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第 11 章.岩石学

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1. 岩石的特性

2. 火成岩

3. 沉积岩

4. 变质岩

5. 地下采矿和地下资源

1.岩石的特性

⑴ 表面积

① 方法1. 分成若干部分，分别假设为立方体、圆锥体或截头圆锥体进行计算。

② 方法2. 如果结构有外壳，则将外壳分开并平铺测量面积。

③ 方法3. 将金属粉末涂在表面，然后根据重量变化测量表面积。

④ 方法4. 图像处理系统。

⑵ 体积

① 方法1. 阿基米德原理、排水法：【阿基米德原理】(https://jb243.github.io/pages/933)

○ V：物体的体积（m³）

○ W_a：物体在空气中的重量（N）

○ W_w：物体在水中的重量（N）

○ γ_w: 水的比重 (9810 N/m3)

② 方法2. 空气比较比重瓶：利用波义耳定律

图1. 定容气体比重瓶的结构

⑶ 球形度：表示岩石被侵蚀程度的尺度

① 定义 1. 表示投影面积与圆的匹配程度的比例

○ R：球形度

○ A_p：自然平放时的投影面积（m²）

○ A_c: 最小外接圆面积(m²)

○ L：物体最大长度（米）

② 定义2. 颗粒边缘曲率半径的平均值除以颗粒内切球的最大半径

③火山岩和变质岩的尺寸相似，但变质岩的球形度更胜一筹。

⑷ 球形度：表示岩石有多圆的尺度

① 定义1. 与物体体积相同的球体直径与最小外接球体直径的比值

○ S：球形度

○ L：物体的长度（m），即纵向

○ W：宽度（m），即垂直于纵向的方向

○ T：厚度（m），即垂直于长和宽形成的平面的高度

② 定义2. 用(1/6) Dp Sp 表示，而不是外接球的体积

③ 定义3. 瓦德尔定义：与岩石体积相同的球体表面积与岩石表面积之比

⑸ 分类

① 定义：颗粒大小的均匀程度

② 示例：沉积物中的粒度分布

图 2. 沉积物质中的粒度分布

○ 海滩砾石：最有利的分类。仅由砾石组成。

○ 冲积砾石：分类较差。由砾石和沙子组成。» ○ 泥质粉砂：分级较差。由砾石、沙子、淤泥和粘土组成。

○ 风成沙：由于风的输送，分级效果良好。由沙子和淤泥组成。

○ 黄土：中级。由沙子、淤泥和粘土组成。

○ 冰碛：分类较差。

○ 火山灰：局部分类较差。

○ 河流中输送距离越长，粒径越小，分级性和耐候性提高。

⑹ 孔隙率

① 定义

○ P: 孔隙率

○ D_B: 堆积密度或基体密度 (kg/m3)

○ D_T：真实密度或颗粒密度（kg/m3）

② 开孔率：空隙面积与总面积的比值

2.火成岩

⑴ 定义：地球内部熔融物质形成的岩石

⑵ 岩浆

① 随着温度升高，更容易发生熔化，随着压力降低或挥发性物质（如水、二氧化硫）含量增加，熔点降低。

② 一旦岩浆上升到地表，压力对降低熔点的影响比温度的影响更为显着。

图3. 岩浆形成过程

③ 残留溶液：岩浆喷发且许多火成矿物结晶后仍残留的溶液。它富含二氧化硅，并且可能仍含有未使用的金属离子。残留溶液在矿物重结晶中发挥作用。

④ 喷发：随着作用在岩浆上的压力降低，挥发性气体和其他物质迅速释放。

⑤ 地幔柱构造

○ “热羽流”是指低粘度玄武岩浆受外核影响而加热，容易对流并从下地幔上升，形成一种隧道（羽流）的现象。

○ 还有下降的“冷羽”。

⑶ 熔岩的分类

① 玄武岩熔岩

○ 低 SiO₂。形成盾状火山和熔岩台地（∵低粘度），造成严重的熔岩流破坏。

○ 主要出现在洋中脊或热点地区。

○ 产生于约 70 至 250 km 的深度。

○ 在火山熔岩温度中，玄武岩熔岩的温度范围为1150至1250°C。

② 安山岩熔岩

○ 形成层状火山。

③ 流纹质熔岩

○ 高 SiO₂。形成圆顶火山和熔岩穹顶（∵高粘度）。

○ 阳离子含量较高，更接近碱性。

○ 斑状结构：由于早、晚结晶矿物的冷却温度不同，每种矿物的结晶程度不同。

④ 花岗岩熔岩

○ 指安山岩熔岩或用作玄武岩熔岩的反义词。

○ 主要发育在贝尼奥夫带（两个板块的俯冲边界）。

○ 岩浆在约40km的深度产生。

○ 从火山喷出时，熔岩温度为 950 至 1050°C。

⑤ Pahoehoe熔岩流和Aa熔岩流

○ 与aa熔岩流不同，pahoehoe熔岩流的表面光滑且有皱纹。

⑷ 火成岩的类型

图4. 火成岩的类型

① 火山岩、浅成岩、深成岩

○ 火山岩（喷出岩）：在地表附近形成的火成岩。更快的冷却→更小的晶粒尺寸。细粒或玻璃状纹理。例子包括玄武岩。

○ 气孔：在热量快速散失的环境中形成，例如表面，以及当材料含有大量挥发性物质时。

○ 火山岩又分为熔岩流和火山碎屑岩。

○ 浅成岩：矿物按斑晶、基质的顺序结晶，早结晶的矿物熔点较高。这些岩石呈现斑状结构。

○ 斑状结构：随着岩浆上升，镁铁质矿物在岩浆内结晶得更慢，导致晶体尺寸更大。相比之下，长英质矿物只有在到达地表后才迅速形成，导致晶体尺寸较小。这会在同一标本中产生不同晶体尺寸的岩石。

