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岩石圈物质循环
2019
新课标选择性必修1
第四章
第1节
课程导入
铜是大自然对人类的馈赠。对铜进行加工，如加入适量的锡变成青铜，就可以用来制作工具和礼器。河南安阳殷墟出土的后母戊鼎，重达875千克，是迄今为止世界上出土的最大、最重的青铜礼器。在自然界，更多的化学元素以化合物的形式存在，它们为人类提供了丰富的生产生活资料。
为什么人类使用铁器要晚于铜器？
想一想，化学元素、矿物、岩石、岩石圈四者之间，具有怎样的关系？
课程导入
为什么人类使用铁器要晚于铜器？
想一想，化学元素、矿物、岩石、岩石圈四者之间，具有怎样的关系？
人类最早利用的铜来自孔雀石，这在历史上人类居住地比较常见，但天然铁矿石非常稀少，人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石；铜的熔点比铁低很多，当时主要燃料燃烧提供的温度不能达到炼铁的程度；铁容易氧化生锈，冶炼技术比铜复杂，生铁质地脆，只能做粗笨的器具，铜加工相对简单。
化学元素
矿物
岩石
岩石圈
单质
化合物
结合体
相互转化
运用示意图，说明岩石圈物质循环过程。
【课标呈现】
1．运用矿物标本，了解常见的矿物类型，学会简易矿物识别。
2．借助常见的岩石标本，认识常见岩石，理解不同类型岩石的形成过程。
3．通过区域典型案例的探究分析，推断岩石转化过程，学会绘制岩石转化示意图，理解岩石圈物质循环。
【课标解读】
【区域认知】对于给定的具体区域，能够结合区域环境特征，分析矿产、岩石的分布及其形成。
【综合思维】结合现实中有关岩石圈的真实问题，能够运用自然环境各要素的物质运动和能量交换过程，多要素综合分析岩石圈物质循环过程。
【人地协调观】对于特定的区域环境，能够分析矿产、岩石与人类活动的关系，针对人类利用矿产资源中存在的问题作出科学的决策。
【地理实践力】能够在野外独立辨认露头地层的岩石名称，并判断其包含的基本矿物；能够在地理实践中表现出较强的行动能力。
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目 录
岩石圈的物质组成
2
岩石转化与岩石圈物质循环
CONTENTS
岩石圈的物质组成
1
“翠玉白菜”因形似白菜而得名，是台北故宫博物馆的镇馆之宝。菜身洁白如雪，菜叶翠绿剔亮，它的青翠与白透特别容易让人心生喜欢。在菜叶最绿的地方，工匠还特意设计了两条虫子——螽斯与蝗虫，这两种虫子繁殖力都很强悍，所以有多子多孙寓意与希冀。
通过对“翠玉白菜”的观察，判断其类型，并描述主要特征。
在查找资料的基础上，结合岩石圈物质循环过程，分析“翠玉白菜”的形成原因。
翠玉白菜
岩石圈是自然环境中众多要素的基本载体，了解岩石圈的物质组成与物质循环，可以帮助我们更好地理解自然地理过程。
岩石圈
矿物：是由地质作用形成的，一般为结晶态的天然化合物或单质。矿物具有相对固定的化学成分和确定的晶体结构，在一定的物理化学条件下保持稳定，是组成岩石的基本单元。
矿物
关系：
化学元素
Si O
矿物
SiO2
岩石
大理石
矿产
水晶矿
结合
聚集
有 富
用 集
自然界已发现的矿物达3000多种，常见的有五六十种。绝大多数矿物以固态形式存在。自然界最多的矿物是石英（SiO2）。
黑色金属: 磁铁矿、黄铁矿
有色金属：黄铜矿
贵金属：黄金、白银
稀有金属：锆、钼等
金属矿物
常见矿物：石英、长石、云母、滑石 、石膏、方解石
非金属矿物
能源类矿物：煤、石油、天然气
宝石类矿物：金刚石、玉石等
矿物分类
如石英晶体为透明的六棱柱，两端呈六棱锥状；食盐晶体多为透明的正方体；方解石晶体通常为斜方六面体，无色透明的方解石俗称“冰洲石”。利用肉眼和简单的工具，可以识别一些常见的矿物。
