普通地质学总复习（一）绪论-三大岩石

一绪论

1. 地质学（geology)：是研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层的各种地质作用和现象及其成因的科学。普通地质学(physical geology)是介绍“普通的”地质过程、事件、产物及其产生的原因——动力作用的科学。

2. 地质学三大用途：获取资源，保护环境，减低灾害。
3. 地球科学(Earth sciences )：研究地球系统的科学。

v 空间上：地球系统中各个子系统（或圈层）的组成，结构以及相互作用。

时间上：过去、现在、将来。
4. 地球系统(Earth’s System)：自地心至地球外层空间十分广阔的范围，是由固体地球圈(geosphere)，大气圈(atmosphere)，水圈(hydrosphere)，生物圈(biosphere)组成的一个开放的复杂巨系统。

5. 地球的地质作用及其产物

v 地质作用：自然界能够引起固体地球的物质组成、结构构造及地表形态等发生变化的作用。

v 地质营力：引起这种变化的自然力：包括外动力和内动力。

v 外动力地质作用：太阳能（根本动力）、风、河流、湖泊、海洋、冰川

v 内动力地质作用：内生能源、岩浆活动、地幔对流等

6. 地质学的思维方式和时空观：

v 思维方式：将今论古（历史比较法）；莱伊尔（C. Lyell）系统的论证了古今地质作用的一致性（将理性带入地质学），盖基（A. Geikie）总结“The present is the key to thepast”

v 将今论古的基本思想：

发生在地质历史时期的地质作用及其结果，与现代正在进行的地质作用及其产物有相似之处。从研究现代地质作用的过程和产物中总结出的规律，可以用来分析保留在地层和岩石中的各种地质现象，从而推断古代地质作用的过程和古地理环境。举例分析。

v 时空观：时间从漫长到迅速；空间从宏大到微小；地质学中的快和慢；地质过程非常复杂。

v 工作方法——归纳法

v 地质学新老技术：老技术（地质锤、放大镜和罗盘）；新技术（笔记本电脑，数码相机和GPS).

7. 地质学简史（了解）：丹麦学者斯坦诺1669年提出了著名的地质学三定律：叠覆律，原始连续律，原始水平律。水火之争，“均变论和灾变论”。

二、地球的物理特征、圈层结构及特征

1. 地表形态及其主要特征：地球的形状通常指大地水准面所圈闭的形状。

v 大地水准面(geoid)是由全球性静止海面即平均海平面及其在陆地底下延伸所构成的封闭曲面。在该面上各处重力位相等。

v 从最大的空间尺度上看地貌，有大陆和海洋。在次一级尺度上，大陆内部有山地、高原、平原、盆地；海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海沟。

v 海底主要地形单元：主要分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三个单元。大陆边缘分为主动型大陆边缘(active continental margin)和被动型大陆边缘(passivecontinental margin)。被动型大陆边缘包括陆架、陆坡和陆隆(也称陆基)，缺乏海沟俯冲带，无强烈的地震、火山和造山运动，又称大西洋型大陆边缘; 主动型大陆边缘包括陆架、陆坡、海沟、岛弧，发生板块俯冲作用，地震火山活动活跃。又称太平洋型大陆边缘。
2. 地球的主要物理性质：密度、压力、温度、重力、磁性、弹塑性。
a) 地球的重力：地球对物体产生的引力和该物体随着地球自转而引起的离心力的合力。重力的方向大致指向地心。

v 重力场: 地球内部及其附近存在重力作用的空间;

v 重力场强度:单位质量的物体在重力场中所受的重力。它在数值上(包括方向)等于重力加速度。

v 地球的地面起伏甚大，内部的物质密度分布也极不均匀，在结构上存在着显著差异。这使得实测的重力值与理论值之间有明显的偏离。将实测的重力值（g）减去该点的重力正常值（g0）, 其差值即为重力异常(gravity anomaly)

v 把实测的重力值校正到相当于海平面高度时的重力值，这一过程称为重力校正。

v 重力异常的类型:校正后的实测重力值大于理论值称为重力正异常，表示地下物质密度过大；相反为重力负异常，表示地下物质密度小。利用重力异常可以进行矿产资源的勘探，称为重力勘探，例如富含金属矿产的地区存在正异常，而含有石油、煤等的地区则存在负异常。

b) 地球磁场：地磁场(geomagnetic field): 地磁力线的分布空间。地球外部磁场的特点类似于条形磁铁的特征。地磁极: 偶极子磁轴与地面的交点。

v 地磁三要素：磁场强度【总磁场强度(T): 地球上某一点磁力的大小和方向；水平磁场强度(H):总磁场强度的水平分量；垂直磁场强度(Z):总磁场强度的垂直分量】；磁偏角(D): 磁子午面与地理子午面间的夹角；磁倾角(I):总磁场强度与水平面的交角。

v 地磁异常（magneticanomaly）：实测地磁要素的数据与正常值(地球基本磁场可近似看作均匀磁化球体的磁场)有显著的差别，大于正常磁场者为正异常，反之为负异常。磁法勘探：若地壳中存在磁性岩体和矿体，如磁铁矿、镍矿、超基性岩等，出现正异常。若地壳中存在金矿、盐矿、石油、花岗岩等低磁或反磁性的矿物和岩体，则出现负异常。

v 磁场的存在会导致岩石发生磁化，而磁场的变化会在磁化的岩石中留下记录。由于具有不同的剩磁特征，岩石成为研究古磁场的特殊“化石”。从对岩石的磁性、特别是对它们剩磁方向的研究，可以弄清楚岩石磁化时在地球上的位置。古地磁研究在板块构造理论的兴起和确定过程中起了十分关键的佐证作用。地磁极出现“反转”,即南、北极互相颠倒的现象。地磁场正向期—与现代地磁场方向一致的时期；地磁场反向期—与现代地磁场方向相反的时期。

