1第一讲 绪论及岩浆作用
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14
今天，全球岩浆作用主要出现在有限的地质环境 中，每种环境的岩浆作用都有其特定的成分和岩石组 合特征。 新生代全球岩浆作用速率（km3/Yr) 位置 火山岩 侵入岩 3 18 洋脊 0.4-0.6 2.5-8.0 汇聚大陆边缘 0.03-0.1 01-1.5 大陆板内区 0.3-0.4 1.5-2,0 大洋板内区 3.7-4.1 22.1-29.5 全球
55.2 43.4 42.4
Hawaii 0-5
• 火山岛年龄 （Ma)
24
岩石圈的基本过程
两种基本的全球动力学体制：板块构造，地幔柱
壳幔作用
层圈作用
大陆生长 构造循环
洋陆转换
盆山耦合 岩石循环
25
地球系统科学
Role of the subduction factory in the evolution of the solid Earth. Raw materials, such as oceanic sediments, oceanic crust, mantle lithosphere, and wedge materials, are fed into the factory and are manufactured into arc magmas and continental crust. Th e waste materials or residues processed in this factory, such as chemically modified slab components (oceanic crust and sediments) and delaminated mafi c lower arc crust, are transported and stored in the deep mantle, and recycled as raw materials for mantleplume-related hot-spot magmatism.
年研究发现，这些火山区火山地震、浅源微震、
水热活动等不断，具有潜在喷发危险。
38
我国火山监测台网分布图
39
第二讲 岩浆与岩浆作用 2.1 岩浆（magma）
岩浆是由已存在的地幔或地壳岩
石经熔融或部分熔融形成的，它可以全
部由液相的熔体组成，也可以含有部分
固态物质和挥发分。
岩浆与熔体
岩浆: 熔体 + 晶体 + 气体. • 熔体: 硅酸盐成分为主，温度 800-1300 оС, 压力 103 -10-1 MPa, 粘度 102 -1012 Pa•s, 密度2.2 g/cm3 （流纹岩）－2.8 g/cm3 （玄武岩）. • 晶体: 大小 10-7-10-1 m, 数量密度可达 1017 m-3,
20
(1) 升温 (2) 减压 (3) 添加挥发份 (主要是水)
600 400 200 0 2 4 6 8 P (Kb) 10
0
固相
12 14
VERY IMPORTANT, KEEP IN MIND!!
9
地球内部的岩石
地幔：橄榄岩 Peridotite (ultramafic)
地核: 铁镍合金 外核：液态 内核：固态
Major subdivisions of the Earth. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
3
第一章 绪 论：岩石及其地质分布
岩石构成了地球内部乃至其 他天体的固体部分，它记录了过 去发生的地质事件，提供了地球 和行星历史的资料。对岩石的性
质、成分、成因和历史的理解就 成为认识地球历史的关键。
4
一、岩石与岩石学
是天然产出的，由一种或 多种矿物颗粒、火山玻璃 和生物遗骸等构成的固态 集合体。
• The boundaries between lithospheric plates are of three kinds
– Divergent, Convergent, Transform
17
分离板块边界
• 岩石圈产生和分离的地方：洋中脊，大陆裂谷
18
会聚板块边界
• 岩石圈板块汇集和损耗之地：
20
热点和地幔柱构造
Hotspot Mantle Plume
21
夏威夷火山链的例子 • 热点火山
22
与岩石圈板块运动的关系: 夏威夷火山链的例子
• Mantle Plume Volcano
• See Kehew, 23 3-8
夏威夷火山链
59.6
56.2 48.1 Midway 27.2 19.9 20.6 12.0 10.3
含量可达 95 %，但一般含量大于25％岩浆流动性 差. • 气体: H2O - 60-95, CO2- 0-35%, 质量分数 0.1-
7 %. 特 性: 高粘度,且粘度与化学成分、温度和挥 发份有关，岩浆的上升和侵位运动受岩浆性质 和地壳环境控制（压力差、密度差）
岩浆相 - I
单相系统（岩浆＝熔体）
来源：J.A. Crisp,1983,J Vol.Geoth.Res
15
Erupted volume
两大构造体系： 板块构造和地幔柱构造
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Plumes Transform Convergent Divergent
16
Plate Tectonics: the Earth as a System
