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地质学基础基础地质讲课提纲第一讲:地球的圈层结构与地质学研究的范围1、 宇宙大爆炸假说与地球的形成（1）宇宙：是时空概念的总和。关于宇宙的时空范围，有限与无限，古往今来人们有各种说法，这里只介绍目前比较认同的说法。大爆炸宇宙形成假说是目前宇宙形成假说中最流行的一种，按照这一假说，宇宙在时空上都是有限的。宇宙形成的约200亿年左右，银河系形成的约170亿年左右，太阳系各行星形成的约46亿年。（2）地球及太阳系其它行星的形成：目前比较认同的假说是气态星云冷凝聚的说法，与宇宙大爆炸形成由热到冷的过程不同，太阳系行星的形成是由冷到热的过程。采用多等方法测试的太阳系陨石的年龄均在4546亿年之间。（3）类地行星：水星、金星、火星、地球称为类地行星,其质量小、体积小、密度高、旋转慢,卫星少或无,挥发性元素低,具有固体岩石表面; 类木行星：木星、土星、天王星、海王星，主要由氢、氦及其他轻元素组成,其质量大、体积大、密度小、旋转快、卫星多、挥发性元素丰度高;冥王星为小的石质行星.2、地球的圈层结构地球从内到外可以分出地核、地幔、地壳、水圈、大气圈等几个圈层，其中地质学涉及最多的是地壳、地幔和水圈。（1）划分地球圈层的几个地球物理面1）古登堡面：地核与地幔的分界面，位于地下2885 KM深度，此界面上下地震波速发生明显变化，此界面之下为液相，横波不能通过。2）莫霍洛维奇面（简称莫氏面或M面），地壳与地幔的分界面，大陆地区一般位下3040 KM深度，最深青藏地区可达6080 KM深度；海洋地区一般515KM深度。3）康拉德面（简称康氏面）：上地壳（硅铝层）与下地壳（硅镁层）分界面，此界面上下地震波速明显变化，纵波由6、1KM /秒增至6、46、7 KM /秒，此面不是一个连续的界面，海洋中缺失，大陆地壳也不是连续分布的。（2）地核：古登堡面以下至地心（2885 KM6370 KM），分为内核与外核两部分1）内核：63705155 KM，固态，主要由铁、镍组成，密度12、713、0克/立方厘米、压力332370吉帕、温度47206000度；在4640 KM5155 KM处有一个过渡区，物质呈固液过渡状态；2）外核：2885 KM4640 KM，液态，横波不能通过，主要由铁、镍组成，密度5、712、0克/立方厘米、压力143298吉帕、温度37005500度；液态外核的旋转是核幔边界形成地球磁场的主要原因。（3）地幔：由莫霍洛维奇面至古登堡面之间为地幔（M面2885 KM），分为上地幔和下地幔两部分，其中上地幔是地质学涉及较多的部分。1）下地幔（670KM2885 KM）：主要由硅酸盐与金属氧化物和硫化物组成。平均密度5、7克/立方厘米、压力约135吉帕、温度18504400度。2）上地幔（M面670KM KM）：主要由相当橄榄岩成分的超基性岩组成组成。物质呈固态结晶质，但具较大的塑性，可进一步分成软流圈和榴辉岩圈。榴辉岩圈：成分相当于玄武岩，密度特别大；软流圈（低速层）：位于60 KM400 KM深处，岩石塑性更强，并存在部分熔融现象，超铁镁质岩浆形成与此，因此也有将软流圈以上的地幔部分与地壳一起成为岩石圈，并认为板块的运动是在软流圈的界面上的。（4）地壳：地表至M面，大陆地区一般厚3040 KM，青藏高原60 KM80 KM，平均厚33 KM；大洋地区厚515 KM。根据康拉德面大陆地壳分为上地壳（硅铝层）与下地壳（硅镁层），大洋地壳缺失硅铝层，只有硅镁层。（5）水圈：地表水体的总和，包括江、河、湖、海、冰川、地下水等，其中海洋占水体总量的97、1%，陆地不到3%，并且77%集中在两极冰盖中。（6）大气圈：由地表到8001000KM太空，主要由氮约78%、氧约21%、氩约0、93%、二氧化碳0、03%等组成。可分为对流层：010KM、平流层：1055KM、中层：5590KM、暖层：90800KM、散逸层：8001000KM。大气质量的99%集中于032 KM的空中。（7）生物圈：地球表层有生命活动的圈层，其范围在陆地和海洋中均可深达万米，向上不超过臭氧层（555 KM），已经发现的生命活动不超过8000 M高空。（8）地球水圈、大气圈的形成与演化3、地质学研究范围与学科体系地质学主要的研究范围主要是岩石圈，涉及地幔、水圈和大气圈、生物圈。主要研究内容包括物质组成、物理化学性质、结构构造、地球的形成及演化历史、地球生命的发生及演化、地壳运动、矿产的形成与勘察等。主要学科体系有：（1）地球物质组成：矿物学、岩石学、地球物理学、地球化学、同位素地质学。（2）、地球历史：地史学、地层学、古生物学、前寒武纪地质学、第四纪地质学。（3）、地壳运动：构造地质学、火山学、地震学。（4）、地表特征和地质作用：地貌学、冰川地质学、海洋地质学、动力地球学。（5）、能源和矿产资源：矿床学、石油天然气地质学、煤田地质学、水文地质学。（6）、人类生存环境和工程建设：工程地质学、环境地质学、灾害地质学。（7）相关技术：勘查地球物理学、勘查地球化学、地质调查技术、地质勘察技术、探矿工程技术、地质分析测试技术、地质测绘技术、遥感地质技术、地质信息技术等。