c) 地热：来源（1）放射性元素衰变，如238U、235U、232Th、40K三元素衰变释放出巨大的热量。集中于地壳及上地幔顶部，大陆地壳上部的酸性岩浆岩最为富集。（2）地球的重力热，地球演化过程中原始物质聚集，体积收缩释放出的重力能和物质碰撞所转化出的热能。（3）其他热源，包括潮汐摩擦热和化学反应释放热。

v 地温场(geothermalfield)(或地热场):是指地球内部各层中温度的分布状态，是地球内部空间各点在某一瞬间的温度值的总和。地温场可以用等温面表示，把相同温度的各点相连接而成为等温面。

v 地温梯度(geothermalgradient)：沿等温面的法线朝向地球中心方向上单位距离内温度所增加的数值, 又称地热增温率,其倒数称地热增温级。地热增温率约为2-30℃/100m。地壳浅层的温度分布从地表向下大致可分为三层：变温层（0-30m，随太阳辐射的变化而变化）；恒温层（薄，太阳辐射热和地球内部热处于平衡）；增温层（地温受控于地热）。

v 地球的地热流（geothermal flow）：指地球内部热能向地表散失的状况，系单位时间内通过地表单位面积所散失的热流量。全球实测的地热流值为1.47热流单位。大陆和大洋的平均热流值接近于全球热流值。不同的地区热流值有差别。造山带、裂谷、深大断裂、大洋中脊热流值高。热流值高于平均热流值称为地热异常（geothermal anomaly）。热流值高的地区称为地热异常区，地热为天然能源。

d) 地球的弹塑性：弹性——外力消失后变形恢复的性质，变形与受力成正比（海洋潮汐和固体潮）；塑性——外力消失后部分变形不能恢复（岩石褶皱）；粘性——外力消失后变形还可能继续（北欧斯堪底那维亚冰后期的抬升）。同一物体在不同的受力—变形条件下，可以分别表现出不同的物性。
3. 地球内部的圈层结构：
（1）地球内部圈层及划分依据：宇宙地质的依据(即陨石学的类比)；地质学依据（通过研究深源岩石及其形成时的温压条件来了解地球内部圈层的信息）；地球物理依据（据地震波波速在地内的变化将地球内部划分成若干圈层）。

v 不连续面（discontinuity）：地震波的速度在某些深度发生明显的改变，这个深度可以作为上下物质的分界面，称为不连续面。

（2）地震波：地震产生的能量，以机械震动的方式向四周传播，形成了地震波(seismic wave)；

v 体波（bodywave）：在地球内部传播的地震波，可分为纵波（P）与横波（S）；Primary body wave纵波：使得物质在波传播方向上被压缩，质点振动方向与地震波的传播方向一致。可在固体和液体中传播。速度6-14km/s；Secondary body wave横波：使得岩石发生上下左右的剪切，质点在垂直于波传播的方向上即横向运动。只能在固体中传播。速度3.6km/s。

v 面波（surfacewave）：在地球表面传播的地震波。

（3）内部圈层结构：

v 莫霍面(Mohodiscontinuity)(莫霍洛维奇1909年发现)：地壳与地幔的分界。深度:大陆地表之下平均33km；大洋地下5-8km；纵波P波速突然增加, 地内温度突然升高。

v 古登堡面(Gutenbergdiscontinuity)(Gutenberg1914年提出)：地幔与地核的分界。深度: 2900km深度处，纵波P波速急剧降低，横波S波到此中止 (固态转为液态)。

v 雷曼面(Lemanndiscontinuity)(Lemann 1936年发现):内核与外核的分界。5000km深度处，纵波P波速在此急剧升高，横波重新出现。

（4）内部圈层的基本特征：

v 岩石圈lithosphere：软流圈之上的固体地球部分。包括地壳（陆壳、洋壳）、上地幔的盖层或硅镁层，由固态岩石组成。整个岩石圈平均厚度为100km。岩石圈的厚度在不同地区变化很大。大洋岩石圈厚度一般为60km左右，最厚不超过100km；大陆部分大部分岩石圈均超过100km，平均为120km。

v 地壳是岩石圈上部的次级圈层。据地壳的演化历史和结构可分为大陆型地壳(continental crust) 和大洋型地壳（oceanic crust)。大陆型地壳指大陆及大陆架部分的地壳, 具有上部硅铝层(花岗质层)和下部硅镁层(玄武质)层的双层结构, 以康拉德面为分界；大洋型地壳往往缺失硅铝层, 仅发育硅镁层, 不具双层结构（陆壳和洋壳的区别，见ppt）。在莫霍面之下软流圈之上的固体圈层,由于地壳的厚度变化较大，因此莫霍面是起伏不平的，该层的厚度变化也较大。

v 软流圈asthenosphere概念：又称低速带，是指地下60-250km之间地震波速度减低的地带。特性：全球范围内普遍存在，厚薄不一。平均密度3.5g/cm2，物质成分与石陨石相当，由于温度接近于岩石的熔点，岩石又并未熔化，而其塑性和活动性增强。意义：1）大规模岩浆活动的策源地；2）中源地震(是震源深度在70—300公里之间的地震)的发源地；3）岩石圈漂浮的载体；4）全球岩石圈循环的基础。

4. 地壳均衡（重力均衡）：指地球岩石圈和软流圈之间的重力平衡。阐明各个板块趋向于静力平衡的原理。在地幔内部（软流圈内），在某一深度上可以找到一个水平面称为补偿基面。在此面的单位面积上各处所承受的上覆岩块的总重量相等。即以此补偿面为准，高山地区的地势虽高，但是下部地幔厚度小，大洋地区的地势虽低但是地幔厚度大，故两处岩块总重量相等。
5. 地球的外部圈层：大气圈，水圈，生物圈。
a)大气圈：包围着固体地球由多种气体混合物组成的圈层。下界为地下数公里，无明显上界，根据极光等物理现象，上界定为约1200公里。大气圈的物质组成为氮78.09%、氧20.95%、氩0.93%、二氧化碳0.03%等。大气圈可分为：对流层(troposphere)，平流层(stratosphere)，中间层(mesosphere)，电离层（暖层）(thermosphere)，逃逸层(exosphere).

