岩石010203（基础教育）

1、岩石学基础绪论一、岩石的概念与分类岩石：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。岩石构成了岩石圈，即整个地壳和地幔的固态部分。自然界岩石按成因分为三大类：1、火成岩：又称岩浆岩 2、沉积岩：3、变质岩：2、三大岩类相互转化；1、三大岩类岩石野外特征对比火成岩、变质岩经风化、搬运、沉积、成岩作用，可形成沉积岩；沉积岩、变质岩经重熔作用可形成岩浆，冷凝为火成岩。 火成岩、沉积岩经变质作用(重结晶、交代、碎裂等)，可转变为变质岩；二、岩石学（petrology)即研究天然岩石的学科。根据研究的重点不同分为： a.岩相学：或称描述岩石学或岩类学，它主要是研究岩 石的成

2、分、结构、构造、产状、命名、分 布等方面的问题。 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。岩石学为地质学的三大基础学科之一！三、岩石学的目的岩石是地质历史的记录！1、岩石的成因2、岩石形成时的物理化学环境3、岩石的结晶（成岩）年龄4、岩石的时空分布规律揭示地球历史演化过程；揭示地球深部的组成、热状态及流变学性质。1、在水文地质中的应用 地下水赋存于岩石的空隙之中，空隙的多少及大小与岩石的性质密切相关。2、在工程地质中的应用 岩石是工程地质的物质基础（工程的地基和围岩）。因此岩体的物理力学性质及结构的好坏，对工程的成败起决定性作用。四、岩石学的应用

3、第一部分 火成岩1、为什么先讲火成岩？2、岩浆 岩石的结束和开始一、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）。 岩浆的温度高达1300C以上,压力可达数千个大气压1.岩浆2、岩浆的性质密度：主要与成分有关，也随温度、压力的变化而变化。粘度：成分、温度影响较大。温度：由基性玄武岩浆安山质岩浆流纹质岩浆（温度降低）挥发分：H2O、CO2等岩浆是什么？相关的重要概念：1、原生岩浆：由地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融形成的成分未发生变异的岩浆。原生岩浆的类型：橄榄岩岩浆、玄武岩岩浆、安山岩浆、花岗岩岩浆2、母岩浆和派生岩浆：能够通过各种作用（如

4、分异作用、同化作用、混合作用等）产生派生岩浆的独立液态岩浆称为母岩浆。3、亏损地幔和富集地幔地幔发生部分熔融，O、Si，Al，Ca，Na，K等元素进入岩浆中，使地幔亏损了上述组分，成为化学上的亏损地幔。Si，Al，Ca ，Na，K等上述元素加入了地幔，则形成富集地幔。二、岩浆的形成和运移1、岩浆形成的基本条件：2、运移（活动）：源区的岩石；证据足够的热能累积；1）分凝上升侵位2）上升原因和上升侵位机制底劈作用整合侵入体顶蚀作用不整合侵入体岩墙扩展作用岩墙岩脉火口沦陷作用环形杂岩体 3、岩浆作用： 地下深处形成的岩浆，沿构造薄弱带上升到地壳上部或地表，在岩浆上升、运移过程中，岩浆的物理化学条件和

5、自身成分的不断发生变化。最终结晶凝固形成岩浆岩，这一复杂过程称为岩浆作用。 侵入作用-侵入岩深成岩浅成岩喷出作用-喷出岩/火山岩岩 浆 从 开 始 产 生 直 到 固 结 成 岩， 始 终 处 在 不 断 的 变 化 过 程 中。 岩 浆 演 化 的 基 本 过 程 是 通 过 分 异 作 用 和 同 化 作 用， 由 少 数 几 种 岩 浆 形 成 多 种 多 样 的 岩 浆 岩。 在 适 宜 的 条 件 下 形 成 一 定 的 矿 床。三、 岩浆的演化（一） 岩 浆 分 异 作 用1. 熔 离 作 用 原 来 均 一 的 岩 浆， 随 着 温 度 和 压 力 的 降 低 使 其 分 为 互

