岩石学习教程.pptx
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1、绪论一、岩石的概念与分类岩石: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。岩石构成了岩石圈,即整个地壳和地幔的固态部分。自然界岩石按成因分为三大类:1、火成岩:又称岩浆岩 2、沉积岩:3、变质岩:第1页/共84页2、三大岩类相互转化;1、三大岩类岩石野外特征对比火成岩、变质岩经风化、搬运、沉积、成岩作用,可形成沉积岩;沉积岩、变质岩经重熔作用可形成岩浆,冷凝为火成岩。火成岩、沉积岩经变质作用(重结晶、交代、碎裂等),可转变为变质岩;第2页/共84页第3页/共84页二、岩石学(petrology)即研究天然岩石的学科。根据研究的重点不同分为:a.岩相学:或称描述岩石
2、学或岩类学,它主要是研究岩 石的成分、结构、构造、产状、命名、分 布等方面的问题。b.岩理学:又称理论岩石学或成因岩石学,它主要是研 究岩石的形成条件及成因等方面的问题。岩石学为地质学的三大基础学科之一!第4页/共84页三、岩石学的目的岩石是地质历史的记录!1、岩石的成因2、岩石形成时的物理化学环境3、岩石的结晶(成岩)年龄4、岩石的时空分布规律揭示地球历史演化过程;揭示地球深部的组成、热状态及流变学性质。第5页/共84页1、在水文地质中的应用 地下水赋存于岩石的空隙之中,空隙的多少及大小与岩石的性质密切相关。2、在工程地质中的应用 岩石是工程地质的物质基础(工程的地基和围岩)。因此岩体的物理
3、力学性质及结构的好坏,对工程的成败起决定性作用。四、岩石学的应用第6页/共84页第一部分 火成岩1、为什么先讲火成岩?2、岩浆 岩石的结束和开始第7页/共84页一、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的炽热、粘稠、含有挥发份的熔融体(熔体)。岩浆的温度高达1300C以上,压力可达数千个大气压1.岩浆第8页/共84页2、岩浆的性质密度:主要与成分有关,也随温度、压力的变化而变化。粘度:成分、温度影响较大。温度:由基性玄武岩浆安山质岩浆流纹质岩浆(温度降低)挥发分:H2O、CO2等岩浆是什么?第9页/共84页相关的重要概念:1、原生岩浆:由地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融形成
4、的成分未发生变异的岩浆。原生岩浆的类型:橄榄岩岩浆、玄武岩岩浆、安山岩浆、花岗岩岩浆2、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。3、亏损地幔和富集地幔地幔发生部分熔融,O、Si,Al,Ca,Na,K等元素进入岩浆中,使地幔亏损了上述组分,成为化学上的亏损地幔。Si,Al,Ca,Na,K等上述元素加入了地幔,则形成富集地幔。第10页/共84页二、岩浆的形成和运移1、岩浆形成的基本条件:2、运移(活动):源区的岩石;证据足够的热能累积;1)分凝上升侵位2)上升原因和上升侵位机制底劈作用整合侵入体顶蚀作用不整合侵入体岩墙扩展作用岩墙
5、岩脉火口沦陷作用环形杂岩体第11页/共84页 3、岩浆作用:地下深处形成的岩浆,沿构造薄弱带上升到地壳上部或地表,在岩浆上升、运移过程中,岩浆的物理化学条件和自身成分的不断发生变化。最终结晶凝固形成岩浆岩,这一复杂过程称为岩浆作用。侵入作用-侵入岩深成岩浅成岩喷出作用-喷出岩/火山岩第12页/共84页岩 浆 从 开 始 产 生 直 到 固 结 成 岩,始 终 处 在 不 断 的 变 化 过 程 中。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。在 适 宜 的 条 件 下 形 成 一 定 的
6、 矿 床。三、岩浆的演化第13页/共84页(一)岩 浆 分 异 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。天 然 岩 浆 中 硫 化 物、氧 化 物 与 硅 酸 盐 熔 体 可 以 发 生 熔 离 作 用。与 超 基 性 岩 有 关 的 铜 镍 硫 化 物 矿 床、钒 钛 磁 铁 矿 床 可 能 与 熔 离 作 用 有 关。第14页/共84页 2.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
