岩石学

1. 岩石的概念
定义：岩石是天然产出的，由矿物或其他物质(如火山玻
璃、生物遗骸、胶体)构成的固态集合体
特点：
1、它是天然产物，是内力、外力地质作用甚至天体作用的产
物(陨石)，因此人工合成的陶瓷、砖瓦、水泥、炼钢炉渣
不是岩石
2、它可以由一种矿物组成，如石英岩、灰岩，也可以由多种
矿物组成，如花岗岩、辉长岩
3、它是固态集合体，是具有一定形状的固体，所以天然产出
的石油、天然气不属于岩石的范畴
4、岩石产出部位（即分布位置）：主要分布在地壳与地幔的
上部，软流圈之上，组成岩石圈（软流圈以上的固态部分）
2、岩石的分类：通常根据成因可划分为三类
①火成岩：主要由地壳与上地幔中形成的岩浆侵入到地下或喷
出地表冷凝形成的岩石，也被称为岩浆岩。

如花
岗岩、玄武岩
②沉积岩：主要由地表风化产物、生物遗体、火山碎屑等经搬
运、沉积、成岩形成的岩石。

如砂岩、灰岩
③变质岩：是由岩浆岩、沉积岩等经变质作用形成的岩石
岩石学可分为：
①按研究内容分为：
岩相学/岩理学
②按研究对象分为：
火成岩岩石学、沉积岩岩石学、变质岩岩石学
一、火成岩的结构
1、结晶程度：指火成岩中结晶物质与非结晶物质(玻璃)的比例
①全晶质结构：岩石全部由已结晶的矿物颗粒组成，这一般是岩浆缓慢结晶形成，多见于深
成岩中
②玻璃质结构：岩石几乎全部由未结晶的火山玻璃组成，主要出现于酸性喷出岩中，或超浅成侵入体边部
③半晶质结构：岩石由部分晶体和一部分玻璃组成，多见于喷出岩及部分浅成岩中，如玄武岩，安山岩
2、①颗粒大小大小：根据肉眼可分为显晶质结构和隐晶质结构。

显晶质结构：肉眼能分辨出矿物颗粒，可进一步划分为
伟晶结构》25mm
粗粒结构矿物粒径5-25 mm
中粒结构2－5 mm
细粒结构0.2-2 mm
隐晶质结构：肉眼不能分辩出矿物颗粒。

微晶结构：<0.2mm镜下由结晶颗粒组成，可以明显看出矿物颗粒
显微隐晶质结构：颗粒细小，镜下不能分辨出矿物颗粒。

颗粒大小
不等粒结构
斑状结构
3、颗粒形态
自形粒状结构：岩石由自形矿物晶体组成。

自形晶：晶体具有完整的晶面，镜下由规则的多边形组成，多为直边接触
它形粒状结构：岩石由它形晶组成。

晶体呈它形，不规则的曲线所包围
半自形粒状结构：岩石由半自形晶组成。

部分晶面发育良好，其它晶面发育不好
4、颗粒取向
粗面结构
似粗面结构
交织结构
5、相互关系
交生结构
套幔结构
环带结构
包含结构
填隙结构
5、研究结构的意义
①可以确定火成岩中矿物的生成顺序
如自形好的结晶早，被包裹的结晶早，斑晶比基质结晶早。

②确定火成岩的产状与形成条件
如全晶质粗粒者为深成岩，玻璃质结构为喷出岩。

结晶粗大的岩石结晶缓慢，形成的P、T比较高，而斑状结构则形成于地表
1、侵入岩构造
块状构造：岩石各部分矿物与结构分布均匀
带状构造：表现为不同颜色、粒度的矿物相间排列，成带出现
斑杂构造：指岩石的不同部位，其成分、颜色、结构差别很大，整个岩石显得杂乱无章面理、线理：包括流面、流线构造，它们反映了岩浆流动的情况
流面：片状、板状矿物及扁平状捕掳体平行排列
流线：柱、针状矿物与长条状捕掳体定向排列而形成
2.喷出岩的构造
气孔构造：冷凝熔岩中，尚未逃逸的气体冷凝后留下的成群孔洞
杏仁构造：气孔被后期矿物(方解石、绿泥石)充填
流纹构造：由不同颜色、成分的条带、条纹定向排列及拉长气孔表现
出来的一种流动构造，常见于酸性喷出岩中
枕状构造：水下熔岩喷发时，变成椭球状、袋状、面包状的枕状体，
代表了海底及水下喷发
柱状节理构造：熔岩由规则的多边形柱体组成，是由于熔浆均匀而缓
慢地冷却收缩条件下形成
2、主要矿物、次要矿物、副矿物
主要矿物：含量众多，是划分岩石大类的依据，如花岗岩中的长石
和石英
次要矿物：含量小于主要矿物，但对确定岩石种属起作用的矿物。

