地质学基础教案(共54页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上地质学基础第一章 绪论第一节 地质学概述一、地质学的研究对象地质学的研究对象是地球。包括固体地球内部的地核、地幔、地壳及其外部的大气。目前，主要研究固体地球的上层地壳及地幔的上部（岩石圈）。二、地质学的研究内容与学科划分地质学分科简表学科划分：1.研究地球的物质组分及其形成条件和分布规律的学科有：地球化学、结晶学、矿物学、岩石学、矿床学和宝石学。2.研究地球的内部构造及其形成条件和演化规律的学科有：构造地质学、区域地质学和地球物理学。3.研究地球的历史的学科有：地史学、古生物学、岩相古地理学和第四纪地质学。4.研究地质学的应用问题的学科有：工程地质学、环境地质学、煤田

2、地质学和石油地质学。5.研究地质学的研究方法和手段的学科有：同位素地质学、数学地质学和实验地质学。6.全球的综合性研究的学科有：板块地质学、海洋地质学和天文地质学。三、地质学研究的特点和方法（一）地质学研究的特点1、地质学的研究对象涉及到悠久的时间和广阔的空间。2、地质学具有多因素互相制约的复杂性。3、地质学是来源于实践而又服务于实践的科学。（二）地质学研究的方法1野外调查：感性资料，分析对比，归纳分类。2室内实验和模拟实验3历史比较法（现实类比法）：“以今证古”的研究方法。四、地质学研究的目的1地质学研究的目的是合理地开发和利用各种自然资源，科学地管理和保护地球系统（包括人类自身生存的环境）

3、。221世纪地质学研究目的这一根本转变反映了人类对地球科学观念的彻底更新。伴随地质学研究目的的转变，地质学的研究内容、时空体系、研究手段、研究人才等等都会发生相应的转变。3地质学向来以天然的地质作用及其产物为研究内容，但跨入新千年后，人类活动所起的地质作用及其产物将会成为与天然地质作用并重的研究内容。第二节地质学发展简史一、萌芽时期(远古一1450) 二、奠基时期(14501750) 三、形成时期(17501840)四、发展时期（18401910）五、20世纪地质学的发展（19101970） 六、现代地质学的发展趋势1、领域扩大。多学科综合、解决人类面临的一系列危机，重点是对地球进行综合研究，

4、研究全球环境变化的物理、化学与生物过程及其相互作用，从而提出相应的措施，以减缓或适应全球变化过程。2、随资源结构的调整，地质学需要为新资源的开发服务。为改善人类的生存环境，发展经济建设及保护环境，地质学与应用技术相结合，更多地服务于实践应用。3、国际合作。第二章 地球的基本特征第一节 地球概况一、地球的形状和大小（一）地球的形状、大小的认识（1）大地水准面不是一个稳定的旋转椭球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可达100m 以上；（2）地球赤道横截面不是正圆形，而是近似椭圆形，长轴指向西经20和东经160方向，长短轴之差为430m；（3）赤道面不是地球的对称面，从包含南北极的垂直于赤道平面的

5、纵剖面来看，其形状与标准椭球体相比较，位于南极的南极大陆比基准面凹进24m；而位于北极的没有大陆的北冰洋却高出基准面14m。同时，从赤道到南纬60之间高出基准面，而从赤道到北纬45之间低于基准面。（二）地球的形状和大小的最新数据（三）地球的其它数据二、地球的物理性质（一）地球的密度和重力地球的密度：是根据万有引力定律计算出来的，用地球的质量除以地球的体积，便可得出地球的平均密度是5.517g/cm3，而地壳上部的岩石平均密度是2.65g/cm3，由此推测地球内部必有密度更大的物质。地球的重力：一般是指地球对地表和地内物质的引力。而万有引力F=m1m2/r2，由此可知，重力与地球质量（m1）和物

6、体质量（m2）的乘积成正比，与地球和物体二者质量中心的直线距离平方（r2）成反比。（二）地磁地球周围形成一个巨大的地磁场。条形磁铁的北极指向地球的南磁极，条形磁铁的南极指向地球的北磁极。其磁力线是从南磁极出发进入北磁极的。磁偏角也就是地磁子午线与地理子午线的夹角，以指北针为准，偏东为正，偏西为负。磁倾角即磁针与各处水平面的夹角，常随纬度而变化，在两磁极角为90，在磁赤道则为0，以指北针为准，下倾者为正，上仰者为负。概括而言，地磁具有以下特点：（1）地磁南北极和地理南北极的位置不一致，并且磁极的位置逐年都有变化，磁极有向西缓慢移动的趋势。（2）地面上每一点都可从理论上计算出它的磁偏角和磁倾角。（