本次介绍的地质学内容主要有：矿物学、岩石学、地层学、古生物学、构造地质学、地史学等有关内容，只是进行粗浅的介绍，相当科普程度，目的是使诸位对于地质学的研究内容、工作程序和工作方法有一个概略的了解，有助于今后的工作。20第二讲:矿物学有关概念与常见矿物1、矿物学有关概念及矿物分类矿物：由地质作用形成的天然单质或化合物，具有确定的化学成分，固态者具有固定的内部结构，在一定的物理化学条件范围内稳定。目前已知矿物约4145种。（1）自然元素矿物：自然界中呈单质或多种元素组成的金属化合物产出的矿物，如自然金、自然银、自然汞、自然铜、自然铂、金刚石、石墨等，主要是金属矿物。（2）硫化物矿物：以硫化物为主，金属阳离子主要有铜、铅、锌、银、铁、钴、镍等，是主要的矿石矿物，如黄铜矿、辰砂、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、辉钼矿等。（3）氧化物矿物：金属元素、硅元素与氧或氢氧根构成的化合物，是地壳中分布比较广的矿物，也是主要的金属原料矿物，如石英、刚玉、赤铁矿、磁铁矿、黑钨矿等。（4）碳酸盐矿物：金属阳离子与碳酸根结合的化合物，金属阳离子主要有钠、钙、镁、钡、稀土元素、铁、铜、铅、锌、锰等，是分布比较广泛的矿物。常见矿物有方解石、菱镁矿、菱铁矿、凌锰矿、孔雀石、蓝铜矿。（5）硅酸盐矿物：金属阳离子与硅酸根结合的化合物，约占已知矿物的25%，是地壳中分布最广、数量最多的矿物。硅氧四面体是基本结构单位，与金属阳离子以离子键相结合。根据硅氧四面体连接方式及其与金属阳离子结合的形式，硅酸盐类矿物可以分成架状、岛状、环状、链状、层状物5个亚类。架状硅酸盐矿物一般呈浅色，硬度高，比重偏低，主要矿物为长石族矿物常见矿物有橄榄石、石榴子石、锆石、红柱石、绿柱石、辉石、角闪石、滑石、高岭石、长石、云母等。（6）其他矿物分类还有硝酸盐矿物、硫酸盐矿物、钨钼铬酸盐矿物、磷酸盐矿物、硼酸盐矿物等，因这些矿物不常见，故不在此介绍。1）结晶质（晶质）：组成物质的原子或离子在三维空间有规律的排列，具有格子状构造的固态物质，具有固定的熔点。2）非晶质（玻璃质）：组成物质的原子或离子在三维空间无规律的排列，不具有格子状构造的固态物质，无固定的熔点。3）晶体：结晶质构成，具固定的熔点和几何外形，但限于结晶条件其外型多不规则。4）晶系：晶体按对称程度分为三个晶族七个晶系：低级晶族：无高次对称轴，包括三斜晶系、单斜晶系、斜方晶系；中级晶族：具有一个高次对称轴，包括三方晶系、四方晶系、六方晶系；高级晶族：多于一个高次对称轴，等轴晶系。5）晶形：晶体的几何外形，每种晶体多有固定的外形，由晶体内部化学成分和晶体结构决定，是鉴别晶体的重要依据。6）单形：组成晶体的晶面为同一几何形状，共由47种单形，但常见的只有十几种，如六面体、四面体、八面体、菱形十二面体、四角三八面体、菱面体、四方双锥、六方双锥等。7）双晶（孪晶）：同种晶体间的一种非完全平行一致取向的规则连生体。如长石的卡式双晶、聚片双晶，石英的巴西双晶、道芬双晶。8）结晶水：在矿物晶格中占有确定位置的中性水，结晶水一般在温度100200度时就从晶格中逸出，最高不超过600度。如石膏含两个结晶水。9）结构水：以氢离子、氢氧根离子参加矿物晶格的水，结构水需要较高的温度才能晶格中逸出（几百度壹千度）。10）层间水：层状硅酸盐矿物晶个中结构层之间的中性水，不稳定，随温度升高逐渐逸出，至110度时绝大部分逸出。（7）肉眼鉴定矿物依据的几个主要特征：1、颜色，要分清矿物的原生色和次生色；2、透明度，矿物的透明度分为透明、半透明、不透明散记（以薄片中的透光性为准）；3光泽，矿物表面对光的反射能力，分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽等四级；4硬度，采用莫氏硬度计，由软到硬分十级：1滑石、2石膏、3方解石、4萤石、5磷灰石、6正长石、7石英、8黄玉、9刚玉、10金刚石；5比重，常见矿物的比重应记熟；6解理，矿物在外力作用下沿一定的晶面裂开成平面，称解理面，解理分为四级1极完全解理如云母、2完全解理如方解石、3中等解理如辉石、4不完全解理如橄榄石、5极不完全解理如石英。2、常见矿物（1）石英：sio2、比重2、652、66、硬度7、具压电性，为自然界分布较广的矿物，见于中酸性岩浆岩、沉积岩和变质岩中，主要有高温石英（六方晶系六方双锥、常温不稳定）和低温石英（三方晶系六方柱状、常见类型，具巴西双晶或道芬双晶）两种；柯石英、斯石英原是实验室在压力极高条件下人工合成的矿物，后来首先发现于美国亚利桑那州陨石坑，此后在其他陨石坑中发现，是冲击变质作用的主要依据。1）水晶：透明的石英称为水晶，按工业用途分为压电水晶、光学水晶、熔炼水晶、工艺水晶4种，其中压电水晶要求最高；水晶也是常见的宝石种类。2）玉髓：石英的隐晶质亚种，为低温热液或表生成因，多为肾状、葡萄状，玛瑙是玉髓的一种，二氧化硅胶凝体，具同心层结构，是主要的工艺美术原料和研磨原料，黑龙江省是我国玛瑙主要产出省，中生代甘河组玄武岩气孔中盛产玛瑙。3）蛋白石：为含结晶水的二氧化硅胶凝体，多呈蛋白色，具有变彩或火的蛋白石属比较名贵的宝石，如闪山石、猫眼石都属于蛋白石。