常见矿物的简易识别
不同矿物，物理、化学性质多不相同，如结晶形态、颜色、条痕、透明度、光泽、硬度、密度、磁性等。
石英晶体
食盐晶体
方解石晶体
常见矿物的简易识别
长石
滑石
云母
常见矿物的简易识别
孔雀石
红宝石
金刚石
常见矿物的简易识别
代表矿物 硬度等级 简要说明
滑石 1 指甲能轻易地在其上划出痕迹
石膏 2 指甲能较容易地在其上划出痕迹
方解石 3 多为透明或半透明品体，指甲在其上划不出痕迹，但由别针可以划出痕迹
萤石 4 常为多种颜色的半透明品体，小刀可以轻易地在其上刻画出痕迹
磷灰石 5 小刀可以在其上刻画出痕迹
长石 6 一般小刀很难刻画，但玻璃可以在其上刻画出痕迹
石英 7 能够在玻璃和普通钢铁上刻画出痕迹
黄玉 8 多为晶体，宝石类矿物，能在石英上刻画出痕迹
刚玉 9 多为晶体，宝石类矿物，能在黄玉上刻画出痕迹
金刚石 10 自然界最硬的矿物，宝石，能在其他矿物上刻画出痕迹
根据所学知识，并查阅资料，完成相关任务。
区分石膏、方解石、石英等矿物，可使用哪些方法？
石膏：硬度低，指甲可刻动，可撕成薄片，呈纤维状、粒状。
方解石：小刀易刻动，锤击成菱形碎块，滴加稀盐酸后冒泡。
石英：不能被小刀刻划出刻痕，滴加稀盐酸后不会冒泡。
在实验室环境下，还可以通过偏光显微镜观察内部结构来区分它们。
观察磁铁矿、赤铁矿的颜色，以及它们对磁铁的反应，再区分这两种矿物。
赤铁矿
磁铁矿
磁铁矿 赤铁矿
颜色 铁黑色 钢灰色、暗红色
磁性 有磁性，吸附小铁钉 无磁性，被磁铁吸附
自然金、黄铁矿、黄铜矿是容易混淆的矿物。黄铁矿因其浅黄铜色和明亮的金属光泽，常被误认为黄金，故又称“愚人金”。议一议，若要区分上述三种矿物，可使用哪些方法？
岩石是在自然作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，是构成岩石圈的主要物质。按照成因，岩石可分成岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩三大类。
岩浆岩
沉积岩
变质岩
岩石
岩浆侵入地壳上部或喷出地表，冷却凝固形成岩浆岩，约占地壳总体积的65%。
侵入岩：花岗岩
喷出岩：玄武岩、流纹岩、安山岩
岩浆岩
喷出岩
侵入岩
花岗岩
玄武岩
常见的岩浆岩
黄山上的花岗岩
五大连池的喷出岩
由于构造运动出现破裂带使局部压力降低，岩浆沿着压力降低的方向运移，侵入到地壳内或喷出地表，同时不断地改变其化学成分和物理化学状态，直至冷凝形成岩石。这整个活动过程称为岩浆作用。
岩浆
作用
类型 形成 特点 常见岩石
岩浆 岩 侵入岩 地下岩浆在内压力作用下，侵入 地壳上部，冷却凝固而形成岩石 矿物结晶颗粒较大 花岗岩
喷出岩 地下岩浆在内压力作用下，沿地壳 薄弱地带喷出地表冷凝而形成岩石 矿物结晶颗粒细小，有的有流纹和气孔 玄武岩
流纹岩
安山岩
课堂小结
思 考
花岗岩的哪些特性使其成为重要的建筑材料？
答 案
硬度高，岩石致密，抗压能力强；耐磨不褪色，抗风化能力强；稳定性好，不易受外界温度影响，且抗腐蚀能力强；颜色多样，色泽美丽，装饰性好。
裸露在地表的各种岩石，在风吹、日晒、雨淋以及生物的作用下被破坏，破坏产物（包括碎屑物质和溶解物质）在原地或经搬运后沉积下来，再经过复杂的成岩作用而形成的岩石，称为沉积岩。
沉积岩
沉积岩仅占地壳质量的5%，但分布十分广泛。在大陆部分，有75%的面积出露沉积岩。
具有层状纹理，称为层理构造。在没有发生地层倒转的情况下，下面岩层的年龄比上面岩层要古老。
沉积岩中常含有化石。
沉积岩特征
砾岩是由直径在2毫米以上的碎屑（含量大于50%）胶结而成的岩石。根据碎屑的磨圆程度，可分为砾岩和角砾岩。砾岩多由次圆状或圆状的砾组成，角砾岩由带有棱角的砾组成。
