第三章 矿物与岩石

第三章矿物与岩石

【教学目的与要求】

1.了解晶质体和非晶质体的概念及区别矿物的同质多像

2.掌握矿物的化学成分的类型

3.胶体矿物

4.矿物的同质多像

5.了解火成岩、沉积岩、变质岩形成的地质环境及其主要特征。

6. 矿物的物理性质

7. 矿物的结构和构造

8．三大类岩石的形成环境、形成过程、特征、鉴别方法

【教学重点】矿物的物理特征；三大类岩石形成的地质环境。

【教学难点】三大类岩石的形成环境、形成过程、特征、分类、鉴别方法

【教学课时】10课时

【教学方法】多媒体演示、讲授法

第一节概述

一、矿物与岩石的概念

矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。

二、岩石

1、定义：

①地质作用形成

②按一定方式结合

③矿物集合体

2、类型：地球岩石、宇宙岩石

3、成因分类：火成岩、沉积岩、变质岩

①火成岩+变质岩：地壳质量95%，出露25%

②沉积岩：地壳质量5%，出露75%

三、“水成论”VS“火成论”

1、水成论：

①古希腊泰勒斯：一切来自水，归于水

②英国伍德沃德（1695）：岩石由水作用而成

③德国维尔纳（1787）：《岩层的简明分类和描述》

2、火成论：

①意大利莫罗（1740）：提出火成论

②英国赫顿（1788）：《地球的理论》

③普莱费尔（1802）：《赫顿学说的解释》

第二节矿物

一、矿物的基本特性

（一）晶质体和非晶质体

绝大部分矿物都是晶质体。所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。

（二）晶形

在一定条件下（如晶体生长较快，生长能力较强，生长顺序较早，或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等），矿物可以形成良好的晶体。晶体形态多种多样，但基本可分成两类：一类是由同形等大的晶面组成的晶体，称为单形，单形的数目有限，只有47种。一类是由两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态，称为结晶习性。大体可以分为三种类型：有的矿物晶体，如石棉、石膏等常形成柱状、针状、纤维状，即晶体沿一个方向特别发育，称一向延伸型。

有的矿物晶体，如云母、石墨、辉钼矿等常形成板状、片状、鳞片状，即晶体沿两个方向特别发育，称二向延伸型。

有的矿物晶体，如黄铁矿、石榴子石等常形成粒状、近似球状，即晶体沿三个方向特别发育，称三向延伸型。

（三）矿物的化学成分

1、矿物的化学组成类型

每种矿物都有一定的化学成分。大致可分为以下几种类型：

1.单质矿物基本上是由一种自然元素组成的，如金、石墨、金刚石等。

2.化合物自然界的矿物绝大多数都是化合物，但化合物是多种多样的，按组成情况又可分为：（1）成分相对固定的化合物这种矿物的化学组成是固定的，但其中往往含有或多或少的杂质或混入物，因此又带有一定的相对性。

（2）成分可变的化合物这种化合物成分不是固定的，而是在一定范围内或以任一比例发生变化。这种化合物主要是由类质同像引起的。所谓类质同像是指在结晶格架中，性质相近的离子可以互相顶替的现象。互相顶替的条件是：离子半径相差不大，离子电荷符号相同，电价相同。

3.含水化合物一般指含有.. H 2O和.. OH -、H +、H 3O+离子的化合物而言。又可分为吸附水和结构水两类。吸附水是渗入到矿物或矿物集合体中的普通水，呈.. H 2O分子状态，含量

不固定，不参加晶格构造。结构水是参加矿物晶格构造的水。另一类是介于结晶水和吸附水之间过渡性质的水。

2、矿物的同质多像

同一化学成分的物质，在不同的外界条件（温度、压力、介质）下，可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这种现象称同质多像。

3、胶体矿物

地壳中分布最广的除去各种晶体矿物外，还有些是胶体矿物。一种物质的微粒分散到另一种物质中的不均匀的分散体系称为胶体。前者称为分散相，后者称为分散媒。在胶体分散体系中，当分散媒多于分散相时称为胶溶体；若相反则称为胶凝体。

胶体溶液失去大部分水分而成的胶凝体，也就是所说的胶体矿物。

（四）矿物的集合体形态和物理性质

1、矿物的集合体形态

自然界矿物可呈单独晶体出现，但大多数是以矿物晶体、晶粒的集合体或胶体形式出现的。集合体形态往往具有鉴定特征的意义，有时候还反映矿物的形成环境。现将主要的集合体形态分述如下：

1.粒状集合体由粒状矿物所组成的集合体，

2.片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体

3.致密块状体由极细粒矿物或隐晶矿物所成的集合体

4.晶簇生长在岩石裂隙或空洞中的许多单晶体所组成的簇状集合体叫晶簇。

5.杏仁体和晶腺矿物溶液或胶体溶液通过岩石气孔或空洞时，常常从洞壁向中心层层沉淀，最后把孔洞填充起来，其小于2cm者通称杏仁体；大于2cm者可称晶腺。

6.结核和鲕状体矿物溶液或胶体溶液常常围绕着细小岩屑、生物碎屑、气泡等由中心向外层层沉淀而形成球状、透镜状、姜状等集合体，称为结核。

7.钟乳状、葡萄状、乳房状集合体这些形态大多数是某些胶体矿物所具有的特点。胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚，因而在矿物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡萄状的、乳房状的小突起。