29
火山导致的人员伤亡
Volcanic hazard 1600-1982 Deaths disease, starvation pyroclastic flows 95313 54995 % 39.90 23.02 1900-1982 Deaths 3163 36787 % 6.05 70.41
tsunamis
unknown causes lahars tephra falls Lava flows
44356
17182 14746 10953 985
18.57
7.19 6.17 4.59 0.41
407ห้องสมุดไป่ตู้
2133 6438 3019 85
0.78
4.08 12.32 5.78 0.16
gases, acid rain
2
学习材料
1、岩石学，马昌前 桑隆康主编，地质出版社，2012 2、岩石学实验指导书，桑隆康等，中国地质大学出版社，2005 3、造岩矿物学 4、晶体光学与光性矿物学 5、D.S.巴尔克著，黄福生等译，1992，火成岩，地质出版社 6、海因德曼著，邱家骧等译，1990，火成岩与变质岩岩石学， 中国地质大学出版社 7、A. R. McBirney, 2007, Igneous Petrology, Third Edition, Jones and Bartlett 8. H. Blatt, R.J. Tracy, B.E. Owens, 2006, Petrology: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic, Third edition, W.H.Freeman and Company 9. Hibbard, M.J., 1995, Petrography to Petrogenesis 9、有关岩石学的期刊杂志（JP, CMP, Lithos, CG）
2、母岩浆（Parent magma） 3、派生岩浆（Derivative magma） 岩浆演化的方式： 分异作用、同化作用、混合作用 玄武岩浆 – 玄武岩 安山岩 英安岩
低
SiO2
高
2.2 岩浆的形成和运移
2.2.1 岩石熔融 的条件
T ( C)
1200 1000 800
液相 2 1
液相线
3
岩石学 Petrology
授课教员： 肖 龙, 何琦, 张宁 longxiao@cug.edu.cn
助课：吴 涛， 孙熠， 黄婉
1
课程介绍
• 学时数：80（28+24+28） 岩浆岩：讲课14+实习14 沉积岩：讲课12+实习12 变质岩：讲课14+实习14
讲课：综合楼304,203，教三楼706 实习：主楼714 • 考核：平时成绩 30%；考试70%
rocks
判断： 石 油
方解石 水泥 陨石 花岗岩
5
三大类岩石与岩石循环
• 三大类岩石：是哪些？ • 火成岩（Igneous rocks）—岩浆冷凝、固结而成 （又称岩浆岩，Magmatic rocks)，包括侵入岩和 喷出岩（火山岩）
火成论的倡导者
6
地球岩石循环 (the rock cycle)
YOSHIYUKI TATSUMI AND ROBERT J . STERN，Oceanography Vol. 19, No. 4, Dec. 2006
26
四、火成岩与资源环境
1、金属成矿作用 2、火成岩与油气藏 3、非金属矿产和宝玉石 4、火山地质灾害
27
28
（引自周新民）
五、现代火山
指示活动构造 提供新鲜的研究样品 一种地质灾害 环境影响
19
转换断层边界
In all three cases, the response of the lithosphere is dominated by faulting, the primary mechanism for strain concentration to narrow boundaries
8
二、岩石的分布与地质意义
大洋壳
厚度: 10 km 地层相对均一=蛇绿岩套 （ ophiolite suite）:
• • • • • Sediments pillow basalt sheeted dikes more massive gabbro ultramafic (mantle)
大陆壳
厚度较大: 20-75 km 平均 ~35 km 成分变化大：平均成分相当于花岗闪长岩
10
变质岩 27.4%
侵入岩 火山岩
沉积岩 7.9%
岩浆岩 64.7%
11
三大类岩石在地壳中的分布
火山岩的分布－地球
岛弧
岛弧
转换断层
洋中脊
洋中脊
岛弧
弧后盆地
热点
12
大陆克拉通
洋盆
火山弧
13
三、岩石构造组合
（1）有关地球的成分、演化和作用过程的知识大都 来自火成岩的研究。为了深入认识复杂的岩浆作用 过程，火成岩岩石学需要结合野外观察、地球物理 测量、室内研究等的资料加以综合分析。 （2）地球主要由火成岩组成，外面被薄的风化的表 壳所覆盖。每年，新喷出的熔岩可覆盖地球表面大 约50平方公里的面积；每年也有大约20～30立方 公里的幔源岩浆加入到地壳中。
earthquakes climate change TOTAL
185
89 63 238867
0.08
0.04 0.03 100
183
32 3 52250
0.35
0.06 0.01 100
30
Figure1－4
31
Figure 1－5
The ruins of St. Pierre in 1902……….
