(5)题，青岛崂山“怪石”具有明显的球状风化特征，因此为花岗岩，属于岩浆岩中的侵入岩。

答案：(1)石灰　碳酸钙　烧制石灰和水泥的主要原料(建筑材料和化工原料)

(2)变质　高温、高压　石灰　建筑

(3)岩浆喷出地表后，迅速冷却，其内部的气体从熔岩中逸出而形成大小和数量不同的气孔。

(4)沉积　具有明显的层理构造　①　

(5)花岗(侵入)

逐点探究(二)　岩石圈的物质循环

[必备基础]

1．岩石圈的物质循环

(1)主要的地质作用

图中①代表冷却凝固作用，②代表固结成岩作用，③代表变质作用，④代表重熔再生作用。

(2)循环过程

岩石圈的物质在内外力作用下不断运动和变化，从岩浆到形成各种岩石，又到新岩浆的产生，周而复始，构成岩石圈的物质循环过程。

[微点拨]　三大类岩石彼此之间不能直接相互转化。岩浆岩只能由岩浆生成，沉积岩和变质岩不能直接转化成岩浆岩。

2．岩石圈的物质循环

(1)形成了丰富的矿产资源，为人类生存提供了必备的物质条件。

(2)改变了地表形态，塑造了千姿百态的地貌景观。

(3)实现了地区之间、圈层之间的物质交换和能量传输，促使自然环境不断演化。

[关键能力]

岩石圈的物质循环

岩石圈的物质在内外力作用下不断运动和变化，从岩浆到形成各种岩石，又到新岩浆的形成，周而复始，构成岩石圈的物质循环过程。可归纳为下面的模式图：

[方法技巧]　岩石圈物质循环图的判读方法

(1)关键是判断岩浆与岩浆岩。岩浆岩只能由岩浆冷却凝固而成，即只有一个箭头指向的就是岩浆岩。

(2)岩浆是岩石转化的“起点”，也是三类岩石的“归宿”， 即有三个箭头指向的就是岩浆。

(3)岩石均可经外力作用形成沉积岩；岩石均可经变质作用形成变质岩；三大类岩石均可重熔再生形成岩浆。

[学科素养]

当地时间2020年10月28日，俄罗斯符拉迪沃斯托克，俄罗斯某考古项目的参与者发现了鱼龙化石。该化石呈现在曾被台风“梅萨克”破坏的巨石上。鱼龙是一种类似鱼和海豚的大型海栖爬行动物。它们生活在中生代的大多数时期，最早出现于约2.5亿年前，比恐龙稍微早一点(约2.3亿年前)，约9 000万年前鱼龙灭绝，比恐龙灭绝早约2 500万年。

[思考探究]

1．试判断俄罗斯某考古项目的参与者发现鱼龙化石的巨石属于哪类岩石。

提示：沉积岩。

2．考古工作者发现的这块存在鱼龙化石的岩石是如何形成的？

提示：裸露在地表的岩石在外力作用下，逐渐崩解为砾石、沙子和泥土。这些碎屑物质被外力搬运后沉积下来，在沉积过程中，鱼龙这种大型海栖爬行动物的遗体被掩埋在下面，经过固结成岩作用，形成沉积岩。

[训练评价]

在一定的地质作用下，某些有用的矿物富集形成了矿产。读下面的岩石圈物质循环示意图，回答1～3题。

1．图中与煤炭资源形成相关的地质作用过程是(　　)

A．①②　　　　　　　　 B．⑤⑧

C．②④  D．③⑦

2．图示各相关地质作用中，能表示大理岩形成的是(　　)

A．②  B．③

C．⑦  D．⑨

3．下列有关岩石圈物质循环的叙述，错误的是(　　)

A．各类岩石都能形成岩浆岩

B．各类岩石都能形成沉积岩

C．各类岩石都能形成变质岩

D．变质岩能形成新的岩浆

解析：1.A　2.B　3.A　第1题，煤炭资源存在于沉积岩中，沉积岩是地质时期的古代植物在特定条件下，埋藏沉积在地下形成的，所以应先是形成沉积物，再形成沉积岩。读图，根据地质循环的环节分析，①是风化、侵蚀、搬运、堆积作用，形成了沉积物，②是固结成岩过程，形成了沉积岩。第2题，大理岩是由石灰岩经过变质作用形成的，石灰岩是沉积岩，所以能表示大理岩形成的是③；②作用形成的是沉积岩；⑦是岩浆岩变质作用过程，形成的是片麻岩；⑨也是岩浆岩变质过程，不会形成大理岩。第3题，在岩石圈物质循环过程中，只有岩浆能够形成岩浆岩；各类岩石都能形成沉积岩；各类岩石都能经过变质作用，形成变质岩；变质岩在高温条件下重熔，能形成新的岩浆。