副矿物：含量很少，通常不到1％的矿物，在分类命名中不起作用
3、根据矿物成因分为：
①原生矿物：直接从岩浆中结晶形成，并在岩石形成过程中相对稳定
的矿物
如角闪石、长石
②成岩矿物：在岩浆完全结晶后，由于外界物理化学条件变化，原生
矿物发生转变而形成的新矿物。

如β-石英－α-石英，碱性长石－出溶形成条纹长石
③岩浆期后矿物：岩浆冷凝后，由于挥发分和岩浆期后溶液作用(蚀
变、交代、充填)而形成的矿物。

如气成矿物：电气石、萤石、黄玉；蚀变矿物：蛇纹石
④它生矿物：岩浆与围岩或捕虏体反应所形成的矿物
如：硅灰石、红柱石，不是火成岩中出现的矿物，而是由于
同化、混染所致
⑤次生矿物：主要是地表风化形成的矿物(产状上限于风化带内)
如钾长石的高岭土化
4、按是否与石英共生划分为
①硅酸不饱和矿物：不能与石英共生。

Mg2SiO4(Fo)+SiO2= 2MgSiO3(En)
NaAlSiO4(Ne)+SiO2=NaAlSi3O8(Ab)
所以Ol、Ne为硅酸不饱和矿物，出现在不饱和岩石中
②硅酸饱和矿物：可与石英共生的矿物，除Ol、似长石之外的矿物
③硅酸过饱和矿物：Q，出现石英，表示SiO2过剩
四、侵入岩与火山岩中矿物的差别
侵入岩是在地下高温或高压下缓慢结晶而成
而火山岩有较复杂的结晶历史，它们的斑晶是在地下结晶形成的，而基质(细粒部分)是在地表快速冷凝结晶形成的，这就决定了它们的差异
①矿物成分不同：火山岩中斑晶成分与基质同种矿物成分不同，如pl斑晶中An比基质高，成分变化大；而侵入岩中成分是均匀的。

同种成分的侵入岩与喷出岩相比，两者矿物成
分也不同，斑晶多比侵入岩中斜长石的An要高
②有序度不同：指长石类矿物中Si－Al占位的有序化程度称有序度。

一般火山岩中长石为高温无序，有序度低，而侵入岩为低温有序，有序度高
③矿物形态上的差异
火山岩中矿物斑晶有熔蚀、暗化边，基质中有雏晶，骸晶，火
山玻璃等，侵入岩中矿物多为同时结晶，多为半自形
④同种矿物光性上差别
Ol：火山岩中2V比侵入岩中小3－40，长石差别更大，光性可
正可负
此外，折射率、多色性、双折率、消光角等均有差别
(1)整合侵入体
a. 岩床(席)：厚薄均匀的近水平产出的板状整合侵入体。

一般认为岩床底部有岩浆通道，中间厚，两侧薄，这种产状在基性，超基性岩中常见，但一般都较小
b.岩盆：中央微向下凹的整合盆状侵入体。

c.岩盖：上凸下平的穹窿状整合侵入体。

岩盖从中部到边部厚度迅速变小而尖灭，底部有狭小岩浆通道。

一般规模较小，底部直径3－6km，厚度不超过1km，多见于中酸性岩体。

d.岩鞍：产于强烈褶皱区，岩浆在褶皱过程中挤入褶皱顶部软弱带(背斜鞍部、向斜槽部)而形成的整合侵入体。

形态似马鞍或新月，单个岩体不大
岩浆粘度大，延伸不远，而将上覆岩层拱起。

(2) 不整合侵入体
岩浆沿切过层理或片理的裂隙、断裂贯入形成
岩墙：一种厚度比较稳定，近于直立的板状侵入体
其厚度从几十cm到几十m，长几十m到几km，著名的津巴布韦大岩墙，为基性岩，厚3－14km，长500km
岩墙往往成群产出，形成岩墙群，平面形态有放射状、环状，锥状，规模小，不规则，厚度小，有分叉的称为岩脉
b. 岩株：常见的侵入体，平面上近圆形或不规则状，接触面陡立，规模较大，出露面积小于100km2
如周口店花岗闪长岩株，平面上近圆形，出露面积56km2
多为中酸性岩，并且金属矿产发育
岩基：规模巨大，出露面积大于100km2，最大可达几万km2，
根据侵入岩的侵位深度可分为3个相
浅成相：侵位深度0－3km，侵入体规模小，常见岩脉、岩床、岩墙、引爆角砾岩体等，岩体中可以发现晶洞构造。