（2）长石：长石族矿物的总称，包括正长石、透长石、微斜长石、斜长石等，为自然界分布最广的矿物，是岩浆岩和变质岩中的常见矿物。1）钾长石K(AISi3O8):正长石、透长石、微斜长石总称,肉红色或灰白色，玻璃光泽、硬度6、两组完全解理，具卡式双晶；2）斜长石:钙长石Ca (AISi3O8)与钠长石Na(AISi3O8)类质同象系列矿物的总称，包括钠、更、中、拉、培、钙6种长石,颜色灰白色或肉红色，聚片双晶。3）斜长石中的宝石：天河石、日光石、月光石、和氏璧（3）云母：自然界分布最广的矿物之一，主要见于酸性侵入岩和变质岩中。晶体属单斜晶系，假六边形，一组极完全解理，常见的主要有黑云母(k(Mg,Fe)3(AISi3O10)(OH)2)、白云母(KAI2(AISi3O10)(OH)2)两种。（4）角闪石：角闪石族矿物的总称，分为斜方角闪石和单斜角闪石两个亚族。1）斜方角闪石：斜方晶系，主要为直闪石，玻璃或丝娟光泽，硬度5、56，比重2、83、4，一组中等解理，主要产于富含镁的变质岩中，是角闪石石棉的主要矿物来源。2）单斜角闪石：单斜晶系，主要有透闪石、阳起石、普通角闪石、钠闪石、蓝闪石等，是含氢氧根的铁、镁、钙、钠、铝、链状硅酸盐矿物，类质同象普遍，硬度56，比重33、5，一组中等解理，是岩浆岩和变质岩中的常见矿物。3）普通闪石Na Ca2 (Mg,Fe，AI)5（AI，Si)4O112( OH)2:长柱状或针状，一组完全解理，颜色为不同色调的绿色，条痕无色，比重3、33、5，硬度6、57。为基性、超基性岩浆岩中的主要矿物。4）透闪石Ca2 Mg5(Si4O11) ( OH)2：晶体长柱状或针状，集合体呈放射状，白浅灰色，玻璃光泽，主要是不纯灰岩或白云岩接触变质的产物；阳起石Ca（Mg，Fe）5(Si4O11)2 ( OH)2：晶体长柱状，集合体放射状。成纤维状者为阳起石石棉。其颜色成不同的绿色，。软玉：透闪石、阳起石的纤维状集合体，是玉石的主要种类。（5）辉石：石族矿物的总称，分为斜方辉石和单斜辉石两个亚族。斜方辉石Mg2(Si2O6)+Fe2(Si2O6)：斜方晶系，主要为顽火辉石、古铜辉石、紫苏辉石，硬度56，比重在3、13、5，一组中等解理，主要产于基性、超基性岩浆岩中。单斜辉石Ca (Mg,Fe，AI)(AI，Si)2O6)：单斜晶系，主要有透辉石、钙铁辉石、普通辉石、霓辉石等，是铁、镁、钙、钠、铝、锂链状硅酸盐矿物，类质同象普遍，硬度56，比重3、23、6，一组中等解理，是基性、超基性岩浆岩和变质岩中的常见矿物。普通辉石：晶体呈短柱状或厚板状，横截面八边形，解理完全，绿黑绿色，玻璃光泽，硬度56，比重3、23、6，主要产于基性、超基性岩浆岩中。碱性辉石：富含钠的辉石，是碱性岩和变质岩中的常见矿物，呈隐晶质的碱性辉石属硬玉类，翠绿色的硬玉俗称翡翠，是一种名贵的玉种。（6）橄榄石(FeMg)2(SiO4)：铁镁硅酸盐，斜方晶系，斜方双锥，解理不完全，绿色，条痕无色，比重3、13、3，硬度5、56。为基性岩浆岩及变质岩的主要矿物。（7）锆石Zr(SiO4)：四方晶系，四方双锥，四方柱状，不完全解理，金刚光泽，颜色由无色到褐、紫、红等，硬度6、57、5，比重4、7，锆石分布广，产于各种岩石其硬度大、比重大、化学性质稳定，是研究前寒武纪古老变质岩系的理想测年样品。（8）石榴子石：等轴晶系，菱形十二面体等，镁铝榴石MgAI2(SiO4)、锰铝榴石MnAI2(SiO4)铁铝榴石FeAI2(SiO4)、钙铝榴石CagAI2(SiO4)、钙铁榴石CaFe2(SiO4)等几类。硬度6、57、5，比重4、64、7。（9）方解石Ca(CO3)：三方晶系，晶形多为菱面体，无色透明，玻璃光泽，一组极完全解理，比重2、62、8，硬度3。透明度好、无裂纹者称冰洲石。（10）金刚石(C)：等轴晶系，八面体、菱形十二面体等，无色、金刚光泽，硬度10，比重3、473、56。原生矿主要产于超基性岩中（金伯利岩即角砾云母橄榄岩）。（11）高岭石AI4(Si4O10)(OH)8: 单斜晶系，白杂色，硬度1，比重2、6。外生成因，为陶瓷的主要原料。（12）自然金(Au)：等轴晶系，八面体或立方体，但晶体十分罕见，多位树枝状、片状、粒状等，黄棕黄色，金属光泽，硬度2、53，比重15、619、3，具有极好的延展性，主要产于低温热液矿床中。（13）黄铜矿：正方晶系，四面体或八面体，金属光泽，黄铜色，条痕绿黑色，硬度3、54，比重4、14、3，主要产于热液矿床中，黄铁矿、方铅矿、孔雀石等伴生。（14）方铅矿(PbS)：等轴晶系，立方体等，完全解理，金属光泽，铅灰色，硬度23，比重7、47、5，主要产于中低温热液矿床中，与闪锌矿、黄铁矿等伴生。（15）闪锌矿(ZnS)：等轴晶系，四面体、立方体等，一组极完全解理，透明半透明，金刚光泽，褐、淡绿等色，硬度3、54，比重3、54、2，主要产于热液矿床中，与方铅矿、重晶石、萤石等伴生。（16）磁铁矿(Fe3O4):等轴晶系，八面体、菱形十二面体，无解理，金属半金属光泽，铁黑色，条痕黑色，硬度5、56、5，比重4、55、3，具强磁性，在岩浆岩和变质岩中广泛分布。