6、 不 混 溶 的 两 种 岩 浆， 即 称 为 岩 浆 的 熔 离 作 用。 天 然 岩 浆 中 硫 化 物、 氧 化 物 与 硅 酸 盐 熔 体 可 以 发 生 熔 离 作 用。 与 超 基 性 岩 有 关 的 铜 镍 硫 化 物 矿 床、 钒 钛 磁 铁 矿 床 可 能 与 熔 离 作 用 有 关。 2. 分离结晶作 用 矿 物 的 结 晶 温 度 有 高 有 低， 因 此， 矿 物 从 岩 浆 中 结 晶 析 出 的 次 序 也 有 先 有 后。 在 岩 浆 冷 凝 过 程 中 矿 物 按 其 结 晶 温 度 的 高 低 先 后 同 岩 浆 发 生 分 离 的 现 象 叫 分离 结 晶

7、作 用，又 叫 结 晶 分 异 作 用。 结 晶 分 异 作 用 在 玄 武 岩 浆 中 研 究 得 最 为 完 备， 由 鲍 文 和 贝 莱 于 本 世 纪20 年 代 即 完 成 了 实 验 和 地 质 方 面 的 经 典 研 究。 分 离 结 晶 作 用 是 岩 浆 演 化 的 理 论 支 柱 之 一。（二）同 化 混 染 作 用 由 于 岩 浆 温 度 很 高， 并 且 有 很 强 的 化 学 活 动 能 力， 因 此 它 可 以 熔 化 或 溶 解 与 之 相 接 触 的 围 岩 或 所 捕 虏 的 围 岩 块， 从 而 改 变 原 来 岩 浆 的 成 分。 若 岩 浆 把 围 岩

8、彻 底 熔 化 或 溶 解， 使 之 同 岩 浆 完 全 均 一， 则 称 同 化 作 用； 若 熔 化 或 溶 解 不 彻 底， 不 同 程 度 的 保 留 有 围 岩 的 痕 迹（ 如 斑 杂 构 造 等， 则 称 混 染 作 用。 因 同 化 和 混 染 往 往 并 存， 故 又 统 称 同 化 混 染 作 用。 基 性 岩 浆 同 化 酸 性 的 围 岩 时， 岩 浆 向 酸 性 变 化。 酸 性 岩 浆 同 化 基 性 围 岩 时， 岩 浆 向 基 性 方 向 变 化。 基 性 岩 浆 可 以 同 化 酸 性 围 岩， 但 酸 性 岩 浆 难 于 同 化 基 性 围 岩。（三）岩浆混

9、合作用 由两种不同成分的岩浆以不同的比例混合，产生一系列过渡类型岩浆的作用。 发生混合作用的证据，主要是出现了矿物之间明显的不平衡现象，如两种成分差别较大的斜长石存在；斜长石或石英被辉石包裹等现象。四、岩浆产生的构造部位火山作用（喷出作用）火山爆发 喷出作用火山爆发/大量气体和碎屑物质 喷出作用火山喷出物：火山弹熔岩瀑布和熔岩流火山作用岩浆流动的痕迹绳状构造 火口湖 火成岩 的 结 构（texture）: 指 组 成 岩 石 的 矿 物 的 结 晶 程 度、 颗 粒 大 小、 晶 体 形 态、 自 形 程 度 和 矿 物 间（ 包 括 玻 璃） 相 互 关 系。 岩 浆 岩 的 构 造（str

10、ucture）: 指 岩 石 中 不 同 矿 物 集 合 体 之 间 或 矿 物 集 合 体 与 其 它 组 成 部 分 之 间 的 排 列、 充 填 方 式 等五、火成岩的结构构造火 成 岩 的 结 构1、 火 成 岩 的 结 晶 程 度全 晶 质 结 构： 岩 石 全 部 由 结 晶 的 矿 物 组 成。 多 见 于 深 成 侵 入 岩 中， 结 晶 条 件 好， 缓 慢 结 晶 的 产 物。玻 璃 质 结 构： 岩 石 几 乎 全 部 由 未 结 晶 的 火 山 玻 璃 所 组 成。 多 见 于 火 山 岩 中， 是 快 速 冷 凝 结 晶 的 产 物。半 晶 质 结 构： 岩 石 由

