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中国矿业大学《煤矿地质学》期中考察论文论文题目：论三种岩石的转化关系

题目：论三种岩石的转化关系

班级：矿业学院采矿12-7班

专业：采矿工程

学生姓名：王勇杰

指导教师：周效志

日期： 2014 年 6 月 30 日

论三种岩石的转化关系

岩石存在于我们日常生活中的每一个角落之中，也是人类认识使用十分广泛的一种物质，岩石因其不同的构造、成分、颜色、硬度等性质被运用于不同的领域。我们都知道岩石是一种天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成，拥有各自不同的化学及物理性质，不同品种的岩石也千差万别。作为构成地壳和上地幔的物质基础，研究岩石的性质十分重要。接下来我们将通过三种基本岩石的介绍及其相互之间的转换关系的阐述，来揭开岩石的秘密面纱。

岩石家族成员很多，岩石种类也不胜枚举，各种形态结构特征各异，仅现有的岩石名称可以达到数千种之多。通过物理性质对比、化学分析我们发现各种岩石之间存在着矿物成分、结构、产状和存在方式等方面的差异，但是它们之间却又有着千丝万缕的关系，相互转变、转化。例如今天我们要讨论的岩浆岩、沉积岩与变质岩三种基本岩石就存在着很多的联系与差异吗，虽然彼此独立，又相互依存。因此，想要正确认识三种基本岩石之间关系（成分、结构、性质的联系与差异）、理解它们的转化关系和成因联系，是了解三大岩石之间转化关系的关键。我们将岩石按成因的不同分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类，三类岩石的转变关系可以由下图简要概括：

从图中我们可以清楚的看到岩浆岩是由炽热的岩浆上升冷凝结晶而形成的岩石，通常有喷出岩和侵入岩两种，喷出岩形成于地表，相比于侵入岩冷却的时间也比较短，因此会发现多数喷出岩的晶体结构为多晶体或非晶体，晶格的缺陷十分明显。而侵入岩比较与喷出岩来讲因为成形时间比较长，冷却缓慢，有充分的时间来形成结晶，所以会发现大部分的侵入岩都以单晶体的形式出现。岩浆的主要成分是硅酸盐，成形与地壳深处，在上地幔中也有很广泛的分布，因为它具有高温、粘稠、具有挥发分因此它成为各种岩浆岩形成的良好场所，这也是为什么岩浆岩的形成要以岩浆的各种不同而产生不同。岩浆作用是产生岩浆岩的地质作用，指的是岩浆从形成、演化到最终冷凝固结成岩的整个过程，在此过程中逐渐形成我们现在所看到的岩浆岩，因为和岩浆具有密切关系研究岩浆岩就可以了解那个时期岩浆的一些情况，这点与沉积岩和变质岩有明显的不同。分析完成因我们在从结构出发，可以发现通过对比岩浆岩结晶程度的不同，可以将岩浆岩分为全晶质结构、半晶质结构和玻璃质结构三种。其中玻璃质结构岩浆岩由于急速冷却形成使得岩石几乎全部由未结晶的火山玻璃组成，如黑耀岩，就是完全由玻璃质组成的，与沉积岩的结构相比，这种玻璃质岩石只能在岩浆岩中找到，在变质岩与沉积岩中几乎没有。此外岩浆岩主要成分是二氧化硅，通过对比其在不同岩浆岩中的含量多少，还可以将岩浆岩分为酸性岩浆岩、中性岩浆岩、基性岩浆岩和超基性岩浆岩它们也是岩浆岩区别于其它两种岩石的重要特征。岩浆岩与沉积岩、变质岩的不同除了体现在结构、构造上外，最直观的区别还在于构成岩浆岩的一些特有的矿物。一部分岩浆岩的成岩矿物如角闪石、石英、长石、云母等，在沉积岩与变质岩中也是成岩的组成。但是，有些特殊矿物如霞石、白榴石等难觅踪迹，只有在岩浆岩中才能发现它们的身影。