7、 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。结 晶 分 异 作 用 在 玄 武 岩 浆 中 研 究 得 最 为 完 备,由 鲍 文 和 贝 莱 于 本 世 纪20 年 代 即 完 成 了 实 验 和 地 质 方 面 的 经 典 研 究。分 离 结 晶 作 用 是 岩 浆 演 化 的 理 论 支 柱 之 一。第15页/共84页第16页/共84页第17页/共84页(二)同 化 混 染 作 用 由 于 岩 浆 温 度 很 高,并
8、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
9、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。第18页/共84页(三)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。第19页/共84页四、岩浆产生的构造部位第20页/共84页火山作用(喷出作用)火山爆发第21页/共84页 喷出作用火山爆发/大量气体和碎屑物质第22页/共84页 喷出作用火山喷出物:火山弹第23页/
10、共84页熔岩瀑布和熔岩流第24页/共84页火山作用岩浆流动的痕迹绳状构造第25页/共84页 火口湖第26页/共84页 火成岩 的 结 构(texture):指 组 成 岩 石 的 矿 物 的 结 晶 程 度、颗 粒 大 小、晶 体 形 态、自 形 程 度 和 矿 物 间(包 括 玻 璃)相 互 关 系。岩 浆 岩 的 构 造(structure):指 岩 石 中 不 同 矿 物 集 合 体 之 间 或 矿 物 集 合 体 与 其 它 组 成 部 分 之 间 的 排 列、充 填 方 式 等五、火成岩的结构构造第27页/共84页火 成 岩 的 结 构1、火 成 岩 的 结 晶 程 度全 晶 质 结
11、 构:岩 石 全 部 由 结 晶 的 矿 物 组 成。多 见 于 深 成 侵 入 岩 中,结 晶 条 件 好,缓 慢 结 晶 的 产 物。玻 璃 质 结 构:岩 石 几 乎 全 部 由 未 结 晶 的 火 山 玻 璃 所 组 成。多 见 于 火 山 岩 中,是 快 速 冷 凝 结 晶 的 产 物。半 晶 质 结 构:岩 石 由 部 分 晶 体 和 部 分 玻 璃 质 组 成。多 见 于 浅 成 岩 和 火 山 岩 中。第28页/共84页显 晶 质 结 构:肉 眼 观 察 时 基 本 上 能 分 辨 矿 物 颗 粒。(1)粗 粒 结 构:矿 物 直 径 5mm (2)中 粒 结 构:矿 物 直
12、径 25mm (3)细 粒 结 构:矿 物 直 径 2 (4)微 粒 结 构:矿 物 直 径 隐 晶 质 结 构:矿 物 颗 粒 很 细,肉 眼 无 法 分 辨 出 矿 物 颗 粒 者。如 果 在 显 微镜 下 可 以 看 清 矿 物 颗 粒 者,称 显微晶质结构;如 果 境 下 只 有 偏 光 反 映,而 无 法 分 辨 矿 物 颗 粒 者,称 显微隐晶质结构;2、岩 石 中 矿 物 的 颗 粒 大 小(绝对大小)第29页/共84页等 粒 结 构:岩 石 中 同 种 主 要 矿 物 颗 粒 大 小 大 致 相等 不 等 粒 结 构:岩 石 中 同种 主 要 矿 物 颗 粒 大 小不 等 斑
13、状 及 似 斑 状 结 构:岩 石中 所 有 矿 物 颗 粒 可 分 为 大 小 截 然 不 同 的 两 群,大 的 称为 斑 晶,小 的 称 为 基 质,其中 没 有 中 等 大 小 的 颗 粒。如果 基 质 为 隐 晶 质 或 玻 璃 质,则 称 斑 状 结 构;如 果 基 质 为显 晶 质,则 称 似 斑 状 结 构。3、根据矿物颗粒的相对大小又可划分为:第30页/共84页4、岩 石 中 矿 物 的 自 形 程 度自 形 晶 结 构:岩 石 主 要 由 自 形 晶 组 成它 形 晶 结 构:岩 石 主 要 由 它 形 晶 组 成半 自 形 晶 结 构:岩 石 主 要 由 半 自 形 晶