（17）黄铁矿(FeS)：等轴晶系，立方体、八面体等，金属光泽，铜黄色，条痕绿黑色，硬度66、5，比重4、95、2。黄铁矿是地壳中分布最广的硫化物矿物，形成于各种不同的地质条件下，内生的黄铁矿常常是贵金属、有色金属的指示元素。（18）赤铁矿(Fe2O3)：三方晶系，菱面体，板状，无解理，金属半金属光泽，铁黑色，条痕樱红色，硬度5、56、5，比重4、95、3，良导电性，产于各种岩石中。第三讲、岩浆岩石学有关概念及常见岩石类型一、关于岩石学及岩石学有关概念1、岩石：是指天然产出的具有一定结构构造的矿物结合体，是构成地球上部（地壳+上地幔）的主要物质形态。2、关于三大岩类及其转化关系3、岩浆：地壳深部或上地幔物质部分熔融产生的炽热熔融体，其成分以硅酸盐为主，并溶有挥发分，具有一定的黏度，在构造或其他内动力的的影响下，可以侵入地壳或喷出地表，冷却后形成各类火成岩。4、一元岩浆论与多元岩浆论：地质学发展的初期阶段，人们认为地球只有一种原始岩浆，各种不同的岩浆岩都是由他演变而来的；目前，多元岩浆论的观点已为大多数地质工作者所接受。目前主要分为超基性、基性、中性、酸性四大岩浆类型。（1）超基性岩浆：形成于软流圈的部分熔融，成份相当于二辉橄榄岩。（2）基性岩浆（玄武岩浆）：形成于上地幔的部分熔融，温度约1300度，其中易熔组分形成玄武岩浆，难熔组分残留于上地幔（成份相当于纯橄榄岩）。（3）中性岩浆（安山岩浆）：根据现代安山岩主要分布于大陆边缘和岛弧区，构成环太平洋的安山岩线，安山岩主要形成于板块俯冲带上，是由于俯冲板块形成的。（4）酸性岩浆（花岗岩浆）：主要由于下地壳局部熔融形成的。（5）碱性岩类：指岩浆在演化过程中碱质组分达到碱性岩的标准，岩石中含有碱性矿物的岩石类型，其多数形成于稳定地块或拉张构造环境。5、鲍文反应系列：钙长石钙钠长石钠钙长石钠长石钾长石白云母石英；不连续反映序列：橄榄石镁辉石镁钙辉石角闪石黑云母钾长石白云母石英。鲍文反应系列是岩浆分异作用的重要形式。二、火成岩的结构、构造（一）、岩石结构1显晶质结构（全晶质结构）：岩石的矿物晶体肉眼可分辨结构，如花岗岩类。分为粗粒结构（大于5毫米）、中粒结构（52毫米）、细粒结构（20、2毫米）。2、显微晶质结构：组成岩石的矿物颗粒细小，肉眼不能辨认矿物结构，但是在偏光显微镜下可以辨认矿物结构。 3、隐晶质结构：组成岩石的矿物颗粒极其细小，在偏光显微镜下也不能辨认出矿物结构，但是有光性反应。 4、玻璃质结构：岩石完全或主要由天然玻璃质组成，主要见于喷出岩中。5、自形晶：岩石中的矿物具有较完整的固有晶形，是由于早期结晶的矿物在具有充分的结晶空间环境下形成的。6、半自形晶：晶体发育不完全，是火成岩中常见的岩石结构。7、他形晶：矿物晶体不出现固有的晶面，形状受相邻晶体留下的空间限制，是结晶较晚的矿物具有的特点。8、粒状结构：岩石中同种矿物粒径大小相近，分粗、中、西三种结构。9、花岗结构（半自形粒状结构）：深成酸性岩的常见结构，全晶质，主要矿物长石半自形粒状，斜长石比钾长石自形程度高，石英他形粒状，暗色矿物自形好。10、斑状结构：岩石中有大小两种晶体，大的称斑晶，结晶早，小的称基质，为晚期结晶的，一般为隐晶质或玻璃质。11、似斑状结构：全晶质结构，大小不同的两种晶体是近于同时形成的，大的斑晶主要是由于交代作用形成的，12、安山结构（交织结构）：基质中的斜长石微晶半平行而又互相交织排列，其间充填有玻璃质，因安山岩中比较发育，故名安山结构。（二）、岩石构造1、块状构造：组成岩石的矿物排列无一定的次序和方向，呈均匀分布，是火成岩中一种常见的构造。2、晶洞构造：侵入岩中具有的小型孔洞构造，其内经常生长有晶形较好的晶体获晶簇，在花岗岩中比较常见，如我省中生代晶洞花岗岩。3、流纹构造：流纹岩具有的典型构造，特征是不同颜色的矿物、玻璃质或气孔在岩石中呈一定方向的流状排列，是岩浆在流动过程中形成的，可以反映熔岩流动方向。4、气孔构造：火山岩常见的构造，岩浆喷出地表时，由于压力降低，气体从岩浆中逸出所形成的构造，为大小不一的孔洞，由于岩浆流动的原因，孔洞多呈椭圆形。5、杏仁构造：由于次生矿物充填与气孔中形成的构造，由于多呈椭圆形貌似杏仁故名，新生代以前的玄武岩最发育，充填矿物以沸石、方解石、玉髓、玛瑙为主。6、流动构造：岩浆在流动中形成的构造，包括流线和流面两种，流线为线状矿物大致平行流动方向排列形成的构造；流面为板、柱状矿物层状或带状排列形成的构造。流线反映流动方向，流面反映岩体接触面产状。7、柱状节理：中基性火山岩中发育，多为六边柱状，是由于岩浆冷却收缩形成的。8、石泡与球泡构造：粘稠度大的酸性岩浆中发育的一种球形构造，内部具有同心层及放射状构造（球泡不具放射状构造），是由于岩浆周期性析出气体和收缩形成的。9、珍珠构造：主要见于酸性火山玻璃中，为一系列的破裂的同心圆状裂纹，貌似珍珠状故名。是火山玻璃冷却收缩时形成的。三、火成岩的产状与岩相（一）火成岩的产状火成岩的产状指火成岩体的形态、大小和周围岩石的关系，以及形成时距离地表的深度与构造环境，是研究火成岩的重要构造要素。1、岩基：大规模的深成侵入体，面积超过100KM2。2、岩株：一种如树干状向下延伸的岩体，面积小于100KM2。