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矿物岩石学基础石油大学(华东)地球资源与信息学院教学课件造岩矿物学岩浆岩及目录变质岩岩石学目录第一章岩浆及岩浆岩第二章岩浆岩的结构及构造第三章岩浆岩的产状及相第四章岩浆岩各论绪论自然风光及岩石图片思考题第五章变质作用及变质岩第六章变质岩的物质成分第七章变质岩的结构及构造第八章变质岩的分类及岩石绪论一、岩石及岩石学的概念岩石是由一种或几种造岩矿物或部分天然玻璃组成的,具有一定的结构、构造和稳定外形的固态集合体。是地壳的主要组成物质,是地壳发展和演化过程中由于各种地质作用所形成的天然产物。组成岩石的矿物,自然界组成岩石的矿物尽管很多,但常见的组成岩石的矿物也就20多种,这些矿物称为造岩矿物,如石英、长石、角闪石、辉石、橄榄石、云母等火山喷发过程中形成的玻璃状物质石油、天然气、汞人工合成的岩石,如人造大理岩、人造花岗岩岩石学(petrology)是地质学中的一门独立学科,是研究岩石的物质组成、结构、构造、共生组合、分布规律及其与成矿关系的一门科学。三、岩石学和石油地质和地球物理学科的关系1、作为石油、天然气储层2、为钻井设计和地球物理资料解释提供资料和数据3、恢复地质事件的历史化石、胶结顺序、油浸、常量及微量元素等二、岩石的类型及其分布沉积岩约地表面积的75%,和海洋的绝大部分地壳深处岩浆岩+变质岩约占地壳体积的95%本章结束第一章岩浆及岩浆岩第一节岩浆及岩浆岩的概念一、岩浆(Magma)的概念岩浆是地下深处形成的,以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、富含挥发份的熔融体2、岩浆的成分主要由O、Si、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K等造岩元素组成,此外还含H2O、CO2、SO2等挥发组分以及少量成矿金属元素岩浆的成分岩浆的温度3、岩浆的温度一般600—1200oC,随岩浆成分而不同基性岩浆100—1200oC中性岩浆900—1000oC酸性岩浆600—700oC1、岩浆?二、岩浆岩的概念岩浆断层构造薄弱地带喷出地表侵入地下深处岩浆岩冷凝结晶岩浆岩是岩浆在内力地质作用下,侵入地下深处或喷出地表,并经冷凝固结而形成的岩石岩浆岩喷出岩侵入岩冷凝快、矿物结晶程度低,甚至为隐晶质及玻璃质—火山岩冷凝时间长、矿物结晶程度较高深成岩—岩浆在地壳深处(3Km)结晶而成浅成岩—岩浆岩形成深度为0.5—3Km?物质成分第二节岩浆岩的物质成分1、岩浆的元素组成109种化学元素含量可相差百万倍化学活性不同在岩石中出现的几率不同OSiAlFeMnMgCaNaK等元素是岩浆岩中的主要化学元素,它们占岩浆岩化学元素总量的99%以上,因而把这九种元素称为造岩元素周期表中的其它元素,在岩浆岩中的总量不超过1%,因而称之为微量元素饼状图造岩元素微量元素平均化学成分岩浆岩的平均化学成分硅酸盐矿物岩浆岩主要由硅酸盐矿物组成形成矿物类型矿物组成化学成分分类2、岩浆岩的化学成分分类岩浆岩中SiO2平均为59.14%,一般为20—70%岩浆岩中矿物种属及含量SiO2含量可以根据SiO2含量对岩浆岩进行分类:岩石类型SiO2含量超基性岩基性岩中性岩酸性岩45%45—52%52—65%65%分类依据3、化学成分的变化规律(1)SiO2含量(2)MgO、FeO、Fe2O3含量(3)K2O、Na2O含量(4)CaO含量(5)Al2O3含量岩浆岩矿物成分二、岩浆岩的矿物成分1、造岩矿物矿物含量(%)矿物含量(%)矿物含量(%)碱性长石31橄榄石2.6绿泥石及蛇纹石0.6斜长石29.2角闪石1.7磷灰石0.6石英12.4白云母1.4榍石0.3辉石12霞石0.3黑云母3.8不透明矿物4.1岩浆岩中常见造岩矿物及其含量地壳中已知的矿物有3000多种,但常见的组成岩石的矿物也就20—30种,通常把这些矿物称为造岩矿物。