v 逃逸层：800公里以上，因为地球引力小，大气向外逃逸。

v 暖（电离）层：85-800公里，气体呈离子状态，反射电磁波，温度向外升高；

v 中间层：50-80公里，大气稀薄，气温随高度变化而降低，顶部温度降低到-83至-113摄氏度。

v 平流层：高约10到50公里，大气呈水平运动而得名。中间夹有一层臭氧层，吸收紫外线。往上温度迅速增高。

v 对流层：高约0-10公里，因气体对流运动而得名。对流层内大气每上升1km大气温度降低6°C（大气降温率）。

v 大气环流：只分布在对流层中，由不同纬度地面和不同高度的大气空间因间接接受太阳辐射的差异而形成的一种全球范围的大规模大气对流综合现象。

v 科里奥利力（Coriolis effect):地球上物体的运动（包括水）会受到地球自传的影响发生偏转，偏转方向北半球向右偏，南半球向左偏。

b)水圈：分布于地球表层相互联通的水闭合圈。包括海洋、湖泊、河流、冰川、地下水等各种水体。

v 水循环(water cycle)：在太阳能的作用下，水圈通过降水降雪–地面流水–地下流水–海洋–蒸发–水汽云等不断的循环，不断对地表进行改造。

v 控制因素

内因：水的三态及其转变过程
外因：太阳辐射、地心引力、水循环路线
c) 生物圈：生物及有生命活动的地球表层所构成的圈层。陆地数千米以下；海洋深达10km；空中高达7km以上生物圈的意义：地球上的生物自35亿年前开始，对地质作用产生了重要的影响。如生物风化作用，生物沉积作用，生物成矿作用等。生物参与了对岩石圈，大气圈和水圈的改造，也参与了地质历史时期的成岩成矿过程。

三、地球的物质组成
1. 元素和矿物
元素丰度(abundance)：指研究体系中被研究对象的相对含量，用重量百分比表示。
克拉克值(Clarkvalue)：各种元素在地壳中的重量百分比，又称地壳元素的丰度。
矿物mineral：由地质作用形成的天然单质或化合物，具有相对固定的化学成分和物理性质。当矿物有序排列时具有规则的晶形（结晶质），否则不具有规则的晶形（非晶质）。矿物是组成岩石的基本单位。特性：自然产生；无机的；具有特定的化学组成和晶体结构。

v 同质多像：相同化学成分的物质在不同的环境条件下可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物，如碳原子在中低级变质条件下呈石墨出现，在超高压条件下变成金刚石。

v 类质同象：矿物晶体结构中某种原子或离子可以部分的被性质相似的他种原子或离子替代而不破坏其晶体结构。如橄榄石（Mg,Fe)2[SiO4]中的Mg2+和Fe2+

v 造岩矿物是指构成岩石主要成分的矿物。自然界中的矿物有4000多种，但造岩矿物种类却少。最常见的矿物约有20-30种，例如：正长石、斜长石、黑云母、白云母、辉石、角闪石、橄榄石、绿泥石、滑石、高岭石、石英、方解石、白云石、石膏、黄铁矿、褐铁矿、磁铁矿等。大多是硅酸盐和碳酸盐，也有部分为简单氧化物，均为最常见的矿物。岩浆岩中最主要的造岩矿物：石英、钾长石、斜长石、黑云母、角闪石、辉石和橄榄石。

2.矿物标本的鉴定特征：

v 矿物的形态（单体、集合体）和矿物的物理性质

透明度、光泽、颜色、条痕、硬度、解理、断口、密度、磁性等。

v 矿物的形态：（单形）形状相同，大小相等规则平面组成的晶体，如黄铁矿的立方体。（聚形）有两种或两种以上形态不同大小不等的晶面组成的晶体。如石英六方柱和六方双锥；（矿物集合体）由多个单形或聚形组成，如石棉。

v 物理性质：

¨颜色：区分自色、他色和假色；

¨条痕(streak)：矿物粉末的颜色，以矿物在瓷板上擦划的痕迹颜色为依据。

¨光泽(luster)：矿物的新鲜面对可见光的反射、折射或吸收能力的反应。分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽（玻璃光泽，如方解石、石英；油脂光泽，如石英断口；珍珠光泽；丝绢光泽等）

¨透明度(transparency)：矿物透过可见光的能力。可分为不透明、半透明和透明。

¨硬度（hardness):矿物抵抗外来作用的强度。在肉眼鉴定中，主要指矿物抵抗外力刻划的能力。硬度的大小主要由矿物内部的原子、离子或分子联结力强弱所决定的，通常用摩式硬度计作为标准进行测量（熟记，见ppt）。

¨解理（cleavage):矿物晶体受力后沿一定结晶学方向裂开呈光滑平面的习性。解理面：矿物裂开的光滑平面。按难易程度可包括极完全（云母）、完全（方解石）、中等、不完全、极不完全解理。

¨断口(fracture)：矿物受力后形成凹凸不平的破裂面，如石英的贝壳状断口，呈油脂光泽。

其他物理性质：弹性、挠性、延展性、磁性等。

v 矿物的化学性质：酸反应（起泡）、粉末变色、特殊气味等。

3. 矿物的分类：

自然元素：石墨C；

硫化物：黄铜矿、黄铁矿；

氧化物和氢氧化物（200多种）：石英、刚玉、磁铁矿；

卤化物：食盐、萤石；

含氧盐（占2/3）：包括硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等，硅酸盐占地壳质量的75-80%。如橄榄石、辉石、角闪石、钾长石、斜长石、云母。

