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巖石學(xué)（Petrology）

各圈層厚度1、地殼:地球表面的一層薄殼，其厚度大致為地球半徑的1/400，但各處厚度不一，大陸部分平均厚度37km多，而海洋部分平均厚度則只有約7km。一般說來，高山、高原部分地殼最厚，如我國(guó)青藏高原地殼最厚可達(dá)70km。2、地幔:地殼和地核之間的中間層。平均厚度為2800余千米。地幔又分為上地幔（350千米深度以上）和下地幔。上地幔中存在一個(gè)地震波的低速層，低速層之上為相對(duì)堅(jiān)硬的上地幔的頂部。通常把上地幔頂部與地殼合稱巖石圈。全球的巖石圈板塊組成了地球最外層的構(gòu)造，地球表層的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要在巖石圈的范圍內(nèi)進(jìn)行。

3、地核:地球的核心部分，主要由鐵、鎳元素組成，半徑為3480千米。1936年，I.萊曼根據(jù)通過地核的地震縱波走時(shí)，提出地核內(nèi)還有一個(gè)分界面，將地核分為外地核和內(nèi)地核兩部分。由于外地核不能讓橫波通過，因此推斷外地核的物質(zhì)狀態(tài)為液態(tài)。第一篇緒論

第一章巖石及其地質(zhì)分布

一、巖石（Rock）及其成因分類

巖石是天然產(chǎn)出的,由一種或多種礦物組成的固態(tài)集合體。

巖石的成因分類

巖石根據(jù)成因可分三類：火成巖（巖漿巖）、沉積巖、變質(zhì)巖。

巖石成因分類

(1)巖漿巖（Magamaticrocks,Igneousrocks）是由地幔或地殼巖石經(jīng)熔融或部分熔融作用(partialmelting)形成的巖漿(magma)，在侵入地下一定深度或噴出地表冷凝而成的巖石。①高溫巖漿侵入地下形成的巖石稱為侵入巖（Plutonicrocks）,如花崗巖。②高溫巖漿噴出地表（或在近地表就位）形成的巖石稱為火山巖(Volcanicrocks)。

(2)沉積巖(Sedimentaryrocks)

主要由地表分化產(chǎn)物、生物、火山碎屑物等，在外力作用下搬運(yùn)、沉積、固結(jié)而成的巖石。

(3)變質(zhì)巖(Metamorphicrocks)

是由巖漿巖、沉積巖經(jīng)變質(zhì)作用轉(zhuǎn)化而成的巖石?；?guī)r大理巖

T>200°C，有新的礦物生長(zhǎng)、結(jié)晶二、巖石學(xué)的定義(Petrology)

巖石學(xué)是地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的一門重要分支學(xué)科，是研究地殼、地幔及其它星體產(chǎn)出的巖石分布、產(chǎn)狀、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類、命名、成因、演化等方面的科學(xué)。

巖石學(xué)的分支學(xué)科①巖類學(xué)或巖相學(xué)（Petrography）

②巖理學(xué)（Petrogenesis）

③試驗(yàn)巖石學(xué)（ExperimentalPetrology）

三、學(xué)習(xí)巖石學(xué)的意義

1、巖石是組成地球的物質(zhì)基礎(chǔ)

2、尋找礦產(chǎn)資源

*與沉積巖相關(guān)的礦產(chǎn)資源：石油、天然氣、煤及非金屬礦產(chǎn)*與巖漿巖及變質(zhì)巖相關(guān)的礦產(chǎn)：Cr-Co-Ni-PGE-Cu-Au-Ag-W-Sn-Te。紅寶石、藍(lán)寶石、翡翠等。*有些巖石本身就是礦產(chǎn)：玄武巖：鑄石、路基花崗巖：石材石灰，石英砂等TheJinchuanultramaficintrusionis6500meterslong,andaverage400minwidthinsurface.TheEnrichmentProcessesofPlatinumGroupElementsinJinchuanCu-Ni-PGEDeposit

3、與環(huán)境科學(xué)密切相關(guān)①地質(zhì)事件與環(huán)境密切相關(guān)火山活動(dòng)，殞擊事件等②農(nóng)田開發(fā)③地方病防治④建筑總上所述，人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展以及人與自然的協(xié)調(diào)所必須解決的重大問題：資源開發(fā)、環(huán)境保護(hù)及災(zāi)害防治等均與巖石學(xué)密切相關(guān)。4、巖石是地球演化的記錄冊(cè)對(duì)有關(guān)巖石的形成時(shí)代、時(shí)空分布及其形成條件的研究，可以對(duì)解決地質(zhì)歷史演化中的許多重大問題。①現(xiàn)代的沉積物與地質(zhì)歷史上的沉積物的豐度有很大的差別,其原因何在？

②有些火成巖，如科馬提巖，多數(shù)出現(xiàn)在太古代，塊狀斜長(zhǎng)巖、更長(zhǎng)環(huán)斑花崗巖多數(shù)出現(xiàn)在元古代，如何根據(jù)這些巖石的特征來認(rèn)識(shí)地球的演化？

③大規(guī)模溢流玄武巖形成的機(jī)理？

四、巖石在地球上的分布地球的層圈構(gòu)造分異后的地球具有層圈構(gòu)造，根據(jù)地球物理的資料，地球可劃分為三個(gè)一級(jí)的層圈，地核、地幔和地殼，其中地核占地球總體積(1.083×1021m3)的16.2%，地幔占83.2%，地殼占0.6%，在它們之間分布有明顯的地震波速突變的不連續(xù)界面（或帶）。