11、部 分 晶 体 和 部 分 玻 璃 质 组 成。 多 见 于 浅 成 岩 和 火 山 岩 中。显 晶 质 结 构： 肉 眼 观 察 时 基 本 上 能 分 辨 矿 物 颗 粒。 （1） 粗 粒 结 构： 矿 物 直 径 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 10km)： 岩 体 规 模 较 大； 结 晶 粗 大， 多 为 块 状 规 则； 多 为 低 温 矿 物。 侵 入 岩 的 相 火 山 岩 常 见 的 产 状 有: 熔 岩 高 原、 熔 岩 台 地、 熔 岩 流、 熔

12、岩 脊、 熔 岩 被、 熔 岩 瀑 布、 熔 岩 丘、 熔 岩 锥、 熔 岩 针 等 等。 熔 岩 表 面 形 态 常 有 绳 状 和 块 状 两 种。火 山 岩 常 见 产 状 类 型以 中 心 式 喷 发 为 例， 大 致 可 分 为 以 下 相 和 相 组：火 山 岩 的 相 爆 发 相： 成 分 不 定， 但 以 含 挥 发 份 多、 粘 度 大 的 岩 浆 常 见， 尤 以 中 酸 性、 碱 性 更 有 利 于 爆 发， 可 形 成 于 各 个 时 期， 但 以 早 期 和 高 潮 期 最 发 育。 溢 流 相： 成 分 从 超 基 性 到 酸 性 皆 有， 以 基 性 最 发 育，

13、 可 形 成 于 火 山 喷 发 的 各 个 时 期， 但 以 强 烈 爆 发 之 后 出 现 为 主。 侵 出 相： 多 见 于 火 山 作 用 末 期。 在 岩 浆 分 异 晚 期， 粘 度 大、 温 度 低， 而 挥 发 份 少 到 不 能 爆 发 的 情 况 下， 堵 塞 通 道 的 粘 度 很 大 的 熔 浆 被 推 挤 出 地 表， 堆 积 于 火 山 颈 之 上 部， 形 成 直 径 小、 厚 度 大、 产 状 陡 的 穹 丘。 火 山 颈 相： 是 火 山 锥 被 剥 蚀 后， 残 存 的 具 充 填 物 的 火 山 通 道， 又 称 岩 颈、 岩 筒、 岩 管 等。 次 火

14、山 相： 是 与 火 山 岩 同 源 的、 呈 侵 入 产 状 的 岩 体。浅 成 相 与 次 火 山 相 特 征很 相 似， 区 别 是 看 它 们 是 否 与 火 山 岩 有 成 因 联 系， 如 果 与 火 山 岩 有 四 同 关 系， 则 为 次 火 山 岩； 否 则 就 是 浅 成 岩。四 同 关 系：同 时 间 但 一 般 较 晚； 同 空 间 但 分 布 范 围 较 宽；同 外 貌 但 结 晶 程 度 较 好； 同 成 分 但 变 化 范 围 及 碱 度 较 大六、火成岩的成分及其分类化学成分：1. 造 岩 元 素 O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti

15、 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 94.2%故化学成分常以氧化物的形式表示: SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, K2O, Na2O 和 H2O（9种） 其中, SiO2 = 34%75%为最重要的成分，是 岩 石 酸 性 程 度（ 基 性 程 度） 的 标 志。 超 基 性 岩 SiO266%根据岩石中全碱（Na2O+K2O)与SiO2含量的相对关系：里特曼（RittMann） 指数3.3 称为钙碱性岩； 3.3-9 为碱性岩； 9 为过碱性

16、岩。分为：越大，碱性程度愈强。挥发份 （6） H2O, CO2, CO, N2, SO2, SO3, H2S, HCl, H2F2. 次 要 元 素 P, H, Mn, B 等3. 微 量 元 素 岩 浆 中 存 在 大 量 微 量 元 素：Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Ta、Pb、Th、U 等 微 量 元 素 丰 度 及 其 比 值（ 如 K/Rb、K/Ba、Rb/Sr、Nb/Ta、Th/U 等， 对 探 讨 岩 石 成 因 和 岩 浆 演 化 有 重 要 意 义。4. 同位素示踪和放射性同位素分析： 常用于测岩体年龄和物源区成分。矿物成分： 岩