四、岩浆岩
1. 三大岩类的循环和相互转化，以及所占比例（见ppt）。
2. 岩浆（magma): 由地幔和地壳深处形成的，炽热而富含挥发分的、黏性和以硅酸盐为主的熔融体。

v 岩浆作用（magmaticprocesses）是岩浆从形成到运移到地下浅处或喷出地表，冷凝的过程。根据岩浆是否喷出地表分为喷出作用（extrusion）和侵入作用（intrusion）。

v 岩浆岩：由岩浆作用形成的岩石，可分为侵入岩和喷出岩。岩浆的形成受温度、压力和水分的影响。形成环境包括大洋中脊、板块俯冲带和地热区。

3. 黏度：物体抵抗流动的能力，即内摩擦力。岩浆的黏度主要受岩浆化学成分、温度和溶解的挥发物的影响。

v 温度：温度越高，黏度越小。

v 岩浆的成分：和Si02的含量有关。越高，则硅氧四面体（SiO4)越多，黏性越大；溶解状态的挥发物（包括水蒸气和二氧化碳）阻止Si-O链的形成，使黏度减小。火山喷发的猛烈程度和气体是否容易逃逸相关。

4. 根据岩浆中SiO2组分含量，岩浆岩可以分为酸性岩浆岩（>66%); 中性岩浆岩（66-53%）；基性岩浆岩（53-45%）；超基性岩浆岩（<45%)。
5. 岩浆作用包括侵入作用和喷出作用。侵入作用(intrusion)：岩浆侵入到岩石圈中，在地下深处冷却固化。形成侵入岩；喷出作用(eruption)：岩浆通过火山通道喷出地表，在地表冷却并固化，形成喷出岩。
6. 喷出作用：
（1）按火山活动的时间，将火山分为三类：

死火山：人类历史以来不再活动的火山；如非洲东部的乞力马扎罗山和我国山西大同火山群。

休眠火山：人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山；如我国长白山天池。

活火山：现代经常性或周期性喷发的火山。如夏威夷的基拉韦厄火山。

（2）火山喷发的方式：a) 中心式喷发(central eruption)岩浆沿管状通道喷出，现代火山的主要形式，喷出物若以基性熔浆喷出无爆炸过程，酸性往往伴随爆炸。宁静式与爆裂式交替出现递变式。b）裂隙式喷发(fissure eruption)岩浆沿一条大裂隙或断裂带上升喷出地表，其喷出岩浆多为基性，少或无猛烈爆炸现象，如陆上冰岛和基拉韦厄火山喷发，和海洋大洋中脊火山喷发。地质历史时期的古生代、中生代和第三纪时期火山喷发主要类型，如中国晚二叠世峨眉山玄武岩。c）熔透式喷发：地质历史时期（如太古代），地壳很薄而被地下大面积融透，以致造成岩浆在地表的大面积溢流，又称区域喷发。主要是基性岩浆。火山喷发形成的地形，一般由火山锥、火山口、火山颈、熔岩流、熔岩穹、熔岩台地、熔岩高原等。火山锥按喷出物特征可分为：碎屑锥、熔岩锥（又称盾火山）和复合锥。
（3）喷出作用及其产物：喷发物有气体、液体和固体。
气体：以水蒸气为主（70%以上），其次还有CO2、SO2、N2、H2S以及少量CO, H2, HCL, NH3等。某些气态喷出物可直接形成硫磺，氯化铵、氯化钾和硫化钾等；
液体有熔岩（lava）：喷出地表而丧失了气体的岩浆，沿着地面斜坡和山谷流动，称为熔岩流（lava flow）。基性岩浆粘度小、流速快、冷却慢，表层结壳后下部还在流动，常形成绳状或波状熔岩(pahoehoe lava)。海底基性岩浆因淬火及水中翻滚而呈枕状熔岩(pillow lavas) 。酸性熔浆因粘度大、流速低、冷却快，表层结壳后因冷却收缩破裂产生碎块，不断产生的碎块随熔浆翻滚形成渣状熔岩或块状熔岩（block lava)。熔浆在凝固过程中，如果成分均匀、地形平坦且冷缩缓慢，其质点会围绕一些大致呈等间距排列的凝结中心收缩，从而形成垂直于冷凝面的柱状节理（columnar joint)，将岩石分割成多边形柱状体。
固体喷发物：火山灰(volcanic ash)：粒径<2 mm，凝灰岩火山砾(lapillus):2-50 mm，角砾岩；火山渣(volcanic cinder): 数厘米到数十厘米，多孔洞，像炉渣，也称浮石；火山弹(volcanic bomb) >50 mm，岩浆在空中快速冷凝。火山块(volcanic block) >50 mm，呈棱角状，集块岩。
7. 岩浆的侵入作用：

v 侵入作用：指岩浆上升运移到地壳内岩石中冷凝成岩浆岩的活动过程。

v 侵入岩：由岩浆侵入作用形成的岩石，又称侵入体

v 围岩：指侵入岩周围的岩石。

v 侵入岩可以分为：深成侵入岩（地表以下>10km)、中深成侵入岩（3-10km）和浅成侵入岩（<3km)

v 深成侵入：通过岩浆对围岩的熔化、排挤、俘虏碎块等方式而逐渐占据空间。形成各种深成侵入体：如岩基、岩株。岩基batholith：出露面积大于100km2的深成侵入体，规模大，与围岩呈不协调接触。岩株stock：出露面积小于100km2的深成侵入体，与围岩呈不协调接触，下部常与岩基相连。

