2礦物巖石解析

第一章礦物巖石

一、礦物礦物是指地殼中的化學(xué)元素，在各種地質(zhì)作用下形成的具有確定化學(xué)成分和物理化學(xué)性質(zhì)，并具有較均一的內(nèi)部構(gòu)造的自然物質(zhì)。二、巖石（一）巖石的定義巖石是自然產(chǎn)出的是有確定結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和穩(wěn)定外形的礦物集合體，是地質(zhì)作用的產(chǎn)物。它是組成地殼的主要物質(zhì)，是地殼發(fā)展和演化過(guò)程中由于各種地質(zhì)作用所形成的自然產(chǎn)物。依據(jù)這一概念，石油、自然氣因沒(méi)有穩(wěn)定的固體外形而不能稱為巖石。人造巖石雖有確定的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和穩(wěn)定的固體外形，但不是自然產(chǎn)出，自然也不能算作巖石。巖石學(xué)是探討巖石的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成因、共生組合、分布規(guī)律以及成礦關(guān)系的一門(mén)科學(xué)，它是地質(zhì)學(xué)中一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。（二）巖石的分類依據(jù)巖石形成的地質(zhì)作用，分為三大類：1、巖漿巖（火成巖）：由地殼深處的巖漿侵入地殼或噴出地表冷凝合晶而成，如欖橄巖、玄武巖等。2、沉積巖（水成巖）：在地表或近地表?xiàng)l件下，由早先形成的巖石（母巖）經(jīng)過(guò)風(fēng)化、剝蝕等外力地質(zhì)作用形成的風(fēng)化產(chǎn)物，再經(jīng)搬運(yùn)、沉積和固結(jié)成巖形成的巖石，如砂巖、石灰?guī)r等。3、變質(zhì)巖：地殼中早先形成的各類巖石在巖漿活動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等內(nèi)力地質(zhì)作用影響下，經(jīng)受較高溫度和壓力作用后變質(zhì)而成的巖石。巖漿巖

巖漿巖和變質(zhì)巖都是由地球內(nèi)力地質(zhì)作用形成的巖石，它們占地殼巖石體積總量的95%，占地表巖石總面積的25%，常構(gòu)成沉積盆地的基底。（1）巖漿和巖漿巖的基本概念巖漿是隱藏在地下深處的自然形成的、富含揮發(fā)組分、高溫粘稠的硅酸鹽熔融體。當(dāng)巖漿在確定地質(zhì)作用下，沿地殼的薄弱地帶移動(dòng)并侵入地殼或噴出地表，經(jīng)冷凝合晶形成的巖石稱為巖漿巖。巖漿巖按其產(chǎn)狀分為侵入巖和噴出巖兩類：巖漿在地下某深度部位冷凝合晶形成的巖漿巖稱侵入巖。依據(jù)巖漿侵入地殼的深度不同，又將侵入巖分為：淺成巖：巖漿在近地表處（<3km）較快的冷凝形成的巖漿巖。深成巖：在地殼較深處（3-6km）較緩慢冷凝形成的巖漿巖。噴出巖：巖漿沿火山通道或裂隙干脆噴出地表，其熔漿快速冷凝形成的巖石稱為噴出巖（又稱火山巖）。SiO2含量越高，粘度越大；而溫度，壓力及揮發(fā)組分含量越高，粘度越小。

（2）巖漿巖的物質(zhì)成分包括化學(xué)成分和礦物成分。1）化學(xué)成分巖漿巖中含有的化學(xué)元素最高的是：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti等元素，其總和約占巖漿巖總重量的99.25%，常稱為造巖元素。（見(jiàn)下表）巖漿巖的化學(xué)成分氧化物重量百分比，%元素重量百分比，%SiO259.14O46.42Al2O315.34Si27.59Fe2O33.08Al8.08FeO3.80Fe5.08MgO3.49Ca3.61GaO5.08Mg2.09Na2O3.84Na2.83K2O3.18K2.58H2O1.15Ti0.721TiO21.05P0.158P2O50.299H0.130MnO0.124Mn0.125CO20.101其他0.3760.586從上表中可以看出，各種氧化物中，其中SiO2含量最高。因此，可作為巖漿巖分類的依據(jù)。依據(jù)SiO2的含量，將巖漿巖分為四大類：超基性巖（SiO2含量<45%）基性巖（SiO245%-53%）中性巖（SiO253%-66%）酸性巖（SiO2>66%）堿性巖2）礦物成分自然界中的礦物種類繁多，目前已發(fā)覺(jué)三千余種，但組成巖漿巖的最常見(jiàn)礦物不過(guò)20余種，它們常稱為造巖礦物。見(jiàn)下表：

