岩石学教程_1.ppt

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1、地壳,上地幔,下地幔,外核,内核,岩流圈,（2） 岩浆的起源条件,3 岩浆岩及其研究意义（1） 岩石类型及其鉴别特征（2） 岩石系列与组合（3） 岩石成因（4）岩浆作用与构造环境（5）火成岩岩石探针与当代地球科学前缘,4 基本概念（1岩石：天然产出的，由一种或多种矿物或火山玻璃、生物遗骸、胶体组成的固态 集 合体。（2）岩浆岩（Magmatic rocks，Igneous rocks）:它是由地壳深处或上地幔中形成的高温 熔融的岩浆，在侵入地下或喷出地表冷凝而成的岩石。也可称之为火成岩 。或简单地说，由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。（3）岩石学（Petrology）：是专门研究地壳、地幔及

2、其它星体产出的岩石的分布、产 状、成分、结构、构造、分类、命名、成因、演化等方面的科学。 a.岩类学：或称描述岩石学或岩相学，它主要是研究岩石的产状、分布、组成、分类、命名等方面的问题。 b.岩理学：又称理论岩石学或成因岩石学，它主要是研究岩石的形成条件及成因等方面的问题。（4岩浆岩岩石学：是研究岩浆的起源、运移、演化、结晶及岩浆岩的组成、结构、 构造、产状、分布、分类、命名、共生组合、成因机理及与构造、矿产关系等的一门独立科学。,5 岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的 主要判别标志（1）岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。具有玻璃质的岩石一般是岩浆岩，只有极少数情况下，在强烈断裂带内才

3、有玻化岩。（2）岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造。霞石、白榴石、气孔、杏仁构造。（3）岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线，呈各种各样的形态存在在于地层中，有 的平行，有的切穿围岩的层理和片理。（4）岩体中常含有围岩碎块（捕虏体，这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭受热变质作用。（5）各地质时期形成的主要岩浆岩类，大部分都可以找到与其化学成分近似的现代火山岩。（6）岩浆岩中没有任何生物遗迹。,6 关于岩浆的讨论（1）岩浆的概念 岩浆是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、含有挥发份的熔融体（熔体）。 少数情况下存在有碳酸盐岩浆、金属硫化物及金属氧化物岩浆，后者也称为矿浆。现代火山喷

4、发使我们能够直接观察到岩浆。,（2）岩浆的成份 主要成分：硅酸盐以氧化物形式表示SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2OSiO2 = 40%75%挥发份 （6）H2O, CO2, CO, N2, SO2, SO3, H2S, HCl, H2F成矿金属元素,（3）岩浆的温度a .观察现代熔岩流的温度通常：7001200基性熔岩：10251225酸性熔岩：735890一般来说，熔岩流的温度总是比地下深处同成分的、正在结晶的岩浆高，这是因为地下深处的岩浆富含挥发份，挥发份可以使起熔温度和液相线温度明显下降。,b. 研究地质温度计： 某些造岩矿

5、物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结晶时的温度。例如：方石英转变为鳞石英：1470 正长石分解为白榴石和二氧化硅：1170 普通角闪石暗化：1050 大气压下黑云母分解、暗化：1050840 鳞石英转变为石英：870 棕色角闪石转变为绿色角闪石：750 石英转变为石英：575,c.熔化岩浆岩的方法通过岩浆岩的重熔和再结晶实验，也可得知其大致温度。一个大气压下，玄武岩开始结晶的温度为 12351160 完全结晶是1060。花岗岩的熔点为 95050,d.玻璃包裹体均一法测温霞石岩中橄榄石均一温度为 12201290辉石均一温度为 11201280流纹岩中石英均一温度为 7901220透长石均

6、一温度为 11001200,e. 地质温度计及地质压力计热力学、 岩 石 物 理 化 学、 实 验 岩 石 学 资 料 能 斯 特 分 配 定 律平 衡 共 生 矿 物 共 有 成 分 分 配 函 数计 算 矿 物 结 晶 温 度 二 长 石 温 度 计、 二 辉 石 温 度 计、 钛 铁 氧 化 物 温 度 计 等,（4） 岩 浆 的 粘 度粘 度： 是液体或半流体流动的难易程度。 单位Pa.S 帕斯卡秒，( 相当于20度时水的粘度的1000 倍)。 影 响 粘度的因素：a. 氧化物：SiO2，Al2O3，Cr2O3的存在使粘度增加，尤其SiO2 。因此，基性岩粘度小，以溢流为主；酸性岩粘度

