岩 石 学 Petrology.

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1 岩 石 学 Petrology

2 绪 论 一、 岩石及其成因分类 1、岩石的概念 岩石(rock)是由天然产出的矿物或类似矿物的物质（如有机质、玻璃、非晶质）组成的固体集合体。 2、岩石的成因分类与岩石的循环转化 按岩石的形成作用过程划分为： a. 火成岩：占地壳体积的66％ b. 沉积岩：占地壳体积的8％ c. 变质岩：占地壳体积的20％

3 三大岩类之间的循环转换 Magma

4 二、 岩石学及其发展简史 1、岩石学的概念 基础岩石学包括岩相学(petrography)和岩理学(petrogenesis)两部分，岩相学是以研究岩石的颜色、野外产状、结构构造、矿物成分和化学成分及岩石分类命名为主；岩理学则是将岩相学的知识与实验研究和理论分析相结合，通过归纳和演绎对各类有关岩石的成因、形成演化和构造背景进行研究。

5 二、 岩石学及其发展简史 2、岩石学的发展简史 大致可分为3个阶段： （1）显微镜前时期 （2）显微镜时期－建立了岩类学
（3）显微镜后时期－建立了岩理学

6 三、岩石学研究的目的和意义 四、岩石学的研究方法 1、了解地球的形成与演化历史 2、寻找矿产资源：固体矿产、油气资源
3、为解决工程地质、地震、火山灾害、环境的变化等问题提供重要依据。 四、岩石学的研究方法 1、野外调查取样：研究岩石地质体的产状、岩性、接触关系、 构造特点、成矿作用、地质制图、测制地质剖面、照相素描、采集样品，等等； 2、室内测试分析：显微镜鉴定、地球化学样品测试、同位素测试、矿物学和矿物化学精细研究，等； 3、室内实验模拟：针对研究的内容开展相应的实验模拟； 4、资料归纳分析，得出结果。

7 第一篇 火成岩岩石学 Igneous Petrology

8 火成岩岩石学的概念 主要是研究岩浆的起源、运移、演化和结晶成岩过程，以及火成岩的产状、结构构造、物质成分、分类命名、岩石共生组合、成岩机理及与构造、矿产和岩石圈演化等关系的一门独立学科。

9 目的与要求 1. 了解火成岩形成过程所涉及的基本作用与原理 2. 了解火成岩的分类及不同类型火成岩的特征与成因 3. 初步掌握如何运用物理-化学的一些基本原理来解决岩浆形成与演化方面的问题 4. 了解火成岩共生组合及其岩石大地构造学意义

10 参考书 林景仟主编. 1995. 岩浆岩岩类学与岩理学. 地质出版社. 邱家骧主编，1985. 岩浆岩岩石学. 地质出 版社.
路凤香，桑隆康主编 岩石学. 地质 出版社. Winter, J. D., An introduction to igneous and metamorphic petrology. Prentice Hall.

11 第一章 岩浆及岩浆作用 1、岩浆的概念 2、硅酸盐岩浆的化学成分 3、岩浆的物理性质 4、岩浆作用及火成岩

12 一、 岩浆的概念

13 一、 岩浆的概念 岩浆（Magma）：是天然形成于上地幔或地壳深部，含有少量挥发分和固体物质、粘稠的、以硅酸盐为主要成分的高温熔融体。
※ 提 示： （1）该定义厘定了岩浆产生的部位、成分和性状； （2）岩浆的基本特点是：具一定的化学组成、高温、具有 流动性。

14 地球内部结构

15 二、 硅酸盐岩浆的化学成分 自然界中硅酸盐岩浆占绝大多数，极少量是金属硫化物岩浆和金属氧化物岩浆（矿浆）及碳酸岩浆。 岩浆化学成分的确定：
（1） 由火成岩的化学分析结果判断 （2） 通过现代火山喷发的熔岩流取样分析确定

16 Rb follows K & conc. in Ksp, mica, & late melt
Ni follows Mg & conc in olivine

17 二、 硅酸盐岩浆的化学成分 1、常量元素：O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Mn、Ti、P、H、C等，其中O最多。在岩浆结晶过程中这些元素相互结合，组成各种矿物。 岩浆的主要化学成分通常以氧化物形式来表示：如SiO2 、Al2O3 、Fe2O3 、 FeO 、MgO、CaO、Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5、H2O、CO2 等。但实际上在岩浆中这些元素并非以氧化物形式存在，而多是呈离子、原子或离子团的形式存在，如： Mg2＋、 Na +、[SiO4]4-。