巖漿巖中常見(jiàn)主要礦物的平均含量主要礦物平均含量，%主要礦物平均含量，%石英12.4白云母1.4堿性長(zhǎng)石31.0橄欖石2.6斜長(zhǎng)石29.2霞石0.3輝石12.0磁鐵礦等不透明礦物4.1角閃石1.70磷灰石、榍石及其他1.5黑云母3.80總計(jì)100.00巖漿巖分類表變質(zhì)巖（一）變質(zhì)巖的概念變質(zhì)巖：原巖在地下的地質(zhì)環(huán)境中，在固態(tài)下變更其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或化學(xué)成分，從而形成的新巖石。變質(zhì)作用：在地球內(nèi)力地質(zhì)作用下，由于物理、化學(xué)條件的變更，使早期已形成的巖石在固態(tài)下發(fā)生成分、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等方面變更的作用。（二）影響變質(zhì)作用的因素：1、溫度:溫度上升，巖石內(nèi)部分子或原子活動(dòng)性加大，為變質(zhì)創(chuàng)建前提條件，主要引起重結(jié)晶和新生礦物形成（如非晶質(zhì)→結(jié)晶質(zhì)，隱晶質(zhì)→顯晶質(zhì)，小?！罅?，泥晶灰?guī)r→大理巖，石英砂石→石英巖，煤→石墨，高嶺石→紅柱石+石英）。

2、壓力靜壓力：上覆物質(zhì)重量造成的，隨深度增加。其作用使變質(zhì)反應(yīng)的溫度上升以及形成分子體積較小和比重較大的礦物。應(yīng)力：為定向壓力，與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)，在地殼淺部較強(qiáng)，深部減弱。如斷層面兩側(cè)的碎裂巖和糜棱巖。

3、流體地下流體中，除H2O、CO2外，還有F、Cl、B等揮發(fā)分。存在于礦物粒間孔隙、裂隙中。其作用是起溶劑作用，促進(jìn)組分的溶解，加大擴(kuò)散速度，促進(jìn)重結(jié)晶和變質(zhì)反應(yīng)的進(jìn)行，也可以作為一種組分參與變質(zhì)反應(yīng)，形成不含水或含水的礦物，水溶液又是交代作用中物質(zhì)帶入或帶出不行缺少的介質(zhì)。沉積巖沉積巖的概念是在地殼表層條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等經(jīng)過(guò)搬運(yùn)作用、沉積作用及沉積后作用而形成的一類巖石叫沉積巖。地表?xiàng)l件：T、P、水、大氣、生物、重力作用沉積巖分布很廣，約占地表面積的75％，其中隱藏著極為豐富的礦產(chǎn)，尤其是被譽(yù)為“工業(yè)血液”的石油和自然氣不僅生成于沉積巖中，而且絕大部分儲(chǔ)存在沉積巖中。一、沉積巖的形成過(guò)程沉積巖的形成過(guò)程，一般可分為四個(gè)相互連接的階段，即：沉積物的形成階段---母巖分化階段沉積物的搬運(yùn)階段沉積物的沉積階段沉積物的成巖作用階段（一）沉積物的形成階段沉積巖的原始物質(zhì)主要是母巖的風(fēng)化產(chǎn)物（其次有火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)以及宇宙物質(zhì)等）。1、風(fēng)化作用風(fēng)化作用是指地表巖石在各種地質(zhì)營(yíng)力作用下遭遇破壞的作用。地表巖石——巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖引起巖石破壞的因素——溫度變更、水的沖刷和溶解、各種酸的溶蝕、生物作用。在這些因素的共同作用和影響下，地殼表層的巖石就處于新的不穩(wěn)定狀態(tài)，漸漸地被破壞、被瓦解，轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)化產(chǎn)物，這就是沉積巖物質(zhì)的主要來(lái)源。風(fēng)化作用包括三種類型：物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用。2、剝蝕作用