7、大，多以爆发形式为主。b. 挥发份：其存在将显著降低岩浆粘度。挥发份增加，粘度低。c. 温度：温度升高，粘度降低。,d. 压力：对于不含水的干岩浆，压力升高，粘度增加。对于富水岩浆，较为复杂：I. 压力增加,挥发份溶解度增加，粘度降低；II. 压力达到一定值,挥发份饱和，粘度随压力升高而增加。,压力,粘度,饱合点,7. 岩 浆 作 用 地 下 深 处 的 岩 浆， 在 其 挥 发 份 和 地 质 应 力 的 作 用 下， 沿 构 造 脆 弱 带 上 升 到 地 壳 上 部 或 地 表， 岩 浆 上 升 运 移 过 程 中， 由 于 物 理 化 学 条 件 的 改 变， 又 不 断 地 改 变

8、自 己 的 成 分， 最 后 凝 固 成 岩 浆 岩， 这 一 复 杂 过 程， 称 为 岩 浆 作 用。 侵 入 地 壳 之 中 侵 入 作 用 侵 入 岩 喷 出 地 表 喷 出 作 用 喷 出 岩,1.2 岩 浆 岩 的 物 质 成 分 化 学 成 分 矿 物 成 分 共 生 组 合 与 化 学 成 分 的 关 系,一、 岩 浆 岩 的 化 学 成 分1. 造 岩 元 素： O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti 等， 其 总 和 约 占 岩 浆 岩 总 重 量 的 99.25% 氧 的 含 量 最 高, 占 岩 浆 岩 重 量 的46.59%, 占 体 积 的

9、 94.2%2. 次 要 元 素：P, H, Mn, B 等,3. 以 氧 化 物 表 示: SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, K2O, Na2O 和 H2O 等9 种 最 重 要, 占 岩 浆 岩 平 均 化 学 成 分 的98% 左 右.SiO2 3475% 少 数 可 达 80%Al2O3 1020% 在 纯 橄 榄 岩 中 较 低MgO 125%CaO 015% 但 某 些 辉 长 岩 中 达23%Fe2O3+FeO 0.515% 一 般FeOFe2O3Na2O 015% 霞 石 岩 中 可 达19.48%K2O 一 般10% 白 榴 石 岩 中 可

10、 达17.94%H2O+( 结 晶 水) 和H2O- ( 吸 附 水) 一 般(CaO+K2O+Na2O), 特 征 矿 物 是 白 云 母、 黄 玉、 电 气 石、 锰 铝 铁 铝 榴 石、 刚 玉、 红 柱 石 和 矽 线 石。(2) 偏 铝 质 岩 石:（K2O+Na2O)Al2O3(CaO+K2O+Na2O). 出 现 的 铝 硅 酸 盐 矿 物 是 黑 云 母、 角 闪 石 和 黄 长 石。(3) 亚 铝 质 岩 石: Al2O3(CaO+K2O+Na2O), 主 要 含 铝 矿 物 是 长 石 和 似 长 石.(4) 过 碱 质 岩 石: Al2O3 (K2O+Na2O), Al2

11、O3 5mm （2） 中 粒 结 构： 矿 物 直 径 25mm （3） 细 粒 结 构： 矿 物 直 径 20.2mm （4） 微 粒 结 构： 矿 物 直 径 0.2mm2、 隐 晶 质 结 构： 矿 物 颗 粒 很 细， 肉 眼 无 法 分 辨 出 矿 物 颗 粒 者。 如 果 在 显 微 镜 下 可 以 看 清 矿 物 颗 粒 者， 称 显 微 晶 质 结 构； 如 果 境 下 只 有 偏 光 反 映， 而 无 法 分 辨 矿 物 颗 粒 者， 称 显 微 隐 晶 质 结 构。 根 据 矿 物 颗 粒 的 相 对 大 小 又 可 划 分 为 三 种 结 构 类 型：,（1） 等 粒 结

12、 构： 岩 石 中 不 同 种 主 要 矿 物 颗 粒 大 小 大 致 相 等。（2） 不 等 粒 结 构：岩 石 中 不 同 种 主 要 矿 物 颗 粒 大 小 不 等。（3） 斑 状 及 似 斑 状 结 构： 岩 石 中 所 有 矿 物 颗 粒 可 分 为 大 小 截 然 不 同 的 两 群， 大 的 称 为 斑 晶， 小 的 称 为 基 质， 其 中 没 有 中 等 大 小 的 颗 粒。 如 果 基 质 为 隐 晶 质 或 玻 璃 质， 则 称 斑 状 结 构； 如 果 基 质 为 显 晶 质， 则 称 似 斑 状 结 构。 熔 蚀 结 构 和 暗 化 边 结 构： 深 部 结 晶 的