8.土状体疏松粉末状矿物集合体，一般无光泽。许多由风化作用产生的矿物如高岭土等常呈此形态。

9.被膜不稳定矿物因受风化作用在其表面往往形成一层次生矿物的皮壳，称为被膜。

2、矿物的物理性质

1.颜色：矿物具有各种颜色，因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色，称为自色。有些矿物的颜色，与本身的化学成分无关，而是因矿物中所含的杂质成分引起的，称为他色。有些矿物的颜色是由某些化学的和物理的原因而引起的。如片状集合体矿物常因光程差引起干涉色，

2.条痕：矿物粉末的颜色称为条痕。

3.光泽：矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。光泽有强有弱，主要取决于矿物对于光线全反射的能力。

4.透明度：指光线透过矿物多少的程度。

5.硬度：指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。

6.解理：在力的作用下，矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质叫做解理。

7.断口：矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面叫做断口。

8.脆性和延展性：矿物受力极易破碎，不能弯曲，称为脆性。

9.弹性和挠性：矿物受力变形、作用力失去后又恢复原状的性质，称为弹性。如云母，屈而能伸，是弹性最强的矿物。矿物受力变形、作用力失去后不能恢复原状的性质，称为挠性。10.比重：矿物重量与4℃时同体积水的重量比，称为矿物的比重。

11.磁性：少数矿物（如磁铁矿、钛磁铁矿等）具有被磁铁吸引或本身能吸引铁屑的性质。

12.电性：有些矿物受热生电，称热电性，如电气石；有些矿物受摩擦生电，如琥珀；有的矿物在压力和张力的交互作用下产生电荷效应，称为压电效应，如压电石英。压

电石英已被广泛地应用于现代科学技术方面。

二、矿物的分类

矿物分类的方法很多，当前常用的是根据矿物的化学成分类型分为5大类：自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物。根据阴离子或络阴离子还可把大类再分为若干类，如含氧盐大类可以分为硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、钨酸盐矿物、磷酸盐矿物以及钼酸盐矿物、砷酸盐矿物、硼酸盐矿物、硝酸盐矿物等类。

三、重要矿物简述

（一）自然元素矿物

这类矿物较少，其中包括人们所熟知的矿物，如金、铂、自然铜、硫黄、金刚石、石墨等。

（二）硫化物类矿物

本类是金属元素与硫的化合物，大约有200多种，Cu、Pb、Mo、Zn、As、Sb、Hg等金属矿床多由此类矿物富集而成，具有很大的经济价值。

（三）氧化物及氢氧化物类矿物

本类矿物分布相当广泛，共约.. 180多种，包括重要造岩矿物如石英及.. Fe、Al、Mn、Cr、Ti、Sn、U、Th等的氧化物或氢氧化物，是铁、铝、锰、铬、钛、锡、铀、钍等矿石的重要来源，经济价值很大。

（四）含氧盐类矿物

本大类是金属元素与各种含氧酸根（如.. SiO 本大类是金属元素与各种含氧酸根（如.. SiO 、CO 3、SO 4、NO 3.等）的化合物，种类繁多，数量很大。

1、硅酸盐类矿物

2、碳酸盐类矿物

3、硫酸盐类矿物

4、其他含氧盐类矿物

第三节火成岩

一、岩浆、岩浆作用和火成岩的概念

（一）岩浆

岩浆形成于地壳深处或上地幔中，它主要由两部分组成：一部分是以硅酸盐熔浆为主

体，一部分是挥发组分，主要是水蒸汽和其它气态物质。

根据岩浆中SiO2的相对含量，可以把岩浆分为酸性岩浆（SiO2＞65％）、中性岩浆（52—65％）、基性岩浆（45—52％）和超基性岩浆（＜45％）。越是酸性的岩浆，粘性大、温度低，不易流动；越是基性的岩浆，粘性小、温度高，容易流动。当然，温度、压力和挥发组分对岩浆粘度也有影响，如温度越高，挥发成分越多，压力越小，则粘度越小；反之，则粘度越大。这些不同成分的岩浆冷凝后可分别形成酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。

岩浆的温度往往随岩浆的成分而变化。酸性岩浆的温度约为700—900℃，中性岩浆的温度约为900—1000℃，基性岩浆的温度约为1000—1200℃。

综上所述，岩浆是在地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体，它是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。

（二）岩浆作用

我们把岩浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程，称为岩浆作用。（二）火成岩

一种是岩浆上升到一定位置，由于上覆岩层的外压力大于岩浆的内压力，迫使岩浆停留在地壳之中冷凝而结晶。这种岩浆活动称侵入作用。岩浆在地下深处冷凝而成的岩石，称深成岩；