各種外界地質(zhì)營(yíng)力對(duì)地面巖石及風(fēng)化產(chǎn)物的破壞作用。稱剝蝕作用母巖的風(fēng)化產(chǎn)物有三類：（1）陸源碎屑物質(zhì)：母巖遭遇機(jī)械風(fēng)化后裂開(kāi)而成的碎屑物質(zhì)。如石英、長(zhǎng)石、巖屑等。（2）粘土物質(zhì)：粘土礦物主要是由母巖化學(xué)風(fēng)化中長(zhǎng)石分解而成。（3）化學(xué)及生物化學(xué)物質(zhì)：主要源于母巖礦物中的易溶組分，以膠體或鹽類的真溶液形式在水中搬運(yùn)至適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中沉積下來(lái)。主要是Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2、CaO、Na2O、K2O、MgO和鹵化物沉積物。（二）搬運(yùn)作用階段

風(fēng)化和剝蝕作用的產(chǎn)物被流水、冰川、海洋、風(fēng)、重力等轉(zhuǎn)移離開(kāi)原來(lái)位置的作用，叫做搬運(yùn)作用。搬運(yùn)方式：機(jī)械搬運(yùn)——碎屑物質(zhì)及大部分粘土物質(zhì)化學(xué)搬運(yùn)——膠體和溶解物質(zhì)搬運(yùn)介質(zhì)：流水、波浪、潮汐、洋流、冰川、風(fēng)、重力等（三）沉積作用母巖風(fēng)化和剝蝕產(chǎn)物在外力的搬運(yùn)過(guò)程中，由于流速或風(fēng)速的降低、冰川的溶化以及其他因素的影響，便會(huì)導(dǎo)致搬運(yùn)物質(zhì)的漸漸沉積，這種作用稱沉積作用。沉積場(chǎng)所：海洋（濱海、淺海、深海等）陸地（河流、湖泊、冰川、沙漠等）。沉積方式：機(jī)械沉積、化學(xué)沉積和生物化學(xué)沉積。

1、機(jī)械沉積作用在碎屑的重力大于水流的搬運(yùn)力時(shí)發(fā)生沉積作用。由于流水的流速、流量不定，碎屑本身的大小、形態(tài)、比重不同，故沉積依次有先后之分。從碎屑大小，比重上看，在沉積的過(guò)程中，使原來(lái)粗、細(xì)、輕、重混雜在一起的物質(zhì)，按確定依次依次沉積下來(lái)，這種作用稱機(jī)械沉積分異作用。結(jié)果使沉積物依據(jù)礫石--砂--粉砂--粘土的依次，沿搬運(yùn)的方向，形成有規(guī)律的帶狀分布，因此，沉積物固結(jié)后分別形成礫巖、砂巖、粉砂巖和粘土巖。2、化學(xué)沉積作用包括膠體沉積和真溶液沉積。（1）膠體沉積：膠體質(zhì)點(diǎn)是細(xì)小顆粒的分散系，不受重力作用影響，可搬運(yùn)很遠(yuǎn)，沉積很慢。但膠體質(zhì)點(diǎn)帶有電荷，相同電荷的膠體質(zhì)點(diǎn)相互排斥，可長(zhǎng)時(shí)間保持懸浮狀態(tài)。但當(dāng)膠體溶液中加入確定量不同名的電解質(zhì)時(shí)，即發(fā)生中和作用，并在重力影響下引起膠體沉淀。如在海岸地帶，攜帶膠體的大陸淡水與富含電解質(zhì)的海水混合時(shí)，常發(fā)生膠體沉淀。很多淺海相的沉積鐵礦、錳礦多是這樣形成的。（2）真溶液沉積：溶解于水中的物質(zhì)是多種多樣的，由于溶解質(zhì)的溶解度不同，以及溶液的性質(zhì)、溫度、Ph值等因素的影響，真溶液物質(zhì)沉積也有先后遠(yuǎn)近的依次，這種作用叫化學(xué)沉積分異作用。機(jī)械沉積分異作用和化學(xué)沉積分異作用合稱沉積分異作用。上述作用只是沉積巖和沉積礦產(chǎn)形成和分布的一般規(guī)律?；瘜W(xué)沉積分異次序是氧化物（氧化鐵、氧化錳、SiO2）——硅酸鹽（海綠石）——碳酸鹽（石灰?guī)r、白云巖）——硫酸鹽（石膏、硬石膏）——鹵化物（巖鹽、鉀鹽、鎂鹽）。3、生物沉積作用（1）生物遺體干脆積累，如煤、礁灰?guī)r、貝殼灘等（2）生物化學(xué)沉積，由生物化學(xué)作用引起四周介質(zhì)條件的變更，從而促進(jìn)某些礦物質(zhì)的沉積，例如海生藻類進(jìn)行光合作用，由于吸取海水中的CO2，對(duì)石灰?guī)r沉積起很大的作用。4、事務(wù)沉積（四）成巖作用階段指沉積物沉積以后，由疏松的沉積物變成固結(jié)巖石的作用。巖石風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)搬運(yùn)、沉積形成的沉積物，必需經(jīng)過(guò)確定的物理的、化學(xué)的、生物化學(xué)的以及其他的變更和改造，如水分排出、孔隙度削減、比重加大、膠結(jié)、重結(jié)晶、產(chǎn)生新礦物等，才能變成固結(jié)的巖石。這種促使疏松的沉積物變成固結(jié)巖石的作用稱成巖作用。成巖作用主要包括壓實(shí)、膠結(jié)和重結(jié)晶3個(gè)方面