13、斑 晶 在 随 岩 浆 上 升 过 程 中， 由 于 物 化 条 件 的 改 变， 而 产 生 熔 蚀， 形 成 浑 园 状、 港 湾 状 形 态， 称 熔 蚀 结 构； 而 含 挥 发 份 的 斑 晶 在 上 升 过 程 中 常 发 生 分 解， 在 晶 体 边 缘 形 成 铁 质 分 解 氧 化 形 成 的 磁 铁 矿 等 不 透 明 矿 物 细 粒 集 合 体， 称 暗 化 边 结 构。,（ 三）、 岩 石 中 矿 物 的 自 形 程 度1、 自 形 晶 结 构： 岩 石 主 要 由 自 形 晶 组 成。2、 它 形 晶 结 构：岩 石 主 要 由 它 形 晶 组 成。3、 半 自 形

14、晶 结 构：岩 石 主 要 由 半 自 形 晶 组 成。,（ 四）、岩石中矿物颗粒间的相互关系 1、 交 生 结 构： 两 种 矿 物 互 相 穿 插 有 规 律 地 生 长 在 一 起。 如 文 象 结 构、 蠕 虫 结 构 及 条 纹 结 构 等。 （1） 文 象 结 构： 许 多 石 英 往 往 呈 一 定 的 外 形（ 如 尖 棱 形、 象 形 文 字 形 等）， 有 规 律 地 镶 嵌 在 钾 长 石 中。 （2） 条 纹 结 构： 钾 长 石 和 斜 长 石 有 规 律 的 交 生。 它 可 以 是 固 溶 体 分 解 形 成， 也 可 以 是 交 代 成 因 的。 斜 长 石 在

15、 钾 长 石 中 呈 条 纹 称 正 条 纹 长 石， 反 之 称 反 条 纹 长 石。 （3） 蠕 虫 结 构： 许 多 细 小 的 形 似 蠕 虫 状 的 石 英 穿 插 生 长 在 长 石 中。 成 因 有 三 种： 共 结 蠕 虫、 交 代 蠕 虫、 分 解 蠕 虫。,2、反 应 边 结 构：早 生 成 的 矿 物 与 熔 浆 发 生 反 应， 当 这 种 反 应 不 彻 底 时， 在 早 生 成 的 矿 物 外 圈， 形 成 另 一 种 成 分 完 全 不 同 的 新 矿 物， 完 全 或 局 部 包 围 早 结 晶 的 矿 物， 这 种 结 构 称 反 应 边 结 构。 如 橄 榄

16、 石 的 辉 石 反 应 边， 单 斜 辉 石 的 角 闪 石 反 应 边。 3、 环 带 结 构： 与 反 应 边 结 构 类 似， 不 同 的 是 反 应 生 成 矿 物 和 与 被 反 应 矿 物 同 属 一 种 矿 物， 仅 端 元 成 分 及 光 性 方 位 有 差 异， 因 而 呈 现 为 环 带 特 征。 4、 包 含 结 构： 较 大 的 矿 物 颗 粒 中 包 含 有 许 多 较 小 的 矿 物 颗 粒， 称 为 包 含 嵌 晶 结 构。 如 果 大 的 辉 石 或 橄 榄 石 中 包 含 许 多 自 形 柱 状 的 斜 长 石 晶 体， 称 嵌 晶 含 长 结 构。 5、

17、填 隙(间) 结 构： 斜 长 石 微 晶 组 成 的 间 隙 内， 充 填 有 辉 石 等 暗 色 矿 物， 以 及 隐 晶 质、 玻 璃 质 等。 其 它 特 殊 结 构 将 在 各 章 节 中 介 绍。,间粒结构（粗玄结构）,间粒结构（粗玄结构）,（ 五） 岩 浆 岩 结 构 与 岩 浆 冷 凝 条 件 的 关 系 一 般 来 说， 矿 物 都 是 在 过 冷 区 域， 即 低 于 其 熔 点 若 干 度 的 条 件 下 结 晶 的。 如 果 冷 却 缓 慢， 过 冷 度 小， 有 充 分 的 时 间 结 晶， 则 结 晶 好；反 之 ，则 结 晶 不 好， 或 形 成 玻 璃。 1.