如石英、碱性长石、斜长石、角闪石、辉石、橄榄石、云母等造岩矿物的概念最常见造岩矿物常见类型2、造岩矿物的分类花岗岩正长岩花岗闪长岩石英闪长岩闪长岩辉长岩辉绿岩纯橄榄岩石英2521202钾长石40721563斜长石26124656646562黑云母5234511角闪石17381231辉石44112029橄榄石7395(1)依据含量及其在矿物命名中的作用主要矿物在岩石中含量较多,对划分岩石大类起决定作用的矿物,是确定岩石名称不可缺少的,如花岗岩中的石英和钾长石等次要矿物在岩石中含量较少,对划分岩石大类不起作用,但可以用来确定岩石种属的矿物,如花岗岩中的黑云母和角闪石副矿物含量少,通常少于1%,个别情况下可达5%,在一般分类和命名中不起作用的矿物。常见的副矿物有:磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石等(2)依据矿物的颜色及化学成分暗色矿物又称铁镁矿物,FeO、MgO含量高、SiO2含量低,如角闪石、黑云母、辉石等,矿物颜色一般较深浅色矿物又称硅铝矿物,SiO2及Al2O3含量高,不含铁镁组分,如长石、石英等,矿物的颜色一般较浅颜色及化学成分生成时间先后(3)依据矿物形成时间的先后原生矿物次生矿物岩浆冷凝过程中形成的矿物,包括岩浆作用晚期析出的富含挥发分的矿物,如萤石、电气石等岩浆岩形成后,原生矿物受热液蚀变改造而形成的新矿物三种类型共生组合三、岩浆中矿物组分的共生组合规律橄榄石辉石角闪石黑云母钾长石白云母石英基性斜长石中性斜长石酸性斜长石高温低温不连续反应系列连续反应系列1922年美国岩石学家N.L鲍文根据人工硅酸盐熔浆的物理化学实验及自然矿物的生成规律得出结论—岩浆在冷却结晶过程中,早期析出的晶体与岩浆反应形成新的晶体,该规律称为鲍文反应原理反应系列鲍文通过实验发现,岩浆在冷却时主要造岩矿物的结晶沿一定的顺序进行。根据反应的性质不同,可划分为两个反应系列,及斜长石的连续反应系列和暗色矿物的不连续反应系列,这两个反应系列称为鲍文反应系列概念1、鲍文反应系列共生组合影响因素2、SiO2含量对矿物共生组合的影响镁橄榄石、霞石、白榴石不与石英共生推论岩浆的酸度镁橄榄石、霞石、白榴石、石英等矿物可以反映岩浆中SiO2的饱和程度,因而把它们称为酸度指示矿物酸度指示矿物(硅酸)饱和及不饱和矿物(P15)碱质的影响(3)碱质的影响(K2O+Na2O)=(K2O+Na2O)2SiO2—43一般随SiO2含量的增加而增加,但在SiO2含量相同的岩石中,随碱度比正常值的偏高,就会形成碱度大的岩石影响里特曼指数过碱性系列9,碱质过饱和,矿物组合上不出现石英,而普遍出现副长石偏碱性系列=3.3—9,碱质饱和,石英只在最酸性的岩石中出现,副长石只在SiO2不饱和的岩石中出现钙碱性系列3.3,碱质不饱和,经常出现石英而不出现副长石里特曼指数岩石碱度分类具体见教材P16,表1-2-7本章结束第二章、岩浆岩的结构构造指岩石的结晶程度、矿物晶粒大小、形态及其组合方式。是指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式及充填方式。一、岩浆岩的主要结构类型1、按结晶程度,可分为三类全晶质结构结晶程度矿物晶粒大小自形程度颗粒间相互关系结构:构造:岩石全部由矿物晶体组成。岩石中既有玻璃质又有矿物晶体岩石全部由玻璃质组成半晶质结构玻璃质结构按矿物颗粒大小2、按矿物颗粒的绝对大小粗粒结构:粒径5mm中粒结构:粒径2——5mm细粒结构:粒径2——0.2mm微粒结构:粒径0.2mm3、按矿物颗粒相对大小等粒结构斑状、似斑状结构4、按矿物颗粒的自形程度:自形结构半自形结构它形结构四类2类三类5、根据组成岩石的矿物颗粒间的相互关系(1)文象结构是伟晶岩中常见的一种结构,表现为石英呈菱角形或楔形有规律地镶嵌在钾长石中,形似象形文字,故称文象结构(2)条纹结构钾长石和斜长石有规律地交生称条纹结构具条纹结构的长石称条纹长石(皱纹长石)??条纹长石的成因A固溶体分解形成钾长石钠长石不完全类质同象高温两组分共存低温固溶体分解长石钾长石+钠长石正条纹长石反条纹长石B交代成因岩浆结晶温度降低挥发分含量增加岩浆期后热液NaK钠长石条纹呈不规则的树枝状分布钠长石呈嵌晶状存在于钾长石中钾长石呈嵌晶状存在于钠长石中分类环带结构(3)、环带结构(4)反应边结构在岩浆结晶过程中,早结晶的矿物与岩浆发生反应,当反应不彻底时,在早结晶矿物的外围,形成另一种成分完全不同的矿物,它完全或局部地包围着早结晶的矿物,这种结构称为反应边结构??