1、Petrology,授課教員： 陳能松 教 授 Tel: 87482984(O), 87692420(H),巖石學(xué),考核和考試 1、實驗考核：巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖各1次，獨立鑒定，以平時成績計，占總成績的30% 2、理論課考試：期末考1次，閉卷，占總成績的70%,學(xué)習(xí)材料 1、路鳳香 桑隆康主編，巖石學(xué)，地質(zhì)出版社，2002 2、桑隆康等，巖石學(xué)實驗指導(dǎo)書，中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2005 3、晶體光學(xué)技術(shù)與造巖礦物學(xué) 4、國外教材 5、有關(guān)巖石學(xué)的期刊雜志,本課程安排（講課20學(xué)時，實習(xí)20）,1、巖漿性質(zhì)與巖漿巖產(chǎn)狀（講2學(xué)時） 2、火成巖的成分和分類（講2學(xué)時） 3、火成巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造（講2

2、學(xué)時） 5、超鎂鐵質(zhì)鎂鐵質(zhì)侵入巖（講2學(xué)時,實習(xí)4學(xué)時） 6、玄武巖類（講2學(xué)時,實習(xí)4學(xué)時） 7、花崗巖類（講2學(xué)時,實習(xí)4學(xué)時） 8、中酸性熔巖及火山碎屑巖類（講2學(xué)時,實習(xí)4學(xué)時） 9、金伯利巖及其它硅不飽和巖石 （自學(xué): 4學(xué)時) 10、復(fù)習(xí)和獨立鑒定（4學(xué)時） 10、巖漿起源和演化（講2學(xué)時）,第一篇：緒論,巖石和巖石學(xué) 巖石在地球中的分布 巖石學(xué)的學(xué)習(xí)目的,巖石：,是天然產(chǎn)出的，由一種或多種礦物顆粒、火山玻璃和生物遺骸等構(gòu)成的固態(tài)集合體。,判斷： 石 油 方解石 水泥 隕石 花崗巖,rocks,一、巖石與巖石學(xué),三大巖石與巖石循環(huán)(the rock recycle),火成巖,沉積巖

3、,變質(zhì)巖,巖石循環(huán)the rock recycle: 三大類巖石的相互轉(zhuǎn)換,巖相學(xué)：分布、產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物成分、分類 巖理學(xué)：成因、構(gòu)造背景、地球動力學(xué) 巖石成因：形成條件和機(jī)理（含實驗巖石學(xué)） 巖石大地構(gòu)造和地球動力學(xué)：對構(gòu)造背景、地球深部組成和過程的指示意義 資源環(huán)境效應(yīng)：金屬非金屬礦產(chǎn)、油氣成藏、農(nóng)業(yè)生態(tài)、火山災(zāi)害等,巖石學(xué) Petrology petra + logos = study of rocks,Igneous Petroloty; Sedimentary Petrology; Metamorphic Geology,巖石構(gòu)成了地球內(nèi)部乃至其他天體的固體部分，它記錄了過去

4、發(fā)生的地質(zhì)事件，提供了地球和行星歷史的資料。對巖石的性質(zhì)、成分、成因和歷史的理解就成為認(rèn)識地球歷史的關(guān)鍵。,二、巖石分布,(一) 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu),地幔：橄欖巖 Peridotite (ultramafic),Major subdivisions of the Earth. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.,地核: 鐵鎳合金 外核：液態(tài) 內(nèi)核：固態(tài),(二)、地球內(nèi)部的巖石成分,大洋殼 厚度: 10 km 蛇綠巖套 （ ophiolite suite）: Sedimen

5、ts pillow basalt sheeted dikes more massive gabbro ultramafic (mantle),大陸殼 厚度較大: 20-75 km 平均 35 km 成分變化大：平均成分相當(dāng)于花崗閃長巖,(三) 巖石在地殼中的分布,花崗巖10.4% 閃長巖 花崗閃長巖 11.2% 正長巖 0.4% 玄武巖、輝長巖 角閃巖、榴輝巖42.5% 橄欖巖 0.2%,三、學(xué)習(xí)目的,專業(yè)基礎(chǔ)知識，是后續(xù)課程（礦床學(xué)、地球化學(xué)等）的基礎(chǔ)！ 研究生、科學(xué)家（科學(xué)院院士）、工程師（工程院院士） ？ 地球成因與演化 資源勘探、開發(fā)利用 國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場生態(tài)、災(zāi)害與生存環(huán)境,地球歷史,