砾岩
砂岩是由直径小于0.05—2毫米的碎屑（含量大于50%）胶结而成的岩石。其中，石英颗粒含量在90%以上者称为石英砂岩。
砂岩
页岩是由直径小于0.005毫米的微细颗粒（含量大于50%）胶结而成的岩石，称为黏土岩。其中，具有薄层状页理构造的称为页岩。页理主要是鳞片状黏土矿物层层累积、平行排列并压紧而成。
页岩
石灰岩简称灰岩，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩 。有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，硬度一般不大，与稀盐酸有剧烈的化学反应。
石灰岩
沉积岩
类型 形成 特点 代表岩石 影响及应用
沉积岩 外力作用 固结成岩 层理结构 可能有化石 石灰岩、 砂岩、砾岩 建筑材料
生物本身要具有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体部分
生物死后迅速被沉积物掩埋
被埋藏的生物遗体必须在一定时间内被其他物质填充、置换或升馏等作用才能形成化石
化石的形成条件
思考：为什么说沉积岩是地球历史的记录，岩层和化石是记录地球历史的“书页”和“文字”？
在正常情况下，沉积岩层总是按顺序排列的。一个未经变动的沉积岩层，下面的岩层总是比上面的岩层古老，依据岩层的顺序可以确定其时代。
化石是已变成岩石的古生物的遗体或遗迹。生物是从低级到高级、由简单到复杂不断进化的，生物进化有不可逆性和阶段性。不同时代的岩层中一般含有不同的化石，同时代的岩层中往往保存着相同或相似的化石。可以根据岩层中的化石来恢复其顺序，从而确定地质时代。根据沉积岩层的组成和化石特征，可以推知沉积时的地理环境。
已经生成的岩石，受地壳运动、岩浆活动，或者陨石冲击的影响，在一定的温度、压力等条件下，使原来岩石的矿物成分、结构等发生改变而形成的一种新的岩石，就是变质岩。
变质岩
变质岩分布广泛，多含有丰富的金属矿和非金属矿。
例如，全世界70%以上的铁矿就储藏在前寒武纪古老的变质岩中。
变质岩的形成
石灰岩
岩浆
石灰岩
岩浆
大理岩
变质
接触带
变质带
(高温)
片麻岩典型特征是具有片麻状构造，即一种在定向压力下由浅色矿物和深色矿物组成的不连续的条带。
片麻岩
大理岩由碳酸盐岩（石灰岩、白云岩等）经变质作用重结晶形成，质纯者为白色，含杂质者呈现各种颜色。我国云南大理所产最为有名，大理岩即由此得名。纯白而致密的大理岩通称汉白玉。
大理岩
产自云南点苍山的大理石，裁切后的石板常有独特的波纹，呈现出类似天然的山水画、水墨画画面。唐宋以来，天然石画就被当作居室装饰或文房用品广泛使用。在当地，天然石画又称石板画、大理石画，古玩行里口语称“老石片儿”。
议一议，“老石片儿”是怎样形成的？
在点苍山变质岩中，大理岩富含钙镁质碳酸盐类如石灰岩、云灰岩及白云岩等，是受到强烈的地壳运动应力场和热力场的复杂变质作用后形成的。大理岩呈白色，但由于富含有色矿物质（矿物元素或矿物离子）致色，呈现的颜色较为丰富，经过亿万年的地质变化，在各种合力作用下呈纹层、条带或团块排列，构成绮丽的花纹和变幻莫测的图像。凭借各种矿物质相互渗透晕染的天然画面，经锯片、切割、打磨、抛光等，大理石画便成为名贵的天然图画艺术。
有人认为，“老石片儿”的波纹是古生物的遗体或遗迹，你认同这种说法吗？
只有沉积岩中才有可能存在化石。因“老石片儿”是大理石画，大理石为变质岩，所以其中不可能含有古生物的遗体或遗迹。
贵州布依族石板房建筑具有浓郁的民族特色，是布依族人民将传统生态观融入地方民居的杰作，多见于布依族聚居的黔中西部。布依族“石头寨”，石屋、石地板、石路、石围墙，从墙壁到门窗，再到屋顶的“瓦面”，全部由青白色石头铺砌而成。石板房的修建，与当地广泛分布的岩石密切相关。