在浅处冷凝而成的岩石，称浅成岩。二者统称侵入岩。另一种是岩浆冲破上覆岩层喷出地表，这种活动称喷出作用或火山活动。喷出地表的岩浆在地表冷凝而成的岩石，称喷出岩（又称火山岩）。

二、喷出作用（火山作用）

（一）火山活动

自古以来，人们就注意火山活动的现象。

根据火山活动情况一般分为：活火山——现在尚在活动或周期性不断活动的火山；休眠火山——有史以来曾经活动，但长期以来处于静止状态的火山；死火山——史前曾经喷发，但有史以来未活动的火山。

过去、现在和将来，火山活动都是地壳运动的一种形式。但火山活动的规模、强度和类型往往发生变化，随着地球的演化和地壳的加厚，火山活动有逐渐减弱的趋势。（二）火山构造

火山构造或称火山机构，包括火山通道、火山锥、火山口等。

1、火山通道

是岩浆由地下上升的通道。这种通道既可以是许多条断裂，在地质历史早期，岩浆往往以这些裂隙为通道，称裂隙式喷发；这种通道也可以是由若干条断裂交会而成的管状通道，称为火山管，岩浆沿着火山管向上喷发，称为中心式喷发，现代火山大部分属这种类型。

2、火山锥

火山喷出物大部分在火山口周围堆积下来，一般呈圆锥形

3、火山口

位于火山锥顶部或其旁侧的漏斗形喷口，称为火山口。火山经过多次爆发，火山口不断碎裂扩大，或由地下岩浆冷却收缩，不断塌陷，可以形成巨大的火山口，称为破火口。

（三）火山喷发物

1、气体喷发物（火山气体）

火山气体成分中以水汽为最多，一般占气体总体积的60—90％，此外还有H2S，SO2，CO2，HF，HCl，NaCl，NH4Cl等。早期高温阶段，HCl等气体较多；晚期则富含SO2、CO2等成分，这种规律可以作为火山预测的一种依据。

2、固体喷发物（火山碎屑物质）

随着气体爆炸由火山口喷射到空中的大小岩石碎块和由熔浆凝固而成的碎块，总称为火山碎屑物质。火山碎屑物按其大小和形状等可以分为以下几种：

1.火山灰：包括火山爆发时被崩碎的细小岩屑和凝固熔浆的细小浆屑，其直径一般小于

0.01mm；比之更细的叫火山尘；比之稍粗但不大于2mm的叫火山砂。火山灰很轻，可以升到高空进入平流层，在更大范围扩散，长期不落。

2.火山砾：粒径为2—100mm的火山碎屑叫火山砾；大于100mm者叫火山块。

3.火山渣：一般指火山喷发时由被抛到空中去的熔浆凝固而成的熔渣，多具气孔及尖锐棱角，从砂粒到核桃般大小或更大。

4.火山弹：是由熔浆以高速喷向空中发生旋转、扭曲而形成的具有一定形状的块体。上述各类火山碎屑物质经胶结、压固等作用可形成各种火山碎屑岩。

3、液体喷发物（熔浆）

喷出地表的岩浆，其中挥发成分大量逸出，称为熔浆。熔浆冷凝后称为熔岩。

（四）火山喷发类型

火山喷发可以分为两个基本类型：裂隙式喷发和中心式喷发，后者又有爆烈、宁静等之分。1、裂隙式喷发

岩浆通过地壳中狭长线状深断裂溢出地表，一般没有爆炸现象，流出的主要为基性玄武岩熔浆，冷凝后形成厚度相当稳定、覆盖面积很大的熔岩被，火山碎屑物较少。2、中心式喷发

岩浆沿着一定的管形通道喷出地表，熔岩覆盖面积较小。这是现代火山活动最主要的类型。按照喷发的剧烈程度又可略分为宁静式、斯特龙博利式和爆烈式等几种。

1.宁静式喷发型以基性熔浆（玄武岩）喷发为主，熔浆温度较高，气体较少，不爆炸，因此少有固体喷发物，常常形成底座很大、坡度平缓的盾形火山锥，以夏威夷诸火山为代表，故又称夏威夷式喷发类型。

2.斯特龙博利式喷发型属于宁静式与爆烈式之间的喷发型，以中、基性熔浆喷发为主，并有一定的爆炸力。当火山爆发时可以把未凝固的熔岩抛上空中，并旋转形成纺锤形或螺旋形火山弹，但因爆炸力小，一般没有火山灰。这种喷发以斯特龙博利火山为代表。

3.爆烈式喷发型大都以中酸性熔浆喷发为主，含气体多，爆炸力强，经常形成大量的火山碎屑特别是火山灰。属于这种喷发的火山很多，如意大利维苏威火山、印度尼西亚喀拉喀托火山、西印度群岛培雷火山。

（五）近代火山分布规律

1、环太平洋火山带

2、阿尔卑斯-喜马拉雅火山带

3、大西洋海岭火山带

三、侵入作用

（一）深成侵入作用及其岩体产状

在地下相当深处的岩浆侵入活动，称深成侵入作用。这种侵入是通过岩浆对围岩的熔化、排挤、俘虏碎块以及变质等方式而逐渐占据空间的。其结果是形成深成岩体。深成岩体处于压力大温度高的条件下，冷凝过程可以上百万年计，故往往形成结晶良好、颗粒粗大的岩石。岩体一般规模很大。其主要产状有岩基、岩株等。