14、组 成。第31页/共84页 构 造 是 指 岩 石 中 不 同 矿 物 集 合 体 之 间 或 与 岩 石 其 它 组 成 部 分(如 玻 璃 质)之 间 的 排 列 方 式 及 充 填 方 式 所 表 现 出 来 的 特 点。火 成 岩 的 构 造第32页/共84页1、块 状 构 造(均 一 构 造):组 成 岩 石 的 矿 物 在 整 块 岩 石 中 分 布 是 均 匀 的,岩 石 各 部 分 在 成 分 上 或 结 构 上 都 是 一 样 的。2、斑杂构造不均一构造 指岩石中矿物成分、结构和颜色上都不均一。常见于深成侵入岩中。A、由于岩石组分充填空间方式不同所形成的构造第33页/共84页
15、3、带 状 构 造:不 同 成 分 的 岩 石 彼 此 逐 层 交 替,或 者 是 成 分 相 同 但 结 构、颜 色 及 造 岩 矿 物 成 分 或 数 量 不 同 的 岩 石 彼 此 逐 层 交 替 呈 带 状、条 带 状 彼 此 平 行 或 近 于 平 行。第34页/共84页流 动 构 造:岩 浆 岩 中 的 片 状 矿 物、板 状 矿 物 和 扁 平 捕 虏 体、析 离 体 的 平 行 排 列,形 成 流 面 构 造;而 柱 状 矿 物 和 长 析 离 体、捕 虏 体 的 定 向 排 列,形 成 流 线 构 造。它 们 是 岩 浆 流 动 的 遗 迹,流 面 与 围 岩 接 触 面 平
16、 行,流 线 与 岩 浆 流 动 方 向 一 致。B、岩浆结晶过程中处于流动状态所形成的构造第35页/共84页流 纹 构 造:是 酸 性 熔 岩 中 最 常 见 的 构 造。它 是 由 不 同 颜 色 的 条 纹 和 拉 长 的 气 孔 等 表 现 出 来 的 一 种 流 动 构 造。绳状熔岩构造第36页/共84页气 孔 和 杏 仁 构 造:喷 出 岩 中 常 见 构 造,主 要 见 于 熔 岩 层 之 顶 部,它 是 由 于 从 冷 凝 着 的 岩 浆 中,尚 未 逸 出 的 气 体,上 升 汇 聚 于 岩 流 顶 部,冷 凝 后 留 下 的 气 孔,称 为 气 孔 构 造。气 孔 的 拉
17、长 方 向 代 表 着 岩 流 流 动 的 方 向。当 气 孔 被 岩 浆 期 后 矿 物 所 充 填,则 形 成 杏 仁 构 造。第37页/共84页枕 状 构 造:这 是 岩 浆 水 下 喷 发 的 典 型 构 造。枕 状 体 常 具 玻 璃 质 冷 凝 边,有 的 气 孔 呈 同 心 层 状 或 放 射 状 分 布,中 部 有 空 腔。第38页/共84页C、喷出岩的原生解理柱状节理第39页/共84页火 成 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,以 及 上 升 及 活 动 方 式 等 等。火 成 岩
18、 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。火 成 岩 的 野 外 特 征常 用 产 状 和 相 来 描 述第40页/共84页侵 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 等侵 入 岩 的 产 状 和 相第41页/共84页 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
19、成。包 括 以 下 主 要 产 状 类 型:(1)岩 盆:岩 浆 侵 入 岩 层 之 间,中 部 受 岩 浆 静 压 力 使 底 板 下 沉 断 裂,形 成 中 央 微 凹 的 盆 状 侵 入 体。(2)岩 盖:又 称 岩 盘。上 凸 下 平 的 穹 隆 状 水 平 整 合 侵 入 体。第42页/共84页(3)单 斜 岩 体:单 斜 岩 层 间 的 整 合 侵 入 体。(4)岩 床(岩 席):厚 薄 均 匀的 近 水 平 产出 的 与 地 层整 合 的 板 状 侵 入 体。第43页/共84页(5)岩 鞍:产 于 强 烈 褶 皱 区。褶 皱 过 程 中,岩 浆 挤 入 褶 皱 顶 部 软 弱 带
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