v 浅成侵入：压力作用下沿着断层、裂隙或层理贯入。形成各种浅成侵入体：岩脉、岩床等。岩床sill：又称岩席，指厚度较均匀的与围岩层理面或顶底板近于平行的层状侵入体，与围岩呈协调接触。岩墙dike：指厚度较稳定，形状较规则，切穿围岩层理或片理的板状侵入体，与围岩呈不协调接触，厚几十厘米至数十米，常成群产出。岩盆lopolith：指侵入于层理之间，中央部位微向下凹的盆状侵入体，与围岩呈协调接触，从边缘到中央厚度渐大。岩盖lacolith：又称岩盘，指侵入于层理之间、上凸下平状侵入体。与围岩呈协调接触，从边缘到中央厚度变大。岩脉vein：指规模小，形状不规则、厚度变化大且呈分叉复合现象的脉络状侵入体。与围岩常呈不协调接触，常为岩浆后期的产物。

8. 岩浆岩的物质成分：

v 主要元素(主要造岩元素)：指在岩浆岩中含量较多，起主要作用的元素，它们是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H、P、Mn等，占整个岩浆岩总重量的99.25%。

v 微量元素：指在岩浆岩体系中其总量不超过千分之一，常用ppm(百万分之一)来表示其含量。岩浆岩中出现的矿物很多，但常见的不过20余种，最常见、最重要的是：石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等称为主要造岩矿物。

v 长英质矿物与镁铁质矿物：长英质（felsic)矿物(浅色矿物)主要由石英、斜长石、钾长石等组成，不含FeO、MgO。镁铁质(mafic)矿物(暗色矿物)中FeO、MgO含量高，SiO2含量低，颜色深，如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等。

9. 鲍温反应序列（见ppt）：岩浆冷凝过程中，矿物按两个系列结晶，一个是不连续反应序列（橄榄石、辉石、角闪石和黑云母），一个是连续翻译系列（斜长石系列），二者最后合并成一个不连续系列（钾长石、白云母和石英）。上述反应过程总称为鲍温反应序列。
10. 岩浆岩的结构(texture)：指组成物质的结晶程度、颗粒大小、自形程度及相互关系。受温度、压力、黏度、冷却速度等影响。

v 根据结晶程度分为：全晶质结构：全由结晶矿物组成，在中深成侵入岩中常见。结晶条件好，缓慢结晶；半晶质结构：由结晶矿物和玻璃质两部分组成，在熔岩及浅成侵入岩中常见。玻璃质结构：全由玻璃质组成，只在少数喷出岩中常见。是快速冷凝的产物。

v 根据矿物颗粒的绝对大小，可以分为：

伟晶结构：肉眼可见矿物颗粒，且粒径大于10mm。
粗粒结构：显晶质结构，粒径为10-5mm。
中粒结构：显晶质结构，粒径为5-2mm。
细粒结构：显晶质结构，粒径为2-0.1mm。
隐晶质结构：颗粒细小，放大镜不能分辨，显微镜下可见矿物颗粒。

v 根据矿物颗粒的相对大小，分为：

等粒结构：岩石中同种主要矿物颗粒大小大致相同。

不等粒结构：岩石中同种主要矿物颗粒大小不等，但分不出大小悬殊。

v 斑状及似斑状结构：岩石中矿物存在大小悬殊的两组，大者称斑晶，小的称基质。基质为隐晶质或玻璃质时为斑状结构，常见于喷出岩或浅成岩中；基质为显晶质结构时，为似斑状结构，常见于浅成岩和中深成岩中。

11. 岩浆岩的构造（是指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和充填方式）。

v 块状构造：矿物分布均匀，无定向，无空洞，矿物紧密结合。如巨大的花岗岩体都具有块状构造；

v 斑杂构造：岩石中不同部位的矿物组合或颜色存在很大差异，杂乱无章。成因复杂；

v 晶洞构造：侵入岩中具空洞，洞壁上长有良好的晶体，如水晶。

v 流纹构造：由不同颜色的条纹或拉长的气孔定向排列而成的构造，常见于酸性喷出岩，如流纹岩。

v 气孔或杏仁构造：未能逸出的气体残留在岩石中而形成的大小不等的空洞称气孔构造；气孔被后期物质充填后形似杏仁，称杏仁构造。

12. 侵入岩和喷出岩的比较：

v 侵入岩：中粗粒结构；100% 结晶；常常包含掉入岩浆中的外来岩石（包体）；

v 喷出岩：隐晶质结构-细粒结构；常见玻璃质——非结晶；常见气泡（气孔构造或杏仁构造）

13. 岩浆岩的简略分类和最常见的类型（见ppt）。

五．沉积岩sedimentary rock
1. 沉积岩(sedimentaryrock)：地表或近地表的物质（风化碎屑物、溶解的物质、有机物质及某些火山碎屑和宇宙尘埃等）经过搬运作用、剥蚀作用、沉积作用和成岩作用形成的岩石。沉积岩的形成主要在表生条件下形成的，形成温度通常低于200度。特点：成层堆积（层理），并有水、大气和生物作用的痕迹。
2. 形成过程：原始物质经历：风化作用（物理、化学和生物形成风化产物）；剥蚀作用；搬运作用（营力：风、水、重力、冰川）；沉积作用；成岩作用（diagenesis: 压实、胶结和重结晶）后固结成岩。
3. 成岩作用：从沉积到成岩过程中所有的化学、物理和生物的变化。发生在地壳上部几千米的地方，温度小于150或200℃。包括：

v 岩化作用(lithification)：松散的沉积物变成坚硬岩石的作用。包括压实作用(compaction)和胶结作用(cementation)。(1)压实作用compaction: 指松散的沉积物在自身重力的作用下，水分排出，孔隙减小，体积缩小而转变为固结的岩石过程。见于所有的沉积物，特别是泥质沉积物。如页岩。(2) 胶结作用Cementation:填充在沉积物孔隙中的矿物质将分散的颗粒粘连在一起。常见的胶结物有钙质、硅质、铁质和粘土质。

v 重结晶作用(recrystallization)：从相对不稳定的矿物转变为相对稳定的矿物。受温度和压力的影响使得非结晶物质变成结晶物质，细粒结晶物质变成粗粒结晶物质。如非晶质的碳酸钙经重结晶作用后可转变成方解石微晶组成的石灰岩。