3、岩床：呈层状延伸的侵入体，与地层产状比较和谐，多见于基性岩中。4、岩墙（岩脉）：为充填于岩石裂缝中的板状侵入体，产状多比较陡。5、火山锥：由火山喷发出来的熔岩和火山碎屑物围绕火山口堆积而成的圆锥形火山体，是中心是火山喷发的典型火山机构。6、火山颈：填塞在火山通道内的，由熔岩和火山碎屑岩构成的地质体，是恢复古火山机构的重要依据，也是成矿的有利部位。7、熔岩流：由火山口溢出的熔岩，沿山坡或河谷流动，冷凝后形成的地质体。(二)火成岩的岩相1、侵入岩：根据侵入时距地表的深度可以分成深成相（36KM），浅成相（1、53KM）。根据同一岩体的不同空间部位，可以分为边缘相、过渡相、内部相。2、火山岩：通常分为喷发相、火山通道相、潜火山相、火山沉积相等。1）喷发相：可以进一步分为溢流相、爆发相。2）火山通道相：地下岩浆房与地表火山口之间的通道称火山通道，其内的火山活动充填物构成火山通道相，为成矿的有利部位。3）潜火山相：火山活动时，未喷出地表的熔岩，侵入火山周围地质体所形成的岩石，兼有喷出岩和侵入岩的特点，多具斑状结构，与围岩侵入接触，也称次火山相。4）火山沉积相：火山周围的低洼地段，既有正常碎屑沉积，也有火山碎屑沉积。3、 火山喷发类型：根据现代活火山活动类型，可以分出以下几种：1）夏威夷型：以夏威夷火山岛命名，主要为玄武岩浆的宁静溢流，有牛粪状火山弹，火山灰很少，多形成盾状火山。2）斯特朗博利型：以意大利西海岸斯特朗博利火山命名，为中等黏度的中基性岩浆的喷发，有球形、纺锤形火山弹，火山渣，多为锥状火山。3）乌尔加诺型：以地中海西西岛附近乌尔加诺火山命名，为较高黏稠度的中酸性岩浆的喷发，以爆发形式为主，主要为火山弹，火山渣等火山碎屑物，熔岩流少见，火山锥比较低平。4）普林尼型：以考察为苏威火山遇难的科学家普林尼命名，为高黏稠度岩浆的强烈喷发，形成极高的的火山喷发柱和地面火山碎屑流，具坍塌的破火山口。5）还有培雷型、卡特迈型都是强烈爆发型的。4、世界上的主要火山带：距今一万年以来的全新世有过活动的活火山约1500座，其中70%分布于海底，主要位于洋脊。火山带与地震带平行相伴，靠近海洋一侧为地震带，靠近大陆一侧为火山带，主要由于板块俯冲形成的。全世界有四大火山带：1环太平洋火山带；2大洋中脊火山带；3地中海喜马拉雅火山带；4东非裂谷火山带，其中环太平洋火山带规模最大，全球现代火山喷发80%发生在环太平洋火山带上。四、火成岩的分类与主要岩石类型根据地壳中常见岩石类型与多元岩浆的观点，火成岩可以分为五大岩石类型，即超基性岩类、基性岩类、中性岩类、酸性岩类、碱性岩类。（一）、超基性岩类：sio2小于45%，以MgO,FeO组分为主的火成岩（包括铁镁矿物大于90%的超铁镁岩类），主要矿物为橄榄石、辉石。与铬镍钴铂等矿产有关。1、侵入岩纯橄榄岩：橄榄石10090%，辉石010%。粒状结构，深绿色，多与橄榄岩相伴。橄榄岩：橄榄石（大于40%）、辉石，少量角闪石黑云母等。粒状结构，深绿色。2、喷出岩苦橄岩：辉石、橄榄石为主，含镁高，淡绿色、黑色，隐晶质，微晶或崁晶结构。玻基辉橄岩：玻基斑状结构，斑晶橄榄石、辉石，具杏仁构造。金伯利岩（角砾云母橄榄岩）：浅成相，产于角砾岩桶中，由橄榄石、铬透辉石、金云母等组成，斑状结构，角砾状构造，是金刚石的含矿母岩，发现于南非金伯利。（二）、基性岩类：sio24552%，主要矿物为辉石、基性斜长石，基本不含石英。与基性岩有关的矿产主要有铁、钛、钒、铜、镍等金属矿产。1、侵入岩辉长岩：主要矿物单斜辉石、基性斜长石，次要矿物角闪石、橄榄石、黑云母，灰黑色，中粗粒结构，块状构造。是分布比较广泛的基性侵入岩。辉绿岩：基性浅成侵入岩，矿物成分与辉长岩同，具辉绿结构，灰黑灰绿色，多呈脉状产出。是分布比较广泛的基性脉岩。2、 喷出岩玄武岩：分布最广的基性喷出岩，灰黑色，多具气孔、杏仁构造和柱状节理，以斑状结构为主，斑晶主要为橄榄石、辉石和基性斜长石。基质多为隐晶质。广义的玄武岩根据岩石化学、矿物成分、构造环境等不同因素，可以分成很多类型。（三）、中性岩类：sio25265%，主要矿物为角闪石、中性斜长石，可含少量石英。与中性岩有关的矿产主要有铁、铜等黑色金属和有色金属矿产。1、侵入岩闪长岩：中性深成岩的代表，全晶质中粗粒，主要由斜长石、角闪石和少量黑云母、碱性长石等组成，深灰浅绿色，半自形粒状结构为主。闪长玢岩：中性浅成岩，深灰浅绿色，斑状结构，斑晶主要为斜长石、角闪石，基质细粒细晶质，是一种分布较广的浅成脉岩。3、 喷出岩安山岩：中性喷出岩的代表，浅绿灰紫色，斑状结构，斑晶主要为斜长石、角闪石、辉石，基质为玻基交织结构，分布于大陆边缘的造山带中，环太平洋的安山岩线。安山玢岩：过去指蚀变的安山岩，现在指潜火山岩，深灰浅绿色，斑状结构，斑晶主要为斜长石、角闪石，基质细粒细晶质，多分布于火山机构附近。安山玄武岩：介于玄武岩与安山岩之间的中基性喷出岩，灰绿灰紫色，斑状结构，斑晶主要为斜长石、角闪石、辉石，基质为玻基交织结构，多与安山岩相伴产出。英安岩：介于流纹岩与安山岩之间的中酸性喷出岩，灰白灰紫色，斑状结构，斑晶主要为长石、石英，基质为隐晶质，多与安山岩相伴产出。