清晰版《岩石学》路凤香.pdf

高等教育面向 21 世纪课程教材项目 国家理科基地创建名牌课程项目 高等教育面向 21 世纪课程教材 Textbook Series for 21st Century 岩 石 学 PETROLOGY 主编路凤香 桑隆康 编著路凤香 桑隆康 邬金华 廖群安 地质出版社地质出版社 研究成果 前前 言言 在计划经济体制的专门化教育模式下，大学本科岩石学是一个庞大的教学体系， 80 年代中后期我国有关的高等院校均陆续出版了〈岩浆岩石学〉 、 〈沉积岩石学〉 〈变质 岩石学〉等主干课程和一系列专门课程的教材。但近 10 多年来，国内岩石学教材一直 没有得到系统的更新，旧的课程体系和教学内容已不能适应现代科技发展的需要。1995 年前后，国外出版了相当数量的、各具特色的岩石学教材，令人耳目一新。与国外相比， 国内明显落后。根据现今的教学计划及现代岩石学学科发展的趋势，我们编写了这本三 大岩类合为一体的〈岩石学〉教材。 “加强基础、拓宽专业、增强适应性” ，缩小与世界 水平的差距，促进岩石学课程体系和教学内容现代化， “加强基础、拓宽专业、增强适应性” ，缩小与世界 水平的差距，促进岩石学课程体系和教学内容现代化，是本教材的编写宗旨。编者本着 该宗旨，努力使这本教材具有以下特色 1. 基础性1. 基础性教材介绍的是本学科公认的成熟的理论、基础知识和基本技能（应用肉 眼和显微镜分辨主要岩石类型） 。教材的重点是岩相学，并以此为切入点，介绍岩石成 因，把岩相学和岩理学有机地结合起来，有效地加强基础。 2.2. 综合性综合性科学发展的趋势之一是通过学科之间的交叉与渗透达到高层次的综 合。本教材首先加强岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类的有机联系，加强了过渡类型岩石 （如火山碎屑岩，埋藏变质岩，混合岩）及其时空定位的介绍，建立三大岩类在自然界 相互转化和物质再循环以及岩石是地球物质基本组成的概念； 统一论述三大岩类在自然 界的地质分布及岩石构造组合; 并与大地构造、地球物理、地球化学、地球动力学和环 境地质相联系，以达到高层次的综合。 3.3. 先进性先进性 21 世纪地学发展的总趋势是建立全球以至宇宙的地学观和可持续发展 的观念，在此前提下，发现潜在的和发展已出现的学科生长点。上述方面在教材编写中 也有所反映，例如增加了对地外星球岩石类型（包括月岩和陨石）的叙述、现代火山作 用对环境的影响等，介绍了岩浆动力学、PTt 轨迹、超高压变质作用等近 20 年岩石学 领域突破性的新进展，反映地学发展的新趋势。 4.4. 适用性适用性教材可适用于地学和非地学的学生或技术人员阅读。在选材方面比原 教材有适当的拓宽，在分类体系上采用了与国际接轨的方案。教材提供了系统的中英对 照专业术语，以便于教师讲课及学生阅读英文书刊的需要。各章均附有思考题，利于自 学并提高学习兴趣。 5.5. 科学性科学性教材努力贯穿科学的思维方法，在介绍重要的理论概念时，不仅要准 确，而且尽量说明其渊源与依据，使得学生了解理论的的形成是以大量的科学事实为依 据，同时又要有高度概括及抽象思维的过程；介绍岩石各论时，不仅要说明各类岩石的 特征，而且要把研究岩石的思路，教师的经验加以反映，使得学生学会的是认识岩石的 方法，并逐渐培养提出问题、分析问题和举一反三的能力。 6.6. 图文并茂图文并茂与本校以往出版的岩石学类教材相比，图版作了全面更新，相当部 分的显微素描是作者们重新编绘及选择的，它们或是突出重点的写意图解，或是取自国 外的典型资料和国内学者的科研成果。作者们花费了较多的精力，以达到图文并茂，更 形象地理解的目的。 本教材的分工是第一篇和第五篇由路凤香执笔，第二篇由廖群安、路凤香执笔， 第三篇由邬金华执笔，第四篇由桑隆康执笔，附录由桑隆康合成，全书由路凤香、桑隆 康最后审定。书中的插图由中国地质大学（武汉）绘图室完成，图件扫描、版面设计、 光盘录制在中国地质大学（武汉）岩石图像分析和计算模拟实验室完成。本书校内版出 版后，北京大学闫国翰教授、中国矿业大学张鹏飞教授、中国地质大学游振东教授对教 材质量进行了评议，成都地质矿产研究所王大可研究员、中国地质大学（北京）罗照华 教授和中国地质大学（武汉）夏文臣、马昌前、陈能松、王方正、李昌年、郑建平、曾 广策等教授也提出了宝贵的意见，作者们根据上述意见作了认真的修改。教材编写和出 版得到中国地质大学（北京）副校长张汉凯教授、中国地质大学（武汉）教务处长欧阳 建平教授、地球科学学院副院长李昌年教授的大力支持，在此一并表示感谢 路凤香、桑隆康 路凤香、桑隆康 2001 年 10 月于武汉 1 目 录 Contents 前言 第一篇 绪论（Introduction） 目 录 Contents 前言 第一篇 绪论（Introduction）1 1 第一章 岩石及第一章 岩石及其地质分布（Rocks and Their Geological Distribution 地质分布（Rocks and Their Geological Distribution 1 1 一、 岩石及其成因分类 一、 岩石及其成因分类 1 二、 岩石学及学习的目的 1 二、 岩石学及学习的目的 2 三、 岩石在地球上的分布 2 三、 岩石在地球上的分布.3 .3 1． 