1、岩基

出露面积很大，一般大于100km2，甚至可超过几万平方千米，向下延伸可达

10—30km；2、岩株

出露面积不超过100km2，平面形状多为浑圆形；主要由中、酸性岩石组成，与围岩呈不谐和关系。

（二）浅成侵入作用及其岩体产状

在地壳浅处的岩浆侵入活动称浅成侵入作用。这种侵入是岩浆在压力作用下沿着断层、裂隙或层理贯入的方式进行的。其结果形成浅成岩体。浅成岩的规模较小，冷却较快，所以常常形成结晶颗粒较细或大小不均的斑状结构。其主要产状有岩盘、岩床、岩墙等。

1、岩盘

又称岩盖，一般是由粘性较大的中、酸性岩浆顺岩层层理贯入，并将上覆岩层拱起而成的中间凸起、边部变薄的穹窿状岩体。其规模不大，但直径亦可达数千米；围岩顶板多被剥蚀掉，底板多是平整的，岩体边缘与围岩岩层是平行的，呈谐和关系；围岩亦多有变质现象。

2、岩床

流动性较大的岩浆顺着岩层层理侵入形成的板状岩体称岩床。它的特点是：主要是由基性岩构成。岩床的规模大小不定，厚度从几厘米到几百米以上，延伸从几米到几百千米。岩体与围岩的顶板和底板是平行的，围岩有时有轻微的变质现象。

3、岩墙和岩脉

岩浆沿着岩层裂隙或断层贯入所形成的板状岩体称岩墙。它的特点是：1）岩墙产状一般较陡，规模有大有小：厚度从几厘米到几千米，长度从几十米到几百千米。2）岩性比较复杂，基性到酸性的都有。3）岩墙切断围岩，呈不谐和接触。4）围岩可能有变质现象。5）根据岩墙和围岩的抵抗风化能力，岩墙在地貌上常表现为凸出的山脊。

四、火成岩的成分

（一）火成岩的化学成分

实际上和岩浆的成分大体一致，虽然几乎包括了地壳中各种元素，但它们的含量相差极为悬殊，其中以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元素的含量最多，占组成火成岩元素总量的99％以上。

（二）火成岩的矿物成分

组成火成岩的矿物以硅酸盐矿物为主，其中最多的是长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等（以上石英属于氧化物）、占火成岩矿物总含量的99％，所以称之为

火成岩的重要造岩矿物。其中颜色较浅的，称浅色矿物，因以二氧化硅和钾、钠的铝硅酸盐类为主，又称硅铝矿物，如石英、长石等；其中颜色较深的，称暗色矿物，因以含铁、镁的硅酸盐类为主，又称铁镁矿物，如黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。

五、火成岩的结构和构造

(一)火成岩的结构

所谓结构是指岩石中矿物颗粒本身的特点（结晶程度、晶粒大小、晶粒形状等）及颗粒之间的相互关系所反映出来的岩石构成的特征而言。

1、结晶程度

指岩石中矿物是全部结晶或部分结晶而言。据此可以分为：

1.全晶质结构组成岩石的矿物全部结晶，如花岗岩。

2.半晶质结构组成岩石的矿物部分结晶，部分为玻璃质，如流纹岩。

3.玻璃质（非晶质）结构组成岩石的成分全未结晶，即全部为玻璃质，如黑曜岩。2、晶粒大小

按照组成岩石的矿物颗粒大小可以分为：

1.显晶质结构用肉眼或放大镜即可看出晶体颗粒。

2.隐晶质结构晶粒小于.. 0.1mm，岩石呈致密状，矿物颗粒用显微镜才能辨别。

3、晶粒相对大小

按岩石中矿物颗粒相对大小可以分为：

1.等粒结构：又称粒状结构。是岩石中同种主要矿物的粒径大致相等的结构。

2.斑状结构：岩石中矿物颗粒相差悬殊，较大的颗粒称为斑晶，斑晶与斑晶之间的物质称为基质，基质为隐晶质或玻璃质。一般是斑晶结晶较早，晶形较好，而基质部分结晶较晚，多是熔浆喷出地表或上升至浅处迅速冷凝而成。

3.似斑状结构类似斑状结构，但斑晶更为粗大（可超过1cm），而基质则多为中、粗粒显晶质结构。斑晶可以是与基质在相同或近似条件下，因某种成分过剩而形成的；也可以是在较晚时间经交代作用而形成的。