（四）、酸性岩类：sio2大于65%，浅色矿物大于暗色矿物，主要矿物为钾长石、酸性斜长石、石英，暗色矿物主要为黑云母。与酸性岩有关的矿产十分丰富，主要有铁、铜、铅、锌、金、银、钨、锡等黑色金属、有色金属和贵金属等矿产。1、侵入岩：花岗岩：分布最广的酸性深成岩，灰白肉红色，粗细粒花岗结构，块状构造，主要矿物为钾长石、酸性斜长石、石英，暗色矿物主要为黑云母及角闪石，在石英含量大于20%的基础上，根据碱性长石与斜长石的比例，可以进一步分成碱性花岗岩、碱长花岗岩、正长花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、英云闪长岩等。花岗斑岩：花岗岩的浅成相，斑状结构，斑晶主要为长石、石英等，基质为细粒的石英、长石等，多呈小岩株或岩脉产出，分布比较广泛。伟晶岩：具有粗粒或巨粒结构的酸性、碱性脉岩，矿物晶体粗大，几厘米至几米，以花岗伟晶岩常见，为水晶、云母、稀有元素矿床的重要成矿母岩。细晶岩：晶粒微细的酸性脉岩，主要矿物为碱性长石和石英，几乎不含暗色矿物，为岩浆活动晚期的产物，主要为花岗细晶岩。2、喷出岩流纹岩：酸性喷出岩的代表，灰白灰紫色，斑状结构或无斑隐晶结构，斑晶主要为石英和碱性长石，有时具球粒结构，发育流纹构造，基质隐晶质或玻璃质。珍珠岩（松脂岩、黑曜岩）：酸性火山玻璃，有时含石英、长石斑晶，多形成于火山机构附近，具珍珠构造者称珍珠岩，为轻质保温建筑材料的主要原料。（五）碱性岩类主要矿物为碱性长石、副长石，碱性暗色矿物的岩石。深成岩为霞石正长岩，浅成岩为霞石正长斑岩，喷出岩为响岩。碱性岩多与稳定区的基性、超基性岩和碱性正长岩共生。与碱性岩有关的矿产主要有铌、镐、稀土、钛、铁、磷等矿产。第四讲、沉积石学有关概念及常见岩石类型一、沉积岩石学有关概念1、沉积岩石学：研究沉积物和沉积岩的岩石学，重点研究沉积物的成分、特征和沉积作用；研究沉积岩的特征等。2、沉积物：构成沉积岩的碎屑物、有机物与化合物等。如碎屑物砂、砾石，有机物生物残骸，化合物sio2胶体等。3、风化作用：地壳表层与大气圈、水圈、生物圈之间物质与能量转化的表现形式。风化作用是在大气条件下岩石的物理性状和化学成分发生变化的作用，作用的营力有太阳辐射、水、气体和生物，按照岩石风化的性质分为物理风化、化学风化。4、物理风化作用：也称机械风化作用，是由于温度、湿度、压力的变化，引起岩石的破碎，块度由大变小、粒度由粗变细，并且为化学风化提供了进一步的条件。物理风化作用主要发生于气候干燥地区，主要由冻融和涨缩引起的。5、化学风化作用：在大气条件下，岩石受水或溶液的化学作用影响，发生的破坏作用。化学风化作用不仅使岩石破碎，而且使岩石的矿物成分、化学成分发生变化，产生新的矿物，如在湿热条件下，花岗岩中的正长石在水解作用下，经过脱碱去硅吸水形成高岭石，高岭石进一步水解变成铝矾土：K(AISi3O8)+n H2O4 KOH+8 Si O2+ AI4（Si4O10) (OH)8，AI4（Si4O10) (OH)8+ n H2O2AI2O3+ n H2O+4Si2O2+4 H2O6、沉积分异作用：混杂的物质在搬运沉积过程中，按照物理、化学性质分别沉积的作用。物理分异：按颗粒大小、比重发生的分异作用。物理分异作用有利于砂矿的形成，如砂金矿；化学分异：化学溶液由于成分、温度、酸碱度的不同，物质沉淀有一定的顺序，一般情况下按氧化物硅酸盐碳酸盐硫酸盐卤化物的顺序沉淀。7、成岩作用：沉积物质被埋藏后，直至固结成为岩石过程中发生的作用。此时沉积物为新的沉积物覆盖，与底层水隔绝，由于厌氧细菌的作用，使有机物质腐烂分解产生硫化氢、二氧化碳等气体；氧化物还原成硫化物；介质由酸性氧化环境转变成碱性还原环境。沉积物形成新的自生矿物；胶体矿物脱水；沉积物压缩胶结最终形成沉积岩。8、沉积韵律：两种以上的沉积岩有规律重复出现称沉积韵律。9、沉积旋回：有关的沉积作用和沉积条件按相同的次序不断重复出现所构成的层序。与沉积韵律的区别是它的规模比较大，主要表现为岩性岩相的变化，主要是由于地壳的周期性变化所引起的，沉积韵律的变化主要与局部的、地区性的因素有关。10、碎屑结构：按碎屑物的大小分为砾质结构、砂质结构、粉砂质结构。11、粒级（单位：毫米）：砾大于2；砂20、06（20、5粗砂，0、50、25中砂，0、250、06细砂）；粉砂0、060、004。12、分选：指碎屑物在搬运过程中按照大小、比重、形状发生的分别富集现象。粒度趋于均匀者、稳定碎屑物多者为分选好，反之则不好。13、磨圆度：碎屑物在搬运过程中棱角被磨蚀的程度。磨圆度高者棱角保留少，接近球形，反之则不高。14、胶结类型：组成沉积岩的碎屑物相互之间的胶结方式，主要有三种，接触胶结；空隙胶结；基底胶结。15、胶结物：对碎屑物起粘结作用的物质，主要为二氧化硅、碳酸盐等物质。16、层理：岩石垂直方向变化所产生的层状构造，由物质成分、颜色、结构等因素反映出来，是沉积岩的重要构造要素。层理由细层和层系组成，细层为层理的基本单位，具有均一的成分和结构；层系由相同的细层构成，与其他层系之间有明显的分界面。17、层理的主要类型：水平层理：由直线状、彼此平行的细层组成，形成与静水或弱水动力条件。平行层理：外貌类似水平层理，但是粒度粗、有冲刷现象，是较强水动力条件（超临界流动）形成的层理。