课件-岩浆岩岩浆岩岩石学

岩浆岩岩石学（Igneous

Petrology)张 宁

地勘楼

715，

:第

一

章绪

论1,岩石：是天然产出的,由一种或多种矿物颗粒、火山玻璃和生物遗骸等构成的固态集合体。有的岩石由一种矿物组成：如，灰岩主要由方解石组成,石英砂岩主要由石英组成。有的岩石由多种矿物组成：如，花岗岩由:石英、长石和黑云母等组成。一、几个基本概念2011-9-5一组美丽的矿物2，岩石学（Petrology）：是专门研究地壳、地幔及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。陨石、月岩,火星岩等宇宙来源的岩石，也是岩石学的研究对象。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。3，火成岩:由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆，在侵入

或喷出地表冷凝而成的岩石。或简单地说，由岩浆冷凝固结而成的岩石称为火成岩。也可称之为岩浆岩。4，火成岩岩石学：又称岩浆岩岩石学，是研究岩浆的

、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

因机理及与构造、矿产关系等的一门独立科学。5,

组成地壳的三大类岩石类型岩浆岩（Igneous

rocks）沉积岩（Sedimentary

rocks）变质岩（Metamorphic

rocks）岩浆岩:由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆，在侵入

或喷出地表冷凝而成的岩石。或简单地说，由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。也可称之为火成岩。沉积岩(Sedimentary

rocks)：在地壳表部的岩石，在地球发展过程中，不可避免地要

到各种外力作用的剥蚀破坏，然后再把破坏产物在原地或经搬运沉积下来，再经过复杂的成岩作用等过程形成的岩石。沉积岩的形成过程一般可分：风化作用与剥蚀作用、搬用、沉积作用和固结成岩作用等四个阶段。变质岩(Metamorphic

rocks)：由内力作用引起的岩石变化的作用称为变质作用。无论什么岩石(岩浆岩、沉积岩)，由变质作用重新形成的岩石，就是变质岩。变质岩一方面受原岩的控制，而具有一定的继承性，显示出原岩的某些特征；一方面由于变质作用，而在矿物成分、结构和构造上又与原岩有明显的差异3,三大岩石在岩石圈中的分布沉积岩7.9%变质岩27.4%岩浆岩64.7%花岗岩10.4%闪长岩花岗闪长岩11.2%正长岩

0.4%玄武岩、辉长岩角闪岩、榴辉岩42.5%橄榄岩

0.2%三大岩是可以相互转化的--岩石的循环.在地球

压力作用下，岩浆沿着岩石圈的薄弱地带侵入岩石圈上部或喷出地表，冷却凝固形成岩浆岩。

露地表的岩浆岩经风化作用形成沉积岩。同时，这些已经生成的岩石，在一定的温度和压力下发生变质作用，形成变质岩。不管什么岩石，一旦进入高温（大于700～800℃）状态，岩石就将逐渐熔融成岩浆,岩浆在一定的条件下再次侵入或喷出地表，形成新的岩浆岩，并与其他岩石一起再次接受外力的风化、侵蚀、搬运和堆积。如此，周而复始，使岩石圈的物质处于不断的循环转化之中。6.三大岩石的循环火成岩沉积岩变质岩岩石学课程安排岩浆岩—张宁教授沉积岩—张宁教授变质岩—赵军红教授二、地球的岩石1，岩石圈：顾名思义，岩石圈是由岩石组成的，它包括全部的地壳和上地幔顶部。岩石圈的厚度不均一，平均厚度约为100公里。岩石圈记录了过去发生的地质事件，提供了地球和行星历史的资料。对岩石圈的了解，成为了认识地球历史的关键。处于地球

构造最外层的岩石圈是地理环境的重要组成部分，由于位置的特殊性，岩石圈既与地球外部圈层直接相接触，受到来自地球大气、水、生物等外力作用的影响。如大气中的氧与

等成分、大气运动与热力变化作用于地表的岩石、参与岩石的破坏与形成过程；水的循环与生物的作用参与地表形态塑造的过程等。岩石圈又与地球

圈层相交接，受到来自地球

内力作用的影响，如地壳运动、火山、

等。从而综合性地影响着地表的物质组成和形态结构。另一方面，岩石圈又在不同程度上影响着大气圈、生物圈与水圈。作为地理环境的组成部分，岩石圈表层是地球上生命赖以生存的物质基础，是人类活动主要的场所，构成岩石圈的岩石、矿物和土壤是人类生活、生产不可缺少的自然资源。(地球的层圈构造地壳、地幔、地核）层圈名称特征地壳岩石圈1.是由岩石组成的地球外壳。上部花岗质层（硅铝层）平均密度为2.7g/cm3，下部玄武质层（硅镁层）平均密度为3.3g/cm3。大陆地壳平均厚33km（最厚>70km），广泛分布有沉积岩、岩浆岩、变质岩，最老的岩石

为38亿年，具有硅铝层和硅镁层大洋地壳平均厚8km（最薄<3km），主要为玄武岩类及现代沉积物，只有硅镁层没有硅铝层。是所有地质作用的场所，也是目前地质学研究的主要对象。莫霍面地幔上地幔为坚硬岩石，与地壳共同构成地球外表。60km±共同特征：为超铁镁质岩石。平均密度：3.5g/cm3软流圈横波

速度明显降低，<10%的岩石处于熔融状态，其强度降低、塑性增加，物质发生蠕变，并缓慢流动。是岩浆的发源地，也是构造运动的动力源。250km波速迅速增加，物质密度增大由3.64g/cm3增至4.64g/cm3。650km下地幔波速平缓增加，密度为5.1g/cm3，化学成分与上地幔相似，铁的含量增加。