4、晶粒形状

按岩石中矿物晶体形状发育程度，可以分为：

1.自形晶晶体发育成应有的形状。

2.半形晶晶体只发育成应有晶形的一部分。

3.他形晶晶体不能发育成应有的形状，而是决定于相邻晶体所遗留的空间形状，因此

常是不规则的。

（二）火成岩的构造

所谓构造是指组成岩石的矿物集合体的形状、大小、排列和空间分布等所反映出来的岩石构成的特征而言。

1、块状构造

岩石中矿物排列无一定方向，不具任何特殊形象的均匀块体，是火成岩（如花岗岩）中最常见的一种构造。

2、流纹构造

因熔浆流动由不同颜色不同成分的隐晶质或玻璃质或拉长气孔等定向排列所形成的流状构造。

3、流动构造

岩浆在流动过程中所形成的构造，包括流线构造和流面构造。

4、气孔构造

熔浆喷出地表，压力骤减，大量气体从中迅速逸出而形成的圆形、椭圆

5、杏仁构造

岩石中的气孔被以后的矿物质（方解石、石英、玛瑙、玉髓等）所填充，形似杏仁，称杏仁构造。

六、火成岩的分类

一是依据岩石的化学成分、矿物成分；二是依据岩石的产状、结构和构造。

第四节沉积岩

一、沉积岩的形成过程

（一）先成岩石的破坏

引起岩石的破坏有风化作用和剥蚀作用。

1、风化作用

暴露于地表或接近地表的各种岩石，在温度变化、水及水溶液的作用、大气及生物作用下在原地发生的破坏作用，称为风化作用。

1.风化作用的类型一般可以分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用等3种类型。

（1）物理风化作用是指地表和靠近地表岩石因温度变化等在原地发生机械破坏而不改

变化学成分、不形成新矿物的作用。这种作用又称机械风化作用。物理风化作用的方式主要有温差风化、冰冻风化、层裂等。

（2）化学风化作用是指地表和接近地表的岩石因与水溶液、气体等发生化学反应而在原地不仅改变其物理状态，而且也可改变其化学成分、发生化学分解，并可形成新矿物的作用。水是引起化学风化作用的重要因素，特别是在水中溶有.. CO 2、O 2等气体成分，其作用便更加显著。化学风化作用主要有以下方式：

①溶解作用：水在自然界中普遍存在，水与岩石相遇，即与其中的矿物发生溶解作用。矿物溶解的难易主要决定于矿物的溶解度。

②水化作用：又称水合作用，即物质与水相结合的作用。如矿物与水作用，水可以直接参加到某些矿物中去，形成结晶水，产生新的含水矿物，例如硬石膏（CaSO 4）变成石膏（CaSO 4·2H2O）、赤铁矿（Fe 2O3）变成褐铁矿.. (FeO[OH]·nH2O)等。

③水解作用：即矿物与水相遇，引起矿物分解并形成新矿物的作用。

④氧化作用：在大气和水中含有大量游离氧，大气中占.. 21％，溶于水的气体中氧占.. 33—35％。岩石中矿物在氧的作用下，使其中低价元素变为高价元素，低价化合物变为高价化合物，这种作用称氧化作用。

（3）生物风化作用：由于生物作用使岩石在原地发生破坏，叫生物风化作用。

①生物的物理风化作用如穴居地下的蚯蚓、蚂蚁、鼹鼠、黄鼠、田鼠等，经常挖洞钻土，破坏土层。所谓“蝼蚁之穴可溃千里之堤”，也说明其破坏力量之大。

②生物的化学风化作用如各种藻类、苔藓、地衣等在生长过程中，经常分泌有机酸、碳酸、硝酸等，分解岩石，吸取营养。特别是微生物的生物化学风化作用更为强烈，有人统计微生物对岩石的总分解力大大超过动植物的总分解力。

2.各种风化作用的相互关系上述物理的、化学的、生物的风化作用，实际上并不是孤立进行的，而是一个互相联系互相影响的统一过程。物理风化使岩石逐渐崩裂破碎，产生、扩大和加深岩石裂隙，并增大岩石的表面积，有利于水溶液、气体和生物渗进岩石中，为化学风化提供了有利条件，从而加速风化的进程，扩大风化范围；反过来，由于岩石的化学分解，一方面使岩石变得松软，降低抵抗机械破坏的能力，一方面因有些矿物经水化作用变为含水矿物，体积膨胀，产生很大的压力，这些都为物理风化提供了有利条件。

3.影响风化作用的因素风化作用的程度、速度和深度决定于岩石的性质和外界条件。（1）岩石性质岩石的性质是风化作用的内因，在相同地理条件下因岩性不同，其风化

结果也不同。

（2）气候条件气候状况对于风化作用的方式和速度影响很大。特别是气温和降水与风化作用的关系尤为密切。

2、剥蚀作用

各种外力在运动状态下对地面岩石及风化产物的破坏作用，总称为剥蚀作用。

剥蚀作用实际上包括风的吹蚀作用、流水的侵蚀作用、地下水的潜蚀作用、海水的海蚀作用和冰川的冰蚀作用等。但从剥蚀作用的性质来看，可以分为机械的剥蚀作用和化学的剥蚀作用两种方式。

1.机械的剥蚀作用指风、流水、冰川、海洋等对地表物质的机械破坏作用。

2.化学的剥蚀作用除去风、冰川等外，流水、地下水、湖泊、海洋等对岩石还进行着以溶解等方式进行破坏的作用，称为溶蚀作用。

（二）搬运作用

风化作用和剥蚀作用的产物被流水、冰川、海洋、风、重力等转移，离开原来位置的作用叫做搬运作用。搬运方式有机械搬运和化学搬运两种。一般说来，风化和剥蚀产生的碎屑物质多以机械搬运为主，而胶体和溶解物质则以胶体溶液及真溶液形式进行搬运。