斜层理：由一系列倾斜的层系组成，层系之间的界面是平直的，层系内细层是倾斜的，与层系界面斜交。单向斜层理倾斜方向指示水流方向，主要见于河流沉积中。交错层理：层系中细层倾向相反的层理类型，主要由于砂垄、砂浪等迁移形成的。18、层面：反映沉积过程中沉积间断和条件突变的一个面，其上可以有沉积时形成的不同构造，称层面构造，如波痕、泥裂、雨痕等，是研究沉积环境的重要资料。二、常见的沉积岩石类型（一）正常沉积岩类1、砾岩：主要碎屑物粒度大于2毫米的碎屑岩，磨圆较好，根据形成环境分为滨海砾岩、河流砾岩；根据砾岩在剖面中的关系可以分为底砾岩和层间砾岩。 2、角砾岩：主要碎屑物粒度大于2毫米的碎屑岩，磨圆不好，多呈棱角次棱角状。3、砂岩：主要碎屑物粒级在20、06毫米之间的碎屑岩。可以进一步分成粗砂砚、中砂岩、细砂岩；根据主要碎屑物的成分，可以分成石英砂岩、长石砂岩、岩屑砂岩。A、石英砂岩：石英及硅质碎屑大于95%，胶结物为硅质或碳酸盐或铁质，使沉积物经过长期反复侵蚀搬运的产物，是稳定的地质环境的产物。B、长石砂岩：长石碎屑大于25%，石英、岩屑为主，是较快速沉积的岩石。C、岩屑砂岩：岩石碎屑大于25%，岩屑多为隐晶质的火山岩、板岩等。4、粉砂岩：主要碎屑物粒级在0、060、004毫米之间的细碎屑岩，粉砂一般为石英，其次有白云母、长石等，胶结物以硅质、钙质、铁质为主。5、粘土岩：碎屑物粒级小于0、004毫米的沉积岩，含有大量粘土矿物。6、页岩：具有页状薄层的粘土岩。可以分成硅质页岩、碳质页岩、油页岩等。A、硅质页岩：含游离二氧化硅的页岩，多与铁质岩、锰质岩共生，成因有生物、火山、化学三种。B、碳质页岩：黑色，富含碳化有机质的页岩，多形成于沼泽环境，与煤系共生。C、油页岩：棕黑色，含液态、气态碳氢化合物的页岩，具油腻感，多形成于闭塞的海湾、湖泊环境，与煤系共生，我省伊兰达连河煤田含有丰富的油页岩资源。7、硅质岩：以二氧化硅为主要成分的岩石，成因与硅质页岩相同，主要矿物为玉髓、蛋白石等，颜色多为灰白色，硬度较高，多形成于深海环境。8、石灰岩：以方解石为主要组分的沉积岩，灰白灰黑色，硬度低、滴稀盐酸起泡，按成因可以分为粒屑灰岩、生物灰岩和化学灰岩。（二）火山沉积岩类1、火山碎屑类型：火山弹、火山角砾、火山凝灰物。2、正常火山碎屑岩类：火山碎屑物大于90%，由火山喷发产物直接坠落堆积而成，包括火山集块岩、火山角砾岩、火山凝灰岩等。根据胶结方式可以分成熔接、胶结两种。 3、沉火山碎屑岩类：由火山碎屑岩向沉积岩过渡的类型，火山碎屑物大于正常碎屑物，主要形成于火山机构附近的盆地中，一般在岩石的名称前加沉字。4、火山碎屑沉积岩：含火山碎屑岩的沉积岩，火山碎屑物小于50%，主要形成于火山机构较远的盆地中，一般在岩石的名称前加凝灰两字。三、沉积相1、沉积相：地层的沉积特征及所代表的沉积环境的总和。岩相分析就是根据地层的沉积特征、生物特征的初期形成的环境条件的结论，将今论古的类比原则是岩相分析的基本原则。沉积相按自然地理环境分为陆相、海陆过渡相、海相三个大类。2、相变：指同一时期的地层，在不同地区因为环境条件的不同引起的沉积特征和生物特征的变化。3、陆相：大陆环境形成的沉积岩，岩石类型为碎屑岩和粘土岩类，个别陆相湖泊也有碳酸岩沉积，含淡水动物和陆生植物。其主要岩相有河流向、湖泊相、沼泽相等。A、河流相：河流作用形成的沉积岩，分成河床、边滩、河漫滩、天然堤、牛轭湖等亚相。沉积物以砂为主，发育水平层理、平行层理、斜层理，含淡水生物化石。B、湖泊相：分为淡水湖泊和盐湖。淡水湖泊岩相平面呈环状分布，沉积物边缘粗，向内变细，砂体分选和延续性好含淡水生物；盐湖沉积以石膏、石盐、钾盐特点，也有碎屑岩、碳酸岩沉积，主要形成于干旱的大陆环境。C、沼泽相：以富含有机质的细碎屑岩沉积为主，如炭质泥岩、粉砂岩等，具块状或水平层理，含黄铁矿等还原矿物，具有煤、泥炭等沉积矿产。4、三角洲相（海陆过渡相）：三角洲为海陆过渡地带，由河流携带的大量泥沙倾泻入海沉积形成的冲积平原。平面上呈尖顶朝向陆地的三角形沉积体，三角洲相进一步分成三角洲平原相、三角洲前缘相、前三角洲相。A、三角洲平原相：三角洲的陆上沉积部分，沉积环境变化大，具有河流、湖泊、沼泽等多种类型，其中河床砂质沉积、沼泽泥炭、褐煤沉积是三角洲平原的典型沉积物。B、三角洲前缘相：围绕三角洲前缘伸向海洋，环带状分布，由于潮汐作用，形成了分选好、成分纯净的砂质沉积带，砂质高达70%以上。C、前三角洲相：位于三角洲前缘向海一方，沉积物为富含有机质的泥质物，呈暗色，具纹层，是良好的生油层，是由于河流带来的粘土类悬浮物和胶体溶液在海底沉积而成，含海相化石，是厚度大、分布广的相带。5、滨海相(海岸沉积):最大高潮线与平均低潮线之间的区域为滨海区，这一地带通常以砂质沉积为主，在悬崖地带有砾石沉积。滨海沉积相是油气聚集的重要岩相，许多含有层位都与滨岸砂体有关。根据沉积环境分为潮上带与潮间带两个岩相。A、潮上带：平均高潮线与最大高潮线之间的滨海区域，正常潮水不能达到，最大潮汐或风暴潮时为海水淹没。沉积物主要为泥质及白云岩类，生物稀少。B、潮间带：平均高潮线与平均低潮线之间的滨海区域，一般宽达几十里，沉积物主要为砂质和灰泥，生物以抗风浪的掘穴动物为主。