17、浆 岩 的 矿 物 成 分, 对 于 了 解 岩 石 的 化 学 成 分、 生 成 条 件， 以 及 岩 石 成 因 都 有 重 大 意 义。 同 时， 它 也 是 岩 浆 岩 分 类 和 鉴 别 的 主 要 依 据。 组 成 岩 浆 岩 的 矿 物， 常 见 的 不 过20 几 种， 这 些 构 成 岩 石 的 矿 物 统 称 为 造 岩 矿 物。硅铝矿物 ：SiO2 和Al2O3 含 量 较 高， 不 含 铁 镁。 如 石 英、 长 石 类 及 似 长 石 类。 这 些 矿 物 颜 色 均 较 浅, 所 以 又 叫 浅 色 矿 物。铁镁矿物：FeO 与MgO 含 量 较 高，SiO2 含

18、量 较 低。 如 橄榄石、辉石类、角闪石类和黑云母类。这 些 矿物 颜 色 一 般 较 深， 所 以 又 叫 暗 色 矿 物。硅 铝 矿 物 和 铁 镁 矿 物色率 :岩 浆 岩 中 暗 色 矿 物 的 百 分 含 量 称 为 色 率。浅色岩： 习 惯 上 把 花 岗 岩、 正 长 岩 等 浅 色 矿 物 占 优 势 的 岩 石 称 为 浅 色 岩。 其 色 率 在030 之 间。暗色岩： 色 率 在60100， 以 暗 色 矿 物 占 优 势 的 岩 石 称 为 暗 色 岩。 如 橄 榄 岩、 辉 长 岩 等。根 据 色 率 可 以 粗 略 判 断 岩 石 的 成 分 和 酸 性 程 度。镁

19、铁矿物根据矿物的成因：原生矿物：如高温的钾长石（透长石），高温石英（石英）成岩矿物：低温的钾长石（正长石）、石英次生矿物：黄玉、萤石、蛇纹石等石英、钾长石、斜长石、橄榄石、辉石、角闪石、黑云母硅铝矿物常见的七种造岩矿物：主 要 矿 物： 在岩石中含量众 多， 是划分岩石大类的依据.对于确定岩石名称 是不 可缺少的，在分类命名上起主要作用。 如石英、钾长石是 花岗岩的主要矿 物。次 要 矿 物： 在 岩 石 中 含 量 次 于 主 要 矿 物， 对 于 划 分 岩 石 大 类 不 起 主 要 作 用, 但 对 确 定 岩 石 种 属 起 一 定 作 用 的 那 些 矿 物。 如 闪 长 岩 中

20、的 石 英， 含 量 约2, 没 有 石 英 也 叫 闪 长 岩； 当 石 英5 时， 则 叫 石 英 闪 长 岩。主要矿物、 次要矿物、 副矿物副 矿 物： 含 量 很 少， 常 小 于1， 个 别 情 况 可 达 5， 在 一 般 的 分 类 命 名 中 均 不 起 作 用。 但 它 们 对 于 了 解 一 个 岩 体 的 形 成 条 件， 对 比 不 同 岩 体， 确 定 岩 体 时 代 以 及 研 究 稀 散 元 素 有 重 要 意 义。侵入岩的矿物共生组合规律1.超基性岩类：SiO2含量45，富含MgO、FeO，而K2O、Na2O含量少因此反映在矿物成分上，就以铁镁矿物为主，一般含量