4. 沉积岩的成分：

v 沉积岩的矿物成分：在岩浆岩中大量出现的铁镁暗色矿物橄榄石、辉石和角闪石等在沉积岩中很少。石英、钾长石、白云母、酸性斜长石等浅色矿物在岩浆岩和沉积岩中广泛存在。在沉积岩中有许多新生矿物，如方解石、白云石、粘土矿物、赤铁矿等，另外还有大量的有机物物质。

v 沉积岩的化学成分：沉积岩原始物质主要来自岩浆岩，因此其平均化学成分和岩浆岩相似，但也有明显差别：

A. Fe2O3和FeO: 沉积岩中Fe2O3的含量高于FeO；岩浆岩FeO略高于 Fe2O3，原因是沉积岩形成于地表富含自由氧的条件下，使大部分Fe2+氧化为Fe3+所致。

B. Na2O和K2O：沉积岩中K2O的含量多于Na2O；岩浆岩相反。原因是岩浆岩风化分解后产生的Na常形成易溶盐类（氯化物、硫酸盐类），溶于水中。而含钾矿物如白云母在表生条件下较稳定，粘土矿物又易于吸附钾，故母岩中的K大部分保存在沉积岩。

C. 沉积岩中富含H2O 和CO2：这是由于沉积岩形成于表生条件下所致。

5. 沉积岩的结构：

v 结构(texture):指沉积岩组成物质的形状、大小、结晶程度及排列方式。

v 常见的结构类型（1）碎屑结构：由母岩机械破碎产生碎屑颗粒，经剥蚀、搬运至异地沉积。可分砾状结构（碎屑粒径 > 2mm）；砂状结构（2-0.05mm）；粉砂状结构（多数为0.05-0.005mm）；（2）泥质结构（＜0.005mm);（3）火山碎屑结构：火山爆发时产生的碎屑物经过搬运沉积作用而形成的结构。包括集块结构（ > 64mm）集块岩；火山角砾结构（64-2mm）火山角砾岩；凝灰结构（<2mm）凝灰岩。（4）生物结构：由生物遗体或碎屑形成的岩石所具有的结构。生物含量在30%以上，为灰岩和硅质岩的常见结构。（5）晶粒结构：由化学沉积作用形成的结晶岩石所具有的结构。

6. 沉积岩的主要种类：
（1）陆源碎屑岩(terrigenous clast)：沉积物质主要为机械搬运后沉积的各种陆源碎屑物质与粘土矿物组成的物质。碎屑岩类的分类主要依据颗粒大小：
砾岩：粒径大于2mm、含量大于50%的碎屑物所组成。圆滑—砾岩；棱角—角砾岩。
砂岩：粒径为2-0.05mm、含量大于50%的碎屑所组成。碎屑成分有石英、长石、岩屑，胶结物有钙质、铁质和硅质。常具有斜层理、粒序层理构造。
粉砂岩：粒径为0.05-0.005mm、碎屑物含量大于50%。
泥岩和页岩：粒径小于0.005mm的碎屑物或粘土矿物所组成。
（2）火山碎屑岩：主要由火山作用产生的各种碎屑物质经过搬运后沉积的岩石。

v 集块岩：由直径大于64mm的火山弹及熔岩碎块堆积而成，含量大于50%。常分布在火山通道附近。

v 火山角砾岩：由直径为64-2mm的火山碎屑物及熔岩角砾所组成，含量大于50%，多分布在火山集块岩的外围。

v 凝灰岩：由直径小于2mm的火山碎屑物堆积而成，分布广泛。

（3）碎屑生物化学岩。

v 石灰岩：由方解石所组成的碳酸盐岩，可分多种类型，如鲕状构造、竹叶状构造、晶粒结构和生物结构等，泥质成分增至25%-50%称为泥灰岩。

v 白云岩：由白云石所组成的碳酸盐岩，颜色常成灰白色，具晶粒结构或鲕状结构，遇稀盐酸不起泡，常具刀砍纹。硅质岩：主要由SiO2所组成，多为隐晶质，致密坚硬，常呈条带状、层状和结核产出。

（4）化学岩——蒸发岩。在干热的条件下，盐度较高的溶液或卤水通过蒸发浓缩作用形成的沉积岩，如石膏、石盐、芒硝、钾盐等。
（5）有机岩——煤（coal）。煤是植物遗体通过生物化学作用和物理化学作用，经过百万年的埋藏形成的有机岩。
7. 沉积岩的构造：组成岩石的各种组分的空间分布和排列方式所显示出来的形貌特征。