2900km

古登堡面地核外核平均密度10.5g/cm3，

纵波速度急剧降低横波

，推测为液态，温度约

3000℃，压力大于3×1011Pa4642km过渡层纵波速度加快，推测其物质从液态过渡到固态5157km内核纵波突然加速，并出现由纵波转换成横波，表明物质为固态，平均密度12.9g/cm，与陨石相似推测内核物质主要成分为铁、镍，故称为铁镍核。岩石圈是由地壳和上地幔组成，其下部为岩石圈下面是软流圈。岩石圈的厚度不均一，因地而异。一般而言，大陆地壳的岩石圈厚度大于海洋地壳的岩石圈厚度。板块理论是六十年代中期兴起一种新的大地构造理论,它认为岩石圈的构造单元是板块。全球整个岩石圈可被划分为六块：欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、洋板块和南极板块。三，岩浆岩（火成岩）与板块构造的关系六块中，太平洋板块完全由大洋岩石圈组成，其他5块是由大洋岩石圈及大陆岩石圈组成。板块

是稳定的，地壳处于比较宁静之中，而板块之间的交界处是地壳运动激烈的地带，经常发生火山喷发、

、岩层的挤压褶皱及断裂。板块运动：由于地幔的对流运动，使得漂浮在它上面的板块也被带动做水平运动及碰撞。当板块互相碰撞时，密度较大的一边会下降到另一边下方，称作俯冲，而发生俯冲的地区称为俯冲带或聚合性板块交界。俯冲的过程中，高温会将俯冲的板块熔融形成岩浆,岩浆借由浮力缓缓上升，最后

成为岩浆库。通常在

深处高温高压下的岩浆，与周围环境处于平衡状态。但一旦岩石圈发生破裂或产生压力差，平衡被打破，岩浆就会上升。由于受到上覆地壳的挤压，一部分岩浆在地壳深处缓慢冷却结晶，一部分可以达到离地表较近的浅处较快冷却结晶，或者冲破地壳以火山的方式喷溢出来迅速冷却。人们根据板块理论建立了全球岩浆作用模式,该模式认为，大多岩浆作用都分布在各个板块的边缘地带，少数则分布在板块

.世界范围内大约有1500座火山，主要分布于环太平洋和洋中脊火山的全球分布热点理论：大多数岩浆是通过板块的边界断裂到达地表。但是，世界上约5%的岩浆作用位于板块

，如

夏威夷群岛火山。夏威夷群岛离最近的板块边缘有3200公里。显然用板块理论释解释

是行不通的。热点理论认为,夏威夷群岛是由地球一个神秘的热点而形成的。当太平洋板块在这个热点上移动时，板块底层岩石就被熔化，最后变成岩浆作用及火山。这些神秘的“热点”即

地幔柱：深部地幔热对流运动中的一股上升的圆柱状固态物质的热塑性流，即从软流圈或下地幔涌起并

岩石圈而成的热地幔物质柱状体。它在地表或洋底出露时就表现为“热点”。热点上的地热流值大大高于周围广大地区，甚至会形成孤立的火山。这一理论成功地解释了夏威夷群岛形成的过程.夏威夷群岛是一列连续喷发的火山链岛，它一端连接着现代活火山，沿此链距离现代活火山越远，其越老。这被认为是：当岩石圈板块运动时，固定不动的地幔柱在板块表面留下的热点迁移的轨迹。位置固定不动的地幔柱热点,在运动着的板块之上勾画出板块运动的痕迹----夏威夷火山链火山链岛中，各个火山岛的自南向北有规律地逐渐变老。夏威夷的绳状熔岩沉没在珍珠港水下的亚利桑娜号四，岩浆岩（火成岩）与环境及资源1，影响全球气候火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体，对气候造成极大的影响。因为在这种情况下，昏暗的白昼和狂风暴雨，甚至泥浆雨都会困扰当地居民长达数月之久。火山灰和火山气体被喷到高空中去,它们就会随风散布到很远的地方。这些火山物质会遮住阳光,导致气温下降。此外,它们还会滤掉某些波长的光线,使得

和月亮看起来就像蒙上一层光晕,或是泛着奇异的色彩,尤其在日出和日落时能形成奇特的自然景观。2，破坏环境火山爆发喷出的大量火山灰和暴雨结合形成泥石流能冲毁道路、桥梁,淹没附近的乡村和城市，使得无数人无家可归。泥土、岩石碎屑形成的泥浆可象洪水一般淹没了整座城市。岩石虽被火山灰云遮住了，但火山刚爆发时仍可看到被喷到半空中的巨大岩石。火山喷发产物－挥发份美国圣海伦火山当火山爆发时，伴随着惊天动地的巨大轰鸣，石块飞腾翻滚，炽热无比的岩浆像条条凶残无比的火龙，从喷涌而出，吞噬着周围的一切，霎时间，方圆几十里都被笼罩在一片浓烟迷雾之中。有时候，由于火山爆发，还能使平地顷刻间矗立起一座高高的大山，如赤道附近的乞力马扎罗山和科托帕克希山就是这样形成的；有时候，又能在瞬间吞掉整个村庄和城镇。维苏威（Vesuvius）火山是欧洲大陆唯一的活火山，它最著名的一次喷发发生在公元79年八月二十四日，当时古罗马的赫库兰尼姆（Hercula

）和庞培（Pompeii）两镇被，仅庞培城，就近2万人.火山：庞培废墟与维苏威火山从火山灰中发掘的庞培古城废墟火山3，滋润土地土地是世界最宝贵的资源，因为它能孕育出各种植物来供养万物。如果火山爆发能给农田盖上