1.1 地壳与地质作用
地球是绕太阳转动的一颗行星，它是一个旋转椭球体。大地测量与地球卫星测量表明，地球的赤道半径为6 378.160km，两极半径为6 356.755km；地球的扁平率为1／298.25。
研究资料表明，地球不是一个均质球体，而是具有圈层构造的球体。其外部圈层分为生物圈、水圈和大气圈；内部圈层分为地核、地幔和地壳（见图1－1）。
地核主要由铁、镍组成，平均密度超过10g／cm3。
地幔处于地壳和地核中间，也称为中间层或过渡层，根据物质成分和所处状态不同，可分为上地幔和下地幔。上地幔主要由铁、镁、硅酸盐类物质组成，也称橄榄层；下地幔主要是由金属氧化物和硫化物组成。
地壳表层是人类工程活动的场所，地壳也是地质学的主要研究对象。
1.1.1 地壳
地壳是地球表层的一个坚硬外壳，是由固体岩石构成的，其平均密度为2.8g／cm3。地壳的平均厚度约为17km，有些地方厚，有些地方薄，厚度极不均匀。大陆地壳比较厚，最厚的地方可达70km，平均厚为35km；海洋地壳薄，最薄的地方不到5km，平均厚度只有6km。
组成地壳的岩石除地壳最表层的沉积岩（沉积岩质量约占地壳岩石总质量的5%）外，其余主要由岩浆岩组成。地壳的化学成分以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H等元素为主。据美国地质学家和化学家克拉克统计分析，这九种主要元素质量约占了地壳总质量的98.13%，其中氧几乎占了一半（49.13%），硅约占1／4（26.0%）。除这九种元素以外的其他元素质量只占地壳总质量的1.87%。
1.1.2 地质作用
根据地球内部放射性同位素蜕变速度，地球从形成到现在经历了45～60亿年。在这漫长的地质历史进程中，它一直处在不断运动之中，其成分和构造时刻都在变化着。过去的大海经过长期的演变而成陆地、高山；陆地上的岩石经过长期日晒、风吹雨淋被逐渐破坏粉碎，脱离原岩而被流水携带到低洼处沉积下来，结果高山被夷为平地。海枯石烂、沧海桑田，地壳面貌在不断改变着。由自然动力引起地壳或岩石圈，甚至地球的物质组成、内部结构和地表形态变化和发展的自然作用，统称为地质作用。
有些地质作用进行得很快，很激烈，如山崩、地震、火山喷发等，可以在瞬间发生，造成地质灾害。有些地质作用进行得十分缓慢，不易被人们所察觉。据1950年测量资料表明，近百年中，荷兰海岸下降了21cm，平均每年下降2mm。喜马拉雅山的珠穆朗玛峰，近一百万年来，升高了3 000m，每年平均升高3mm，这是人们感觉不到的。这就是说，缓慢的变化过程，如果经历漫长的时间，也能引起地壳发生显著变化。
地质作用按其动力能的主要来源和发生作用的主要部位不同，可分为内力地质作用和外力地质作用两大类。
1）内力地质作用
内力地质作用简称为内力作用，是由地球转动能、重力能和放射性元素蜕变的热能等所引起的，主要是在地壳或地幔中进行。内力地质作用包括地壳运动作用、岩浆作用、变质作用和地震作用等。
（1）地壳运动作用
地球自转速度的改变等原因，使得组成地壳的物质不断运动，并改变它的相对位置和内部构造，这种运动称为地壳运动。
地壳运动按其运动方向，可分为升降运动和水平运动。地壳运动会引起海陆变迁，产生各种地质构造，因此，地壳运动又称为构造运动。发生在新第三纪末和第四纪的构造运动，称为新构造运动。
（2）岩浆作用
岩浆是地壳深处的一种富含挥发性物质的高温高压的黏稠硅酸盐熔融体，其中含有一些金属硫化物和氧化物。在地壳运动的影响下，由于外部压力的变化，岩浆向压力减小的方向移动，上升到地壳上部或喷出地表冷却凝固成为岩石的全过程，统称为岩浆作用。由岩浆作用而形成的岩石，叫岩浆岩。岩浆作用有以下两种方式。
①喷出作用：地下深处的岩浆直接冲破地壳喷射或溢流出地面冷却成岩石的过程，称为喷出作用，也称火山作用。
②侵入作用：岩浆从地下深处沿各种软弱带上升，往往由于热力和上升力量的不足，或因通道受阻，不能到达地表，只能侵入到地下一定深度冷凝成岩石，这一过程称为侵入作用。
（3）变质作用