v 构造类型：层理构造包括层内构造和层面构造，其他如叠瓦状构造。

v 纹层：又称细层，层理中可以划分的最小层状单位，具有明显的上下边界，内部颜色、成分和粒度比较均一。多在毫米级

v 层系：有一组相似的纹层叠置而成。结构和产状相似。

v 层系组：相似的环境下形成的层系组合，代表一套层理的基本单元。相邻层系组间的界面称为层面。

8. 层理的主要类型：
(1) 水平层理和平行层理：细层界面平直且相互平行，并与层面一致。水平层理产于泥岩和页岩中，由悬浮物质或溶解物质沉淀而成，低能环境（比较弱的水动力条件下）如深湖、泻湖、深湖沉积；平行层理产于砂岩和砾岩中，高能环境（强的水动力），如河道、湖岸或海滩；
(2) 波状层理：层面波状起伏，总体平行于层面。由水介质呈波状运动所致。当沉积速率大于流水的侵蚀速率时可连续沉积；
(3)交错层理(斜层理)：由一系列斜交或交切的层系组成。板状交错层理（层系界面大致平行）；楔状交错层理（层系界面不平行）；槽状交错层理（细层和界面呈槽状，层系界面呈弧状交切）；羽状交错层理；交错层理可以指示流向。也可恢复由构造运动所翻转的岩石序列。其他(4) 递变层理；(5) 透镜状层理；(6) 韵律层理
9.层面构造：发育在岩石层面上的各种构造。包括波痕（ripple mark)；冲刷痕：如压刻痕(槽痕、沟痕)；暴露标志（泥裂mud crack、雨痕、晶痕及足迹）。
10. 沉积岩的颜色：

v 原生色：又分继承色和自生色，继承色（继承母岩的颜色）是所含矿物的颜色；自生色是自生矿物及原生混入物的颜色；次生色：是风化后变成的颜色。继承色和自生色可以用来判断沉积环境，次生色不能作为相标志。大部分自生色和次生色由色素造成，即沉积岩的颜色由含铁质化合物或含游离碳等染色物质造成的，含二价铁呈绿色，三价铁呈红色，含少量有机碳呈灰色，多的呈黑色。

v 黑色，有机质丰富，代表还原环境；

v 红、黄、棕色，含铁的氧化物或氢氧化物（赤铁矿、褐铁矿），氧化环境、炎热气候下的产物；

v 绿色，多数是由于含低铁的矿物如海绿石、绿泥石（少数是由于含铜的化合物如孔雀石），弱氧化或弱还原的环境。

七．变质岩
1. 变质作用(metamorphism): 原已存在的各种岩石，由于受构造运动、岩浆作用及地热流变化等内力地质作用的影响，使其所处的地质环境的物理化学条件发生改变，从而导致岩石在基本保持固态情况下的结构、成分、构造等发生一系列的变化而形成新的岩石的过程。

v 变质岩(metamorphic rock):由变质作用而形成的岩石。由沉积岩变质而形成的称为副变质岩，由岩浆岩变质形成的称为正变质岩。注意：变质作用属内生地质作用，变质矿物往往有较高的结晶程度，这与岩浆矿物很相似；变质作用往往是在定向压力下发生的，因此即使是非等粒矿物在变质过程也往往发生定向排列(呈现定向构造)，形成与沉积岩相似的层状构造(片理)；这些是变质岩的重要鉴别特征。从体积上看，变质岩约占地壳总体积的四分之一(27.6%)，其中最常见的是片麻岩(21.4%)，其次为片岩(5.1%)，板岩，千枚岩和大理岩。片麻岩是矿物有定向排列习性(条带状、片麻状构造、貌似沉积层理构造)的变质岩。片岩主要由泥岩或页岩变质而成，由于泥质、粘土质矿物转变成片状云母有良好片理而得名。大理岩是经历了重结晶的石灰岩或白云岩。

2. 引起变质作用的因素：温度(temperature)；压力(pressure)；化学活动性流体(chemically active fluids)。

v 变质作用的温度范围大致由150-200度至650-1100度之间，低于150-200度时就向成岩作用过渡，高于650-1100度时就向岩浆作用过渡。

v 压力是上覆岩石的重量引起的压力。随深度而增加，速率为25-30MPa/km。a)静压力使岩石或矿物体积变小，形成密度更大的新矿物，同时使岩石塑性变形。如高岭石变质成红柱石。b)动压力——应力。由构造运动产生的定向压力。可引起矿物的压溶和重结晶，导致矿物在垂直动压力的平面上定向排列（片理或劈理），也可使岩石脆性破裂变形。

v 化学活动性流体（chemically active fluids)是存在于岩石孔隙中的一种具有很大挥发性和活动性的流体。主要成分是H2O和CO2，此外还有多种易挥发分和易溶物质。来源：孔隙水、变质反应过程中析出的H2O和CO2、岩浆分异产生的挥发分和地下深部热液。作用：主要起溶剂作用，带入带出组分，参与化学反应形成新矿物。

3. 变质作用的方式：重结晶、变质结晶、交代、变质分异、变形和碎裂。

v 重结晶作用：岩石在固态的情况下，原先存在的同种矿物，经过有限的颗粒溶解、组分迁移，再重新结晶成较大颗粒的作用。只是颗粒大小发生改变，没有新矿物的产生。如石灰岩重结晶成为大理岩。

v 变质结晶作用：在特定的温压范围内，固体岩石内部的不同化学组分重新组合，结晶形成新矿物的过程。作用在封闭的系统内进行，无物质的带入和带出。

v 交代作用：化学活动性流体与周围岩石之间发生物质交换的作用。过程中不仅有新矿物的产生和旧矿物的消失，而且使岩石总体化学成分发生改变。

v 变质分异作用：成分均匀的岩石，在岩石总体化学成分不变的前提下，经变质作用后造成矿物组分不均匀的一种变质作用。注意：组分在空间上有一定范围的迁移，不同于一般的重结晶作用；没有组分从体系中带出或带入，不同于交代作用。常形成条带状、片状和片麻状等典型的变质岩构造。

v 变形及碎裂作用：岩石在应力的作用下，当应力超过岩石塑性屈服强度时，会出现塑性变形；当应力超过其弹性极限时，则总体发生破裂。

4. 变质作用的类型：根据变质作用发生的地质环境和变质过程中起主导作用的物理化学因素可以分为：接触变质作用；动力变质作用；气－液变质作用；区域变质作用；混合岩化作用。指岩浆侵入过程中，由于岩浆带来的热量和挥发性流体的影响，引起侵入体与围岩之间的接触带产生变质作用。

