第1讲-岩石岩石学岩浆岩

火成岩岩石学(IgneousRocks)岩石学(Petrology)沉积岩岩石学(SedimentaryRocks)变质岩岩石学(MetamorphicRocks)晶体光学(crystaloptics)第一章绪论一、岩石与岩石学1.岩石的概念定义：岩石是天然产出的，由矿物或类似矿物的物质(如火山玻璃、生物遗骸、胶体)组成的固态集合体特点：1、它是天然产物，是内力、外力地质作用甚至天体作用的产物(陨石)，因此人工合成的陶瓷、砖瓦、水泥、炼钢炉渣不是岩石。2、它可以由一种矿物组成，如石英岩、灰岩，也可以由多种矿物组成，如花岗岩、辉长岩。3、它是固态集合体，是具有一定形状的固体，所以天然产出的石油、天然气不属于岩石的范畴。4、岩石产出部位（即分布位置）：主要分布在地壳与地幔的上部，软流圈之上，组成了岩石圈（软流圈以上的固态部分）。

岩石圈：地壳+部分上地幔厚度60-200km

大陆壳平均厚度35km

大洋壳平均厚度8km岩石圈：上部，硅铝层，花岗岩为主；下部，硅镁层，玄武岩、橄榄岩为主地球的圈层构造示意图（引自LARaymond，1995）CLC—大陆下地壳2、岩石的分类：通常根据成因可划分为三类①火成岩：主要由地壳与上地幔中形成的岩浆侵入到地下或喷出地表冷凝形成的岩石，也被称为岩浆岩。如花岗岩、玄武岩②沉积岩：主要由地表风化产物、生物遗体、火山碎屑等经搬运、沉积、成岩形成的岩石。如砂岩、灰岩③变质岩：是由岩浆岩、沉积岩等经变质作用形成的岩石。火成岩、变质岩又称结晶岩，是内动力作用的产物，地壳上部10km的范围内95%是结晶岩三大类岩石的划分是人为的，其实它们之间是有联系，也有区别的。岩浆岩、变质岩经风化、沉积、成岩作用，可形成沉积岩；岩浆岩、沉积岩经变质作用（重结晶、交代）可转变为变质岩；而沉积岩、变质岩经重熔作用可形成岩浆，冷凝为岩浆岩。也存在过渡类型，例如火山碎屑岩就是沉积岩与火成岩的过渡类型。3、岩石学的概念

岩石学是研究岩石的分布、产状、成分、结构构造、分类命名、成因演化等方面的科学。岩石学可分为：①按研究内容分为：岩相学(Petrography)：是研究岩石分类和描述岩石特征为主，立足于详细的野外和室内的观察和测试，如对岩石的颜色、结构构造、矿物成分和野外产状以及它们的化学成分进行研究，对各类岩石进行进一步的分类命名，在此基础上对岩石成因作出解释。岩相学是岩石学研究的基础。岩理学（Petrogenesis）：是将岩相学的知识结合实验研究和理论分析来研究岩石的形成条件与成因演化及构造背景②按研究对象分为：火成岩岩石学、沉积岩岩石学、变质岩岩石学岩石学是三大基础地质学科之一（岩石、构造、地层），是地质学三大支柱之一，其重要性可见一斑。地质学中的大地构造、矿产、水文、物探都需要岩石学作为基础。二、岩浆岩岩石学的发展现状1、测试技术飞跃发展：过去主要靠薄片、化学分析，现在广泛运用了现代测试技术：电子探针、电镜、X光、质谱、中子活化等，并应用计算机用于岩石的数据处理，使岩浆岩从定性向定量研究发展。2、实验岩石学日趋完善：实验岩石设备得到改善，使得模拟更加接近于自然，现在实验条件可达10000℃，压力超过百万pa，以达下地幔条件，促进了岩浆岩成因的研究。3、各学科相互渗透：推动了岩浆岩的研究，产生了许多边缘学科，使研究不断深入（如岩石化学、矿物化学、物理化学、实验岩石学）。因此要学好，必须具备一定的数理化、物理化学及地质基础知识。4、研究领域扩大：大陆-大洋，地壳-地幔，月岩、陨石、天体。三、岩浆与岩浆岩（一）岩浆(Magama)的概念：是上地幔或地壳部分熔融的产物，成分以硅酸盐为主，也可以含有少量固体物质，炽热的、粘稠的、富含挥发份的熔融体熔岩流：火山口溢流出的炽热物质，不含挥发份（二）岩浆的形成与运移

1、岩浆的形成主要条件：①源区岩石；②足够热能的积累

1）源区的岩石：通过3种途径获得：

①岩浆中的深源捕虏体碱性玄武岩类、金伯利岩中的橄榄岩捕虏体玄武岩浆的源区岩石：尖晶石二辉橄榄岩、石榴子石二辉橄榄岩金伯利岩的源区岩石：石榴子石二辉橄榄岩②成分反演：如果岩浆形成于某源区，则岩浆和由其结晶形成的火成岩的化学成分必定反映了源区岩石的某些化学成分特征，包括主要元素、微量元素及同位素方面的特征。其基础是应用已知的来对比判断未知的。③高温高压实验：将不同类型的岩石作为源岩，在不同的压力（代表不同深度）、不同温度和不同的挥发份（含H2O或CO2）条件下进行熔融实验，从而获得在不同熔融比例下的岩浆类型。利用人工实验中形成的岩浆成分特征，可以与自然界形成的岩石成分进行对比，认识其源区岩石及岩浆形成的条件。2）热能的积累只有当热能累积达到和持续保持岩石熔融的温度（固相线温度）岩浆才会产生。热能来源①热流(热的物质流或热流体流)进入某地区产生热对流，导致热能的积累和温度上升；②源区含有放射性生热元素（如K、U、Th），通过长期衰变产生热能导致该区温度升高。3）时间积累不考虑加热方式，橄榄岩温度升高10%至熔融需10亿年，若放射性元素10倍于正常地幔，则加热时间1亿年。对于花岗岩同样温度增长需53Ma，这对于大陆壳来说似乎是合理的。4）其它因素韧性剪切力，大断裂2、岩浆的分凝

发生熔融的岩浆从源区分离出来上升还要经历分凝过程控制因素:(1)熔体分数(即部分熔融程度)(2)源区的渗透性

(3)熔体的密度与残余固体的密度差产生的浮力

(4)残余固相与熔体的流变性质及源区的范围作用过程：充填、压滤、拉伸3、岩浆的运移

岩浆分凝后，密度小于源区的岩石，产生重力不稳定及浮力，导致岩浆上升，当岩浆上升至于上步岩石密度相当时，岩浆体停止移动形成侵入岩。岩浆分离后运移的方式可以呈底辟式上升或伴随岩浆发生时产生的断裂上升。4、岩浆的侵位（emplacementofmagma）一旦岩浆的分凝作用形成了相当规模的岩浆体，就会在本身浮力和热动力的作用下向上迁移，最终侵位到地壳之中或喷出地表，前者称为侵入作用，后者称为喷发作用，形成的岩石分别称为侵入岩和喷出岩。侵位机制：岩浆克服围岩阻力上升并在地壳中取得所占据的空间位置。侵位机制种类：（1）底辟作用（diapirism）（2）顶蚀作用（stoping）（3）岩墙扩张作用（dikepropagation）（4）火山口沉陷作用（cauldronsubsidence）3、岩浆的成分（compositionofmagma）岩浆是以硅酸盐为主的熔体，少量有以碳酸盐及氧化物为主的熔浆a、硅酸盐：元素以氧最多，常以氧化物