岩石学.docx

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岩石学

岩石：

天然产出的，由一种或多种矿物或火山玻璃、生物遗骸、胶体组成的固态集合体。

岩浆是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、含有挥发份的熔融体（熔体）。

岩浆作用：

自岩浆的产生、上升到岩浆冷凝固结形成岩的

全过程。

原生岩浆：

由地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融形成的成分未发生变异的岩浆。

母岩浆和派生岩浆：

能够通过各种作用（如分异作用、同化作用、混合作用等）产生派生岩浆的独立液态岩浆称为母岩浆。

岩浆的性质

1.温度：

Ø含水的岩浆比不含水的岩浆温度低。

Ø在深处正在结晶的岩浆比喷出地表的岩浆温度低，这是因为地下深处的岩浆富含挥发分，挥发份可以使起熔温度和液相线温度明显下降。

2.岩浆的粘度：

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°时水的粘度的1000倍）。

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：

压力对于富水岩浆粘度的影响

压力增加，挥发份溶解度增加，粘度降低；

压力达到一定值，挥发份饱和，粘度随压力升高而增加。

3.岩浆的密度：

影响因素：

a、化学成分：

基性岩浆密度大，酸性岩浆密度小；

b、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

c、熔体中含水时，岩浆密度降低。

4.岩浆的挥发分

以H2O为主，约占60%—90%。

其次是CO2、S、F、Cl等。

挥发分不仅能降低岩浆的粘度，使之易于流动，而且还能降低矿物的熔点，延长岩浆的结晶时间，并结晶出含有挥发分的矿物。

在爆发式火山喷发过程中，由于喷发管道的贯通使压力急剧降低，原先溶解于岩浆的挥发分由于过饱和而突然释放；这种现象称为火山的脱气现象，它通常是火山喷发的先导过程。

当挥发分在近地表聚集时，由于强烈的膨胀，会引起岩浆爆裂成火山灰，促进更猛烈的火山爆发。

岩浆形成的基本条件

1源区的岩石，即岩浆发生之前已经存在于地幔或地壳的岩石作为熔融岩浆的母岩；

2足够的热能累积；

3时间积累

4其他因素：

地幔或地壳内部由于粘性剪切力的作用也可以导致局部增温诱发岩浆熔融。

岩浆的分凝

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。

岩浆上升侵位的机制：

1）底辟作用

岩浆加热顶部围岩使其粘度降低，本身则因浮力上升，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。

一般分为早期隆起阶段、中期底辟上升阶段和晚期侧向挤断阶段。

整合侵入体

2）顶蚀作用

热的岩浆上升，引起顶部岩浆被挖蚀、炸裂，在顶部围岩炸裂块体下沉的同时，岩浆向裂隙中侵入，如此反复，岩浆体可实现向上迁移、侵位。

不整合侵入体

3）岩墙扩展作用

岩浆在压力的驱驶下注入围岩裂隙，并通过挤压围岩使其扩展成狭窄的岩浆通道（岩墙），沿该通道上升。

岩墙的扩展作用被认为是岩浆迁移的主要机制。

岩浆由岩墙扩展机制上升的情况主要发生在张性断裂带，常形成带状分布的侵入体或火山岩，如洋壳中的辉绿岩岩墙群和玄武岩，就是在洋中脊伸展构造环境下沿张性断裂上升、侵位的。

4）火口沉陷作用

火口沉陷作用是代表环形杂岩体特征的一种侵位机制。

在近地表地区，如果已就位的岩浆房因岩浆喷发作用而变得空虚，上部的岩层就会断裂成块体发生沉陷，围岩中形成环状裂隙，岩浆将趁虚而入形成环状杂岩体。

岩浆演化的基本过程

是通过分异作用和同化作用，由少数几种岩浆形成多种多样的岩浆岩

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的情况下，依靠本身的演化，最终产生不同组分的火成岩的全部作用。