二相系统（岩浆＝熔体＋气泡）
岩浆相 - II
二相系统（岩浆＝熔体＋橄榄石晶体）
二相系统（岩浆＝ 两种成分不同的不混熔熔体）
四相系统（岩浆＝熔体＋气泡 两种晶体）
岩浆类型
1、原始岩浆 /原生岩浆
离开源区后没有经过混染或分异的岩浆。
在一套火成岩组合中，原生岩浆可能是Mg 值最高的岩浆（Mg’=0.68-0.75）。 Mg’=Mg/(Mg+Fe2+)
32
33
Photograph by R. Hoblitt, 30 September 2001
34
35
Photograph by R. Hoblitt, 16 May 2002
36
Donald W. Peterson (1925-2003)
37
我国的活动火山
吉林长白山天池火山 云南腾冲火山 黑龙江五大连池火山等 最近一次喷发发生在距今200-300年前。近
• 岩石循环 （the rock cycle):三大类 岩石的相互转 换
火成岩
沉积岩
其他行星呢？
变质岩
7
岩石学
野外地质： 野外关系
Petrology
petros + logos = study of rocks
岩相学： 结构、构造、矿物成分 岩石化学：岩石化学成分
岩石物理：岩石的物理性质
岩石成因：岩石形成条件和机理（含实验岩石学研究） 岩石大地构造和地球动力学：对构造背景、地球深部组成 和过程的指示意义 岩石学过程的资源环境效应：与金属成矿作用和油气成藏 的关系，非金属矿产，火山灾害等
今天，全球岩浆作用主要出现在有限的地质环境 中，每种环境的岩浆作用都有其特定的成分和岩石组 合特征。 新生代全球岩浆作用速率（km3/Yr) 位置 火山岩 侵入岩 3 18 洋脊 0.4-0.6 2.5-8.0 汇聚大陆边缘 0.03-0.1 01-1.5 大陆板内区 0.3-0.4 1.5-2,0 大洋板内区 3.7-4.1 22.1-29.5 全球
55.2 43.4 42.4
Hawaii 0-5
• 火山岛年龄 （Ma)
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岩石圈的基本过程
两种基本的全球动力学体制：板块构造，地幔柱
壳幔作用
层圈作用
大陆生长 构造循环
洋陆转换
盆山耦合 岩石循环
25
地球系统科学
Role of the subduction factory in the evolution of the solid Earth. Raw materials, such as oceanic sediments, oceanic crust, mantle lithosphere, and wedge materials, are fed into the factory and are manufactured into arc magmas and continental crust. Th e waste materials or residues processed in this factory, such as chemically modified slab components (oceanic crust and sediments) and delaminated mafi c lower arc crust, are transported and stored in the deep mantle, and recycled as raw materials for mantleplume-related hot-spot magmatism.
年研究发现，这些火山区火山地震、浅源微震、
水热活动等不断，具有潜在喷发危险。
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我国火山监测台网分布图
39
第二讲 岩浆与岩浆作用 2.1 岩浆（magma）
岩浆是由已存在的地幔或地壳岩
石经熔融或部分熔融形成的，它可以全
部由液相的熔体组成，也可以含有部分
固态物质和挥发分。
岩浆与熔体
岩浆: 熔体 + 晶体 + 气体. • 熔体: 硅酸盐成分为主，温度 800-1300 оС, 压力 103 -10-1 MPa, 粘度 102 -1012 Pa•s, 密度2.2 g/cm3 （流纹岩）－2.8 g/cm3 （玄武岩）. • 晶体: 大小 10-7-10-1 m, 数量密度可达 1017 m-3,
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(1) 升温 (2) 减压 (3) 添加挥发份 (主要是水)
600 400 200 0 2 4 6 8 P (Kb) 10
0
固相
12 14
VERY IMPORTANT, KEEP IN MIND!!