地球内部及相关的组成.3 2． 三大类岩石在地球表层的地质分布.5 四、 地外星球上的岩石简介四、 地外星球上的岩石简介.5.5 1． 月球岩石.5 2．陨石.8 思考题思考题 10 第二篇 火成岩（Igneous Rocks） 10 第二篇 火成岩（Igneous Rocks） 10 10 第二章 岩浆及岩浆作用（Magma and Magmatism）第二章 岩浆及岩浆作用（Magma and Magmatism）10 一、 岩浆的概念 10 一、 岩浆的概念10 10 1． 原始岩浆10 2． 原生岩浆10 3． 母岩浆 10 二、 岩浆的形成与运移二、 岩浆的形成与运移1111 1． 岩浆的形成11 2. 岩浆的分凝.13 3．岩浆的运移13 4. 岩浆的侵位机制13 三、 岩浆的性质 三、 岩浆的性质15 15 1． 岩浆的密度15 2. 岩浆的粘度16 3. 岩浆的温度 17 4. 岩浆中的挥发分17 四、岩浆分异、混合、同化作用的基本概念四、岩浆分异、混合、同化作用的基本概念1818 五、现代火山活动五、现代火山活动20 思考题思考题.21.21 第三章 火成岩的产状、结构和构造（Occurrence Textures structure of igneous rocks ） 第三章 火成岩的产状、结构和构造（Occurrence Textures structure of igneous rocks ）22 一、火成岩的野外特征 22 一、火成岩的野外特征22 22 1．侵入岩的野外产状22 2．火山岩的野外产状 24 2 二、 相律及其在岩浆体系中的应用二、 相律及其在岩浆体系中的应用2626 三．火成岩的结构及成因 三．火成岩的结构及成因 .27 .27 1．结晶程度 27 2．岩石中矿物颗粒的大小 28 3．岩石中矿物的自形程度 29 4．岩石中矿物颗粒间的相互关系 29 5．过冷度与结晶程度及矿物颗粒大小的关系 32 四、火成岩构造 四、火成岩构造 3333 思考题 思考题 34 第四章 火成岩的成分及分类（Chemistry ,mineralogy and classification of igneous rocks） 34 第四章 火成岩的成分及分类（Chemistry ,mineralogy and classification of igneous rocks）35 一、 火成岩的化学成分 35 一、 火成岩的化学成分 35 35 1．主要元素 35 2．微量元素 37 二、 矿物成分 矿物成分 41 1． 矿物的成分分类 41 2．矿物的成因分类 41 3．矿物成分与化学成分的关系 41 三、火成岩的分类命名 三、火成岩的分类命名 42 1．深成侵入岩的矿物分类 43 2．火山岩的化学分类 44 思考题 思考题 45 第五章 超镁铁质及镁铁质杂岩（ultramafic and mafic compls） 第五章 超镁铁质及镁铁质杂岩（ultramafic and mafic compls） 46 46 一、基本特征 一、基本特征 46 46 1．超镁铁质岩 46 2．镁铁质岩类 48 二、常见共生组合及成因 二、常见共生组合及成因 50 50 1． 镁铁质-超镁铁质层状侵入体 50 2． 环状超镁铁- -镁铁质杂岩体超 52 3．碱性玄武岩及金伯利岩中的超基性岩包体 52 4． 蛇绿岩中的超镁铁质-镁铁质岩组合 53 5．阿尔卑斯型超镁铁质岩体 53 三、 超镁铁质岩的成因问题 三、 超镁铁质岩的成因问题 54 54 1．岩浆成因 54 2．非岩浆成因 54 思考题 思考题 54 第六章 镁铁质火山岩玄武岩及相关类岩石（Eruptive mafic Rocks basalts and related rocks ） 54 第六章 镁铁质火山岩玄武岩及相关类岩石（Eruptive mafic Rocks basalts and related rocks ） 55 一、基本特征和常见种属 55 一、基本特征和常见种属 55 55 1． 玄武岩系列划分 55 3 2． 常见种属 56 3． 相关的超镁铁质火山岩 59 二、玄武质岩浆的形成 二、玄武质岩浆的形成 59 59 1． 压力 （熔融深度） 的影响 60 2． 部分熔融程度的影响 61 3. 挥发组分的影响 61 4. 上地幔成分差异的影响（地幔不均一性） 61 三、玄武岩的成因与构造环境 三、玄武岩的成因与构造环境 61 61 1． 