1.熔离作用

原来均一的岩浆，随着温度和压力的降低使其分为互不混溶的两种岩浆，即称为岩浆的熔离作用

2、扩散作用

在岩浆体内部温度不同的时候，高熔点组分向低温区扩散，最后形成低温区高熔点组分集中的现象。

3、气体搬运作用

挥发分形成的包括气相和热水溶液相的流体携带部分易溶物质和密度小的组分向上迁移，在岩浆体顶部富集，完成气体搬运过程，并最终在此沉淀出携带的组分而导致岩浆的成分分异。

4.分离结晶作用

矿物的结晶温度有高有低，因此，矿物从岩浆中结晶析出的次序也有先有后。

在岩浆冷凝过程中矿物按其结晶温度的高低先后同岩浆发生分离的现象叫分离结晶作用，又叫结晶分异作用。

同化混染作用

●由于岩浆温度很高，并且有很强的化学活动能力，因此它可以熔化或溶解与之相接触的围岩或所捕虏的围岩块，从而改变原来岩浆的成分。

若岩浆把围岩彻底熔化或溶解，使之同岩浆完全均一，则称同化作用；若熔化或溶解不彻底，不同程度的保留有围岩的痕迹（如斑杂构造等〕，则称混染作用。

因同化和混染往往并存，故又统称同化混染作用。

●基性岩浆同化酸性的围岩时，岩浆向酸性变化。

●酸性岩浆同化基性围岩时，岩浆向基性方向变化。

●基性岩浆可以同化酸性围岩，但酸性岩浆难于同化基性围岩。

岩浆混合作用

●由两种不同成分的岩浆以不同的比例混合，产生一系列过渡类型岩浆的作用。

●发生混合作用的证据，主要是出现了矿物之间明显的不平衡现象，如两种成分差别较大的斜长石存在；斜长石或石英被辉石包裹等现象

火山的分布

1）大洋扩张带，

（2）岛弧与大陆边缘，（3）板块内部。

岩浆岩的产状：

主要是指岩体的形态、大小，和围岩的接触关系，形成时所处的构造环境等。

岩浆岩的相：

是指岩体生成条件不同而产生的不同的岩石和岩体总的特征。

侵入岩的产状和相

（一）、侵入岩的产状

侵入岩的产状主要是指侵入体产出的形态、大小、与围岩的关系以及侵入时的构造环境等等。

●1.整合侵入体：

侵入体的接触面基本上平行于围岩层理或片理，是岩浆以其机械力沿层理或片理等空隙贯如形成。

岩盆岩盖单斜岩体岩床（岩席）岩鞍

不整合侵入体

岩墙岩脉岩株岩基

侵入岩相

的划分主要是以岩石形成的深度为纲，深度不同，影响到岩浆的温度、压力、冷却快慢、挥发份的散失等一系列物理化学条件的差异，而这些条件与岩石的成因及岩石外貌、成分等有不可分割的关系。

●浅成相（0～3km）:

细粒、隐晶质及斑状结构等，可见熔蚀、暗化现象。

岩体规模较小。

●中深成相（3～10km〕：

中粒、中粗粒、似斑状结构；岩体规模较大。

●深成相（>10km）：

岩体规模较大；结晶粗大，多为块状规则。

火山岩的产状

●1.火山喷发方式

火山岩的产状主要与岩浆喷发的方式有关.

（1）.熔透式喷发:

岩浆上升时,因过热和高度化学能,将其顶部围岩熔透,岩浆即溢出地表而成为喷出岩.又称面式喷发.

（2）.裂隙式喷发:

岩浆沿一个方向的大断裂（裂隙）或断裂群上升,喷出地表.

（3）.中心式喷发:

岩浆沿颈状管道的一种喷发.喷发通道在平面上呈点状,又称点式喷发.其特点是形成火山锥.