6、澳大利亞：44億？ 中國西藏：41億,華北和華北：38億 塔里木：36億,秦嶺造山帶組成、結(jié)構(gòu)與演化,張本仁（地質(zhì)大學(xué)）、張國偉（西北大學(xué)）,大陸深俯沖,李曙光（中科技大）、金振民（地質(zhì)大學(xué)）,高山、鄭永飛、楊經(jīng)綏、翟明國、莫宣學(xué)、潘桂堂,A.L. Wegener(1880-1930)的大陸漂移思想和后來的板塊構(gòu)造學(xué)說可從火成巖上提供證據(jù),影響深遠(yuǎn)地學(xué)學(xué)說創(chuàng)建科院院士？,例如：白堊世，南美與非洲大陸分離，大西洋開始打開的證據(jù),尋根：相似的化石,巴西和納米比亞海岸地層比較（兩側(cè)都可對比的135130Ma雙峰式火山巖酸性火山巖和大陸溢流玄武巖是南大西洋最初開始裂解的標(biāo)志）（Milner et al

7、., 1995, Journal of Volcanology and Geothermal research,69:137-157),玄武巖,石英粗面巖,相似的火山巖組合,維蘇威（Vesuvius）火山是歐洲大陸唯一的活火山，它最著名的一次噴發(fā)發(fā)生在公元79年8月24日，當(dāng)時古羅馬的赫庫蘭尼姆（Herculaneum）和龐培（Pompeii）兩鎮(zhèn)被毀滅，僅龐培城，死亡就近2萬人 .,火山災(zāi)害,龐培廢墟與維蘇威火山,火山的全球分布,世界范圍內(nèi)大約有1500座火山，主要分布于環(huán)太平洋和洋中脊,我國的活動火山,吉林長白山天池火山； 云南騰沖火山； 黑龍江五大連池火山等。 最近一次噴發(fā)發(fā)生在距今20

8、0-300年前。目前具有潛在噴發(fā)危險。,我國火山監(jiān)測臺網(wǎng)分布圖,（引自周新民）,巖漿就位與鹽丘（salt）的形成相似，它使周緣斷裂活動加強(qiáng)或產(chǎn)生新斷裂、劈理、節(jié)理以及其它構(gòu)造裂縫，連通先前存在的孔縫，改善圍巖儲滲性能,火成巖與油氣的關(guān)系,低溫變質(zhì)促進(jìn)油氣生成和儲層的儲集性能 ；致密巖石作為蓋層；多孔火山巖和裂縫發(fā)育的火成巖作為儲層,第二篇：火成巖,第一章 巖漿性質(zhì)與巖漿巖產(chǎn)狀,第一節(jié) 巖漿性質(zhì),（一） 巖漿的產(chǎn)生,（二）巖漿性質(zhì),熔體:是巖漿的絕對組成，它以硅酸鹽成分為主，并以O(shè)、Si、Al、Fe、Mg、Mn、Ca、Na、K為主要元素成份。按組成元素的差別，有鎂鐵質(zhì)（或玄武巖質(zhì)）熔漿、硅鋁質(zhì)（

9、安山巖質(zhì)、英安巖質(zhì)和流紋巖質(zhì)）熔漿之分。 晶體: 大小 10-7-10-1 m，數(shù)量密度可達(dá) 1017 m-3， 含量可達(dá) 95 % 揮發(fā)份: H2O = 60-95V%，CO2= 0-35V%，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.1-7 %.,1。巖漿組成: 熔體 + 晶體 + 揮發(fā)份,2。常見火山巖的噴發(fā)溫度（巖漿溫度）,密度與成分 和溫度關(guān)系,3。巖漿的密度,密度與壓力關(guān)系？,典型粘度值 (Pa. s) 水 1-3 甘油 1 玄武巖熔體 102 安山巖熔體 104 濕流紋巖熔體 (5% H2O) 105 干流紋巖熔體 (800oC) 1011 地幔軟流圈物質(zhì) 1018,4。巖漿的粘度,巖漿的粘度（）:流體內(nèi)微

10、團(tuán)之間相對滑移時內(nèi)部產(chǎn)生的剪切應(yīng)力（切向阻力）的性質(zhì)，它阻礙流體的運動，因而反映流體流動的難易程度，單位為Pa.s,粘度的影響因素（1）熔漿成分 （2）溫度 （3）含水量 （4）晶體含量,粘度水含量的關(guān)系,composition and temperature,Water in rhyolite,Arrhenius law = moexp E/RT E = activation energy (Joules mole 1 ) R = gas content (Joules K 1 mole 1) T = temperature (K) mo = pre-exponential constant

