岩浆岩及变质岩
绪论
一、岩石的概念
岩石是由一种或几种造岩矿物或部分天然玻璃所组成的，具有一定结构、构造和稳定外形的固态集合体，是组成地壳的主要物质，是在地壳发展和演化过程中由各种地质作用形成的天然产物。
(1)多数岩石是由不同矿物组成，单矿物的岩石相对较少
(2)岩石也可是由玻璃质(如黑曜岩)、有机质（如沥青）、胶体物质等组成
(3)岩石，一般是指自然界产出的，人工合成的矿物集合体，称作工业岩石, 不在本教材学习的范围
陨石可分为三类：石陨石、石铁陨石和铁陨石
月球的岩石主要有四类：斜长岩与苏长岩、月海玄武岩、月球角砾岩、玻璃质岩石
人造岩石
石油、天然气等
岩石的分类
地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖
三、岩石学的概念
岩石学是研究岩石的物质成分、结构、构造、分类命名、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演化过程的一门科学。它属地质科学中的重要的基础学科
四、岩石学的研究内容
1.研究岩石本身的特征。
2.研究岩体的产状、时代及其共生组合，各种岩石在时间和空间上的分布规律，确定其与地质构造的关系。
3.研究岩石和成矿作用的关系以及各类岩石成矿的专属性。
4.研究岩石形成的各种地质作用、物理化学条件、生成环境，研究岩石的成因、来源及其演化等问题。
第一篇岩浆岩岩石学
岩浆岩岩石学：是研究岩浆的起源、运移、演化、结晶及岩浆岩的组成、结构、构造、产状、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
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）。
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。
现代火山喷发使我们能够直接观察到岩浆。
二岩浆的成份
主要成分：硅酸盐
以氧化物形式表示SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O
SiO2 = 40%～75%，挥发份（＜6％）。H2O, CO2, CO, N2, SO2, SO3, H2S, HCl, H2F
成矿金属元素
三岩浆的温度
a .观察现代熔岩流的温度
通常：700℃～1200℃基性熔岩：1025℃～1225℃酸性熔岩：735℃～890℃
一般来说，熔岩流的温度总是比地下深处同成分的、正在结晶的岩浆高，这是因为地下深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明显下降。
四岩浆的粘度
粘度：是液体或半流体流动的难易程度。单位：Pa.S 帕斯卡.秒）（相当于20度时水的粘度的1000倍〕。
影响粘度的因素：
a. 氧化物：SiO2,Al2O3,Cr2O3 的存在使粘度增加，尤其SiO2。因此，基性岩粘度小，以溢流为主；酸性岩粘度大，多以爆发形式为主。
b. 挥发份：其存在将显著降低岩浆粘度。挥发份增加，粘度降低。
c. 温度：温度升高，粘度降低。
d. 压力：对于不含水的干岩浆，压力升高，粘度增加。对于富水岩浆，较为复杂：I. 压力增加,挥发份溶解度增加,粘度降低;
II. 压力达到一定值,挥发份饱和,粘度随压力升高而增加
岩浆的结晶作用
岩浆的结晶作用是岩浆中各种离子和络阴离子团围绕一些结晶中心，按照一定的规则进行排列，并按照一定的结晶顺序结晶出各种晶体矿物的作用。
影响因素：粘度、挥发组份、岩浆的冷却速度。
成分：成分决定粘度 SiO2含量越高，粘度越大；挥发分越多，粘度越小
粘度：粘度越小，质点的活动能力越强
冷却速度：速度越快，结晶的时间就越短
岩浆岩的概念及其一般特征
(1)岩浆岩概念
岩浆岩是岩浆在内力地质作用的影响下，由深处侵入地壳表层或喷出地表，并经过冷凝固结而形成的岩石。
(2)岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志
1）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，在强烈断裂带内才有玻化岩。
2）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。
3）岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线，呈各种各样的形态存在在于地层中，有的平行，有的切穿围岩的层理和片理。
4）岩体中常含有围岩碎块（捕虏体〕，这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭受热变质作用。5）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。6）岩浆岩中没有任何生物遗迹。
第一章岩浆岩的物质成分
一、岩浆岩的化学成分
1. 造岩元素：O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti 等，其总和约占岩浆岩总重量的 99.25%氧的含量最高,占岩浆岩重量的46.59%, 占体积的94.2%
2. 次要元素：P, H, Mn, B 等
3. 以氧化物表示:SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, K2O, Na2O 和 H2O 等9 种最重要,占岩浆岩平均化学成分的98% 左右.
4. SiO2 是最重要的成分。是岩石酸性程度（基性程度）的标志。
超基性岩 SiO2<45% 基性岩 SiO2=45～52%
中性岩 SiO2=52～65% 酸性岩 SiO2>65%
5. 岩浆岩化学成分变化规律
6. 微量元素
岩浆中存在大量微量元素：Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Ta、Pb、Th、U 等
微量元素丰度及其比值（如K/Rb、K/Ba、Rb/Sr、Nb/Ta、Th/U 等〕，对探讨岩石成因和岩石演化有重要意义。
7. 同位素及其比值
Sr87/Sr86, Pb206/Pb204, Pb207/Pb204, O18/O16, S34/S32 等
同位素丰度及其比值对于探讨岩浆起源及其演化具有重要意义.