1、机械搬运作用

风、流水、冰川、海水等都可进行机械搬运。

1.风的机械搬运在干燥及半干燥地区，风的搬运作用是很强烈的。风速越大，其搬运能力也越大。风的搬运方式可分为浮运和底运两种。

2.流水的机械搬运流水的搬运作用非常普遍，搬运量也很巨大。

3.冰川的机械搬运冰川具有很大的搬运能力。

4.海洋的机械搬运海洋搬运能力也是很大的。

5.重力机械搬运碎屑物质在重力作用下，沿斜坡由高向低移动。

碎屑物质在搬运过程中进行着显著的分异作用和磨圆作用。分异作用主要表现在碎屑粒径顺着搬运方向逐渐变小。磨圆作用是指碎屑在搬运过程中互相磨擦失去棱角变圆的作用。

2、化学搬运作用

除风、冰川等外，流水、湖、海等还进行着化学搬运作用。这种搬运作用基本上有两种方式：一种是以真溶液形式搬运，搬运物质主要来源于岩石风化和剥蚀产物中的Ca、

Na、K、Mg等可溶盐类；一种是以胶体溶液形式搬运，搬运物质主要来源于岩石风化和剥蚀产物中的Fe、Mn、Al、Si等所形成的胶体物质和不溶物质。

（三）沉积作用

沉积的方式有机械沉积、化学沉积和生物沉积三种。

1、机械沉积作用

被搬运的岩石碎屑在重力大于水流、风的搬运能力时，便先后沉积下来，这种作用称为机械沉积作用。粗大的碎屑首先沉积下来，细小的碎屑随后沉积下来；比重大的碎屑首先沉积下来，比重小的碎屑随后沉积下来。粗、细、轻、重等各种碎屑本来是混杂在一起的，在沉积过程中却按一定顺序依次沉积下来，这种作用叫做机械沉积分异作用。

2、化学沉积作用

化学沉积包括胶体沉积和真溶液沉积。

1.胶体溶液沉积胶体颗粒极小，一般不受重力作用影响，搬运很远，沉积很慢。同时，胶体质点带有电荷。

2.真溶液沉积溶解于水中的物质是多种多样的，由于溶解质的溶解度不同，以及溶液的性质、温度、pH值等因素的影响，真溶液物质沉积也有先后远近的顺序，这种作用叫化学沉积分异作用。

3、生物沉积作用

生物沉积作用包括生物遗体的沉积和生物化学沉积。前者指生物死亡后，其骨骼、硬壳堆积形成磷质岩、硅质岩和碳酸盐岩等；后者指生物在新陈代谢中引起周围介质物理化学条件的变化，从而引起某些物质的沉淀。

（四）成岩作用

岩石的风化剥蚀产物经过搬运、沉积而形成松散的沉积物，这些松散沉积物必须经过一定的物理、化学以及其他的变化和改造，才能形成固结的岩石。这种由松散沉积物变为坚固岩石的作用叫做成岩作用。广义的成岩作用还包括沉积过程中以及固结成岩后所发生的一切变化和改造。成岩作用主要包括以下几种方式。

1、压固作用

在沉积物不断增厚的情况下，下伏沉积物受到上覆沉积物的巨大压力，使沉积物孔隙度减少，体积缩小，密度加大，水分排出，从而加强颗粒之间的联系力，使沉积物固结变硬。这种作用对粘土岩的固结有更显著的作用。

2、脱水作用

在沉积物经受上覆岩石强大压力的同时，温度也逐渐增高，在压力和温度的共同作用下，不仅可以排出沉积物颗粒间的附着水，而且还使胶体矿物和某些含水矿物产生失水作用而变为新矿物。

3、胶结作用

沉积物中有大量孔隙，在沉积过程中或在固结成岩后，其中被矿物质所填充，从而将分散的颗粒粘结在一起，称为胶结作用。

4、重结晶作用

沉积物在压力和温度逐渐增大情况下，可以发生溶解或局部溶解，导致物质质点重新排列，使非晶质变成结晶物质，这种作用称重结晶作用。

二、沉积岩的特征

（一）沉积岩的成分

1、化学成分

沉积岩的材料主要来源于各种先成岩石的碎屑、溶解物质及再生矿物，归根结底来源于原生的火成岩，因此沉积岩的化学成分与火成岩基本相似。

2、矿物成分

沉积岩的矿物成分有160多种，但最常见的不过一、二十种，其中包括：

1.碎屑矿物石英、钾长石、钠长石、白云母等

2.粘土矿物高岭石、铝土等（母岩化学风化后形成的矿物，属新生矿物）。

3.化学和生物成因矿物方解石、白云石、铁锰氧化物（各种铁矿等）、石膏、磷酸盐矿物、有机质等（从溶液或胶体溶液中沉淀出来的或经生物作用形成的矿物）。

（二）沉积岩的颜色

沉积岩具有各种各样的颜色。为什么不同的岩石有着不同的颜色，这主要决定于它的矿物成分或化学成分。例如由石英颗粒组成的石英砂岩，往往显示白色、灰白色；由正长石颗粒组成的长石砂岩，往往显示肉红、黄白等色。有时岩石的颜色是由于其中混入的某些微量成分染色而成的。