7、3）根据人造卫星在地球外层空间探测发现，地球磁场的磁力线并不规则，太阳风的影响，地球的磁场被压缩在一个固定区域内，这个区域叫磁层。磁层可以使地球上生物免受宇宙射线和粒子袭击的危害。（4）关于地球磁场形成的原因，曾有种种推测：目前倾向于这种认识：地核的外核部分为液态的金属铁镍物质，是一种导电流体，在地球旋转过程中，产生感应自激，形成地球磁场。又因在地球转动过程中，流体地核比固体地幔略有滞后，因此产生地球磁场逐渐向西漂移。（三）地热地球内部储存着巨大的热能，这就是常说的地热。自地面向地下深处，地热增温现象是不均匀的：1变温层（外热层）0-20m 地温主要受太阳光辐射热的影响，温度随季节、昼夜的变化

8、而变化，故称变温层。2常温层 20-40m 地温与当地年平均温度大致相当，且常年保持不变，其深度大致为20-40m。3增温层 40m 常温层之下，地温随深度增大而逐渐增加。地温梯度(地热增温率）：深度每增加100m所增加的温度，用表示。地温级(地热增温级/地温深度)：即温度每升高1所增加的深度，用m表示。这两种表示数值互为倒数，如地温梯度为5，则地温级为20m。第二节 地球的圈层结构一、地球的外部圈层（一）大气圈主要成分氮占78；氧占21；其他是二氧化碳、水汽、惰性气体、尘埃等，占1。轻的物质，轻的物质上升，积少成多形成大气圈。大气圈是地球的重要组成部分，并有重要的作用：（1）大气可以供给地球

9、上生物生活所必须的碳、氢、氧、氮等元素。（2）大气可以保护生物的生长，使其避免受到宇宙射线的危害。（3）防止地球表面温度发生剧烈的变化和水分的散失，如若没有大气圈，地球上将不会存在水分。（4）一切天气的变化，如风、雨、雪、雹等都发生在大气圈中。（5）大气是地质作用的重要因素。（6）大气与人类的生存和发展关系密切。（二）水圈水圈主要是呈液态及部分呈固态出现的。它包括海洋、江河、湖泊、冰川、地下水等，形成一个连续而不规则的圈层。水圈的质量为1.411018t，占地球总质量0.024，比大气圈的质量大得多，但与其他圈层相比，还是相当的小。其中海水占97.2，陆地水（包括江河、湖泊、冰川、地下水）只占

10、2.8；而在陆地水中冰川占水圈总质量的2.2，所以其他陆地水所占比重是很微小的。可见，水圈是独立存在的，但又是和其他圈层互相渗透的。水圈是地球构成有机界的组成部分，对地球的发展和人类生存有很重要的作用：（1）水圈是生命的起源地，没有水也就没有生命。（2）水是多种物质的储藏床。（3）水是改造与塑造地球面貌的重要动力。（4）水是最重要的物质资源与能量资源，水资源的多寡和水质的优劣直接关系着经济发展与人类生存。（三）生物圈指地球表面有生物存在并感受生命活动影响的圈层。目前世界上已知的动物、植物大约有250 万种，其中动物占200 万种左右，植物大约占34 万种左右，微生物大约有3.7 万种。二、地球

11、的内部圈层包括地壳、地幔和地核。地震波分为纵波（P）和横波（S）。纵波可以通过固体和流体，速度较快；横波只能通过固体，速度较慢。同时地震波的传播速度随着所通过介质的刚性和密度的变化而改变.但根据地球内部震波传播曲线分析，可以看出震波传播速度随深度而发生变化，并且有些地方还发生突然变化，可见地球内部物质不是均一的，而且还存在许多界面。不连续面。其中有两个变化最显著的不连续面，叫一级不连续面。两个一级不连续面：平均33km 处（指大陆部分）。这个一级不连续面称莫霍洛维奇不连续面，简称莫霍面或莫氏面。另一个在2900km 深处。在这里纵波速度由13.32km/s 突然降为8.1km/s，而横波至此则

12、完全消失。这个面称古登堡不连续面。这两个一级不连续面，将地球内部划分为3个圈层：地壳、地幔和地核。此外，根据次一级不连续面还可以划分出次一级圈层，共可划分出A、B、C、D、E、F、G7 个圈层；次一级圈层还可根据更次一级不连续面划分出更次一级的圈层，如A、A，B、B等。（一）地壳指地球莫霍面以上的固体硬壳（A 层），属于岩石圈的上部。1.地壳的化学组成 地壳中含有元素周期表中所列的绝大部分元素，而其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种主要元素占98以上，其他元素共占12。化学元素在地壳中平均含量称克拉克值。顺扣留记忆：上联：O、Si、Al、Fe、Ca-下联：Na、K、Mg、h、t