二 . 岩浆岩的矿物成分
岩浆岩的矿物成分, 对于了解岩石的化学成分、生成条件，以及岩石成因都有重大意义。同时，它也是岩浆岩分类和鉴别的主要依据。
组成岩浆岩的矿物，常见的不过20 几种，这些构成岩石的矿物统称为造岩矿物。
（一）、硅铝矿物和铁镁矿物
1.硅铝矿物：SiO2 和Al2O3 含量较高，不含铁镁。如石英、长石类及似长石类。这些矿物颜色均较浅，所以又叫浅色矿物。
2.铁镁矿物：FeO 与MgO含量较高，SiO2 含量较低。如橄榄石、辉石类、角闪石类和黑云母类。这些矿物颜色一般较深，所以又叫暗色矿物。
3.色率：岩浆岩中暗色矿物的百分含量称为色率。
4.浅色岩：习惯上把花岗岩、正长岩等浅色矿物占优势的岩石称为浅色岩。其色率在0～30之间。
5. 暗色岩：色率在60～100，以暗色矿物占优势的岩石称为暗色岩。如橄榄岩、辉长岩等。
6. 根据色率:可以粗略判断岩石的成分和酸性程度。超基性岩色率>90，基性岩色率=40-90、中性岩色率=15-40，酸性岩色率<15。
（二）、主要矿物、次要矿物、副矿物
1.主要矿物：在岩石中含量众多，对于确定岩石名称是不可缺少的，在分类命名上起主要作用。如石英、钾长石是花岗岩的主要矿物。
2.次要矿物：在岩石中含量次于主要矿物，对于划分岩石大类不起主要作用，但对确定岩石种属起一定作用的那些矿物。如闪长岩中的石英，含量约2％，没有石英也叫闪长岩；当石英5％时，则叫石英闪长岩(实例)。
3.副矿物：含量很少，常小于1％，个别情况可达 5％，在一般的分类命名中均不起作用。但它们对于了解一个岩体的形成条件，对比不同岩体，确定岩体时代以及研究稀散元素有重要意义。
实例橄榄石：25%；辉石：74%；磷灰石：1%橄榄辉石岩
长石：70%；角闪石：15%；石英：13%；磷灰石:1%；磁铁矿：1% 石英闪长岩
（三）、岩浆岩矿物的成因类型
按矿物形成阶段及形成时的物理化学条件划分
1. 原生岩浆矿物：岩浆冷凝过程中形成的矿物。按成因特点又可分为以下三类：
正常矿物：直接从岩浆中结晶出来而且在岩石形成过程中稳定的矿物。
残余矿物和反应矿物：矿物从岩浆中析出后，因温度、压力、成分等发生变化，使这些矿物受到部分溶蚀、反应或分解。其中尚未遭受变化的残余部分叫残余矿物；已经受反应、分解而形成的新矿物称反应矿物。如橄榄石的辉石反应边。
2. 成岩矿物：在岩浆完全结晶后，由于外界物理化学条件的变化（主要是温度和压力的降低〕，使原生岩浆矿物发生转变而新形成的矿物叫成岩矿物。如透长石→正长石。
3. 岩浆期后矿物：在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后，由于受残余挥发份和岩浆期后溶液作用而生成岩浆期后矿物。它们往往交代原生矿物或充填在矿物的孔隙及晶洞中。
4. 它生矿物：它们是由于岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的。这类矿物的形成反映了岩浆中外来组分的参与。如富铝矿物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同化了富铝围岩的产物。
5. 外生矿物：岩浆受外营力，如地表风化形成的矿物，也称表生矿物。如绢云母、高岭石。岩浆期后矿物，尤其是一些自变质矿物常常与外生矿物难以区别，镜下无法区分时，统称为次生矿物。
（四）、岩浆岩中矿物的共生组合规律
1.鲍温反应系列
2. SiO2 含量对矿物共生组合的影响
石英→游离的SiO2 结晶产物→岩浆中SiO2 过饱和指示矿物
镁橄榄石→岩浆SiO2 不足（不饱和）指示矿物
岩浆中石英与镁橄榄石不共生
Mg2SiO4 + SiO2 MgSiO3(1557℃)
镁橄榄石液相顽火辉石
霞石、白榴石等似长石类矿物与石英不共生
NaAlSiO4 + 2SiO2 NaAlSi3O8
霞石液相钠长石
KAlSiO4 + 2SiO2 KAlSi3O8
白榴石液相正长石
饱和矿物：岩浆中可以与石英共生的矿物。
不饱和矿物：岩浆中不能与石英共生的矿物。
过饱和岩石饱和岩石不饱和岩石
3. 碱质含量对矿物共生组合的影响
在岩浆岩中，碱质含量一般随SiO2 含量的增加而增加，但在SiO2 含量相同的岩石中，有些岩石K2O+Na2O 含量偏高，就会形成富含碱质的岩石。通常根据岩石中SiO2 及K2O+Na2O含量以及里特曼指数，可将岩石划分为：