描述岩石的颜色，常用复合名称描述，有时加以深浅字样，如紫红色、蓝灰色、深紫色、浅灰色等。凡是复合颜色，前面的是次要颜色，后面的是主要颜色。

（三）沉积岩的结构

沉积岩的结构是指沉积岩组成物质的形状、大小和结晶程度。它又可分为碎屑结构、

泥质结构、化学结构和生物结构，这些结构是把沉积岩划分为碎屑岩类、粘土岩类、化学和生物化学岩类的重要依据。

1、碎屑结构

母岩风化和剥蚀的碎屑物质，经搬运、沉积、胶结而成的岩石叫碎屑岩。碎屑岩的结构叫碎屑结构。碎屑结构通常由两部分物质组成，即碎屑物质和胶结物质。

1.碎屑物质包括矿物碎屑和岩石碎屑（岩屑）两种。

2.胶结物质指填充于碎屑孔隙之间的物质，最常见的为各种化学沉淀物或胶体物质。（1）粒度碎屑颗粒的大小称为粒度。

（2）圆度指碎屑颗粒的棱角被磨蚀圆化的程度。

2、泥质结构

泥质结构是指由极细小的粘土质点所组成的、比较致密均一和质地较软的结构。

3、化学结构和生物结构

由各种溶解物质或胶体物质沉淀而成的沉积岩常具有化学结构。

有时在岩石中含有大量的生物遗体（如珊瑚、..、软体动物的外壳等）或生物碎片，形成各种生物结构。

（四）沉积岩的构造

沉积岩在沉积过程中，或在沉积岩形成后的各种作用影响下，使其各种物质成分形成特有的空间分布和排列方式，称为沉积岩的构造。

1、层理构造

沉积岩在沉积过程中，由于气候、季节等周期性变化，必然引起搬运介质如水的流向、水量的大小等变化，从而使搬运物质的数量、成分、颗粒大小、有机质成分的多少等也发生变化，甚至出现一定时间的沉积间断，这样就会使沉积物在垂直方向由于成分、颜色、结构的不同，而形成层状构造，总称为层理构造。

2、层面构造

在沉积岩层面上常保留有自然作用产生的一些痕迹，它不仅标志着岩层的某些特性，而更重要的是记录下来岩层沉积时的地理环境。

1.波痕：在现代河床、湖滨、海滩以及干旱地区的沙丘表面上，常形成一种由流水、波浪、潮汐、风力作用产生的波浪状构造，称为波痕。

2.干裂：出现代河滩、湖滨、海边等泥质沉积物上，常可见到多角形的裂纹，称为干裂，又称泥裂。

3.盐类的晶体印痕和假象：在某些泥质岩石的层面上，有时可以看到盐类晶体的凹入印痕或凸起的晶体假象。

4.雨痕：雨点降落在未固结的泥、砂质沉积物的表面，可形成圆形或椭圆形凹坑。

3、结核

在沉积岩中常含有与围岩成分有明显区别的某些矿物质团块，称为结核。根据成因，可以分为：

1.原生结核：指在沉积过程中某些矿物质或化学成分，围绕它种物质质点层层凝聚而成的结核。

2.后生结核：指岩石生成以后，含矿物质的溶液从层间淋滤渗入，围绕某些中心沉淀，或者与岩石中某些物质进行交代而成的结核。其特点是结核穿过层理。

4、生物遗迹构造

在沉积岩中，特别是在古生代以来的沉积岩中，常常保存着大量的种类繁多的生物化石，这是沉积岩区别于其它岩类的重要特征之一。

三、沉积岩的分类和主要沉积岩

（一）碎屑岩类

根据碎屑物质的来源，又分为沉积碎屑岩和火山碎屑岩两个亚类。

1、沉积碎屑岩亚类

这一类岩石是由母岩风化和剥蚀作用的碎屑物质所形成的岩石，又称陆源碎屑岩。除小部分在原地沉积外，大部分都经过搬运、沉积等过程。

2、火山碎屑岩亚类

主要是火山喷发碎屑由空中坠落就地沉积或经一定距离的流水冲刷搬运沉积而成。从物质来源看它与火山活动有关，但从成岩过程来看又从属于沉积岩的形成规律。（二）化学岩及生物化学岩类

这类岩石是岩石风化产物和剥蚀产物中的溶解物质和胶体物质通过化学作用方式沉积而成的岩石和通过生物化学作用或生物生理活动使某种物质聚集而成的岩石，前者属于化学岩，后者属于生物化学岩。

