岩石学-岩石学第一章-精品文档.ppt
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1、岩石学邹海洋邹海洋中南大学地学与环境工程学院中南大学地学与环境工程学院2008-06-052008-06-05第一章绪论第一章绪论1 1观察与事实观察与事实地球上存在大量火山(活火山、死火山、休眠火山地球上存在大量火山(活火山、死火山、休眠火山)正在活动的正在活动的火山喷发火山喷发正在活动的火山喷发正在活动的火山喷发火山喷溢产物火山喷溢产物:挥发份、碎屑挥发份、碎屑火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:挥发份火山喷发产物:岩浆火山喷发产物:岩浆现代火山喷发现代火山喷发现代火山喷发
2、的实地观测现代火山喷发的实地观测火山锥火山锥地球圈层结构与岩浆起源条件地球圈层结构与岩浆起源条件(1)地球的圈层结构地球的圈层结构地壳地壳上地幔上地幔下地幔下地幔外核外核内核内核岩流圈岩流圈陆陆壳壳及及上上地地幔幔(2)岩浆的起源条件岩浆的起源条件3 3岩浆岩及其研究意义岩浆岩及其研究意义(1 1)岩石类型及其鉴别特征岩石类型及其鉴别特征(2 2)岩石系列与组合岩石系列与组合(3 3)岩石成因岩石成因(4 4)岩浆作用与构造环境岩浆作用与构造环境(5 5)火成岩岩石探针与当代地球科学前缘火成岩岩石探针与当代地球科学前缘4 4基本概念基本概念岩石岩石:天然产出的,由一种或多种矿物或火山玻璃、:天
3、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。生物遗骸、胶体组成的固态集合体。岩浆岩岩浆岩(Magmaticrocks(Magmaticrocks,Igneousrocks):Igneousrocks):它是由地它是由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆,在侵入地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆,在侵入地下或喷出地表冷凝而成的岩石。也可称之为火成岩。下或喷出地表冷凝而成的岩石。也可称之为火成岩。或简单地说,由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。或简单地说,由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。岩石学岩石学(Petrology)(Petrology):是专门研究地壳、地
4、幔及其是专门研究地壳、地幔及其它星体产出的岩石的分布、产状、成分、结构、构造、它星体产出的岩石的分布、产状、成分、结构、构造、分类、命名、成因、演化等方面的科学。分类、命名、成因、演化等方面的科学。a.a.岩类学岩类学(描述岩石学或岩相学描述岩石学或岩相学):它主要是研究它主要是研究岩石的产状、分布、组成、分类、命名等方面的岩石的产状、分布、组成、分类、命名等方面的问题。问题。b.b.岩理学岩理学(理论岩石学或成因岩石学理论岩石学或成因岩石学):它主要是它主要是研究岩石的形成条件及成因等方面的问题。研究岩石的形成条件及成因等方面的问题。岩浆岩岩石学岩浆岩岩石学:是研究岩浆的起源、运移、演:是研
5、究岩浆的起源、运移、演化、结晶及岩浆岩的组成、结构、构造、产状、化、结晶及岩浆岩的组成、结构、构造、产状、分布、分类、命名、共生组合、成因机理及与构分布、分类、命名、共生组合、成因机理及与构造、矿产关系等的一门独立科学。造、矿产关系等的一门独立科学。5 5岩浆岩与沉积岩、变质岩的主要判别标志岩浆岩与沉积岩、变质岩的主要判别标志岩浆岩大部分为块状的结晶岩石,部分为玻璃质岩石。具有岩浆岩大部分为块状的结晶岩石,部分为玻璃质岩石。具有玻璃质的岩石一般是岩浆岩,只有极少数情况下,在强烈断裂玻璃质的岩石一般是岩浆岩,只有极少数情况下,在强烈断裂带内才有玻化岩。带内才有玻化岩。岩浆岩中有一些特有的矿物和结