C、潮下带（属浅海相）：平均低潮线到浪基面（水下约1020米深）之间的浅海区域，沉积物主要为砂质和灰泥，氧气充足，底栖生物繁盛，主要有珊瑚、腕足等。6、浅海陆棚相：平均低潮线以下到陆棚边缘的区域，水深一般在200米以内，沉积物主要为砂质和灰泥，其砂质分选好，含有珊瑚、腕足、苔藓等浅海底栖生物。7、半深海相、深海相：半深海为大陆斜坡区，水深约2002000或3000米，沉积物以深海软泥、火山软泥为主，生物稀少，；深海为大洋底，水深大于2000或3000米，沉积物以抱球虫、放射虫的深海软泥为主，也可见由于浊流作用形成的浊积岩。第五讲、变质石学有关概念及常见岩石类型一、变质岩石学有关概念（一）变质作用1、变质作用与变质岩石：岩石在构造运动、岩浆活动、热流变化等因素的影响下，矿物成分和结构构造发生了变化，称为变质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩。2、变质岩石学：研究不同类型变质岩的特征与时间、空间分布规律；探讨不同类型变质岩成因和形成条件；寻找与变质岩有关的矿产。3、区域变质作用（热动力变质作用）：由于区域性的地壳活动所发生的大面积的变质作用形，与这些地区的地热异常和一定的应力作用有关。区域变质作用主要发生在造山带中，是主要的变质作用类型，大部分变质岩由区域变质作用形成。4、区域动力变质作用（低温动力变质作用）：在地壳浅部发生的，主要由于区域性的应力引起的变质作用形。以动力变形为主，由于热流变化不显著，重结晶作用不强。5、接触变质作用：发生在侵入体与围岩接触带的变质作用，根据变质作用过程中有无交代作用，分为热接触变质作用和接触交代作用。6、重结晶作用：在变质作用过程中，由于原岩化学成分重新组合而形成新的矿物的作用（高岭石变成红柱石和石英）或原有矿物重新生长力度变粗的作用（泥晶方解石变成粗晶方解石）。7、交代作用：在变质作用过程中，有物质加入和带出的一种变质作用，是岩石成分在温度、压力和溶液浓度发生变化时发生的一种置换作用，在交代作用过程中，原有矿物破坏与新矿物形成是同时发生的，整个过程是在由溶液参与的固态下进行的。8、等化学系列：化学成分不同的岩石，在相同的变质条件下形成的所有岩石，为一个等化学系列，如泥岩在不同变质条件下所形成的板岩千枚岩片岩片麻岩。9、等物理系列：化学成分基本相同的岩石，在不同的变质条件下形成的所有岩石，为一个等物理系列，如泥岩于石灰岩在相同变质条件下所形成片岩和大理岩。10、变质程度（变质等级）：按变质作用过程中起主导作用的温度条件由低至高分为很低级、低级、中级、高级四个等级。11、变质带：变质程度不同的岩石在空间上有规律分布的现象，同一变质带的变质岩其形成的温压条件基本相同，属于等物理系列；每个变质带通常根据初次出现的标志性变质矿物或矿物组合进行命名，如黑云母带、铁铝榴石带等。（二）变质结构1、变余结构：变质岩中由于重结晶作用不完全，仍保留有原岩结构特征。如原来沉积岩中的砂状结构、砾状结构，火山岩中的斑状结构、火山碎屑结构等，分别称为变余砂状结构、变余砾状结构、变余斑状结构、变余火山碎屑结构。2、变晶结构：指在变质作用过程中，由固态重结晶作用形成的结晶质结构，根据矿物的相对大小分为粒状变晶结构、不等粒变晶结构、斑状变晶结构；根据矿物形态分为粒状变晶结构、鳞片状变晶结构、纤维状变晶结构。（三）变质构造1、变余构造（残留构造）：变质作用后保留下来的原岩构造，主要见于浅变质岩中，如沉积岩中的层理、火山岩中的气孔、杏仁等，分别称为变余层理构造、变余气孔构造、变余杏仁构造。2、板状构造：板岩特有的构造，是在应力作用下岩石中出现的一组平行的辟理面，在外力作用下，岩石很容易沿辟理面裂成板状。3、千枚状构造：千枚岩的典型构造，特征是岩石中细小的鳞片状矿物定向排列，在片理面上表现出强烈的绢丝光泽，通常在片理面上还有许多小褶皱。4、片状构造：变质岩中最常见的一种构造，主要是变质岩中的片状、柱状矿物定向排列形成的面状构造，称为片理面，这个面可以是平直的也可以是波状弯曲的。5、片麻状构造：岩石主要由粒状矿物组成，但其中又有一定的片状、柱状矿物呈定向排列，并断续分布于粒状矿物中。二、变质岩石的常见岩石类型1、正变质岩与负变质岩：过去称岩浆岩形成的变质岩为正变质岩，沉积岩形成的变质岩为负变质岩。2、板岩：由粘土岩、粉砂岩或酸性凝灰岩经低级变质作用形成的变质岩，据变余结构、构造，发育板理；在接触变质中形成的板岩称斑点板岩。3、千枚岩：原岩同板岩，据千枚状构造，贬值程度比板岩稍高，有重结晶，主要为细小的绢云母、绿泥石、石英、长石等。4、片岩：具明显片状构造的变质岩，以云母、绿泥石、角闪石等片、柱状矿物为主，呈定向排列，粒状矿物主要为石英、长石，石英大于长石，长石小于30%，变质程度高于千枚岩，具较粗的鳞片变晶结构。5、片麻岩：长石、石英含量高，片、柱状矿物为云母、角闪石、辉石，粒度较粗，具片麻状构造，为中高级变质岩。6、麻粒岩：岩石以不含水矿物为主，暗色矿物主要为辉石，浅色矿物为长石、石英、石榴石、矽线石等，粒状变晶结构，块状构造，为高级变质岩，分为暗色麻粒岩，暗色矿物大于30%，和