查找资料，了解当地岩石的类型及主要特征。
当地岩石稍作加工，即可作为房屋的砌块或瓦片，其原因是什么？
贵州降雨日数多，相对湿度大。作为瓦片和墙面，石板能够有效阻挡雨水的侵袭，但多年后需要更换，其原因是什么？
当地板岩分布广泛，可就地取材。板岩具有板状结构，沿板理方向可以剥成薄片，厚度均匀，加工方式简单、加工成本低，用作房屋的砌块或瓦片，能防潮、抗风，具有保温性。
贵州气候湿润，降水量丰富，用作瓦片和墙面的板岩长期暴露在外，易被风化和侵蚀，因此需要更换。
岩石转化与岩石圈物质循环
2
组成岩石圈的岩石不是一成不变的。在一定条件下，不同类型岩石可以相互转化。
如：岩浆岩风化后的碎屑物成为沉积岩原料，松散沉积物经过成岩作用变成坚硬岩石，变质岩中也能找到岩浆岩、沉积岩的痕迹。
岩石转化
||||||||||||||||||||||||||||||
岩浆岩(侵入岩)
岩浆
岩浆岩(喷出岩)
深层环境
（高温高压）
表层环境
（低温低压）
喷出作用
侵入作用
崩解、分解、溶解作用
太阳辐射能
搬运作用和沉积作用
埋藏及成岩作用
沉积岩
变质岩
变质作用
变质作用
熔融
地壳上升和剥蚀作用而裸露
熔融
概念
指岩石圈和其下的软流层之间存在大规模的物质循环。
能量
来源
地球内部的放射性物质衰变产生的热能。
影响
在一些地方岩石圈不断地诞生，在一些地方岩石圈则逐渐的消亡，与之相伴的则是大地的沧桑巨变，以及岩石圈物质形态的持续转化。
岩石圈的物质循环
风化侵蚀搬运堆积 固结成岩
岩浆
冷却凝固
重熔再生
风化侵蚀搬运堆积
固结成岩
高温高压 变质作用
重熔再生
重熔再生
高温高压
变质作用
岩浆岩
沉积岩
变质岩
岩石圈物质循环示意图
读教材图2-23，完成相关任务。
按照下列步骤，解读图像信息。
①就形成条件和分布位置来看，侵入岩与喷出岩有何差别？
②沉积物沉降下来以后，要经过哪些过程才能变成沉积岩？
③变质岩形成的条件是什么？
④要使岩石实现转化，必须具备哪些条件？
⑤你还可以提出其他问题吗？提出来，与同学共同探讨。
①从形成条件和分布位置看，侵入岩是岩浆沿裂隙侵入岩层中冷却凝固而成，分布位置一般较深；喷出岩是岩浆沿断裂带喷出地表后冷却凝固形成，分布于地表。
②沉积物必须经过埋藏和固结成岩作用才能变成沉积岩。
③变质岩形成的条件，原先形成的岩石在岩浆活动、地壳运动等作用下满足一定的温度和一定的压强，出现变质作用。
④要使岩石实现转化，需要具备的条件包括：
能量来源：地壳内部的放射能转化而成的热能和外部的太阳能；
物质运动：地质循环和外力的搬运，是岩石转化的链条；
地质作用：外力作用、变质作用、岩浆上升冷却、地壳运动、高温熔化等。
⑤略。
为评价自己的学习效果，丹霞根据图2-23的新仙尼，设计了如图所示的岩石圈物质循环示意图，以及三项活动任务。
①在图中方框内填出岩浆和三大类岩石的名称，并说出填写的依据。
②说出图中箭头A、B、C、D所代表的含义。
③岩石圈的物质循环图有多重形式，在确保科学性的前提下，设计一副具有创意性的图示。
D
B
C
D
D
C
B
A
①从左到右，从上到下依次为岩浆岩、沉积岩、岩浆、变质岩（其中沉积岩与变质岩的位置可以交换，按照图中信息，设计图有点小瑕疵，即沉积岩被抬升到地表后可以再次被外力作用形成新的沉积岩，变质岩在变质作用下也同样可以形成新的变质岩）。依据：岩浆岩只能由岩浆冷凝而成；岩浆岩、沉积岩和变质岩在变质作用条件下可形成变质岩；出露地表的各类岩石在外力作用下可以形成新的沉积岩。
②A岩浆上升冷却凝固，B外力作用（或变质作用），C变质作用（或外力作用），D重熔再生。