与围岩多为不整合接触。

由于冷却速度快，细粒、斑状结构浅成相小型侵入体常与金属矿产有关，尤其是引爆角砾岩是很好的容矿岩体
中深成相：侵位深度3－10km，规模大，如岩株、岩基。

岩石一般具中粒‘中粗粒和似斑状结构
深成相：侵位深度>10km，岩体大，围岩多为区域变质岩，岩体主要为花岗岩类，岩体常具片麻状构造，与围岩多为逐渐过渡关系
根据所处岩体的部位又可分为边缘相、过渡相、中央相
1、深成侵入岩的矿物分类
步骤：
(1)首先统计岩石中暗色矿物的含量(M值)
(2)对于M<90的岩石，进一步统计岩石中石英(Q)、斜长石(P)、碱性长石(A)、似长石(F)，将实测的三种矿物(QAP或者APF)含量换算成100％
(3)使用QAPF双三角图进行分类命名
(4)对于M>90的岩石，可笼统称为超镁铁质岩，具体种属用暗色矿物三角图
2、火山岩的化学成分分类
A、首先岩石要新鲜，H2O和CO2含量低
B、对MgO<8%的岩石用TAS图进行分类
C.对于MgO含量>8%的高镁火山岩，可按下法确定种属：
①玻镁安山岩：SiO2>53％，MgO>8％，TiO2<0.5％；
②苦橄岩类：SiO2<53％，MgO>18%，Na2O+K2O<2.0％
苦橄岩：K2O＋Na2O>1％
麦美奇岩：K2O＋Na2O<1％，TiO2>1%
科马提岩：K2O＋Na2O<1％，TiO2<1%
根据火成岩的矿物成分、化学成分、共生规律，将火成岩分为
(1)超镁铁质岩
(2)镁铁质岩
(3)中性岩类
(4)长英质岩
（5）火山碎屑岩
(6)特殊岩类：金伯利岩、煌斑岩类、碳酸岩及其它硅酸不饱和岩石
三. 玄武岩的成因与构造环境
洋中脊玄武岩低压部分熔融程度高(20-30%), 不相容元素亏损
大陆裂谷玄武岩高压部分熔融程度低, 不相容元素富集, 易出现碱性
熔浆; 随熔融程度的增高, 不相容元素的比例降低,
转而出现拉斑玄武岩质熔浆
大陆边缘玄武岩富含挥发份熔融温度降低，熔融程度高，形成富含挥发份的熔
浆. 结晶速度快，且伴随明显的结晶分异作用，
形成玄武岩-安山岩-英安岩组合
1. 火山碎屑岩的成因
富含挥发份的岩浆（以酸性岩浆为主）在上升过程中，由于应力释放和压力降低，岩浆中挥发份快速出溶，在岩浆中形成大量气泡。

这些气泡的急剧爆裂将导致岩浆、岩浆中的晶体、岩浆通道围岩的碎屑化，并以火山碎屑流的形式爆发出地表，形成火山碎屑岩
2. 火山碎屑的类型及特征
（1）岩屑（岩石碎屑）
a.刚性岩屑
基底岩石和先期固结的火山岩的碎块。

特点：棱角状
b.塑性岩屑
尚未固结或未完全固结的岩浆团块。

特点：撕裂状、火焰状、透镜状（塑性）、纺锤形、
梨形、面包形（半塑性）
（2）晶屑（晶体碎屑）
岩浆中或岩浆通道围岩中的矿物晶体因破碎而形成的晶体碎片
特点：棱角状，晶体内部裂纹发育，柔性较大的矿物出现扭折、弯曲等现象。