v 接触变质作用特点：1. 规模不大仅发生于岩体与围岩之间；2，随着与岩体距离的增加，接触变质程度逐渐降低。变质作用的因素主要是温度和化学活动性流体，据此可进一步分为：A 接触热变质作用和B 接触交代变质作用。由于岩浆带来的热能导致接触带发生的变质作用。方式主要为重结晶和变质结晶作用。如大理岩、角岩、石英岩等。化学成分在变质前后基本不变。如石英砂岩——石英岩；石灰岩——大理岩；由于岩浆侵入带来的挥发性流体对接触带两侧岩石产生交代反应导致的一种变质作用。作用前后岩石化学成分有显著的变化，并有新矿物的产生。典型的例子为矽卡岩：是在花岗闪长岩等中酸性侵入岩与石灰岩等碳酸盐岩相接触的条件下形成的。

v 动力变质作用：是在构造运动产生的构造应力作用下，岩石发生破裂、变形及与其伴随的重结晶作用。分两种： A 地壳浅部的动力变质作用；深度一般小于10-15km，温度小于250-300度，静压力小，以脆性破裂为主，最后形成构造角砾岩和碎裂岩等。B 地壳深部的动力变质作用。深度一般大于10-15km，温度大于250-300度，静压力较大，以塑性变形为主，最后形成糜棱岩及构造片岩等。

v 气液变质作用：指热的气体及溶液作用于已形成的岩石，使其矿物成分、化学成分及结构构造发生变化，形成新的岩石的过程。变质方式是交代作用，通常沿构造破碎带及矿脉两侧发育，故又称围岩蚀变，其产物称为蚀变岩。如云英岩、青磐岩和蛇纹岩等。

v 区域变质作用：在大范围内发生的，由多种变质因素综合引起的复杂的变质作用。是变质作用中最主要的类型。典型产物有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩和麻粒岩等。按所处的变质环境的压力、温度的差异，可分为A 低压区域变质作用；B 中压区域变质作用 C 高压区域变质作用；A 低压区域变质作用：深度浅，通常小于10km，压力一般为200-400Mpa，但温度通常较高，可达800度以上。变质岩中出现特征性的低压矿物，如红柱石、堇青石等。B 中压区域变质作用：深度一般大于10km，压力一般为300-800Mpa。泥质变质岩中出现蓝晶石（低温）和夕线石（高温）为特征。C 高压区域变质作用：深度一般大于15km，压力一般为300-1000Mpa，并伴随有强烈的构造应力作用，温度较低。出现蓝闪石、硬玉和文石为特征。

v 混合岩化作用。变质作用向岩浆作用过渡的一种超变质作用。在该变质作用中长石、石英等低熔点矿物重熔和分异，形成长英质脉体，并与残留的变质岩基体一起组成各种混合岩。常见的混合岩有眼球状混合岩、混合花岗岩等。

5.变质岩的矿物成分：在岩浆岩或沉积岩中主要造岩矿物，如石英、长石、方解石等在变质岩中也常见。特有的变质矿物，如石榴子石、红柱石、硅灰石、滑石、石墨等，是鉴定变质岩的标志。变质岩中矿物特点：片状、针状、柱状矿物较多，分子体积小、比重大得多，变形现象发育。
6. 变质岩的结构：变余结构、变晶结构、变形结构、交代结构。

v 变余结构(palimpsesttexture)：变质程度浅，保留了部分原岩的结构。变余结构为低级变质岩（变质程度较低）中常见的一种结构。其命名原则为变余加上原来的结构名称。如变余砂状结构、变余砾状结构等。

v 变晶结构：在变质过程中由变质结晶和重结晶所形成的结构。与岩浆岩结晶结构相比，不同在于：同一世代变晶矿物没有明显的先后顺序，矿物的结晶程度取决于结晶能力。按粒度的绝对大小可进一步分为：粗粒（>3 mm）、中粒(3-1mm)、细粒（1-0.1mm)、显微(<0.1mm)。按晶粒相对大小及形态可以划分为：等粒状变晶结构、角岩结构(显微粒状变晶结构)、斑状变晶结构、鳞片状变晶结构、鳞片粒状变晶结构、纤维状变晶结构。

v 变形结构：受应力挤压而使矿物颗粒破裂，错动、塑性变形等形成：角砾状结构、碎裂结构、糜棱结构（研磨成细粒，定向）

7.变质岩的构造：变余构造、变成构造、混合构造。

v 变余构造：岩石经变质后，仍保留原来岩石的构造特征，称之为变余构造。常见的变余构造有变余层理构造、变余砾状构造、变余流纹构造等。

v 变成构造：变质过程中形成的特征构造。斑点状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造。

8.常见的变质岩：

v 石英岩：石英砂岩等硅质岩变质形成，白色、灰色、粒状变晶结构，块状构造。石英含量大于70%，其次为长石、云母和绿泥石等。

v 大理岩：碳酸盐岩接触热变质作用或区域变质作用形成。白色，变晶结构，块状构造，矿物成分是方解石，白云石。可有透闪石，硅灰石，透辉石等变质矿物。

v 角岩：泥质岩接触热变质作用形成。暗灰色或黑色，角岩结构或斑状变晶结构，变斑晶是红柱石，堇青石等。

v 区域变质岩：

板岩：变质程度低，原岩矿物成分基本没重结晶具板状构造，变余结构，一般是泥质岩，粉砂岩或凝灰岩变质形成。

千枚岩：变质程度较板岩高，原岩矿物基本重结晶，主要是绢云母，绿泥石，钠长石等。鳞片变晶结构，千枚状构造。

片岩：变质程度更高，具显晶质的鳞片粒状变晶结构，片状矿物是云母，绿泥石。粒状矿物是石英，长石，片状构造。