6、构构造。霞石、白榴石、气岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造。霞石、白榴石、气孔、杏仁构造。孔、杏仁构造。岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线,呈各样的形态存在岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线,呈各样的形态存在于地层中,有的平行,有的切穿围岩的层理和片理。于地层中,有的平行,有的切穿围岩的层理和片理。岩体中常含有围岩碎块岩体中常含有围岩碎块(捕虏体捕虏体),这些被捕虏的围岩碎块和,这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭受热变质作用。围岩常遭受热变质作用。各地质时期形成的主要岩浆岩类,大部分都可以找到与其化各地质时期形成的主要岩浆岩类,大部分都可以找到与其化学成分近似的现代火山岩。学成分近似的现代火山岩。
7、岩浆岩中没有任何生物遗迹。岩浆岩中没有任何生物遗迹。6 6关于岩浆的讨论关于岩浆的讨论岩浆的概念岩浆的概念岩浆是上地幔和地壳深处形成的,以硅酸盐为主要成分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的炽热、粘稠、含有挥发份的熔融体(熔体熔体)。少数情况下存在有碳酸盐岩浆、金属硫化物及金属氧化少数情况下存在有碳酸盐岩浆、金属硫化物及金属氧化物岩浆,后者也称为矿浆。物岩浆,后者也称为矿浆。现代火山喷发使我们能够直接观察到岩浆。现代火山喷发使我们能够直接观察到岩浆。岩浆的成份岩浆的成份主要成分:硅酸盐主要成分:硅酸盐(以氧化物形式表示以氧化物形式表示SiOSiO2
8、 2、AlAl2 2O O3 3、FeOFeO、FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、CaOCaO、NaNa2 2O O、K K2 2O O、H H2 2O)SiOO)SiO2 2=40%=40%75%75%挥发份挥发份(6 6)H)H2 2O O,COCO2 2,COCO,N N2 2,SOSO2 2,SOSO3 3,H H2 2S S,HClHCl,H H2 2F F成矿金属元素成矿金属元素岩浆的温度岩浆的温度a.观察现代熔岩流的温度观察现代熔岩流的温度通常:通常:7001200基性熔岩:基性熔岩:10251225酸性熔岩:酸性熔岩:735890一般来说,熔岩流的温度总是一般来说,熔岩
9、流的温度总是比地下深处同成分的、正在结比地下深处同成分的、正在结晶的岩浆高,这是因为地下深晶的岩浆高,这是因为地下深处的岩浆富含挥发份,挥发份处的岩浆富含挥发份,挥发份可以使起熔温度和液相线温度可以使起熔温度和液相线温度明显下降。明显下降。b.b.研究地质温度计:研究地质温度计:某些造岩矿物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结某些造岩矿物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结晶时的温度。晶时的温度。例如例如:方石英转变为鳞石英:方石英转变为鳞石英:14701470正长石分解为白榴石和二氧化硅:正长石分解为白榴石和二氧化硅:11701170普通角闪石暗化:普通角闪石暗化:10501050大气压
10、下黑云母分解、暗化:大气压下黑云母分解、暗化:10501050840840鳞石英转变为鳞石英转变为石英:石英:870870棕色角闪石转变为绿色角闪石:棕色角闪石转变为绿色角闪石:750750石英转变为石英转变为石英:石英:575575c.c.熔化岩浆岩的方法熔化岩浆岩的方法通过岩浆岩的重熔和再结晶实验,也可得知其大通过岩浆岩的重熔和再结晶实验,也可得知其大致温度。一个大气压下,致温度。一个大气压下,玄武岩开始结晶的温度为:玄武岩开始结晶的温度为:1235123511601160完全结晶是:完全结晶是:10601060。花岗岩的熔点为花岗岩的熔点为9509505050d.玻璃包裹体均一法测温玻璃