18、岩 浆 在 地 壳 深 部， 冷 却 缓 慢， 结 晶 作 用 发 生 在a 区， 晶 体 生 长 速 度 大 于 形 成 结 晶 中 心 的 速 度。 因 此， 围 绕 少 数 结 晶 中 心 晶 体 迅 速 生 长， 形 成 粗 粒 结 构。 2. 岩 浆 在 地 壳 浅 部， 冷 却 较 快 的 情 况 下， 结 晶 作 用 发 生 在 b 区， 形 成 结 晶 中 心 的 速 度 大 于 晶 体 生 长 速 度， 围 绕 大 量 结 晶 中 心 形 成 大 量 的 细 小 晶 体， 构 成 细 粒 结 构。 3. 岩 浆 喷 出 地 表 或 很 近 地 表， 冷 却 很 快， 结 晶

19、作 用 在 c 区， 形 成 结 晶 中 心 的 能 力 及 晶 体 生 长 速 度 都 大 为 减 弱， 但 前 者 仍 大 于 后 者， 结 晶 中 心 非 常 多， 晶 体 生 长 速 度 近 于 零， 结 晶 能 力 很 弱， 形 成 微 晶、 隐 晶、 霏 细 或 半 晶 质 结 构。,4. 冷 却 极 快 的 情 况 下， 冷 凝 作 用 发 生 在 d 区， 几 乎 不 形 成 结 晶 中 心， 更 谈 不 上 晶 体 生 长， 因 而 形 成 玻 璃 质 结 构。,二、 矿 物 结 晶 顺 序 的 确 定 1. 矿 物 颗 粒 的 相 对 自 形 程 度. 自 形 程 度 高

20、的 一 般 析 出 较 早, 自 形 程 度 低 的 析 出 较 晚. 但 矿 物 本 身 的 结 晶 能 力 必 须 充 分 注 意. 2. 矿 物 间 的 相 互 包 裹 关 系. 通 常 认 为 被 包 裹 的 矿 物 一 般 早 于 包 裹 它 的 矿 物. 但 需 谨 慎, 如 分 解 条 纹 长 石、 文 象 结 构 中 的 石 英。 3. 矿 物 晶 体 大 小。 在 常 见 的 斑 状 结 构 中， 大 晶 体 一 般 先 结 晶， 而 小 晶 体 常 常 后 结 晶。 但 对 某 些 交 代 斑 晶 则 相 反。 4. 根 据 矿 物 的 共 生 组 合 关 系。 如 花 岗

21、 岩 中 的 榍 石， 当 分 布 在 绿 泥 石 中 或 其 边 部 时， 可 能 是 绿 泥 石 的 后 期 蚀 变 矿 物， 是 黑 云 母 变 为 绿 泥 石 时 析 出Ti、Ca 的 产 物。 分 布 于 解 理、 裂 隙 中 的 榍 石 很 可 能 是 后 来 形 成 的。 而 被 黑 云 母、 斜 长 石 包 裹 且 切 穿 解 理 缝 方 向的 榍 石， 应 是 岩 石 早 期 结 晶 的 产 物。,三、 岩 浆 岩 的 构 造 构 造 是 指 岩 石 中 不 同 矿 物 集 合 体 之 间 或 与 岩 石 其 它 组 成 部 分（ 如 玻 璃 质） 之 间 的 排 列 方 式

22、 及 充 填 方 式 所 表 现 出 来 的 特 点。 1. 块 状 构 造（ 均 一 构 造）： 组 成 岩 石 的 矿 物 在 整 块 岩 石 中 分 布 是 均 匀 的， 岩 石 各 部 分 在 成 分 上 或 结 构 上 都 是 一 样 的。 2. 带 状 构 造： 不 同 成 分 的 岩 石 彼 此 逐 层 交 替， 或 者 是 成 分 相 同 但 结 构 、颜 色 及 造 岩 矿 物 成 分 或 数 量 不 同 的 岩 石 彼 此 逐 层 交 替 呈 带 状、 条 带 状 彼 此 平 行 或 近 于 平 行。,3. 斑 杂 构 造： 在 岩 石 的 不 同 部 分， 其 矿 物 成