11、 (Pa s),粘度成分和溫度的關(guān)系,Silicate melt viscosity,Si-O四面體多，Si多，粘度高 成網(wǎng)陽離子（Al）高，粘度高 變網(wǎng)陽離子高(Ca Mg Fe K Na)，粘度低,粘度熔漿成分關(guān)系,粘度的影響因素熔漿成分、溫度、水、晶體含量,水：硅酸鹽熔體的解聚作用Depolymerization of Silicate Melts,粘度晶體含量關(guān)系,Einstein-Roscoe Equation = l (1 - cX)-2.5 l = melt viscosity c = coefficient (1.67 for magmas) X = volume fracti

12、on of crystals,問題與總結(jié)：,巖漿組成？ 巖漿的物理性質(zhì)及其影響因素（會看圖，用圖解說明之）？,侵位深度,巖漿冷卻位置,地下,野外 宏觀 特征,侵入巖,地表,噴出巖,與圍巖的接觸關(guān)系,整合侵入體 不整合侵入體,侵入體形態(tài)和大小,巖基、巖株、巖盆、巖蓋、巖床、巖墻等,淺成巖（0-3km） 中深成巖（3-10Km） 深成巖（10Km）,陸相火山巖 海相火山巖,熔巖流、次火山巖、火山沉積巖等,第二節(jié) 巖漿巖的產(chǎn)狀,1侵入巖(intrusive rocks)的野外關(guān)系（產(chǎn)狀） （1）整合侵入體與不整合侵入體,(2）據(jù)巖體的形態(tài)大小分為： 巖基(Batholith)：面積大于100km2，

13、可達(dá)數(shù)萬km2，大巖基多為花崗質(zhì)巖體 巖株(stock)：面積小于100km2 的侵入體，巖株邊緣常有一些不規(guī)則的樹枝狀巖體沖入圍巖中，被稱為巖枝 巖床(sill)：又稱巖席，是厚薄均勻、近水平產(chǎn)出的整合的板狀侵入體 巖墻(dike)：是一種厚度穩(wěn)定，近于直立的不整合的板狀侵入體，長為寬的幾十倍甚至幾千倍，厚度一般為幾十cm到幾十m 巖盆(lopolith)：為中央略微下凹，呈盆狀的整合侵入體。厚度與直徑之比大致為1:101:20 巖蓋(laccolith)：為一種蘑菇狀的整合侵入體,火成巖產(chǎn)狀示意圖,3_17,出露的巖基,巖基,巖墻,巖盆,巖蓋,巖床,捕虜體,整合侵入體,不整合侵入體,巖株,

14、2.噴出巖(extrusive rock)的野外產(chǎn)狀 A火山錐(volcanic cone)： 由熔巖和/或火山碎屑巖組成，中心為火山口(volcanic vent)或破火山口(caldera) 火山碎屑錐(cinder cone)：以爆發(fā)為主，堆積物以火山碎屑巖為主，這類噴發(fā)作用以粘度高、揮發(fā)組分含量高的酸性巖漿常見 熔巖錐(lava cone )：主要由粘度較高的熔巖組成，火山碎屑10%，原始坡度210，呈盾形，又稱盾火山(shield cone) 混合錐(mixed cone )：以爆發(fā)與寧靜式相間噴發(fā)時，火山碎屑物質(zhì)約占3050，熔巖與碎屑在火口處混合堆積,熔巖錐,B熔巖流(lava flow)：巖漿以較平靜的溢流方式噴出地表，噴發(fā)物多為粘度較低的超基性到中性的巖漿，酸性者少見。溢流出的巖漿可形成面狀的熔巖被、熔巖臺地、線狀的熔巖流 C巖鐘、巖針、巖穹(volcanic dome)：多以侵出的方式噴出。粘度較高、缺少揮發(fā)組分、失去流動性的中酸性和堿性熔巖火山活動的晚期形成這類產(chǎn)狀 D. 火山頸(volcanic neck)：是火山錐被剝蝕后，出露的火山管道中的充填物?；鹕筋i在淺部一般直徑較大，向深處縮小，上部喇叭狀，中部筒狀