13、i.氧几乎有一半，硅约占1/4，铝约占1/13，而表中未列入的大多数元素的含量是不足道的。 其中以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等组成的硅酸盐矿物为最，其次为各种氧化物、硫化物、碳酸盐等。各种不同矿物特别是硅酸盐类组成各种岩石，所以说地壳是岩石圈的一部分。2.地壳的厚度和结构 地壳是地球表面的一层薄壳，为地球半径的1/400，但各处厚度不一，大陆部分平均厚度37km多，海洋部分平均厚度则只有约7km。地壳（A层）可以分为上下两层，中间被康拉德面所分开。这一界面在海洋部分不明显或者根本不存在。上层地壳（即A 层），其成分以O、Si、Al 及K、Na 等为主，和花岗岩的成分相似，所以叫

14、花岗岩层；此层又称为硅铝层（Sial）。在这一层的表层部分常分布有010km 厚的沉积岩层。平均密度为2.62.7g/cm3。此层厚度在山区和高原可达40km，在平原区常为10km，在海洋地区变薄甚至完全缺失，因此是一个不连续圈层。这一层物质组成极为多样，构造形态和地貌形态也非常复杂。下层地壳（即A），其成分虽然也以O、Si、Al 等为主，但Mg、Fe、Ca 等成分则显著增加，和玄武岩的成分相似，所以叫玄武岩层，又称为硅镁层（Sima）。平均密度为2.93.0g/cm3。此层在海洋地壳部分平均厚58km，在大陆部分则延伸至花岗岩层之下，推测可厚达30km，是一个连续圈层。3.地壳的类型 地壳可

15、以分为大陆型地壳（简称陆壳）和大洋型地壳（简称洋壳）。陆壳的特征是厚度较大（3070km），具双层结构，即在玄武岩层之上有花岗岩层（表层的大部分地区有沉积岩层）。总的来看，硅铝层好像浮在硅镁层之上，地表起伏越大（如高山、高原），莫霍面的位置越深，地壳越厚。洋壳的特征是厚度较小，最薄的地方不到5km，一般只有单层结构，即玄武岩层，其表层为海洋沉积层所覆盖。（二）地幔指莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。深度为从地壳底界到2900km。其体积占地球总体积的82，质量为4.051021t，占地球总质量的67.8。物质密度大约从3.32g/cm3 递增到5.7g/cm3，即在地幔下部接近于地球的平均密度。

16、压力随深度而增加。温度也随深度缓慢增加，下部约为3000左右。从莫霍面到古登堡面，根据地震波传播速度大体是缓慢而均匀变化的，中间缺少一级不连续面，说明地幔物质较地壳具有很大的均匀性。约400km 和约1000km 深处各有一个次一级不连续面存在，即拜尔勒面和雷波蒂面，并据此划分为B、C、D 层。以1000km 为界，把地幔分为上地幔和下地幔。（三）地核位于深2900km 古登堡面以下直到地心部分称地核。由于震波速度在这一部分发生了突然变化，即纵波速度从每秒13.32km 下降到8.1km，横波则消失，表明组成地核物质的化学成分和物理性质等有了很大的变化。根据地震纵波的变化情况，地核又可分为外核

17、（E层）、过渡层（F层）和内核（G层）。地核总质量为1.881021t，占整个地球质量的31.5；温度为3000，最高可能达5000或稍高。外核由于只有P 波才能通过，呈液态。过渡层和内核有S 波出现，呈固态。铁镍成分，铁镍地核说。第三节 地质作用极其能量来源一、基本概念（一）基本概念作用于地球的自然力使地球的物质组成、内部构造和地表形态发生变化的作用，总称为地质作用。引起地质作用的自然力称为地质营力。所有地质营力来源于能，力是能的表现。按照能的来源不同，地质作用分为内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用是由地球内部的能（简称内能）引起的，主要有地内热能、重力能、地球旋转能、化学能和结晶能。

18、外力地质作用是由地球以外的能（简称外能）引起的，主要有太阳辐射能、潮汐能、生物能等。（二）地质作用的能量来源1.地内热能 地球本身具有巨大的热能，这是导致地球发生变化的重要能源。2.重力能 指地心引力给予物体的位能。在地球表面所有物体都处于重力场的作用之下。3.地球旋转能 地球自转对地球表层物质产生离心力和离极力。4.太阳辐射能 太阳不断向地球输送热能。5.潮汐能 地球在日、月引力作用下使海水产生潮汐现象。6.生物能 由生命活动所产生的能量，无论是植物的生长、动物的活动以及人类大规模的改造自然活动，都会产生改变地球物质和面貌的作用。（三）地质作用的分类内力地质作用分为构造运动、岩浆活动、变质作