钙碱性系列: （σ<3.3）碱性系列：（σ=3.3～9〕过碱性系列: （σ>9）
里特曼指数：也称组合指数，是用以反应岩浆岩组合及岩浆岩岩石碱性特征的参数，由里特曼1957年提出。其表达式为σ＝（K2O+Na2O)2/(SiO2-43), 其中K2O、Na2O、 SiO2 均为氧化物重量百分数。
几种典型的岩浆岩矿物共生组合
（1）橄榄石－辉石组合: 相当于超基性岩, 钙、铁、镁多而硅少，且贫碱，出现大量镁铁矿物（橄榄石－辉石等），不出现石英和长石。
（2）基性斜长石－辉石组合：相当于基性岩，铝和钙较多，铁、镁和硅均较充分，主要形成基性斜长石和辉石，二者近于1：1，不出现石英。
（3）中性斜长石－角闪石组合：相当于中性岩，钠、钾略有增加，铝、硅、钙、铁、镁均较充分，主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母，可能出现少量石英和钾长石，浅色矿物：暗色矿物≈2：1。
（4）黑云母-石英－钾长石－酸性斜长石组合：相当于酸性岩，钠、钾、硅含量高，铁、镁、钙低，石英、钾长石、酸性斜长石等浅色矿物为主。
超基性岩： SiO2含量低于45％，富含Fe、Mg，少K、Na，故形成大量的硅酸不饱和的橄榄石等铁镁矿物，一般占90％以上，浅色矿物少见.
基性岩：SiO2含量45％～52％，FeO、MgO较前减少，A12O3和CaO大量出现，形成了硅酸
饱和的辉石类矿物，同时出现了大量的富含A12O3 、CaO的基性斜长石，使暗色和浅色矿物的含量近于相等。
中性岩：SiO2含量52％～65％，FeO、MgO仍继续减少，K2O、Na2O的含量相对增加，H2O 也参加了形成暗色矿物的反应，因此形成暗色矿物角闪石，由于CaO减少，Na2O增加，以中性斜长石为主的浅色矿物。没有或有少量石英。
酸性岩：SiO2含量可达65％以上，FeO、CaO、MgO含量大幅度减少，K2O、Na2O含量显著增加，而且K2O含量大于Na2O ，出现了富钾和“OH”的暗色矿物黑云母，和含K、Na较多的酸性斜长石和钾长石。
三、岩浆岩的矿物成分与化学成分的关系
综上所述，可将各类岩浆岩中矿物成分和化学成分之间的变化规律归纳为一下几点：（1）暗色矿物随FeO、MgO含量的减少而减少；
（2）随SiO2含量的增加，斜长石由基性变为酸性，钾长石含量逐渐增多；
（3）随SiO2 饱和程度的增加，石英从无到有，当SiO2达到过饱和时可出现大量石英；（4）随碱质（K2O、Na2O）含量的增加，出现碱性长石、副长石和碱性暗色矿物。
第三章岩浆岩的结构构造
岩浆岩的结构（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。
一、岩浆岩的结构
结构分类的依据:（一）岩石的结晶程度（二）矿物颗粒的大小
（三）矿物的自形程度（四）矿物颗粒之间的相互关系
（一）、岩浆岩的结晶程度
1、全晶质结构：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。
2、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。
3、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。
雏晶结构：玻璃质是一种未结晶的、不稳定状态下的固态物质，随着地质时代的增长，玻璃质将逐渐脱玻化，转化为结晶物质。在脱玻化初期，形成一些颗粒极细的结晶物质，称为雏晶。如果岩石主要由雏晶组成，则其结构称雏晶结构。
球粒结构：脱玻化可形成球粒，它是由中心向外呈放射状生长的长英质纤维构成的球状生成物，也可呈扇状、束状等。如果外形似球状，但其成分不是长英质，而是辉石和斜长石，则称球颗结构。
（二）、岩石中矿物颗粒的大小
1、显晶质结构：肉眼观察时基本上能分辨矿物颗粒者。
（1）粗粒结构：矿物直径 >5mm （2）中粒结构：矿物直径 2～5mm
（3）细粒结构：矿物直径 2～0.2mm ( 4）微粒结构：矿物直径 <0.2mm
2、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；如果镜下只有偏光反映，而无法分辨矿物颗粒者，称显微隐晶质结构。
根据矿物颗粒的相对大小又可划分为三种结构类型：
（1）等粒结构：岩石中不同种主要矿物颗粒大小大致相等。
（2）不等粒结构：岩石中不同种主要矿物颗粒大小不等。