大洋中脊玄武岩 62 2.大陆裂谷玄武岩 62 3.大陆边缘玄武岩 62 思考题 思考题 63 第七章 花岗质岩及相关岩类（Granitoid Rocks and related rocks） 63 第七章 花岗质岩及相关岩类（Granitoid Rocks and related rocks） 63 一、 花岗岩类的特征及主要种属 63 一、 花岗岩类的特征及主要种属 63 63 1． 花岗岩 63 2． 闪长岩类 65 3． 正长岩类 66 4． 细晶岩和伟晶岩 67 二、 花岗岩类岩浆的成因及成因类型 二、 花岗岩类岩浆的成因及成因类型 69 69 1.岩浆成因（异地花岗岩）与交代成因（原地花岗岩） 69 2．岩浆花岗岩形成的主要观点 70 3. 花岗岩的成因类型I 型、S 型、A 型及 M 型花岗岩 72 三 、 不同构造背景的花岗岩质岩石组合 三 、 不同构造背景的花岗岩质岩石组合 73 73 1． 大洋中脊斜长花岗岩 73 2．洋-洋碰撞环境的花岗岩组合 74 3．非造山大陆伸展环境的花岗岩组合 74 4．太古代英云闪长岩组合 74 5． 大洋-大陆碰撞环境的花岗岩组合 74 6．6． 陆-陆碰撞环境的花岗岩 74 思考题 思考题 ..75 第八章 中酸性熔岩及火山碎屑岩类（Andesites ,Rhyolites and PyroclasticRocks） ..75 第八章 中酸性熔岩及火山碎屑岩类（Andesites ,Rhyolites and PyroclasticRocks） 75 一、中酸性熔岩的基本特征（安山岩、英安岩、流纹岩）和主要种属 75 一、中酸性熔岩的基本特征（安山岩、英安岩、流纹岩）和主要种属 .75 .75 1． 安山岩 76 2．流纹岩、英安岩 77 3． 相关的岩石 79 二、 安山岩、 流纹岩的成因问题 二、 安山岩、 流纹岩的成因问题 .79 .79 1．安山岩的成因问题 .79 2．英安岩-流纹岩的成因问题 81 4 三、火山喷发与火山碎屑物三、火山喷发与火山碎屑物 82 82 1． 火山喷发的物理过程与喷发方式 82 2． 火山碎屑的类型及特征 83 3． 火山碎屑的粒度和粒度分布 84 四、 火山碎屑岩的特征 四、 火山碎屑岩的特征 ..84..84 1． 火山碎屑岩的结构和构造 84 2． 火山碎屑岩的分类 85 3． 主要类型岩石特征 85 五、 火山碎屑的搬运、堆积方式和火山碎屑岩相问题 五、 火山碎屑的搬运、堆积方式和火山碎屑岩相问题 .89 六、 火山的灾害 .89 六、 火山的灾害 .91 1． 火山喷出的气体造成的灾害 91 2． 火山喷出的熔岩造成的灾害 91 3． 火山爆发的火山碎屑流造成的危害 91 4． 火山爆发的同时还能引起地震、 海啸、 泥石流等重大自然灾害 92 思考题 思考题 ..92 第九章 金伯利岩,煌斑岩,碳酸岩及其它硅不饱和的岩石（Kimberlites, Lamprophyres, Carbonatite and others SiO2 unsaturated orcks） ..92 第九章 金伯利岩,煌斑岩,碳酸岩及其它硅不饱和的岩石（Kimberlites, Lamprophyres, Carbonatite and others SiO2 unsaturated orcks）..93 ..93 一、金伯利岩 一、金伯利岩 93 93 1． 概述 ..93 2． 矿物成分 94 3． 结构构造 95 4． 金伯利岩的分类及主要种属 96 5． 金伯利岩的化学成分 96 二、 钾镁煌斑岩 二、 钾镁煌斑岩 96 96 1． 概述 96 2． 主要种属 97 3． 化学成分 97 三、 煌斑岩 三、 煌斑岩 97 97 1．概述 97 2．主要种属 97 四、碳酸岩类 四、碳酸岩类 9898 五、霓霞岩-霞石岩类 五、霓霞岩-霞石岩类 9898 1．霓霞岩类 99 2．霞石岩类 99 六、 霞石正长岩-响岩类 六、 霞石正长岩-响岩类 ..99 ..99 1． 霞石正长岩类 99 2． 响岩 .100 3．相关的基性碱性岩 100 七、有关碱性岩的成因问题 七、有关碱性岩的成因问题 ..101 ..101 5 思考题 思考题 .103 第十章、岩浆的演化（Modification of Magma） .103 第十章、岩浆的演化（Modification of Magma） .103.103 一、 岩浆的流变学性质 一、 岩浆的流变学性质 ..103 二、 岩浆分异作用 ..103 二、 岩浆分异作用 105 105 1．结晶分异用 105 2．