破火山口:

是指经过破坏的火山洼陷.其成因有三:

（1）.侵蚀破火山口:

是火山口被侵蚀加大的结果.

（2）.爆发破火山口:

是火山强烈爆发、崩毁了火山口上部大量岩石而形成。

大者称爆发洼地。

（3）.崩塌破火山口:

是由于岩浆物质大量喷发后,岩浆房空虚,而火山口附近上覆物质增多,因支撑不住而崩塌沉陷形成的火山构造.

火山岩常见的产状有:

熔岩高原、熔岩台地、熔岩流、熔岩脊、熔岩被、熔岩瀑布、熔岩丘、熔岩锥、熔岩针等等。

熔岩表面形态常有绳状和块状两种。

火山岩的相

●1.溢流相：

成分从超基性到酸性皆有，以基性最发育，可形成于火山喷发的各个时期，但以强烈爆发之后出现为主。

●2.爆发相：

成分不定，但以含挥发份多、粘度大的岩浆常见，尤以中酸性、碱性更有利于爆发，可形成于各个时期，但以早期和高潮期最发育。

●3.侵出相：

多见于火山作用末期。

在岩浆分异晚期，粘度大、温度低，而挥发份少到不能爆发的情况下，堵塞通道的粘度很大的熔浆被推挤出地表，堆积于火山颈之上部，形成直径小、厚度大、产状陡的穹丘。

●4.火山颈相：

是火山锥被剥蚀后，残存的具充填物的火山通道，又称岩颈、岩筒、岩管等

●5.次火山相：

是与火山岩同源的、呈侵入产状的岩体。

●6.火山沉积相：

在火山作用过程中皆可产出，但以火山喷发的低潮期－间隙期最为发育，是火山作用迭加沉积作用的产物。

可形成于陆地，也可形成于水体中。

浅成相与次火山相特征很相似，区别是看它们是否与火山岩有成因联系，如果与火山岩有四同关系，则为次火山岩；否则就是浅成岩。

四同关系：

同时间但一般较晚；

同空间但分布范围较宽；

同外貌但结晶程度较好；

同成分但变化范围及碱度较大

反应边结构：

早生成的矿物与熔浆发生反应，当这种反应不彻底时，在早生成的矿物外圈，形成另一种成分完全不同的新矿物，完全或局部包围早结晶的矿物，这种结构称反应边结构。

如橄榄石的辉石反应边，单斜辉石的角闪石反应边。

辉长结构

指基性斜长石和辉石自形程度相同，都呈半自形或他形颗粒，是从岩浆同时析出的结果。

是基性深成岩相的典型结构

辉绿结构：

基性斜长石和辉石颗粒大小相近，但是自形程度不同，自形程度好的斜长石呈板状，搭成三角形孔隙，其中充填它形的辉石颗粒。

可与辉长结构过渡，称辉长辉绿结构。

岩石中全碱（Na2O+K2O）与SiO2含量的相对关系里特曼（RittMann）指数

σ越大，碱性程度愈强

σ＜3.3者称为钙碱性岩；

σ＝3.3-9者为碱性岩；

σ＞9者为过碱性岩。

岩浆岩的成分及其分类

酸度和碱度是岩浆岩分类的重要化学成分依据，酸度即SiO2含量，据SiO2重量百分数，通常将岩浆岩分为四大类：

超基性岩SiO2<45%

基性岩SiO2＝45～52％

中性岩SiO2＝53～63％

酸性岩SiO2>63%

据碱度可将岩浆岩划分为三种主要类型:

