岩石学岩石学1第一、二章课件

1、岩石学（Petrology） 岩石学（Petrology） 第一篇 绪论第一章 岩石及其地质分布 一、岩石（Rock）及其成因分类 岩石是天然产出的, 由一种或多种矿物（包括火山玻璃、生物遗骸、胶体）组成的固态集合体。 要点： . Natural, not man-made or synthesize . Solid matter 岩石的成因分类 岩石根据成因可分三类：火成岩（岩浆岩）、沉积岩、变质岩。第一篇 绪论第一章 岩石及其地质分布 岩石成因分类 (1)、岩浆岩（Magamatic rocks, Igneous rocks） 是由地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融作用(partial mel

2、ting)形成的岩浆(magma)，在侵入地下一定深度或喷出地表冷凝而成的岩石。 高温岩浆侵入地下形成的岩石称为侵入岩（Plutonic rocks）, 如花岗岩。 高温岩浆喷出地表（或在近地表就位）形成的岩石称为火山岩 (Volcanic rocks)。 岩石成因分类 (1)、岩浆岩（Mag岩石学岩石学1第一、二章课件 (2)、沉积岩(Sedimentary rocks) 主要由地表分化产物、生物、火山碎屑物等，在外力作用下搬运、沉积、固结而成的岩石。 (3)、变质岩(Metamorphic rocks) 是由岩浆岩、沉积岩经变质作用转化而成的岩石。 灰岩大理岩 T200C，有新的矿物生长、

3、结晶 (2)、沉积岩(Sedimentary ro岩石学岩石学1第一、二章课件二、岩石学的定义( Petrology) 岩石学是地质学领域的一门重要分支学科，是研究地壳、地幔及其它星体产出的岩石分布、产状、成分、结构、构造、分类、命名、成因、演化等方面的科学。 岩石学的分支学科 岩类学或岩相学（Petrography） 岩理学（Petrogenesis） 试验岩石学（Experimental Petrology）二、岩石学的定义( Petrology) *岩石学的定义( Petrology) 岩石学是地球的物质科学，是研究地球过程的核心对象.。当岩石学变成物质科学，并与地球物理学结合的时候，岩

4、石成因学（petrologenesis）成熟了。包含不同构造环境中的矿物学与地球化学和完全扎根于地球物理学的岩石学，在帮助揭示地球的过程中有着明显的和光明的前景(Peter Wylie，2019)。 *岩石学的定义( Petrology) 三、学习岩石学的意义 1、岩石是组成地球的物质基础 三、学习岩石学的意义 1、岩石是组成地球的物质2、寻找矿产资源 * 与沉积岩相关的矿产资源：石油、天然气、煤及非金属矿产 * 与岩浆岩及变质岩相关的矿产：Cr-Co-Ni-PGE-Cu-Au-Ag-W-Sn-Te。红宝石、蓝宝石、翡翠等。 * 有些岩石本身就是矿产： 玄武岩：铸石、路基 花岗岩：石材 石灰，

5、石英砂等2、寻找矿产资源The Jinchuan ultramafic intrusion is 6500 meters long, and average 400 m in width in surface. The Jinchuan ultramafic intrusThe Enrichment Processes of Platinum Group Elements in Jinchuan Cu-Ni-PGE Deposit The Enrichment Processes of Pl3、与环境科学密切相关 地质事件与环境密切相关 火山活动， 殒击事件等 农田开发 地方病防治 建筑 总上

6、所述，人类社会可持续发展以及人与自然的协调所必须解决的重大问题：资源开发、环境保护及灾害防治等均与岩石学密切相关。3、与环境科学密切相关4、岩石是地球演化的记录册 对有关岩石的形成时代、时空分布及其形成条件的研究，可以对解决地质历史演化中的许多重大问题。 现代的沉积物与地质历史上的沉积物的丰度有很大的差别, 其原因何在？ 有些火成岩，如科马提岩，多数出现在太古代，块状斜长岩、更长环斑花岗岩多数出现在元古代，如何根据这些岩石的特征来认识地球的演化？ 大规模溢流玄武岩形成的机理？ 4、岩石是地球演化的记录册四、岩石在地球上的分布地球的层圈构造分异后的地球具有层圈构造，根据地球物理的资料，地球可划分