18 二、 硅酸盐岩浆的化学成分 1、常量元素： 硅酸盐岩浆化学成分以SiO2含量最多，在岩浆中SiO2的含量与其它氧化物之间存在一定的消长关系（举例）。 ※ 根据SiO2含量将硅酸盐岩浆分成4种类型： （1）酸性岩浆 SiO2 > 63％（wt%） （2）中性岩浆 SiO ～63％（wt%） （3）基性岩浆 SiO2 45～52％（wt%） （4）超基性岩浆 SiO2 < 45％（wt%）

19 二、 硅酸盐岩浆的化学成分 2、微量元素和稀土元素
微量元素：Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Th、U、Zn、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Ta、Au、Ag、Pt、W、Sb、Bi、Sn 稀土元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y 这些元素在岩浆中含量虽然很少，但在一定条件下可以富集形成许多重要金属矿产。

20 二、 硅酸盐岩浆的化学成分 ※ 火山爆发和岩浆热液矿产与挥发分有关
3、挥发分：主要是H2O和CO2 ，其次是 SO2、 SO3 、 CO 、 N2、HCl、Cl2、F、H2S 、CH4 ，其总量一般<10％。挥发分通常溶解在岩浆中，溶解度随压力增加而增大，随温度的增加而降低。 例如： 流纹质岩浆：900℃、5×108Pa 时 含10%±的H2O 900℃、1×105Pa 时 含0.5%±的H2O ※ 火山爆发和岩浆热液矿产与挥发分有关

21 三、 岩浆的物理性质 1、岩浆的温度： （1） 喷出熔岩的温度： 通常：700℃～1250℃ 基性熔岩：1025℃～1225℃
酸性熔岩：735℃～890℃ （2）岩浆温度的获得方法： a. 直接测量法：测量正在喷发的熔岩流的温度 b. 火成岩的熔化法： c.玻璃包裹体熔融均一法测温法 d. 矿物温度计计算法

22 三、 岩浆的物理性质 2、岩浆的粘度： （1）粘度：是液体或半流体流动的难易程度。单位：Pa.S（帕斯卡秒，相当于20 度时水的粘度的1000 倍）。 （2）影 响 粘 度 的 因 素 a.氧化物：SiO2, Al2O3, Cr2O3 的存在使粘度增加，尤其SiO2。因此，基性岩粘度小，以溢流为主；酸性岩粘度大，多以爆发形式为主。 b. 挥发份：其存在将显降低岩浆粘度。挥发份增加，粘度降低。 c. 温度：温度升高，粘度降低。 d.固体物质含量：其数量越多，岩浆粘度就越大。 e.压力：对于不含水的干岩浆，压力升高，粘度增加。对于富水岩浆，较为复杂：

23 II. 压力达到一定值,挥发份饱和,粘度随压力升高而增加.
饱合点 压力

24 三、 岩浆的物理性质 3、 岩浆的密度 影响因素： （1）化学成分：基性岩浆密度大，酸性岩浆密度小； （2）压力增加，岩浆密度增大。
例如：玄武质岩浆 p=1×105pa时，ρ＝2.63g/cm3 p=17×108pa时，ρ＝2.90g/cm3 （3）熔体中含水时，岩浆密度降低。

25 四、 岩浆作用及火成岩 1、 岩浆作用（Magmatism）
当岩浆产生后，在通过地幔和/或地壳上升到地表或近地表的途中，直至最终固结成岩，发生各种复杂的变化过程，这一过程就称为岩浆作用。 （1）侵入地壳之中－侵入作用－侵入岩(intrusive rocks) （2）喷出地表－火山作用－ 喷出岩(extrusive rocks)

26 四、 岩浆作用及火成岩 2、 侵入岩（深成岩） (intrusive rocks) （1）深成岩的特点： a. 矿物颗粒较粗
b. 有含水矿物 （2）侵入体：某一成分岩浆一次侵入活动形成的具有独立形态的单一地质体。 （3）杂岩体 ：是多次侵入形成的单成分或复成分的岩体。 （4） 侵入岩根据其形成深度，可将其划分为： a. 浅成岩（0～3 km） b. 深成岩（>3 km)

27 四、 岩浆作用及火成岩 3、 火山岩（喷出岩） (extrusive rocks) （1）火山岩的特点： a. 结晶程度差或呈玻璃
b. 含水矿物少或无 （2）广义火山岩包括： a. 火山熔岩：由火山管道或裂隙溢流出地表的岩浆冷凝形成的岩石（狭义火山岩）。 b. 次火山岩 ：与火山活动有关的超浅成侵入岩。 c. 火山碎屑岩：由火山爆发所产生的各种火山碎屑物堆积、胶结而成的岩石。

28 火山喷发

29 广义火山岩