19、用和地震作用。外力地质作用按照外营力的类型，可以分为河流的地质作用、地下水的地质作用、冰川的地质作用、湖泊和沼泽的地质作用、风的地质作用和海洋的地质作用等。第三章 矿物与岩石第一节 概述一、矿物和岩石的概念地壳中的各种化学元素，在各种地质作用下不断进行化合，形成各种矿物。矿物不是孤立存在的，而是按照一定的规律结合起来形成各种岩石。所以说矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。 岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，它是构成地壳及地幔的主要物质。有些岩石主要是由一种矿物组成，但更多的岩石是由几种矿物组成。根据成因，岩石可以分为

20、三大类：火成岩、沉积岩和变质岩。二、矿物学与岩石学理论的建立第二节 矿 物一、矿物的基本特性（一）矿物的内部结构和晶体形态1晶质体和非晶质体所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。由于质点规则排列的结果，就使晶体内部具有一定的晶体构造，称为晶体格架。具有良好几何外形的晶质体，通称为晶体。有少数矿物呈非晶质体结构。凡内部质点呈不规则排列的物体都是非晶质体，如天然沥青、火山玻璃等。这样矿物在任何条件下都不能表现为规则的几何外形。2晶形晶体可分成两类：一类是由同形等大的晶面组成

21、的晶体，称为单形，单形的数目有限，只有47种。一类是由两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。聚形的特点是在一个晶体上具有大小不等、形状不同的晶面。在自然晶体中，常发现两个或两个以上的晶体有规律地连生在一起，称为双晶。最常见的有三种类型：接触双晶由两个相同的晶体，以一个简单平面相接触而成。穿插双晶由两个相同的晶体，按一定角度互相穿插而成。聚片双晶由两个以上的晶体，按同一规律，彼此平行重复连生一起而成。3结晶习性在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态，称为结晶习性。大体可以分为三种类型：矿物晶体常形成柱状、针状、纤维状，即晶体沿一个方向特别发育，称一向延伸型。矿物晶体常形成板状、片状、鳞片状，即

22、晶体沿两个方向特别发育，称二向延伸型。有的矿物晶体常形成粒状、近似球状，即晶体沿三个方向特别发育，称三向延伸型。（二）矿物的化学成分1矿物的化学组成类型单质矿物 基本上是由一种自然元素组成的，如金、石墨、金刚石等。化合物 自然界的矿物绝大多数都是化合物，但化合物是多种多样的，按组成情况又可分为：（1）简单化合物、络合物、复化物。（2）所谓类质同像是指在结晶格架中，性质相近的离子可以互相顶替的现象。互相顶替，但并不破坏其结晶格架。类质同像中离子置换又有两种情况：一是互相置换的离子电价相等，称为等价类质同像。一是几种离子同时置换，置换的离子电价各异，但置换后的总电价必须相等。置换结果有的组分是在一

23、定限度内进行离子置换，称为不完全类质同像。有的没有一定限制，即两种组分可以以任何比例进行离子置换，形成一个连续的类质同像系列，称为完全类质同像。含水化合物 一般指含有H2O 和OH-、H+、H3O+离子的化合物而言。又可分为吸附水和结构水两类。2矿物的同质多像同一化学成分的物质，在不同的外界条件（温度、压力、介质）下，可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这种现象称同质多像。3胶体矿物一种物质的微粒分散到另一种物质中的不均匀的分散体系称为胶体。胶体矿物在形态上一般呈鲕状、肾状、葡萄状、结核状、钟乳状和皮壳状等等，表面常有裂纹和皱纹，这是由胶体失水引起的。（

24、三）矿物的集合体形态和物理性质1矿物的集合体形态1）粒状集合体 由粒状矿物所组成的集合体。粒状集合体多半是从溶液或岩浆中结晶而成的，当溶液达到过饱和或岩浆逐渐冷却时，其中即发生许多“结晶中心”，晶体围绕结晶中心自由发展，及至进一步发展受到周围阻碍，便开始争夺剩余空间，结果形成外形不规则的粒状集合体。2）片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体 如石墨、云母等常形成片状、鳞片状集合体，石棉、石膏等常形成纤维状集合体，还有些矿物常形成针状、柱状、放射状集合体。3）致密块状体 由极细粒矿物或隐晶矿物所成的集合体，表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界限。4）晶簇 生长在岩石裂隙或空洞中的许多单晶体所组

25、成的簇状集合体叫晶簇。5）杏仁体和晶腺 矿物溶液或胶体溶液通过岩石气孔或空洞时，常常从洞壁向中心层层沉淀，最后把孔洞填充起来，其小于2cm 者通称杏仁体；大于2cm 者可称晶腺。6）结核和鲕状体 矿物溶液或胶体溶液常常围绕着细小岩屑、生物碎屑、气泡等由中心向外层层沉淀而形成球状、透镜状、姜状等集合体，称为结核。7）钟乳状、葡萄状、乳房状集合体 这些形态大多数是某些胶体矿物所具有的特点。胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚，因而在矿物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡萄状的、乳房状的小突起。8）土状体 疏松粉末状矿物集合体，一般无光泽。9）被膜 因受风化作用在其表面往往形成一层次生矿物的皮壳，称为被膜。2