（3）玻屑（玻璃质碎屑）
气泡化岩浆中气孔间充填的岩浆物质，因气孔壁的爆炸而形成的细小的玻璃质不规则状碎屑
特点：弧面状、镰刀状、鸡骨状
一、沉积岩的形成过程的几个阶段
原始物质的生成阶段
原始物质向沉积物的转变阶段
沉积物的固成岩结和持续演化阶段
1. 原始物质的生成阶段
（1）原始物质的来源
母岩风化：指物理、化学和生物风化
火山物质：指火山喷发而成的固体碎屑产物
宇宙物质：降落于地球上的天体物质，如陨石等
生物物质：由生物生活动及其遗体分解而生成的有机质
母岩风化提供的原始物质
碎屑物质：由母岩机械崩解形成的岩石或单个晶体的
碎块，又称陆源碎屑
化学物质：是由母岩释放出来的各种离解离子和胶体
离子、是化学或生物化学的作用结果
不溶残积物：母岩矿物的化学风化的不彻底,留下一
些过渡性或性质相对稳定的中间产物，其
中最常见的是粘土矿物和铁、锰、铝等的
氧化物或其水化物
研究沉积构造的意义：a.确定地层顶底,进而确定地层层序
b.确定沉积物搬运与沉积的方式、沉积介质的性质以
及流体的动力状况
c.恢复沉积盆地中的古水流和古沉积环境，如：
大型交错层理指示低流态牵引流侧向加积过程
青鱼骨刺交错层理指示潮汐潮道牵引流加积过程
水平文理指示静态悬浮物垂向加积
层理的类型
a, 水平层理
b, 平行层理
c. 交错层理
d. 脉状层理
e. 透镜状层理
f. 递变层理
g. 块状层理
母岩风化
物理风化:使先成岩石产生裂隙、并逐渐崩解形成碎屑(即陆源碎屑）的过程
化学风化:使先成岩石中的某些矿物或成分分解消失同时多少产生一些不溶残余的过程母岩风化后转变成三种物质:碎屑物质、溶解物质和不溶残余物质。

在转变过程中,涉及到物理和化学两种性质的变化
成岩作用的阶段
早期成岩作用
a.同生作用
b.b.浅埋成岩作用
晚期成岩作用a.深埋成岩作用b.表生成岩作用
a.压实作用（Compaction）
指沉积物沉积后在其上覆盖层的重荷下，或在构造形变应力的作用下，发生水分排出，孔隙度降b.压溶作用(Pressure solution)
沉积物随埋藏深度的增加，碎屑颗粒接触点上所承受的来自上覆层的压力或来自构造作用的侧向应力超过正常孔隙流体压力时，颗粒接触处的溶解度增高，将发生晶格变形的溶解作用低2.胶结作用(Cementation)（胶结物的形成）
彼此分立的颗粒被胶结物焊结在一起的作用称为胶结作用
胶结物:指在成岩过程中，从粒间水溶液中沉淀出来、对分离颗粒起焊结作用的化学沉淀物。

松散的碎屑沉积物通过胶结作用变成固结的岩石，体积缩小的作用并逐渐固结。

这种单纯机械压缩－固化作用称为压实作用
.石英砂岩的特征
石英砂岩多为浅色，石英颗粒的含量>95%, 颗粒分选、磨圆度好，颗粒支撑；基质极少，
胶结物主要为硅质、海绿石。

以孔隙式和镶嵌式胶结类型为主。

硅质胶结物为主时，常形成石英自生加大结构
石英砂岩的古环境意义
纯净的石英砂岩具有高成分成熟度和结构成熟度，通常代表砂粒经过成河流长时间搬运之后，又在滨岸浪的作用下，反复冲洗的结果。

石英砂岩多形成于滨—浅海砂质海岸沉积环境
长石砂岩
狭义的长石砂岩是在碎屑颗粒中，石英的含量小于75%，长石含量／岩屑含量大于３，是低成分成熟度砂岩。

广义的长石砂岩还包括岩屑长石砂岩
长石砂岩的特征：
以中－粗砂岩多见,长石以碱性长石和中酸性斜长石为主。

分选磨圆变化较大，从差到好都可出现。

多数长石砂岩都是杂砂岩，少数为净砂岩并被部分加大边石英和钙质、铁质等胶结。

随岩屑含量增高可向岩屑长石砂岩过渡
长石砂岩的构造环境意义
长石砂岩通常形成于临近强烈隆升型造山带的山前或山间盆地之中，作为源区的强烈隆升型造山带中，酸性和中酸性侵入岩体出露面积广，母岩风化产物中长石含量高。