1、铝、铁、锰质岩类

2、硅、磷质盐类

3、碳酸盐岩类

4、蒸发盐岩类

5、可燃有机岩类

（三）特殊沉积岩类

1、风暴岩

指在风暴天气影响下在水盆地特别是在海洋中形成的沉积岩。

2、浊积岩

指浊流沉积形成的各类沉积岩。

第五节变质岩

一、变质作用的因素

（一）温度

温度是变质作用的最积极的因素，对于岩石可以导致如下的变化：

一是发生重结晶作用。

二是可以产生新的矿物。

（二）压力

地壳中岩石可以受到两种压力的作用：一是静压力，又叫围压，具有均向性。在静

压力作用下，岩石中矿物往往重结晶成体积减小而密度增大的新矿物，以适应新的存在环境。另外一种是侧向压力，或称应力，例如当岩石受到挤压、断裂活动或岩浆侵入，一方面可使它变形或破碎；另一方面也可使它重结晶，并使岩石中片状或柱状矿物在垂直于应力方向生长、拉长或压扁，形成明显的定向排列，从而使岩石具有各种片理构造。

(三)化学因素

当岩石所处的化学环境发生变化，同样也可引起岩石的变质

一、变质岩的特征

（一）变质岩的矿物

大部分变质岩都是重结晶的岩石，所以一般都能辨认其矿物成分。其中一部分矿物是在其它岩石中也存在的矿物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿以及方解石、白云石等。这些矿物或是从变质前的岩石中保留下来的稳定矿物；或是在变质过程中新产生的矿物。

还有一部分矿物是在变质过程中产生的新矿物，如石榴子石、蓝闪石、绢云母、绿泥石、红柱石、阳起石、透闪石、滑石、硅灰石、蛇纹石、石墨等。这些矿物是在特定

环境下形成的稳定矿物，可以作为鉴别变质岩的标志矿物。

（二）变质岩的结构

1、变晶结构

变质岩是原岩重结晶而成的岩石，具有结晶质结构，这种结构统称为变晶结构。

根据矿物颗粒大小和形态，可以把变晶结构分为如下若干种：

1.粒状变晶结构又称花岗变晶结构

2.斑状变晶结构

3.鳞片状变晶结构

4.角岩结构

2、碎裂结构

又称压碎结构。岩石在应力作用下，其中矿物颗粒破碎，形成外形不规则的带棱角的碎屑，碎屑边缘常呈锯齿状，并常有裂隙及扭曲变形等现象。

3、变余结构

指变质岩中残留的原来岩石的结构，如变余斑状结构、变余砾状结构等。

（三）变质岩的构造

1、片理构造

指岩石中矿物定向排列所显示的构造，是变质岩中最常见、最带有特征性的构造。根据矿物的组合和重结晶程度，片理构造又可分为以下几类：

1.片麻构造

2.片状构造相当于狭义的片理构造。

3.千枚构造

4.板状构造指岩石中由微小晶体定向排列所成的板状劈理构造。

5.条带状构造

2、块状构造

岩石中矿物颗粒无定向排列所表现的均一构造。如有一部分大理岩、石

3、变余构造

又称残留构造，为变质作用后保留下来的原岩构造。特别是在浅变质岩

二、变质作用类型与变质岩

（一）动力变质作用

1、动力变质作用的概念

岩层由于受到构造运动所产生的强烈应力的作用，可以使岩石及其组成矿物发生变形、破碎，并常伴随一定程度的重结晶作用，这种变质作用称动力变质作用。

2、形成的岩石

1.断层角砾岩又称压碎角砾岩、构造角砾岩。

2.碎裂岩

3.糜棱岩

（二）接触变质作用

由于岩浆活动，在侵入体和围岩的接触带，产生变质现象，称为接触变质作用。

这种变质作用在围岩中一般只波及一定范围，距离侵入体越近，变质程度越高；距离越远，变质程度越低，并逐渐过渡到不变质的岩石。

根据在变质过程中有无交代作用，又可分为二种类型：

1、热力接触变质作用或简称接触变质作用

指主要由于侵入体放出的热能使围岩的矿物成分和结构、构造发生变化的一种变质作用。

2、接触交代变质作用

又简称接触交代作用，指岩浆结晶晚期析出大量挥发成分和热液，通过交代作用使接触带附近的侵入体和围岩的岩性和化学成分均发生变化的一种变质作用。所谓交代作用，是挥发成分和热液进入岩石裂隙，在一定的温度、压力条件下，发生化学反应，原有矿物一边破坏，新的矿物一边形成，其结果是原有矿物逐渐为新矿物所代替。、交代过程是在有气液参与的3、形成的岩石

1.石英岩

指石英含量大于85％的变质岩石，由石英砂岩或硅质岩经热变质作用而形成。

2.角岩又称角页岩。

3.大理岩是由碳酸盐岩（石灰岩、白云岩等）经热接触变质作用重结晶而成的岩石。、等粒

4.矽卡岩（夕卡岩）主要在中、酸性侵入体与碳酸盐岩的接触带，在热接触变质作用的基础上和高温气化热液影响下，经交代作用所形成的一种变质岩石。

（三）区域变质作用

1、区域中、高温变质作用

这种变质作用的温度一般为550—900℃，压力一般为5—10亿Pa。

2、区域动力热流变质作用