26、矿物的物理性质1）颜色 因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色，称为自色。具有自色的矿物，颜色大体固定不变，因此是鉴定矿物的重要标志之一。有些矿物的颜色，与本身的化学成分无关，而是因矿物中所含的杂质成分引起的，称为他色。有些矿物的颜色是由某些化学的和物理的原因而引起的。如片状集合体矿物常因光程差引起干涉色，称为晕色，如云母；容易氧化的矿物在其表面往往形成具一定颜色的氧化薄膜，称为锖色，如斑铜矿。以上都统称为假色。2）条痕 矿物粉末的颜色称为条痕。通常是利用条痕板（无釉瓷板），观察矿物在其上划出的痕迹的颜色。由于矿物的粉末可以消除一些杂质和物理方面的影响，所以比其颜色更为固定。因

27、此条痕在鉴定矿物上具有重要意义。3）光泽矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。（1）金属光泽 矿物表面反光极强，如同平滑的金属表面所呈现的光泽。（2）半金属光泽较金属光泽稍弱，暗淡而不刺目。（3）非金属光泽是一种不具金属感的光泽。又可分为：金刚光泽光泽闪亮耀眼。如金刚石、闪锌矿等的光泽。玻璃光泽象普通玻璃一样的光泽。如水晶、萤石、方解石等具此光泽。此外，由于矿物表面的平滑程度或集合体形态的不同而引起一些特殊的光泽。脂肪光泽；珍珠光泽；丝绢光泽；土状光泽。4）透明度 指光线透过矿物多少的程度。矿物的透明度可以分为3 级：（1）透明矿物：矿物碎片边缘能清晰地透见他物。（2）半透明矿物

28、：矿物碎片边缘可以模糊地透见他物或有透光现象。（3）不透明矿物：矿物碎片边缘不能透见他物。5）硬度 指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。德国摩氏选择了10 种矿物作为标准，将硬度分为10 级，这10种矿物称为“摩氏硬度计”。摩氏硬度计只代表矿物硬度的相对顺序。在野外工作，还可利用指甲（22.5）、小钢刀（55.5）等来代替硬度计。顺口溜记忆：上联：滑（石）、石（膏）、方解（石）、萤（石）、磷（灰石）、长（石）、下联：石英、黄玉、刚（玉）、金刚（石）。硬度分别是1-10.6）解理 在力的作用下，矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质叫做解理。沿着一定方向分裂的面叫做解理面。解理是由晶体内部

29、格架构造所决定的。一向解理。有的矿物具有二向、三向、四向或六向节理。解理可分为下列等级：（1）最完全解理。（2）完全解理。（3）中等解理。（4）不完全解理。（5）极不完全解理（无解理）。7）断口 矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面叫做断口。断口出现的程度是跟解理的完善程度互为消长的，即一般说来，解理程度越高的矿物不易出现断口，解理程度越低的矿物才容易形成断口。根据断口的形状，可以分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口等。8）脆性和延展性 矿物受力极易破碎，不能弯曲，称为脆性。矿物受力发生塑性变形，如锤成薄片、拉成细丝，这种性质称为延展性。9）弹性和挠性 矿物受力变形

30、、作用力失去后又恢复原状的性质，称为弹性。矿物受力变形、作用力失去后不能恢复原状的性质，称为挠性。10）比重11）磁性12）电性13）发光性14）其它性质易燃性；咸、苦、涩等味道；滑腻感；有些矿物如受特殊的气味。二、矿物的分类矿物分类的方法很多，当前常用的是根据矿物的化学成分类型分为5大类：自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物。三、重要矿物简述一、自然元素矿物1.石墨C 2.金刚石C 二、硫化物类矿物3.辉铜矿4.方铅矿5.闪锌矿ZnS6.辰砂HgS 7.辉锑矿Sb2S3 8.辉钼矿MoS2 9.黄铁矿FeS2 10.黄铜矿CuFeS2 三、氧化物及

31、氢氧化物类矿物11.赤铁矿Fe2O3 12.磁铁矿Fe3O4 或FeOFe2O3 13.褐铁矿FeO（OH）nH2O 14.锡石SnO2 15.软锰矿MnO2 16.铝土矿Al2O3nH2O 17.石英SiO2四、含氧盐类矿物18.正长石K19. 斜长石20.橄榄石21.普通辉石22.普通角闪石 23云母 24.绿帘石 25.绿泥石26.蛇纹石和石棉27.滑石28.石榴子石29.红柱石30.高岭石31.方解石32.白云石33. 孔雀石和蓝铜矿34.重晶石BaSO4 35.石膏CaSO42H2O 36.钨锰铁矿（黑钨矿）（Fe，Mn）WO4 37.磷灰石Ca5PO43F，Cl 38.萤石（氟石）