由于地壳运动、岩浆作用等，在地下一定深度的岩石受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下，发生一系列变化，形成新的岩石，这一过程称为变质作用。由变质作用形成的岩石叫变质岩。影响变质作用的主要因素为温度、压力、化学成分的加入。
根据引起变质作用的基本因素，可将变质作用分为三个类型。
①接触变质作用：它是指岩浆侵入到围岩中，岩浆的热力及其析出来的气体和液体，使围岩发生变质的过程。因此，引起接触变质作用的主要因素是温度和化学成分的加入。如砂岩变成石英岩，石灰岩变成大理岩等。
②动力变质作用：因地壳运动而产生的局部应力使岩石变形和破碎，但成分很少发生变化，这一过程称为动力变质作用。动力变质作用主要影响因素是压力，温度次之，如断层角砾岩和糜棱岩等。
③区域变质作用：区域变质作用通常在大的区域范围内发生，是一种与强烈地壳运动密切相关的变质作用。区域变质作用是地壳深处的岩石在高温、高压下发生变化，并有外来化学组分的加入的变质作用，是各种因素的综合。所形成的变质岩多具片理构造，如片岩等。
（4）地震作用
地震是地壳快速振动的现象，是地壳运动的一种强烈表现。火山喷发可引起火山地震，地下溶洞或地下采空区的塌陷可能引起陷落地震，山崩、陨石坠落等也可引起地震，但这些地震规模小。绝大多数地震是由地壳运动造成的，称为构造地震。地壳内各部分岩石都受到一定的力（即地应力）的作用，地应力作用未超过岩石弹性极限时，岩石产生弹性变形，并把能量积蓄起来；当地应力作用超过地壳内某处岩石强度极限时，就会发生破裂，或使原有的破碎带重新活动，所积蓄的能量突然急剧地释放出来，并以弹性波的形式向四周传播从而引起地壳振动，产生地震。可见地震是一种自然现象，是由地应力引起岩石积蓄能量和急剧释放能量所形成的地质作用。
2）外力地质作用
它是由地球范围以外的能源引起的地质作用。它的能源主要来自太阳辐射能以及太阳和地球的引力等。其作用方式有风化、剥蚀、搬运、沉积和成岩。外力地质作用的总趋势是削高补低，使地面趋于平坦。
（1）风化作用
常温、常压下，在温度变化、气体、水和生物等因素的综合影响下，地壳表层的岩石在原地发生破碎、分解的物理和化学变化过程，叫作风化作用。
（2）剥蚀作用
将风化产物从岩石上剥离下来，同时也对未风化的岩石进行破坏，不断改变着岩石面貌，这种作用称为剥蚀作用。其地质营力有风、流水、冰川和海浪等。因此，剥蚀作用可分为风的吹蚀作用、流水的侵蚀作用、地下水的潜蚀作用、冰川的刨蚀作用、海水和湖水的冲蚀作用等。
（3）搬运作用
风化剥蚀的产物，在地质营力作用下，离开母岩区，经过搬运到达沉积区的过程，叫作搬运作用。其地质营力主要是风和地表流水，其次为冰川、地下水、湖水和海水。搬运方式可分为三种。
①拖曳搬运：被搬运的岩块粗大，在风或流水作用下，在地面上或河床底滚动或跳跃前进，并在搬运过程中逐渐停积于低洼地方或沉积于河床底部，少部分被带入海中。
②悬浮搬运：被搬运物质颗粒较细，随风在空气中或浮于水中前进，浮运距离可以很远。我国西北地区的黄土就是从很远的沙漠地区通过悬浮搬运来的。
③溶解搬运：被搬运的物质溶解于水中，以真溶液和胶体溶液状态搬运，搬运距离长，一般被带到湖盆和海洋中沉积。
（4）沉积作用
被搬运的物质，经过一定距离后，由于搬运介质的动能减弱、搬运介质的物理化学条件发生变化，或在生物的作用下，被搬运的物质从搬运介质中分离出来，形成沉积物的过程，叫作沉积作用。沉积作用的方式有机械沉积作用、化学沉积作用和生物沉积作用等。
（5）成岩作用
使松散沉积物转变为沉积岩的过程，称为成岩作用。成岩作用可分为压固作用、胶结作用和重结晶作用。压固作用：分选沉积的松散碎屑物，在静压力作用下，水分被排出，逐渐被压实、固结成岩。胶结作用：可溶介质分离出的泥质、钙质、铁质、硅质等充填于碎屑沉积物颗粒之间，经过压实，碎屑颗粒胶结起来，形成坚硬的碎屑岩。重结晶作用：黏土岩和化学岩的成岩过程中，由于温度和压力增高，物质质点发生重新排列组合，颗粒增大；一般是成分均一、质点小的真溶液或胶体沉积物，其重结晶现象最明显。
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