在距十几亿年的地质时期，新疆南部还是一片海洋，白云岩广泛沉积。在区域变质作用中，白云岩变质形成白云质大理岩。3-4亿年前，岩浆侵入白云质大理岩，经过一系列变质作用，白云质大理岩最终形成玉石。喜马拉雅运动开始后，山脉隆起，经过长期的剥蚀破坏，渐渐使理藏在山体中的玉石裸露在地表，这就是和田玉山料。小块的和田玉山料被冰川、流水等携带至河流中，在流水搬运过程中被不断打磨，玉石变得浑圆，并最终沉积在河床或河漫滩上，成为和田玉籽料。
根据材料内容，将①和田玉山料②白云岩③和田玉籽料④白云质大理岩⑤和田玉石按形成时间进行排序。
按成因分类，和田玉石属于哪类岩石？和田玉石与白云质大理岩的矿物成分相同吗？为什么？
设计一个示意图，说明和田玉籽料的形成过程。
（1）按时间排序为②白云岩、④白云质大理岩、⑤和田玉石、①和田玉山料、③和田玉籽料。
（2）变质岩。
早期，白云岩变质形成白云质大理岩，后来，岩浆侵入白云质大理岩后变质形成和田玉石。由于和田玉石与白云质大理岩的原有岩石矿物成分及变质环境不同，所以二者的矿物成分不同。
通过对“翠玉白菜”的观察，判断其类型，并描述主要特征。
在查找资料的基础上，结合岩石圈物质循环过程，分析“翠玉白菜”的形成原因。
玉石属于变质岩，翡翠玉石常见的以绿色为主，还有白、褐、红等颜色。硬度较高，质地细腻坚韧，多数不透明，极少数半透明或透明，呈夺目的玻璃光泽。
玉石一般是由岩浆岩或沉积岩经变质作用而形成。
导入回顾
板书设计
当地时间2019年11月9日6时21分，印度尼西亚
莫拉比火山喷发，喷出的火山灰高达1500米。
结合地壳物质循环简图，完成1-3题。
1．莫拉比火山喷发的岩浆来源地位于（ ）
A．地壳 B．上地幔 C．下地幔 D．外地核
2．莫拉比火山喷发出的物质直接形成的岩石可能是（ ）
A．流纹岩 B．石英砂岩 C．片麻岩 D．花岗岩
3．莫拉比火山喷发形成的岩石转化成③岩石必须经过的地质作用是（ ）
A．侵入作用 B．沉积作用 C．变质作用 D．重熔作用
波浪谷因砂岩上的纹路像波浪而得名，是在较干旱的气候条件下，由红色碎屑形成的一种红色砂岩地貌。下图为岩石圈物质循环示意图，读图，完成4～5题。
4．有关地壳物质循环图的说法正确的是（ ）
A．甲为变质岩，乙为岩浆岩
B．①表示重熔再生，③表示冷却凝固
C．丙表示岩浆，丁为沉积岩
D．②表示外力作用，④表示变质作用
5．组成波浪谷的岩石按其类型应为（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
右图为地壳物质循环示意图。据此完成6～8题。
6．图中岩石类型对应正确的是（ ）
A．甲—沉积岩 B．乙—喷出岩
C．丙—侵入岩 D．丁—变质岩
7．图示①代表的地质作用是（ ）
A．岩浆上升，冷却凝固
B．岩浆喷出地表，冷却凝固
C．风化、侵蚀、搬运、堆积 D．地壳抬升，岩石裸露
8．将图中三大类岩石转化成岩浆的作用是（ ）
A．变质作用 B．重熔再生 C．地壳运动 D．外力作用
某矿物形成于上地幔软流层，后随岩浆活动到达地表。人们在下图所示古火山的岩浆岩及河滩泥沙中均发现了该矿物。读图文材料，回答下题。
9.使该矿物从上地幔软流层到达河滩泥沙中的地质作用，依次应为（ ）
A.岩浆喷发　岩层断裂　风化、侵蚀　搬运、沉积
B.岩浆喷发　岩层断裂　搬运、沉积　风化、侵蚀
C.岩层断裂　岩浆喷发　风化、侵蚀　搬运、沉积
D.岩层断裂　岩浆喷发　搬运、沉积　风化、侵蚀
如图所绘的是有着“海下兵马俑”之称的海下石林。一组组多边形的岩柱排列整齐，仿佛严阵以待的军列。岩柱垂直于冷切面和地面，岩柱的高度等于熔岩流的厚度。结合所学知识，回答10～11题。
10.与该岩石形成有关的是（ ）
A.地壳运动 B.变质作用
C.岩浆活动 D.流水侵蚀
11.该岩石属于（ ）
A.a　　　　　 　B.b
C.c　　　　　　 D.d

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