岩石学研究的基本方法

岩石学研究的基本方法

1、野外地质学

岩石学工作中的的野外地质学部分首先应当包括岩石的地质产状。所谓地质产状，也就是说岩石的产出状态，它是分布在岩体中还是地层中，是在岩体的边部还是中心，是在一个岩层的上部还是在下部，如此等等，均属于产状的研究范畴。

1、野外地质学

形成时代是另一个重要的研究内容。岩石的外貌特征、变质变形特点、有关的成矿作用历史等等经常与其形成时代有关，因此，岩石的形成时代是我们不可忽视的问题。例如岩浆演化问题，在同一个地区出露的岩浆岩之间是怎么一种演化关系，首先需要解决的就是它们的形成时间，母岩浆的年龄必须大于子岩浆。

1、野外

研究岩石形成时间的方法多种多样。在含有生物化石的地层中，古生物化石的组合特征是当前最有效的确定岩石形成时代的依据；在无化石的地层或岩层中，我们可以根据其与含化石地层的相互关系来确定其形成时代。

1、野外地质学（ffiieelldd ggeeoollooggyy）-相互关系

其他一些需要在野外初步搞清的问题还包括岩石的生成顺序（叠覆关系）、共生组合、岩相变化、岩石成分、结构构造、变质、变形与含矿性等。这些研究都是初步的，然而也是最重要的，大多数岩石学问题都可以在野外得到初步解决。然而，只有这些还远远不够，要进行更深入的研究，还有赖于室内的工作。

2、室内岩石学

室内的岩石学工作时必须的，这是因为经过野外工作之后仍然有不少的问题是似是而非的。以岩石成分而论，肉眼的分辨率难以认清矿物的种属，更不能了解其包含的一些成因信息。对于一些结晶细小的矿物，我们甚至也难以认识矿物的大类。至于矿物之间的相互关系，更需要在室内阶段加于解决。

2、室内岩石学-岩相学

这一部分的研究内容包括野外地质学研究的大部分内容，是野外地质学的继续和深化。

它包括岩石的矿物组成、结构构造、矿物生成顺序、共生组合、变质变形、后期蚀变等等。这些问题多数是在显微镜下解决的。如某花岗岩，在大多数情况下，肉眼观察只能分辨出其主要造岩矿物（rock-formingminerals）为石英、斜长石和碱性长石，含有少量黑云母和/角闪石。在显微镜下，发现其中还含有象榍石、磷灰石、磁铁矿这样的副矿物，以及极少量的锆石。不仅如此，我们还能分辨出斜长石的种属为更长石，碱性长石为条纹长石；岩石的结构为他形细粒结构，表明这些矿物大致是同时形成的；角闪石和黑云母的形成时间略早，因为他们都是自形或半自形晶，其自形程度明显高于长英质矿物；块状构造表明岩石是在没有应力的作用下形成的，矿物没有定向性；至于斜长石表面的绢云母（细粒白云母），一般认为是蚀变的产物；而充填在岩石裂隙或空洞中的磷灰石，则是最晚期结晶的产物。

2、室内岩石学-岩石化学(chemical petrolog岩石化学的工作建立在化学分析数据的基础上，通常包括全岩分析、单矿物分析、主元素分析、同位素（稳定同位素与放射性同位素）分析、稀土元素与痕量元素等。狭义的岩石化学一般指的是主元素(major element)分析，由于这些元素的含量占据了岩石组成的绝大部分，所以称为主元素，这样的分析方法称为全岩化学分析，分析结果以氧化物的形式表示，一般包括SiO2、TiO2、Al2O3Fe2O

3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5、H2O、CO2。如果不想了解挥发分的变化，则只有前面11项。如果要了解不同岩石之间同种矿物的化学成分变化，还需要进行单矿物分析。

2、室内岩石学-矿物化学

单矿物分析的目的是为了了解不同岩石中矿物的成分变化及由此反映的成因信息。如同一个岩浆系列中，早期单元中的斜长石比晚期单元中的斜长石更为基性。应用微区分析技术（如电子探针），我们还可以清楚地了解矿物的生长历史，相矿物的环带结构就表明了其形

成环境的变化。

2、室内岩石学-稀土元素

更深入一点的问题，还有赖于微量元素的研究，其中包括同位素、稀土元素与痕量元素。由于这些元素的含量极少，在岩石体系中服从稀溶液定律，有他们反映的信息更加具有成因意义。例如经常用到的稀土元素标准化模式，由于Eu2+具有替代斜长石中Ca2+的倾向性，通常认为Eu2+的异常与斜长石的含量和成分有关。在层中岩体中，其下部岩系经常含有Eu2+的正异常，而下部则为负Eu2+异常（图1-7），被认为是斜长石结晶分离的结果，以及斜长石逐渐富含Ab分子。

2、室内岩石学-痕量元素Zb29-1钾长石年龄谱

2、室内岩石学-同位素示踪

2、室内岩石学-实验岩石学(experimental petrology)

要更加确切地了解岩石的成因与演化，实验岩石学与实验矿物学的工作是必不可少的，可以提供可扩的热力学依据。在这方面，最著名与最经典的的莫过于N.L.Bowen(1928)的玄武质岩浆结晶分离试验。通过他们的工作，提出了一个被后人称为鲍温反应原理和鲍温反应系列的基本岩石学框架，影响之大，至今仍是岩浆岩成因演化最主要的论据。

2、室内岩石学-数值模拟(numerical simulation)

数值模拟是一种简洁的将实验数据与地质事实结合起来推导详细地质过程的方法。由于我们的生存时间有限，我们的实验结果都是在特定边界条件范围内取得的，尽管我们经常可以按照一般的推理原则大致将它们联系起来，从而推知整个地质过程。详细的讨论则离不开数值模拟的工作，特别是它可以不受时间的限制。

一、成岩成矿作用的基本过程

元素及其化合物在不同的条件下形成不同的矿物或矿物组合，所形成的矿物或矿物组合按一定的方式构成岩石（矿石）

岩（矿）石成因实际上系指什么样的元素在什么样的条件下形成什么样的矿物，以及这些矿物是如何构成岩石的

岩石学研究的五种联系

1、固相-固相反应

岩石的形成与演化，可以归结为物质体系的重组，重组的实质是体系中发生的各种化学反应。这些反应千差万别，归纳起来，主要有三类：固相-固相反应、有流体相和/或气相参与的反应、有离子参与的反应。固-固反应是一类反应物与生成物均为固相的化学反应，可以分为以下几种。

A、同质异构转变

例如：C====C

石墨金刚石A、同质异构这类反应的特点是，虽然反应物与生成物的成分相同，但结构类型不同，是同一种化学物质在不同的P、T条件下形成的种类各异的矿物相。控制这类反应的主要因素是T和P。研究这类反应的平衡条件，既可研究同质多象转变体稳定的P-T条件，也可以研究它们的转变条件，为探讨含有这类矿物的岩石的形成条件提供有力证据。

B、固溶体的分解作用

两种固相相互溶解形成的一个成分均一的固相，称为固溶体。如混有一定量Ab的钾长石，高温时为透长石，温度降低时发生分解，形成两相交生的条纹长石，一个相是富含Ab的钾