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地球内部的岩石
地幔：橄榄岩 Peridotite (ultramafic)
地核: 铁镍合金 外核：液态 内核：固态
Major subdivisions of the Earth. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
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第一章 绪 论：岩石及其地质分布
岩石构成了地球内部乃至其 他天体的固体部分，它记录了过 去发生的地质事件，提供了地球 和行星历史的资料。对岩石的性
质、成分、成因和历史的理解就 成为认识地球历史的关键。
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一、岩石与岩石学
是天然产出的，由一种或 多种矿物颗粒、火山玻璃 和生物遗骸等构成的固态 集合体。
• The boundaries between lithospheric plates are of three kinds
– Divergent, Convergent, Transform
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分离板块边界
• 岩石圈产生和分离的地方：洋中脊，大陆裂谷
18
会聚板块边界
• 岩石圈板块汇集和损耗之地：
20
热点和地幔柱构造
Hotspot Mantle Plume
21
夏威夷火山链的例子 • 热点火山
22
与岩石圈板块运动的关系: 夏威夷火山链的例子
• Mantle Plume Volcano
• See Kehew, 23 3-8
夏威夷火山链
59.6
56.2 48.1 Midway 27.2 19.9 20.6 12.0 10.3
含量可达 95 %，但一般含量大于25％岩浆流动性 差. • 气体: H2O - 60-95, CO2- 0-35%, 质量分数 0.1-
7 %. 特 性: 高粘度,且粘度与化学成分、温度和挥 发份有关，岩浆的上升和侵位运动受岩浆性质 和地壳环境控制（压力差、密度差）
岩浆相 - I
单相系统（岩浆＝熔体）
来源：J.A. Crisp,1983,J Vol.Geoth.Res
15
Erupted volume
两大构造体系： 板块构造和地幔柱构造
8 7 6 5 4 3 2 1 0
Plumes Transform Convergent Divergent
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Plate Tectonics: the Earth as a System
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火山导致的人员伤亡
Volcanic hazard 1600-1982 Deaths disease, starvation pyroclastic flows 95313 54995 % 39.90 23.02 1900-1982 Deaths 3163 36787 % 6.05 70.41
tsunamis
unknown causes lahars tephra falls Lava flows
44356
17182 14746 10953 985
18.57
7.19 6.17 4.59 0.41
407ห้องสมุดไป่ตู้
2133 6438 3019 85
0.78
4.08 12.32 5.78 0.16
gases, acid rain
2
学习材料
1、岩石学，马昌前 桑隆康主编，地质出版社，2012 2、岩石学实验指导书，桑隆康等，中国地质大学出版社，2005 3、造岩矿物学 4、晶体光学与光性矿物学 5、D.S.巴尔克著，黄福生等译，1992，火成岩，地质出版社 6、海因德曼著，邱家骧等译，1990，火成岩与变质岩岩石学， 中国地质大学出版社 7、A. R. McBirney, 2007, Igneous Petrology, Third Edition, Jones and Bartlett 8. H. Blatt, R.J. Tracy, B.E. Owens, 2006, Petrology: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic, Third edition, W.H.Freeman and Company 9. Hibbard, M.J., 1995, Petrography to Petrogenesis 9、有关岩石学的期刊杂志（JP, CMP, Lithos, CG）
2、母岩浆（Parent magma） 3、派生岩浆（Derivative magma） 岩浆演化的方式： 分异作用、同化作用、混合作用 玄武岩浆 – 玄武岩 安山岩 英安岩
低
SiO2
高