7、为三个一级的层圈，地核、地幔和地壳，其中地核占地球总体积(1.0831021m3 )的16.2%，地幔占83.2%，地壳占0.6%，在它们之间分布有明显的地震波速突变的不连续界面（或带）。 地球的层圈构造示意图（引自L.A.Raymond,2019）CLC：大陆下地壳 四、岩石在地球上的分布地球的层圈构造示意图岩石学岩石学1第一、二章课件岩石学岩石学1第一、二章课件岩石学岩石学1第一、二章课件岩石学岩石学1第一、二章课件原始熔体在水-氢压力下实验的分层结果，分成氢-镍-铁层（Fe、Ni、H2）、铁质超基性层(Mg、Fe、Si），超基性层(Mg、Si），过渡层（Mg、Si、Al）和基底层(Na、

8、K、Si、Al)，并与地球结构略图对比原始熔体在水-氢压力下实验的分层结果，分成氢-镍-铁层（Fe岩石学岩石学1第一、二章课件第二篇、火成岩石学（Igneous Petrology）火成岩石学定义 火成岩石学是研究岩浆起源、活动、演化、结晶及其岩石的组成、分布、产状、成分、结构、构造、分类、命名、共生组合、成因机理与构造、矿产关系的一门独立学科。 第二篇、火成岩石学（Igneous Petrology）第二章、岩浆与岩浆作用一、岩浆（magma） 岩浆是由已存在的地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融形成的，它可以全部由液相的熔体组成，也可以含有部分固态物质和挥发分 。 第二章、岩浆与岩浆作用 1.

9、原生岩浆（ primary magma） 由地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融作用形成的成分未遭受变异的岩浆。 在一套火成岩组合中，原生岩浆可能是Mg值最高的岩浆（Mg*=0.68-0.75）。2. 母岩浆（Parent magma）和派生岩浆（Derivative magma） 通过各种作用（分异作用、同化作用、混合作用等）产生派生岩浆的独立的岩浆称为母岩浆。 经分异作用产生的岩浆称派生岩浆，又可称为进化岩浆（Evolved magma）。 1. 原生岩浆（ primary magma） 原生岩浆可以成为母岩浆，但母岩浆不一定是原生岩浆。 母岩浆与派生岩浆具有成因联系，它们是母体与子体的关系，在

10、成分上可形成相互联系的系列。 例如玄武岩浆可通过分异作用产生安山岩和英安岩，从而形成了玄武岩安山岩英安岩系列。 二、岩浆的形成和运移1.岩浆形成 (1) 升温 （T ） (2) 减压 （P ） (3) 固相线下移 初始熔融条件变化，如流体加入 部分熔融-迁移聚集-岩浆房-喷发或侵入 研究发法：实验岩石学二、岩浆的形成和运移1.岩浆形成正常地热梯度不能形成岩浆温度、压力、挥发份:如果不是这些因素起作用，“正常”情况下将不会有岩浆形成（无论是地幔还是地壳）正常地热梯度不能形成岩浆温度、压力、挥发份:如果不是这些因全球活火山分布图全球活火山分布图岩石学岩石学1第一、二章课件Decompression

11、 meltingDecompression melting 2. 岩浆的分凝(magma segregation) 岩浆分凝是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集中的作用，控制因素有：熔体分数 (即部分熔融程度），源区的渗透性，熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力，残留固相与熔体的流变性质（主要是粘度）及源区的范围等。 2. 岩浆的分凝(magma segreg 3. 岩浆的上升与侵位(magma ascent and emplacement) 岩浆分凝后, 岩浆的密度低于源区的岩石，产生重力不稳定性及浮力，导致岩浆上升，当岩浆上升至上部岩石的密度与其相当时，岩浆体停止移动形成侵入岩。 岩