32、CaF2 39.石盐NaCl 和钾石盐KCl实验课：矿物的形态、矿物的物理性质、常见矿物的肉眼鉴定第三节 火成岩一、 岩浆、岩浆作用和火成岩的概念岩浆-岩浆是在地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体。岩浆的化学成分若以氧化物表示。其中以SiO2 的含量为最大。根据岩浆中SiO2 的相对含量，酸性岩浆（SiO265）、中性岩浆（5265）、基性岩浆（4552）和超基性岩浆（45）。越是酸性的岩浆，粘性大、温度低，不易流动；岩浆的温度往往随岩浆的成分而变化。酸性岩浆的温度约为700900，中性岩浆的温度约为9001000，基性岩浆的温度约为10001200。岩浆作用-岩

33、浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程，称为岩浆作用。主要有两种方式：侵入作用、侵入岩。喷出作用或火山活动。喷出岩（又称火山岩）。二、 喷出作用（火山作用）（一）、火山活动 活火山；休眠火山死火山（二）、火山构造 火山构造或称火山机构，包括火山通道、火山锥、火山口等。（三）、火山喷发物1气体喷发物（火山气体）2固体喷发物（火山碎屑物质）1）.火山灰 2）.火山砾 3）.火山渣4）.火山弹3液体喷发物（熔浆）（四）、火山喷发类型火山喷发可以分为两个基本类型：裂隙式喷发和中心式喷发，后者又有爆烈、宁静等之分。1裂隙式喷发 岩浆通过地壳中狭长线状深断裂溢出地表，一般没有爆炸现象，流出的主要为

34、基性玄武岩熔浆，冷凝后形成厚度相当稳定、覆盖面积很大的熔岩被，火山碎屑物较少。2中心式喷发 岩浆沿着一定的管形通道喷出地表，熔岩覆盖面积较小。这是现代火山活动最主要的类型。按照喷发的剧烈程度又可略分为宁静式、斯特龙博利式和爆烈式等几种。1）.宁静式喷发型 以基性熔浆（玄武岩）喷发为主，熔浆温度较高，气体较少，不爆炸，因此少有固体喷发物，常常形成底座很大、坡度平缓的盾形火山锥，以夏威夷诸火山为代表，故又称夏威夷式喷发类型。2）.斯特龙博利式喷发型 属于宁静式与爆烈式之间的喷发型，以中、基性熔浆喷发为主，并有一定的爆炸力。3）.爆烈式喷发型 大都以中酸性熔浆喷发为主，含气体多，爆炸力强，经常形成大

35、量的火山碎屑特别是火山灰。（五）、近代火山分布规律1环太平洋火山带2阿尔卑斯-喜马拉雅火山带3大西洋海岭火山带三、 侵入作用地下岩浆上升侵入并占据一定空间的作用，叫侵入作用。根据岩浆侵入的环境和侵入作用方式，可以分为深成侵入作用和浅成侵入作用。（一）、深成侵入作用及其岩体产状在地下相当深处的岩浆侵入活动，称深成侵入作用。这种侵入是通过岩浆对围岩的熔化、排挤、俘虏碎块以及变质等方式而逐渐占据空间的。其结果是形成深成岩体。深成岩体处于压力大温度高的条件下，冷凝过程可以上百万年计，故往往形成结晶良好、颗粒粗大的岩石。（二）、浅成侵入作用及其岩体产状在地壳浅处的岩浆侵入活动称浅成侵入作用。这种侵入是岩

36、浆在压力作用下沿着断层、裂隙或层理贯入的方式进行的。其结果形成浅成岩体。浅成岩的规模较小，冷却较快，所以常常形成结晶颗粒较细或大小不均的斑状结构。四、 火成岩的成分（一）、火成岩的化学成分火成岩的化学成分实际上和岩浆的成分大体一致，虽然几乎包括了地壳中各种元素，但它们的含量相差极为悬殊，其中以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti 等元素的含量最多，占组成火成岩元素总量的99以上。若以氧化物计，则以SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、H2O、TiO2等为主，同样也占总量的99以上，SiO2 是火成岩中最主要的成分。SiO2 和各种金属元素形成多