辉石角闪石蠕虫状结构5、蠕虫状结构弯曲的蠕虫状石英嵌晶穿插生长于和钾长石接触的斜长石中,正交偏光下蠕虫状石英同时消光。斜长石交代钾长石之后,剩余的SiO2单独结晶而成。KAlSi3O8——CaAl2Si2O8?成因辉长结构6、辉长结构辉石与斜长石自形程度相似,均为半自形粒状,且粒度近于相等,两者相互穿插、不规则排列,称为辉长结构辉长岩中特有的结构成因专属性结构?粗玄结构7、粗玄结构岩石中斜长石的自形程度高于辉石,在斜长石柱状微晶组成的架状空隙中有辉石、磁铁矿等颗粒充填。玄武岩中常见的一种结构?辉绿结构8、辉绿结构与粗玄结构相似,不同之处是在斜长石柱状微晶组成的架状空隙中充填着大颗粒辉石,相邻几个空隙中的辉石,在正交偏光下同时消光花岗结构火山岩的产状与岩浆的性质及其喷发方式有关1、中心式喷发岩浆沿管状通道,从地面的某一火山口喷出,称为中心式喷发。喷发通道在平面上呈点状分布,故又称点状喷发。近代大陆上的火山多属中心式喷发二、喷出岩的产状中心式喷发强烈爆发伴随大量碎屑物质涌出大量熔浆地表堆积火山锥在在火山口附近形成的锥状岩体混合锥分类内蒙锡林浩特,喷发型火山锥1、火山锥?碎屑锥熔岩锥MountRainier,Washington2、岩针和岩钟中酸性岩浆粘度大不易流动堵塞通道岩浆向上推挤岩针从火山口流出不易流散聚集在火山口周围钟状、穹窿状岩体岩钟裂隙式喷发二、裂隙式喷发岩浆沿大断裂或断裂群上升,喷出地表。喷发方式可以是沿窄长的通道全面喷发,也可以是沿断裂的一系列火山口同时喷发,但向下则相连称为墙状通道。熔透式GeysershotspringsevidenceAnactivebodymagmaEruption?seismographinterval熔透式喷发?CalderasconeAsh-flowtuffsextinctvolcanoactivevolcano喷出岩的相三、喷出岩的相形成时代古相岩新相岩喷发环境陆相火山岩海相火山岩火山喷发物距火山口的远近远火山口相近火山口相按火山喷发物的产出形态及岩石特征为依据的划分方法划分方案很多,如亚相按距火山口远近火山斜坡亚相远火山口亚相侵出相—次火山岩相火山通道亚相火山沉积亚相爆发相溢流相亚相划分欧利坨子等地区举例火山通道亚相位于火山锥中心的岩颈状、筒状或裂隙状中,岩性为熔结集块角砾岩、火山角砾岩或熔岩,角砾成分复杂,异源角砾常见,角砾大小混杂。火山通道相集块角砾岩欧14井8(16/19)位于火山锥的斜坡上;岩性以火山角砾岩为主,角砾中有时可见少量异源角砾,角砾大小混杂,角砾间为火山灰、火山尘及熔岩所填集。近火山口亚相火山角砾岩欧28井11(10/22)火山斜坡亚相火山碎屑变细,熔岩成分增多,岩性总体以火山角砾及凝灰岩为主;可以与熔岩呈互层状产出;火山角砾、熔岩中气孔较发育往斜坡下部方向火山斜坡亚相凝灰岩,火山灰中具少量角砾欧27井2(19/20)往斜坡下部方向远火山口亚相位于火山锥底部及火山锥附近,在岩性上表现为以熔岩为主,由溢流的岩浆形成,熔岩中可含少量凝灰质或角砾质成分,或具有凝灰岩夹层;熔岩中基质矿物结晶程度较差,并可发育少量气孔远火山口亚相粗面质熔岩欧27井2318.6米火山-沉积亚相由火山喷发物空落在水中,或者火山喷发物经剥蚀、搬运而沉积的火山碎屑物堆积而成;位于火山锥的底部,也可分布于火山锥附近甚至远离的位置;岩性上表现为火山碎屑岩中含大量的水化学胶结物,并可显示一定程度的层理构造,有时也和泥岩呈渐变关系沉火山角砾岩中可见隐约的层理构造,顶部逐渐过渡为泥岩欧28井6(15/23)溢流相次火山岩相由宁静溢流的熔岩组成,起成分可以是粗面质及玄武质,一般不见火山碎屑,岩石中可发育不同程度的气孔构造溢流相杏仁状橄榄玄武岩热101井2098.5米岩性由辉绿岩等岩石类型组成,呈脉状侵入于
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