由扩散产生的分异 107 三、岩浆的混合作用 三、岩浆的混合作用 108 四、 同化混染作用 108 四、 同化混染作用 109 思考题 109 思考题 .111 第三篇 .111 第三篇 沉积岩（Sedimentary Rocks）沉积岩（Sedimentary Rocks）112 第十一章 沉积岩的形成过程和一般特征General feature and ation of sedimentary rocks 112 第十一章 沉积岩的形成过程和一般特征General feature and ation of sedimentary rocks ..112 一、 ..112 一、 沉积岩形成过程及其背景控制 沉积岩形成过程及其背景控制 112 112 1. 沉积岩形成过程 112 2. 沉积岩形成过程的背景控制 114 二、二、 沉积岩的物质成分、结构和颜色 沉积岩的物质成分、结构和颜色 116 116 1、 沉积岩的矿物成分和化学成分 .116 2、 沉积岩的结构 116 3、 沉积岩的颜色 118 三、三、 沉积岩的构造 沉积岩的构造 119 119 1、 物理成因的构造 120 2、 生物成因的构造 .129 3、 化学成因的构造 .133 四、四、 沉积岩分类 沉积岩分类 135 135 1、 沉积岩分类现状 135 2、 本教材使用的分类 .136 思考题 思考题 .137 第十二章 .137 第十二章 化学风化和风化中矿物的稳定性Weathering and stability of minerals 化学风化和风化中矿物的稳定性Weathering and stability of minerals 138 一、 138 一、 风化中的化学反应 风化中的化学反应 138 138 1、水解 138 2、氧化 138 3、 碳酸盐或重碳酸盐化 139 4、 有机络合作用 139 5、 胶体分散 139 二、二、 风化带中矿物的稳定性 风化带中矿物的稳定性 ..140 ..140 1、不稳定矿物 140 2、次稳定矿物 140 3. 稳定矿物 141 思考题 思考题 .142 .142 6 第十三章第十三章 沉积作用和沉积物Deposition and deposits 沉积作用和沉积物Deposition and deposits .143 一、 .143 一、 物理沉积作用和碎屑沉积物 物理沉积作用和碎屑沉积物 .143 .143 1、 地表流体概述 143 2、 牵引流的沉积作用145 3、 其它流体的沉积作用 148 4、 碎屑沉积物和碎屑结构155 5、 碎屑沉积物的成熟度 159 二、二、 化学沉积作用和化学沉积物 化学沉积作用和化学沉积物 161 161 1、 真溶液的沉积作用 161 2、 胶体溶液的沉积作用 164 3、 化学沉积分异 .165 4、 化学沉积物和化学结构 .165 三、三、 生物沉积作用和生物沉积物 生物沉积作用和生物沉积物 166 166 1、生物沉积作用方式或途径 166 2、生物沉积物及其结构 167 四、四、 复合沉积作用及其沉积 复合沉积作用及其沉积 171 171 1、自生颗粒 172 2、复合沉积作用形成的沉积物的结构 179 思考题 思考题 .180 第十四章 .180 第十四章 成岩作用Diagenesis 成岩作用Diagenesis .181 一、 .181 一、 成岩作用的阶段划分 成岩作用的阶段划分 181 二、 181 二、 主要成岩作用及其作用特点 主要成岩作用及其作用特点 183 183 1、 压实和压溶作用183 2、 胶结作用 .184 3、 溶蚀和交代作用 .189 4、 重结晶作用 .192 5、 有机质降解 .193 思考题 思考题 .193 第十五章 .193 第十五章 它生沉积岩类Allothonous sedimentary rocks 它生沉积岩类Allothonous sedimentary rocks 195 195 一、 砾岩、角砾岩和沉积混杂岩粗碎屑岩 砾岩、角砾岩和沉积混杂岩粗碎屑岩 195195 1、 粗碎屑岩的一般特征 195 2、 粗碎屑岩的分类命名和常见岩石类型 196 3、 粗碎屑岩研究 197 二、二、 砂岩 砂岩 199 199 1、 砂岩的一般特征 199 2、 砂岩的分类命名和主要岩石类型 199 3、 砂岩研究及成因分析 201 三、三、 粉砂岩 粉砂岩 .204 .204 1、 粉砂岩的一般特征 204 2、 粉砂岩的分类命名 205 7 四、四、 泥质岩 泥质岩 205 205 1、 泥质岩的一般特征 206 2、 泥质岩的分类命名206 思考题 思考题 ..208 第十六章 ..208 第十六章 自生沉积岩类Autothonous sedimentary rocks自生沉积岩类Autothonous sedimentary rocks.209 一、 .209 一、 碳酸盐岩碳酸盐岩.209 .209 1、 石灰岩的一般特征209 2、 石灰岩的分类命名209 3、 石灰岩研究及成因分析212 4、 白云岩及其成因214 二、二、 硅质岩硅质岩.217 .217 1、 硅质岩的一般特征217 2、 