地球的層圈構(gòu)造示意圖（引自L.A.Raymond,1995）CLC：大陸下地殼

第二篇、火成巖石學(xué)（IgneousPetrology）火成巖石學(xué)定義火成巖石學(xué)是研究巖漿起源、活動(dòng)、演化、結(jié)晶及其巖石的組成、分布、產(chǎn)狀、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類、命名、共生組合、成因機(jī)理與構(gòu)造、礦產(chǎn)關(guān)系的一門獨(dú)立學(xué)科。

第二章、巖漿與巖漿作用一、巖漿（magma）巖漿是由已存在的地幔或地殼巖石經(jīng)熔融或部分熔融形成的，它可以全部由液相的熔體組成，也可以含有部分固態(tài)物質(zhì)和揮發(fā)分。

1.原生巖漿（primarymagma）

由地幔或地殼巖石經(jīng)熔融或部分熔融作用形成的成分未遭受變異的巖漿。

在一套火成巖組合中，原生巖漿可能是Mg值最高的巖漿（Mg*=0.68-0.75）。2.母巖漿（Parentmagma）和派生巖漿（Derivativemagma）

通過各種作用（分異作用、同化作用、混合作用等）產(chǎn)生派生巖漿的獨(dú)立的巖漿稱為母巖漿。經(jīng)分異作用產(chǎn)生的巖漿稱派生巖漿，又可稱為進(jìn)化巖漿（Evolvedmagma）。

原生巖漿可以成為母巖漿，但母巖漿不一定是原生巖漿。

母巖漿與派生巖漿具有成因聯(lián)系，它們是母體與子體的關(guān)系，在成分上可形成相互聯(lián)系的系列。例如玄武巖漿可通過分異作用產(chǎn)生安山巖和英安巖，從而形成了玄武巖—安山巖—英安巖系列。二、巖漿的形成和運(yùn)移1.巖漿形成

(1)升溫（T）

(2)減壓（P）

(3)液相線下移初始熔融條件變化，如流體加入

部分熔融-遷移聚集-巖漿房-噴發(fā)或侵入研究發(fā)法：實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)正常地?zé)崽荻炔荒苄纬蓭r漿

溫度、壓力、揮發(fā)份:如果不是這些因素起作用，“正?！鼻闆r下將不會(huì)有巖漿形成（無論是地幔還是地殼）全球活火山分布圖

2.巖漿的分凝(magmasegregation)

巖漿分凝是指熔融的巖漿液滴從源區(qū)巖石的粒間分離集中的作用，控制因素有：熔體分?jǐn)?shù)

(即部分熔融程度），源區(qū)的滲透性，熔體的密度與殘留固體的密度差產(chǎn)生的浮力，殘留固相與熔體的流變性質(zhì)（主要是粘度）及源區(qū)的范圍等。

3.巖漿的上升與侵位(magmaascentandemplacement)

巖漿分凝后,巖漿的密度低于源區(qū)的巖石，產(chǎn)生重力不穩(wěn)定性及浮力，導(dǎo)致巖漿上升，當(dāng)巖漿上升至上部巖石的密度與其相當(dāng)時(shí)，巖漿體停止移動(dòng)形成侵入巖。巖漿上升的動(dòng)力是密度差及由于張開裂隙而發(fā)生的減壓作用。

巖漿的上升侵位機(jī)制

1）底劈作用

巖漿加熱頂部圍巖使其粘度降低，自身則因浮力上升，迫使圍巖向下流動(dòng)，并占據(jù)其騰出的空間。底辟侵位的主要驅(qū)動(dòng)力是巖漿的浮力和熱動(dòng)力，底辟侵位一般可分早期穹隆階段、中期底辟上升階段和晚期側(cè)向擠斷三個(gè)階段。

巖漿的上升侵位機(jī)制

1）底劈作用

2）頂蝕作用

3）巖墻擴(kuò)展作用

4）火口沉陷

三、巖漿的性質(zhì)巖漿的密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)所含巖漿的重量。與巖漿成分、溫度、壓力等因素有關(guān)。玄武巖熔體的密度與壓力的關(guān)系圖測(cè)量條件，壓力為0.71和1Gpa時(shí)，T=1350-1400℃，2.巖漿的粘度:粘度反映流體流動(dòng)的難易程度。粘度的單位是Pa·s（帕斯卡·秒)。*巖漿的粘度（degreeofviscosity）①與巖漿成分、結(jié)構(gòu)有關(guān)；②巖漿的粘度在冷卻時(shí)明顯的增加；③隨壓力增大而略增加。

3.巖漿的溫度

各類熔巖噴出溫度的估算值（引自Carmichael，1974）

4.巖漿中揮發(fā)分現(xiàn)代火山噴發(fā)時(shí)有大量氣體逸出，已固結(jié)的火山巖標(biāo)本有些含相當(dāng)數(shù)量的氣孔都充分說明了巖漿中含有揮發(fā)組分。成份有：CO2,CH4,NH3,H2,HCl,HF,H2S,SO2,P2O5

和H2O等

美國(guó)圣海倫斯火山在1980年5月18日發(fā)生強(qiáng)烈噴發(fā)，火山的噴發(fā)導(dǎo)致了山崩和塌方，并噴出了大量的火山灰和浮巖碎屑，400米的山峰爆炸崩潰，在6