钙碱性岩σ<3.3

碱性岩σ＝3.3～9

过碱性岩σ>9

按岩石的色率分为

超镁铁质岩90～100

镁铁质岩50～90

中性岩15～50

长英质岩0～15

“斑岩”和“玢岩”仅用于浅成岩中斑状结构的岩石。

“斑岩”的斑晶是以石英、碱性长石和似长石为主；“玢岩”的斑晶以斜长石和暗色矿物为主。

对于喷出岩中斑状结构的岩石，不使用“斑岩”和“玢岩”的名称。

常见的七种造岩矿物

石英、钾长石、斜长石、硅铝矿物

橄榄石、辉石、角闪石、黑云母镁铁矿物

岩浆岩结构与岩浆冷凝条件的关系

一般来说，矿物都是在过冷区域，即低于其熔点若干度的条件下结晶的。

如果冷却缓慢，过冷度小，有充分的时间结晶，则结晶好；反之，则结晶不好，或形成玻璃。

●1.岩浆在地壳深部，冷却缓慢，结晶作用发生在a区，晶体生长速度大于形成结晶中心的速度。

因此，围绕少数结晶中心晶体迅速生长，形成粗粒结构。

●2.岩浆在地壳浅部，冷却较快的情况下，结晶作用发生在b区，形成结晶中心的速度大于晶体生长速度，围绕大量结晶中心形成大量的细小晶体，构成细粒结构。

●3.岩浆喷出地表或很近地表，冷却很快，结晶作用在c区，形成结晶中心的能力及晶体生长速度都大为减弱，但前者仍大于后者，结晶中心非常多，晶体生长速度近于零，结晶能力很弱，形成微晶、隐晶、霏细或半晶质结构。

●4.冷却极快的情况下，冷凝作用发生在d区，几乎不形成结晶中心，更谈不上晶体生长，因而形成玻璃质结构。

●沉积岩是在地表和接近地表的条件下，在常温常压下由风化作用、生物作用和某些火山作用形成的物质经过搬运作用、沉积作用和成岩作用形成的一类岩石。

沉积物的来源

•母岩风化产物——已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）经风化作用形成的物质

•生物物质——生物活动及其遗体分解而成的有机物质

•火山物质——火山作用喷出的固体碎屑物质

•宇宙物质——降落在地球上的天体物质，陨石、宇宙尘埃等

颜色与沉积环境的关系

•①灰-黑色：

还原环境，有机质或黄铁矿、硫铁矿所显示的颜色。

•②红-黄色－褐色：

氧化环境，高价铁氧化物（红、紫红）和氢氧化物（黄、褐黄）显示。

•③绿色：

低价铁显示的颜色，如绿泥石、海绿石，属弱氧化-弱还原环境。

•④白色或浅白色：

岩石中不含有机质、构成矿物基本上是无色透明时为这种颜色，

层理的基本类型：

●水平层理

●交错层理

●脉状层理

●粒序层理

●块状层理

粒序层理——岩层中，碎屑粒度从下而上有规律地发生变化形成。

正粒序——自下而上碎屑由粗变细。

反粒序——自下而上碎屑由细变粗。

羽状交错层理——指上下相邻岩系中的纹层倾斜方向相反的一种交错层理，也称青鱼刺状或双向交错层理，多出现在板状或楔状交错层理中。

形成于流向反转的环境。

脉状层理：

沙包泥

透镜状层理：

泥包沙

风化作用——是地壳表层岩石在温度变化、大气、水和生物等各种因素作用下，发生机械破碎和化学变化的作用。

紊流（turbulentflow）——湍流，一种充满了漩涡的多湍流的流体，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此相互掺混。

自生颗粒：

指在沉积盆地以内由化学、生物、机械或它们的复合作用形成的粒度不小于粉砂级的游移矿物集合体（极少数也可以是单晶体）

鲕粒：

是由核心和核外包壳构成的形同鱼子的颗粒，以球或椭球形为主，有时可多少承袭核心的形态，表面一般光滑，大小通常在砂或粗粉砂级范围。

呈球—椭球状的颗粒，由一圈或数圈规则的同心纹层围绕一个核心组成，其核心常是一个碳酸盐颗粒或陆源碎屑。

鲕粒直径小于2mm，大于2mm称为豆粒

成岩作用:

沉积物从沉积下来的那一时刻起一直到变质或风化之前在其表面或内部发生的一切作用总称为成岩作用

晚期成岩作用

沉积物固结之后至变质或风化作用开始之前发生的物理、化学作用称晚期成岩作用。

1.压实作用（compaction）:

静压力下沉积物排气、排水、体积缩小、孔隙度降低、密度增加。

2.压溶作用（pressure-solution）:

压力下沉积物颗粒间或沉积岩内部发生溶解。

如，缝合线构造

3.胶结作用（cementation）:

孔隙水过饱和沉淀出矿物质（胶结物cement）,将沉积物粘结成岩石。

4.重结晶作用（recrystallization）:

通过溶解－再沉淀或固体扩散，使得细小晶粒集结成粗大晶粒。

如，蛋白石（非晶质）－玉髓（隐晶质）－石英（显晶质）

5.溶蚀与交代作用（replacement）:

已存矿物被水局部溶解称为溶蚀；外来组分取代原组分而占据原组分位置。

如，白云石化；SiO2与CaCO3相互交代。

压实作用（Compaction）：

指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下，或在构造形变应力的作用下，发生水分排出，孔隙度降低，体积缩小的作用并逐渐固结。

这种单纯机械压缩－固化作用称为压实作用。

压溶作用（Pressuresolution）

沉积物随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的来自上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常孔隙流体压力时，颗粒接触处的溶解度增高，将发生晶格变形的溶解作用

。

成因分为：

1

他生沉积岩

火山碎屑岩

陆源碎屑岩

自生沉积岩

碳酸盐岩

硅质岩

铁质岩

变质作用：

在地壳形成和发展、演化过程中，早先形成的岩石（包括岩浆岩、沉积岩以及先存的变质岩）在地壳一定深处，在基本保持固态的条件下发生的矿物组成、结构构造甚至化学成分的变化称为变质作用。

强调：

地壳一定深处和固态转变是变质作用的两个基本点，也是区别于其他矿物转变作用（如成岩后生作用、岩浆作用）的关键所在

变质岩：

在变质作用条件下形成的新的岩石称为变质岩。

变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。

▼等化学系列是指具有同一原始化学成分的所有岩石，其中矿物组合不同是由变质作用类型和强度决定的

eg.基性岩石在区域变质条件下，随着变质程度增加，出现

绿片岩→绿帘角闪岩→角闪岩→辉石麻粒岩

构成一个等化学系列。

泥质岩则出现板岩→千枚岩→片岩→片麻岩系列

▼等物理系列是指同一变质条件下形成的所有岩石，其矿物组合的不同是由原岩化学成分决定的

eg.一个变质相或变质带的岩石

变质岩结构、构造的成因分类：

四类结构：

两类构造：

变晶结构变余构造

变余结构变成构造

碎裂结构

交代结构

根据变质作用的类型，通常将变质岩分为五大类：

（1）动力变质岩类

（2）热接触变质岩类

（3）区域变质岩类

（4）混合岩类

（5）交代变质岩类

原岩性质变质岩类型

岩浆岩正变质岩

沉积岩副变质岩

变质岩复变质岩

片麻状构造

以粒状变晶矿物为主，其间杂以鳞片状、柱状变晶矿物断续定向分布而成。

它们的结晶程度都比较高，是片麻岩中常见的构造。

糜棱结构

矿物颗粒几乎全部破碎成细小颗粒（常为粒径0.5mm以下的细粒至隐晶质状，称为糜棱质），并在应力作用下形成矿物的韧性流变现象；糜棱质呈明显的定向排列，形成明显糜棱面理、片理或条带状、条纹状构造等；其中可残留少量稍大的矿物碎粒（即碎斑，常为具粒内变形的石英、长石等）。

当碎斑较多时，可称为初糜棱结构；当碎基粒径<0.02mm时，可称为超糜棱结构。