37、种硅酸盐矿物，各种硅酸盐矿物又组成各种火成岩。所以说，火成岩实际上是硅酸盐岩石。根据火成岩中SiO2 的多少，如同对岩浆分类一样，分为超基性岩（SiO245）、基性岩（4552）、中性岩（5265）和酸性岩（65）四大类。由超基性岩到酸性岩，不仅表现在SiO2 含量的多少上，而且其它成分也相应随之变化：即随着SiO2 含量增加，K、Na 成分越来越多，而Mg、Fe、Ca成分则越来越少；反之，随着SiO2 含量减少，K、Na 成分越来越少，而Mg、Fe、Ca 成分则越来越多。（二）、火成岩的矿物成分组成火成岩的矿物以硅酸盐矿物为主，其中最多的是长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等（以上石英

38、属于氧化物）、占火成岩矿物总含量的99，所以称之为火成岩的重要造岩矿物。其中颜色较浅的，称浅色矿物，因以二氧化硅和钾、钠的铝硅酸盐类为主，又称硅铝矿物，如石英、长石等；其中颜色较深的，称暗色矿物，因以含铁、镁的硅酸盐类为主，又称铁镁矿物，如黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。硅铝矿物和铁镁矿物在火成岩中的含量和比例，不仅影响岩石的颜色，而且影响岩石的比重。一般说，岩石从超基性到酸性，铁镁矿物逐渐减少，而硅铝矿物则逐渐增多，故岩石颜色越来越浅，比重越来越小；岩石从酸性到超基性，铁镁矿物逐渐增多，而硅铝矿物则逐渐减少，故岩石颜色越来越深，比重越来越大。火成岩中的矿物成分是火成岩分类的重要根据之一。岩石

39、中含量较多、作为区分岩类依据的矿物，称为主要矿物。如花岗岩类中的石英和钾长石。岩石中含量较少、对区分岩类不起主要作用，但可作为进一步区分岩石种属的依据的矿物，称为次要矿物。例如，石英在花岗岩类中为主要矿物，而在闪长岩类中则为次要矿物，其有无并不影响闪长岩的命名问题，但如含有一定数量（520），则可据此进一步分类称之为石英闪长岩。岩石中含量很少（一般不超过1）、对岩石分类不起作用的矿物，称为副矿物。如磁铁矿、磷灰石等。鲍温在实验室观察相当玄武岩熔浆的冷却结晶过程并结合野外观察，得出玄武岩岩浆造岩矿物的结晶顺序以及它们的共生组合关系，称为鲍温反应系列。从高温到低温岩浆结晶过程包括两个并行的演化系列

40、：一方面为属于浅色矿物（硅铝矿物）的斜长石的连续固溶体反应系列，即从富钙斜长石向富钠斜长石演化（也就是从基性斜长石向酸性斜长演化）；在这个系列的演变过程中，矿物晶体格架没有很大改变，只是矿物成分发生连续的变化，实际上是连续的类质同像过程。另一方面为暗色矿物（铁镁矿物）的不连续反应系列，即按橄榄石、辉石、角闪石、黑云母的顺序结晶；在这个系列演变过程中，前后相邻矿物之间不是成分上的连续过渡，而是岩浆同早期矿物发生反应产生新矿物，相邻矿物的结晶格架也发生显著变化。随着温度下降，在岩浆晚期此二系列合成单一的不连续反应系列，依次结晶出钾长石、白云母，最后析出石英。鲍温反应系列在一定程度上说明了岩浆中矿物

41、结晶顺序和共生组合规律，提供了简易掌握火成岩分类的方法。纵行表示从高温到低温矿物结晶的顺序；横行表示在同一水平位置上的矿物大体是同时结晶，按共生规律组成一定类型的岩石。例如辉石和富钙的斜长石组成基性岩，不可能与石英共生；钾长石、富钠斜长石、石英、黑云母等组成酸性岩，不可能与橄榄石共生。在纵行方向矿物相距越远，共生的机会越少。五、火成岩的结构和构造岩浆在地表或地下不同深度冷凝时，因温度、压力等条件不同，即使是同样成分的岩浆所形成的岩石，也具有不同的岩石形貌特征。这种差异主要表现在两个方面，即岩石的结构和构造。（一）、火成岩的结构所谓结构是指岩石中矿物颗粒本身的特点（结晶程度、晶粒大小、晶粒形状等

42、）及颗粒之间的相互关系所反映出来的岩石构成的特征而言。1结晶程度1）.全晶质结构 组成岩石的矿物全部结晶，如花岗岩。2）.半晶质结构 组成岩石的矿物部分结晶，部分为玻璃质，如流纹岩。3）.玻璃质（非晶质）结构 组成岩石的成分全未结晶，即全部为玻璃质，如黑曜岩。2晶粒大小按照组成岩石的矿物颗粒大小可以分为：1）.显晶质结构 用肉眼或放大镜即可看出晶体颗粒。又分为：粗粒结构晶粒直径大于5mm；中粒结构晶粒直径15mm；细粒结构晶粒直径0.11mm。2）.隐晶质结构 晶粒小于0.1mm，岩石呈致密状，矿物颗粒用显微镜才能辨别。3晶粒相对大小1）.等粒结构 又称粒状结构。2）.斑状结构 岩石中矿物颗粒