23、 分 或 结 构 构 造 差 别 很 大， 因 此 整 个 岩 石 看 起 来 是 不 均 一 的， 斑 斑 块 块， 杂 乱 无 章。 4. 球 状 构 造： 表 现 为 侵 入 体 中 有 一 些 球 体， 而 每 个 球 体 中 的 矿 物， 围 绕 某 些 中 心 呈 同 心 层 分 布， 有 的 在 某 些 层 内 矿 物 呈 放 射 状 分 布。 5. 晶 洞 构 造 和 晶 腺 构 造： 在 侵 入 岩 中 出 现 的 孔 洞 称 为 晶 洞 构 造， 如 果 孔 壁 上 生 长 着 排 列 很 好 的 晶 体 则 称 为 晶 腺 构 造。,晶 腺 与 晶 洞 构 造,6. 气

24、孔 和 杏 仁 构 造： 喷 出 岩 中 常 见 构 造， 主 要 见 于 熔 岩 层 之 顶 部， 它 是 由 于 从 冷 凝 着 的 岩 浆 中， 尚 未 逸 出 的 气 体， 上 升 汇 聚 于 岩 流 顶 部， 冷 凝 后 留 下 的 气 孔， 称 为 气 孔 构 造。 气 孔 的 拉 长 方 向 代 表 着 岩 流 流 动 的 方 向。 当 气 孔 被 岩 浆 期 后 矿 物 所 充 填， 则 形 成 杏 仁 构 造。 7. 枕 状 构 造： 这 是 岩 浆 水 下 喷 发 的 典 型 构 造。 枕 状 体 常 具 玻 璃 质 冷 凝 边， 有 的 气 孔 呈 同 心 层 状 或 放

25、 射 状 分 布， 中 部 有 空 腔。 8. 流 纹 构 造： 是 酸 性 熔 岩 中 最 常 见 的 构 造。 它 是 由 不 同 颜 色 的 条 纹 和 拉 长 的 气 孔 等 表 现 出 来 的 一 种 流 动 构 造。,9. 流 动 构 造： 岩 浆 岩 中 的 片 状 矿 物、 板 状 矿 物 和 扁 平 捕 虏 体、 析 离 体 的 平 行 排 列， 形 成 流 面 构 造； 而 柱 状 矿 物 和 长 析 离 体、 捕 虏 体 的 定 向 排 列， 形 成 流 线 构 造。 它 们 是 岩 浆 流 动 的 遗 迹， 流 面 与 围 岩 接 触 面 平 行， 流 线 与 岩 浆

26、流 动 方 向 一 致。 10. 原 生 片 麻 状 构 造： 岩 石 中 的 暗 色 矿 物 呈 断 断 续 续 的 定 向 排 列， 其 间 被 浅 色 粒 状 矿 物 所 分 开。 它 是 流 动 的 岩 浆 对 围 岩 强 烈 挤 压 而 产 生 的， 也 是 岩 浆 的 流 动 遗 迹， 局 限 于 岩 体 变 部。,第 四 章 岩 浆 岩 的 产 状 和 相,岩 浆 岩 的 产 状： 主 要 是 指 岩 体 的 形 态、 大 小， 和 围 岩 的 接 触 关 系， 形 成 时 所 处 的 构 造 环 境， 以 及 上 升 及 活 动 方 式 等 等。 岩 浆 岩 的 相： 是 指

27、岩 体 生 成 条 件 不 同 而 产 生 的 不 同 的 岩 石 和 岩 体 总 的 特 征。,一、 火 山 岩 的 产 状 和 相（一）、 火 山 岩 的 产 状 1. 火 山 喷 发 方 式火 山 岩 的 产 状 主 要 与 岩 浆 上 升 到 达 地 表 的 方 式 有关. (1). 熔 透 式 喷 发: 岩 浆 上 升 时, 因 过 热 和 高 度 化 学 能 ,将 其 顶 部 围 岩 熔 透, 岩 浆 即 溢 出 地 表 而 成 为 喷 出 岩. 又 称 面 式 喷 发. (2). 裂 隙 式 喷 发: 岩 浆 沿 一 个 方 向 的 大 断 裂( 裂 隙) 或 断 裂 群 上 升, 喷 出 地 表. (3). 中 心 式 喷 发: 岩 浆 沿 颈 状 管 道 的 一 种 喷 发. 喷 发 通 道 在 平 面 上 呈 点 状, 又 称 点 式 喷 发. 其 特 点 是 形 成 火 山 锥.,