21、可达 90%，主要是橄揽石、辉石，而长石含量很少或无。（橄榄岩）2基性岩类：SiO2含量为4553，随着SiO2含量的增加，FeO、MgO较起基性岩少，Al2O3、CaO含量则增，因此出现了辉石和基性斜长石共生，且含量近于相等。 （辉长岩）不同成分的岩浆岩中矿物共生的规律与化学成分的关系： 3中性岩类：SiO2含量为5366，FeO、MgO、CaO含量均较前者减少，而K2O、Na2O的含量却相对增加；因而出现了角闪石与中性斜长石共生，铁镁矿物则降低至 3 0左右。另外还有一类较富含K20和Na2O（形成钾长石）的中性岩（正长岩类）。（闪长岩） （正长岩） 4酸性岩类: SiO2含量 66%，F

22、eO、MgO、CaO含量大大减少，而K2O、Na2O则明显增加因此出现了石英、钾长石、酸性斜长石、黑云母等共生现象，其中铁镁矿物一般仅占10左右。 （花岗岩） 5碱性岩类: K2O、Na2O含量高，而SiO2含量较低，这类岩石的特点，是在暗色矿物中出现碱性辉石、碱性角闪石（都含Na），在浅色矿物中常出现SiO2不饱和的霞石，白榴石等。（霞石正长岩）由此便能看出化学成分变化反映在矿物组合上的规律性！1、橄榄石辉石组合: 相当于超基性岩,钙、铁、镁多而硅少，贫碱，出现大量镁铁矿物(橄榄石辉石等），不出现石英和长石2、基性斜长石辉石组合：相当于基性岩，铝和钙较多,铁、镁和硅均较充分，主要形成基性斜长

23、石和辉石,二者近于1:1，不出现石英3、中性斜长石角闪石组合：相当于中性岩，钠、钾略有增加，铝、 硅、 钙、铁、镁均较充分，主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母，可能出现，少量石英和钾长石，浅色矿物：暗色矿物2：1六 种 典 型 的 岩 浆 岩 矿 物 共 生 组 合4、石英钾长石酸性斜长石组合：相当于酸性岩，钠、钾、硅含量高，铁、镁、钙低，石英、钾长石、酸性斜长石等浅色矿物为主。5、钾长石黑云母角闪石组合：其SiO2相当于中性岩，钠、钾高而铁 、镁低，大量出现钾长石。6、霞石钾长石组合：其SiO2接近于基性岩(平均53.36) 钠、钾含量很高，出现霞石，因钠过多，故常出现碱性暗色矿物。火 成

24、岩 的 分 类自 然 界 的 火 成 岩 多 种 多 样， 已 有 岩 石 名 称 多 达1000 种 以 上， 它 们 之 间 在 成 分、 结 构、 共 生 组 合、 产 状 和 成 因 上， 既 有 联 系 也 有 差 异。 因 而， 正 确 地 认 识 这 些 联 系 和 差 异， 进 行 合 理 的 归 纳， 是 火 成 岩 分 类 的 主 要 任 务。依 据 火 成 岩 的 化 学 成 分里特曼组合指数 =(K2O+Na2O)2/(SiO2-43) 酸 度 和 碱 度 是 岩 浆 岩 分 类 的 重 要 化 学 成 分 依 据，酸 度 即SiO2 含 量， 据SiO2 重 量 百

25、分 数， 通 常 将 岩 浆 岩 分 为 四 大 类： 超 基 性 岩 SiO2 66%据 碱 度 可 将 岩 浆 岩 划 分 为 三 种 主 要 类 型: 钙 碱 性 岩 9依据火成岩的矿物成分划分的大类一般按岩石的色率及石英的情况分为：超镁铁质岩 暗色矿物90% 镁铁质岩 10%90%中性岩 10%90%且石英5%根 据火 成 岩 的 相 特 征 可 将 岩 浆 岩 分 为： 火 山 岩 a. 熔 岩 b. 火 山 碎 屑 岩 c. 次 火 山 岩 d. 火 山 碎 屑 沉 积 岩 及 沉 积 火 山 碎 屑 岩依 据 火 成 岩 的 相 及 结 构 侵 入 岩 a. 浅 成 岩： 侵入深度0-3km b. 中 深 成 岩 3-10km c. 深 成 岩 10km 火成岩分类表几点说明: 每 一 类 侵 入 岩 和 火 山 岩 在 成 分 上 类 似