4．根据图文材料，回答问题。

材料一　图1为火山喷发示意图，图2为岩石圈物质循环示意图。

材料二　当地时间2021年3月2日上午，印度尼西亚的锡纳朋火山剧烈喷发，当地政府要求附近居民与火山保持至少5 km的距离，并警惕熔岩。

(1)火山喷发是地球______(填“内”或“外”)力作用的表现形式之一；锡纳朋火山喷发到地表的岩浆可能来自地球内部三大圈层中上地幔顶部的________层。

(2)图2中，甲代表________岩，乙代表________岩，丙代表________岩，①代表________作用，锡纳朋火山喷发后在附近新形成的岩石可能属于______(填“甲”“乙”或“丙”)。

(3)从地球的外部圈层来看，火山喷发时受污染较大的圈层是________圈。火山喷发虽然给当地居民带来不利影响，但在印度尼西亚，许多村庄仍然分布在火山山麓周围，主要是因为火山喷发带来的________沉降到地表后，可形成肥沃的土壤，有利于当地农业生产。

解析：第(1)题，火山喷发是地下岩浆在岩石圈薄弱处涌出地表的现象，是地球内力作用的表现形式之一；一般认为，上地幔顶部的软流层是地下岩浆的发源地。第(2)题，图2中，岩浆通过岩浆活动形成岩浆岩，乙代表岩浆岩；岩浆岩经过外力作用形成沉积岩，甲代表沉积岩；沉积岩和岩浆岩经过变质作用形成变质岩，丙代表变质岩；各类岩石经过重熔再生作用形成新的岩浆；锡纳朋火山喷发后在附近新形成的岩石可能属于岩浆岩，对应的是乙。第(3)题，从地球的外部圈层来看，火山喷发时产生大量的火山灰，直接影响大气圈，受污染较大的圈层是大气圈。火山喷发产生的火山灰，富含大量的矿物质，可形成肥沃的土壤，有利于当地农业生产。

答案：(1)内　软流

(2)沉积　岩浆　变质　变质　乙

(3)大气　火山灰

[体系构建]

[学以致用]

1． 2020年世界十大地质新发现之一是科学家发现了美国黄石公园历史上的超级喷发。在美国黄石国家公园的间歇泉和温泉之下，隐藏着许多热点(地质学上的“热点”指地球表面长期历经活跃的火山活动的地区)。科学家发现，大约在900万年前，这里发生了两次历史性的超级火山爆发。在分析了该地区的古火山岩带和火山沉积物后，研究小组发现了之前这两次喷发的证据，他们将其命名为麦克马伦溪超级喷发和格雷陆地超级喷发，后者打破了纪录，成为迄今为止探测到的黄石热点地区规模最大的一次喷发；大约872万年前，黄石超级火山喷发覆盖了大约23 000 km2的地区，即现在的爱达荷州南部和内华达州北部。

请思考：美国的黄石公园的间歇泉和温泉之下隐藏着的许多热点，反映出的是内力作用的哪种形式？据此推断黄石公园内的岩石主要是哪类岩石？

提示：主要是内力作用中的岩浆活动。该地区的岩石应该是以岩浆岩为主。

2．澳大利亚波浪岩位于澳大利亚西部边缘的海登城东部，以形似一片席卷而来的波涛巨浪而得名，被誉为“世界第八大奇迹”。它是一块巨大而完整的花岗岩体，大约在距今25亿年前形成，露出地面的部分占地几公顷，经过日积月累的风雨冲刷和早晚剧烈的温差变化，渐渐地被风化、侵蚀成波浪的形状，其“浪潮”的部分岩石高约15 m，长约110 m，是西澳大利亚州的著名地标。

请思考：结合波浪岩的形成过程，谈谈你对岩石圈物质循环的认识。

提示：澳大利亚波浪岩是一块花岗岩体，花岗岩是岩浆未喷出地表形成的岩浆岩，后经地壳抬升出露地表后经外力作用形成了“波浪”形状的独特外形，这说明地表形态和地貌景观的形成过程也是岩石圈物质循环的过程。此外，岩石圈物质循环过程还能形成丰富的矿产资源，实现地区之间物质交换和能量传输，改变地表环境等。