12、浆上升的动力是密度差及由于张开裂隙而发生的减压作用。 3. 岩浆的上升与侵位(magma asc 岩浆的上升侵位机制 1）底劈作用 岩浆加热顶部围岩使其粘度降低，自身则因浮力上升，迫使围岩向下流动，并占据其腾出的空间。底辟侵位的主要驱动力是岩浆的浮力和热动力，底辟侵位一般可分早期穹隆阶段、中期底辟上升阶段和晚期侧向挤断三个阶段。 岩浆的上升侵位机制 岩浆加热顶部围岩使其粘度降低，自 岩浆的上升侵位机制 1）底劈作用 2）顶蚀作用 3）岩墙扩展作用 4）火口沉陷 岩浆的上升侵位机制 三、岩浆的性质岩浆的密度：单位体积内所含岩浆的重量。与岩浆成分、温度、压力等因素有关。玄武岩熔体的密度与压力的关系

13、图测量条件，压力为0.71和1Gpa时，T=1350-1400， 三、岩浆的性质玄武岩熔体的密度与压力的关系2. 岩浆的粘度:粘度反映流体流动的难易程度。粘度的单位是Pas（帕斯卡秒)。 * 岩浆的粘度（degree of viscosity）与岩浆成分、结构有关；岩浆的粘度在冷却时明显的增加；随压力增大而略增加。2. 岩浆的粘度:粘度反映流体流动的难易程度。粘度的单位是P 3. 岩浆的温度 各类熔岩喷出温度的估算值（引自Carmichael，1974） 3. 岩浆的温度各类熔岩喷出温度的估算值（引自Car 4. 岩浆中挥发分现代火山喷发时有大量气体逸出，已固结的火山岩标本有些含相当数量的气孔

14、都充分说明了岩浆中含有挥发组分。成份有：CO2, CH4, NH3, H2, HCl, HF, H2S, SO2, P2O5 和H2O等 美国圣海伦斯火山在1980年5月18日发生强烈喷发，火山的喷发导致了山崩和塌方，并喷出了大量的火山灰和浮岩碎屑，400米的山峰爆炸崩溃，在62平方公里的范围内充满了崩碎的碎屑 。 美国圣海伦斯火山在1980年5月18日发生强烈喷发，四、岩浆的分异、混合和同化（1）分异作用（2）混合作用（Assimilation）,（3）同化混染（Contamination）. 岩石学岩石学1第一、二章课件（1）岩浆分异作用 分异作用是指原来成分均匀的岩浆，在没有外来物质加入

15、的情况下，依靠本身的演化，最终产生不同组份的火成岩的作用。 *分离结晶作用：岩浆结晶作用阶段，早结晶的高熔点矿物与熔体分离，并使残余岩浆的成分发生连续的变化（重力分离作用、流动分异作用）。 （1）岩浆分异作用 2. 熔离作用 熔离作用是指原来混溶的熔体因物理或化学的原因分离为不混熔或混溶程度低的两种熔体的过程。物理因素可以是温度、压力的变化，化学因素则与第三种成分的加入有关。如在炼钢炉中加入CaCO3和CaF2可使铁水和炉渣分为互不混熔的液层。 2. 熔离作用Norman L. Bowen (1887-1956)- “Father of Modern Igneous Petrology”, Princeton University Press, 334pp, 1928 基本原理仍然有效.著名的鲍文反应原理：“实验研究过的许多造岩矿物体系都是反应关系，而不是共结关系，因此，发生结晶分异作用是可能的。“结晶分异作用可以以下几种方式发生：(1) 早期结晶阶段形成的高密度矿物的晶体沉降； (2) 固溶体矿物环带; (3)结晶作用结束阶段岩浆透过结晶网格萃取。无论是哪一种方式，由于晶体与液体分离而不再接触，都可以导致岩浆成分发生改变。”“缓慢冷却促进晶体生长和沉降；太慢的冷却可以导致平衡结晶作用，并因此减小形成环带结构的可能性; 太快的冷却将导致玻璃的形成。”“结晶形成的岩石,特别是象斜