1、壓實(shí)作用由于上覆沉積物增厚，壓力增大，使沉積物中的水分排出，孔隙削減，體積縮小，使沉積物固結(jié)變硬。2、膠結(jié)作用填充在沉積物孔隙中的礦物質(zhì)將分散的顆粒粘結(jié)在一起。常見(jiàn)的膠結(jié)物質(zhì)是硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、粘土質(zhì)等。3、重結(jié)晶作用受溫度和壓力影響，使非結(jié)晶物質(zhì)變成結(jié)晶物質(zhì)，使細(xì)粒結(jié)晶物質(zhì)變成粗粒結(jié)晶物質(zhì)。二、沉積巖的分類依據(jù)沉積的原始物質(zhì)成分的來(lái)源，可首先把沉積巖劃分為三類：1．主要由母巖風(fēng)化產(chǎn)物組成的沉積巖碎屑巖（礫巖、砂巖、粉砂巖、粘土巖）化學(xué)巖（碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖、硅巖）2．主要由火山碎屑物質(zhì)組成的沉積巖火山碎屑巖3．主要由生物遺體組成的沉積巖可燃生物巖（如煤、油頁(yè)巖）非可燃生物巖依據(jù)沉積巖的成分、沉積作用和沉積環(huán)境等可將其分為碎屑巖、粘土巖（泥巖）和碳酸鹽巖三大類。粘土巖是良好的生油巖，碎屑巖是主要的儲(chǔ)油巖石，碳酸鹽巖既是生油巖又是儲(chǔ)油巖。1）碎屑巖主要由碎屑物質(zhì)和膠結(jié)物組成的沉積巖稱為碎屑巖。在碎屑巖中，碎屑物質(zhì)的含量大于50％，其主要是由母巖經(jīng)物理風(fēng)化形成的產(chǎn)物，經(jīng)搬運(yùn)、沉積而成。此類巖石分布較廣，也是主要的儲(chǔ)集巖。2）碳酸鹽巖主要礦物成分是方解石（CaCO3）和白云石[CaMg(CO3)2]。生物化石是碳酸鹽巖的重要組成部分，介殼灰?guī)r、藻灰?guī)r等幾乎全部為生物化石組成。碳酸鹽巖分布很廣，既是生油巖，又可作為儲(chǔ)油巖。目前世界上近一半的石油和自然氣屬于碳酸鹽巖性。依據(jù)所含