硅质岩的分类命名218 3、 硅质岩的主要岩石类型219 4、 硅质岩成因220 三、三、 其它自生沉积岩其它自生沉积岩.221 .221 1、 蒸发岩221 2、 磷质岩224 3、 铝质岩225 4、 铁质岩226 思考题思考题..229 第四篇 变质岩Metamorphic Rocks ..229 第四篇 变质岩Metamorphic Rocks.230 第十七章 变质作用的基本概念（Preliminary Ideas of Metamorphism）230 一、变质作用机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯230 .230 第十七章 变质作用的基本概念（Preliminary Ideas of Metamorphism）230 一、变质作用机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯230 1. 变质结晶作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯230 2. 变形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯232 3. 变质分异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯235 二、变质作用因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..236 二、变质作用因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..236 1. 温度T 和压力P ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.236 2．流体成分（x）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..238 三、变质作用三、变质作用P-T-tP-T-t轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..239 轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..239 1. P-T-t轨迹的概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..239 2. 大陆碰撞造山带的P-T-t轨迹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.240 3. 几个有关的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.241 四、变质作用的地质分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..242 四、变质作用的地质分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..242 1. 局部变质作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.242 2. 区域变质作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.243 思 考 题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..244 第十八章 变质反应和变质带（Metamorphic Reactions and Metamorphic Zones）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.245 思 考 题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..244 第十八章 变质反应和变质带（Metamorphic Reactions and Metamorphic Zones）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.245 8 一、变质反应的基本类型和主要特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯.245 一、变质反应的基本类型和主要特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯.245 1. 概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