11、包裹体均一法测温流纹岩中流纹岩中石英均一温度为石英均一温度为79079012201220透长石均一温度为透长石均一温度为1100110012001200霞石岩中霞石岩中橄榄石均一温度为橄榄石均一温度为1220122012901290辉石均一温度为辉石均一温度为1120112012801280e.地质温度计及地质压力计地质温度计及地质压力计热力学、岩石物理化学、实验岩石学资料热力学、岩石物理化学、实验岩石学资料能斯特分配定律能斯特分配定律平衡共生矿物共有成分分配函数平衡共生矿物共有成分分配函数计算矿物结晶温度:计算矿物结晶温度:二长石温度计、二辉石温度计、钛铁氧化物温度计二长石温度计、二辉石温度
12、计、钛铁氧化物温度计等等岩浆的粘度岩浆的粘度粘度:粘度:是液体或半流体流动的难易程度。单位:是液体或半流体流动的难易程度。单位:Pa.S帕斯帕斯卡秒卡秒,(相当于相当于20度时水的粘度的度时水的粘度的1000倍倍)。影响粘度的因素:影响粘度的因素:a.氧化物氧化物:SiO2,Al2O3,Cr2O3的存在使粘度增加的存在使粘度增加,尤其尤其SiO2。因此因此,基性岩粘度小基性岩粘度小,以溢流为主;酸性岩粘度大以溢流为主;酸性岩粘度大,多以爆发形式为主。多以爆发形式为主。b.挥发份挥发份:其存在将显著降低岩浆粘度。挥发份增加:其存在将显著降低岩浆粘度。挥发份增加,粘粘度低。度低。c.温度温度:温度
13、升高:温度升高,粘度降低。粘度降低。d.压力压力:对于不含水的干岩浆:对于不含水的干岩浆,压力升高压力升高,粘度增加。粘度增加。对于富水岩浆对于富水岩浆,较为复杂:较为复杂:I.压力增加,挥发份溶解度增加,粘度降低;压力增加,挥发份溶解度增加,粘度降低;II.压力达到一定值压力达到一定值,挥发份饱和挥发份饱和,粘度随压力升高而增粘度随压力升高而增加加。压力压力粘粘度度饱饱合合点点7.7.岩浆作用岩浆作用地下深处的岩浆,在其挥发份和地质地下深处的岩浆,在其挥发份和地质应力的作用下,沿构造脆弱带上升到应力的作用下,沿构造脆弱带上升到地壳浅部或地表,岩浆上升运移过程地壳浅部或地表,岩浆上升运移过程中
14、,因物理化学条件的改变,又不断中,因物理化学条件的改变,又不断地改变自己的成分,最后凝固成岩浆地改变自己的成分,最后凝固成岩浆岩,这一复杂过程,称为岩浆作用。岩,这一复杂过程,称为岩浆作用。侵入地壳之中侵入地壳之中侵入作用侵入作用侵入岩;侵入岩;喷出地表喷出地表喷出作用喷出作用喷出岩喷出岩一、岩浆岩的化学成分一、岩浆岩的化学成分1.1.造岩元素:造岩元素:O O、SiSi、AlAl、FeFe、MgMg、CaCa、NaNa、K K、TiTi等,其总和约占岩浆岩总重量的等,其总和约占岩浆岩总重量的99.25%99.25%;氧的含量氧的含量最高最高,占岩浆岩重量的占岩浆岩重量的46.59%46.59
15、%。2.2.次要元素:次要元素:P P、H H、MnMn、B B等等。3.3.以氧化物表以氧化物表示示:SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、FeOFeO、MgOMgO、CaOCaO、K K2 2O O、NaNa2 2O O和和H H2 2O O等等9 9种最重要种最重要,占岩浆岩平均化占岩浆岩平均化学成分的学成分的98%98%左右左右。1.2岩浆岩的物质成分岩浆岩的物质成分SiO2 3475%;少数可达;少数可达80%Al2O3 1020%;在纯橄榄岩中较低在纯橄榄岩中较低MgO 125%;CaO 015%;但某些辉长岩中达但某些辉长岩中达23%Fe2O
16、3+FeO 0.515%;一般一般FeOFe2O3Na2O 015%;霞石岩中可达霞石岩中可达19.48%K2O 一般一般10%;白榴石岩中可达白榴石岩中可达17.94%H2O+(结晶水结晶水)和和H2O-(吸附水吸附水)一般一般2%;个别达;个别达10%TiO2 02%;很少超过;很少超过5%P2O5 00.5%;很少超过;很少超过3%MnO 00.3%;很少超过;很少超过2%4.SiO2是最重要的成分。是最重要的成分。是岩石酸性程度(基性程度)的标志。是岩石酸性程度(基性程度)的标志。超基性岩:超基性岩:SiOSiO2 245%66%66%5.岩浆岩的化学成分变化规律岩浆岩的化学成分变化规
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