2.2 岩浆的形成和运移
2.2.1 岩石熔融 的条件
T ( C)
1200 1000 800
液相 2 1
液相线
3
岩石学 Petrology
授课教员： 肖 龙, 何琦, 张宁 longxiao@cug.edu.cn
助课：吴 涛， 孙熠， 黄婉
1
课程介绍
• 学时数：80（28+24+28） 岩浆岩：讲课14+实习14 沉积岩：讲课12+实习12 变质岩：讲课14+实习14
讲课：综合楼304,203，教三楼706 实习：主楼714 • 考核：平时成绩 30%；考试70%
rocks
判断： 石 油
方解石 水泥 陨石 花岗岩
5
三大类岩石与岩石循环
• 三大类岩石：是哪些？ • 火成岩（Igneous rocks）—岩浆冷凝、固结而成 （又称岩浆岩，Magmatic rocks)，包括侵入岩和 喷出岩（火山岩）
火成论的倡导者
6
地球岩石循环 (the rock cycle)
YOSHIYUKI TATSUMI AND ROBERT J . STERN，Oceanography Vol. 19, No. 4, Dec. 2006
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四、火成岩与资源环境
1、金属成矿作用 2、火成岩与油气藏 3、非金属矿产和宝玉石 4、火山地质灾害
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（引自周新民）
五、现代火山
指示活动构造 提供新鲜的研究样品 一种地质灾害 环境影响
19
转换断层边界
In all three cases, the response of the lithosphere is dominated by faulting, the primary mechanism for strain concentration to narrow boundaries
8
二、岩石的分布与地质意义
大洋壳
厚度: 10 km 地层相对均一=蛇绿岩套 （ ophiolite suite）:
• • • • • Sediments pillow basalt sheeted dikes more massive gabbro ultramafic (mantle)
大陆壳
厚度较大: 20-75 km 平均 ~35 km 成分变化大：平均成分相当于花岗闪长岩
10
变质岩 27.4%
侵入岩 火山岩
沉积岩 7.9%
岩浆岩 64.7%
11
三大类岩石在地壳中的分布
火山岩的分布－地球
岛弧
岛弧
转换断层
洋中脊
洋中脊
岛弧
弧后盆地
热点
12
大陆克拉通
洋盆
火山弧
13
三、岩石构造组合
（1）有关地球的成分、演化和作用过程的知识大都 来自火成岩的研究。为了深入认识复杂的岩浆作用 过程，火成岩岩石学需要结合野外观察、地球物理 测量、室内研究等的资料加以综合分析。 （2）地球主要由火成岩组成，外面被薄的风化的表 壳所覆盖。每年，新喷出的熔岩可覆盖地球表面大 约50平方公里的面积；每年也有大约20～30立方 公里的幔源岩浆加入到地壳中。
earthquakes climate change TOTAL
185
89 63 238867
0.08
0.04 0.03 100
183
32 3 52250
0.35
0.06 0.01 100
30
Figure1－4
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Figure 1－5
The ruins of St. Pierre in 1902……….
二相系统（岩浆＝熔体＋气泡）
岩浆相 - II
二相系统（岩浆＝熔体＋橄榄石晶体）
二相系统（岩浆＝ 两种成分不同的不混熔熔体）
四相系统（岩浆＝熔体＋气泡 两种晶体）
岩浆类型
1、原始岩浆 /原生岩浆
离开源区后没有经过混染或分异的岩浆。
在一套火成岩组合中，原生岩浆可能是Mg 值最高的岩浆（Mg’=0.68-0.75）。 Mg’=Mg/(Mg+Fe2+)
32
33
Photograph by R. Hoblitt, 30 September 2001
34
35
Photograph by R. Hoblitt, 16 May 2002
36
Donald W. Peterson (1925-2003)
37
我国的活动火山
吉林长白山天池火山 云南腾冲火山 黑龙江五大连池火山等 最近一次喷发发生在距今200-300年前。近
• 岩石循环 （the rock cycle):三大类 岩石的相互转 换
火成岩
沉积岩
其他行星呢？
变质岩
7
岩石学
野外地质： 野外关系
Petrology
petros + logos = study of rocks
岩相学： 结构、构造、矿物成分 岩石化学：岩石化学成分
岩石物理：岩石的物理性质
岩石成因：岩石形成条件和机理（含实验岩石学研究） 岩石大地构造和地球动力学：对构造背景、地球深部组成 和过程的指示意义 岩石学过程的资源环境效应：与金属成矿作用和油气成藏 的关系，非金属矿产，火山灾害等