岩浆岩在经过风化、剥蚀、搬运、沉积等外力作用，在新的物理化学条件之下堆积、沉积固结成岩，形成了沉积岩，因此沉积岩与岩浆岩的平均化学成分十分接近，沉积岩在化学成分上继承了岩浆岩的基本特征，相似度很高，但二者也有所区别。具体数据如下表：

表中可以得知在二氧化硅作为沉积岩与岩浆岩的主要组成化合物在两种岩石中都广泛存在并且占比基本相同，氧化铝在两种岩石中的占比较多比例上也差别不大，但可以看到氧化铁和氧化亚铁在两种岩石中的比例有较大的区别，主要原因是岩浆岩形成于缺氧的地壳，由于氧气不足，铁多以低价形式存在，而沉积岩不同，在地表形成有利于铁于更多的氧气结合，铁得到充分的氧化，因此铁通常以高价形式存在，还有对比可以发现钠与钾等活泼金属元素在岩浆岩中的比例远高于沉积岩，通过二者的成形地点与岩石环境差别不难发现，由于岩浆在地壳现成岩浆岩在地壳易于固定这些活泼的金属元素，而沉积岩的地表则反之，这也导致沉积岩与岩浆岩成分的差异，此外沉积岩中二氧化碳含量高达 5.38%，而在岩浆岩中只有0.101%相差50多倍也与两种岩石一种处于地表一种生于地壳有很多的关系。而生命的必要物质——水在沉积岩的形成中广泛存在而在岩浆岩中却几乎没有。

对比两种岩石的化学成分后在来看二者的结构区别，沉积岩区别于岩浆岩的主要特征是具有层理构造，岩浆岩的颜色、成分、结构在垂直方向上有明显的层状变化。结构分类上沉积岩就根据组成大小将沉积岩分为砾质结构、砂质结构、粉砂质结构与泥质结构，分类标准以2mm 、0.06mm 、0.004mm三个界限进行划分，还以组分粒径大小的均衡程度好坏进行对比，既分选性的好坏。

沉积岩在三大岩石中具有最多的矿产资源，沉积岩的资源量根据统计大约占世界上资源总量的75％～85％。其中我们日常生活中不可缺少的石油、天然气和煤都来自与沉积岩的沉积与变质、将它形容为巨大的宝藏也一点不为过。沉积岩的“丰富物产”不仅是这些能源物质，像建筑石料、水泥等建筑材料，玻璃原料、冶金熔剂等化工材料都是沉积岩的馈赠，他们本身就是沉积岩大家庭的一员。不仅如此沉积岩还广泛参与地下水开发利用是各种工程建设中不可或缺的重要一员。此外在更大的邻域沉积岩也发挥着自己的作用，作为地壳发展的见证者，通过对它的研究，我们可以重新回到那个时代了解地球的发展与变迁，帮助我们了解更多的地理知识，通过沉积岩古生物化石的研究，还有机会揭开生命起源的神秘面纱。

变质岩，三大岩类的最后一种，是不同原岩经过变质作用形成的具有新的矿物组分及结构、构造等特征的岩石，原岩来源十分丰富可以是岩浆岩、沉积岩甚至是已经形成的变质岩，而变质岩的化学成分一方面受到来源岩石的化学成分的影响，另一方面又与成岩过程中变质作用的变质条件有重要联系。因此我们通常认为变质岩的形成过程是对原岩大部分的继承性和变质作用类型和强度影响的有机结合，二者的共同作用形成了变质岩的结构、物理性质及成分的特殊性，这也决定了变质岩比起岩浆岩和沉积岩在各个方面都要比较复杂的特性，研究变质岩先要对无交代作用有一定的了解，有无交代作用对变质岩的性质有重要影响，假如不存在交代作用，变质岩的化学成分就变化不大和原岩的化学成分基本相同，充分继承了来源岩石的特性，而存在交代作用,在继承原岩化学成分同时会因为变质作用过程的不同发生重要变化，这种变化体现在成分、结构等多方面。例如，发生不发生交代作用，在岩浆岩通过变质作用变成的变质岩后，二氧化硅的含量集中在35～78%之间；但如果发生交代作用，在岩浆岩到变质岩后，二氧化硅的含量可以突破80%，当原岩是纯石灰岩时，甚至可以是零。