43、相差悬殊，较大的颗粒称为斑晶，斑晶与斑晶之间的物质称为基质，基质为隐晶质或玻璃质。一般是斑晶结晶较早，晶形较好，而基质部分结晶较晚，多是熔浆喷出地表或上升至浅处迅速冷凝而成。斑状结构常为喷出岩或一些浅成岩所具有。3）.似斑状结构 类似斑状结构，但斑晶更为粗大（可超过1cm），而基质则多为中、粗粒显晶质结构。斑晶可以是与基质在相同或近似条件下，因某种成分过剩而形成的；也可以是在较晚时间经交代作用而形成的。似斑状结构常为某些深成岩所具有，如似斑状花岗岩。4晶粒形状按岩石中矿物晶体形状发育程度，可以分为：1）.自形晶 晶体发育成应有的形状。2）.半形晶 晶体只发育成应有晶形的一部分。3）.他形晶 晶

44、体不能发育成应有的形状，而是决定于相邻晶体所遗留的空间形状，因此常是不规则的。（二）火成岩的构造所谓构造是指组成岩石的矿物集合体的形状、大小、排列和空间分布等所反映出来的岩石构成的特征而言。1块状构造岩石中矿物排列无一定方向，不具任何特殊形象的均匀块体，是火成岩（如花岗岩）中最常见的一种构造。2流纹构造因熔浆流动由不同颜色不同成分的隐晶质或玻璃质或拉长气孔等定向排列所形成的流状构造，常见于中酸性喷出岩（如流纹岩）中。流纹表示熔岩当时的流动方向。3流动构造岩浆在流动过程中所形成的构造，包括流线构造和流面构造。岩石中长条状、柱状矿物（如角闪石）呈长轴定向排列，叫流线构造，它一般平行于岩浆流动方向；

45、岩石中片状矿物、板状矿物（如云母、长石）呈层状及带状排列，叫流面构造，它一般平行于岩体的接触面。因此利用流线和流面可以测定岩浆的流动方向和岩体接触面的产状。4气孔构造熔浆喷出地表，压力骤减，大量气体从中迅速逸出而形成的圆形、椭圆形或管状孔洞，称气孔构造。这种构造往往为喷出岩所具有。5杏仁构造岩石中的气孔被以后的矿物质（方解石、石英、玛瑙、玉髓等）所填充，形似杏仁，称杏仁构造。六、 火成岩的分类火成岩分类的主要根据一方面是岩石的化学成分、矿物成分，另一方面是岩石的产状、结构和构造。表3-7“主要火成岩分类表”就是综合这些因素编制的。表的横坐标按火成岩的化学成分及矿物成分排列，自左至右依次为超基性

46、岩、基性岩、中性岩和酸性岩。其下列出几种造岩矿物，并用线段表示其在各岩类中的分布规律。其中石英主要分布在酸性岩中，而橄榄石则主要分布于超基性岩中，所以称石英为酸性岩的指示矿物，橄榄石为超基性岩的指示矿物。在长石类矿物中，钾长石主要分布于酸性岩和部分中性岩中，而斜长石则广泛分布于中、基性岩中，但其成分则从富钠斜长石向富钙斜长石演变；在超基性岩中不含长石或只含一点斜长石。几种暗色矿物除橄榄石分布范围较窄外，其余则分布较广，但黑云母主要分布于酸性岩及部分中性岩中，角闪石主要分布于中性岩及部分酸性岩中，辉石主要分布于基性岩及部分超基性岩中。同一矿物在某一岩类中为主要矿物，在另一岩类中则为次要矿物，表中用实线和断线表示了这种关系。表3-7 主要火成岩分类简表 成 分形成环境超基性基性中性酸性喷出岩科马提岩玄武岩安山岩流纹岩浅成岩苦橄玢岩辉绿岩闪长玢岩花岗斑岩深成岩橄榄岩辉长石闪长岩花岗岩七、 最主要的火成岩（一）、超基性岩类（橄榄岩金伯利岩类）1橄榄岩2苦橄玢岩3金伯利岩（二）、基性岩类（辉长岩玄武岩类）1辉长岩2辉绿岩3玄武岩（三）、中性岩类闪长岩安山岩类1）.闪长岩 2）.闪长玢岩3）.安山岩（四）、酸性岩类（花岗岩流纹岩类）1花岗岩2.花岗岩化花岗岩。3花岗斑岩4流纹岩（五）、脉岩类1伟晶岩2细晶岩3煌斑岩（六）、火山玻璃岩类1黑曜岩2浮岩实验课：常见岩浆岩的观察与鉴定第