○ 深成岩（侵入岩）：在地下深处形成的火成岩。较慢的冷却→较大的晶粒尺寸。粗粒纹理。例子包括花岗岩。

○ 火山颈：熔岩在火山管道内凝固的结构，有时表现出火山岩和浅成岩的特征。

② 显晶质和隐晶质织构

○ 根据晶体大小对火成岩进行分类时，含有可见晶体的岩石被称为显晶质岩石，而那些没有可见晶体的岩石被称为隐晶质岩石。

○ 如果冷却时间极短，材料会变成玻璃状，这意味着根本不会形成晶体。

③随着SiO₂、Na₂O、CaO含量增加； FeO、MgO含量降低

○ 表示更多的晶体形成，因此结晶温度更低

○ 富含氧，因此呈酸性岩石

○ 分子间作用力增加导致粘度更高

○ 更多的氧气释放导致更多的火山气体并增加爆炸行为

○ 火山气体增多导致岩浆比例减少

④ 岩石特征

○ 玄武岩：火山岩和镁铁质

○ 辉长岩：深成岩和镁铁质

○ 花岗岩：深成岩和长英岩

○ 浮石：火山岩

○ 流纹岩：呈现斑状结构

○ 钠长石（斜长石）：分带结构揭示了岩浆房的成分随时间不断变化。朝向岩石核心，成分从钠 (Na) 转变为钙 (Ca)。

⑤ 记忆提示： Ultramafic、Mafic、Intermediate、Felsic

⑸ 主要火成矿产

① 石英

② 长石

③ 云母

④ 角闪石

⑤ 辉石

⑥ 橄榄石

⑹ 队形

① 原因1： 边界发散» ○ 第一^第一。当两个构造板块分开时，施加在边界上的压力减小。

○ 第二^第二。产生大量岩浆，形成岩浆室。

○ 第三^第。当岩浆房发育时，就会发生火山喷发，从而形成火山岩。

○ 大西洋中脊：分歧边界的典型例子。火成岩是由玄武岩浆形成的。

② 原因 2： 一个板块俯冲到另一个板块之下的收敛边界：通常发生在密度较大的海洋板块俯冲到密度较小的大陆板块之下时。

○ 第一^第一。来自海洋板块的大量水移动到俯冲边界，降低了熔点。

○ 第二^第二。这个过程会产生大量的岩浆。

○ 第三^第。岩浆是在地壳深处产生的，火成岩可以在地表附近或地下深处形成，具体取决于各种因素。

③ 接缝的形成

○ 节理：岩石因风化过程而形成的裂缝。

○ 柱状节理（例：济州岛柱状节理）

○ 第一^第一。熔岩喷发到地球表面。

○ 第二^第二。节理形成：随着喷发的岩浆迅速冷却，岩石中形成裂缝。

○ 板材接缝（例：仁寿峰、北汉山）

○ 第一^第一。深成岩形成于地下深处。

○ 第二^第二。深成岩暴露在地表：由于大气压力低于地下压力，暴露的深成岩会膨胀。

○ 第三^第。节理形成：岩石扩展时会形成裂缝。

○ 第四^th。风化主要发生在接缝的裂缝中，导致剥落：岩石以薄层状剥落的特征。

⑺ 火成岩地区

① 济州岛：板接缝为快速凝固玄武岩

② 独岛：海底喷发的凝固熔岩形成的火山岛

③ 郁陵岛

④ 北汉山

⑤ 雪岳山：由花岗岩构成

3.沉积岩

⑴ 定义：由固结沉积物形成的岩石

⑵ 步骤1. 侵蚀

①狭义定义：由母岩形成的沉积物质

② 广义定义：包括化学侵蚀（溶解）

○ 示例：涉及形成喀斯特地貌的喀斯特过程

③ 输送介质的运动更加活跃导致侵蚀更加活跃

④ 热带环境中化学侵蚀活跃

⑶ 步骤 2. 运输：确定颗粒大小

① 定义：沉积物质移动的过程

② 因子 1. 水

③ 系数 2. 风

④ 因素 3. 颗粒重量：重颗粒沉降而不是被运输

⑷ 步骤3. 沉积：沉积物质堆积后形成沉积岩

① 成岩作用：沉积物质结合在一起的过程

○ 涉及热、化学反应，因此变质作用较弱

○ 分为胶结和压实工艺

② 3-1. 胶结

○ 将沉积物颗粒粘合在一起的过程

○ 水，特别是地下水，起着至关重要的作用

○ 碳酸钙、二氧化硅、氧化铁作为粘合剂

③ 3-2. 压缩：也称为压缩

○ 下层沉积物被上覆沉积物压缩，减少了沉积物之间的孔隙空间

⑸ 沉积岩的类型

① 类型1. 碎屑沉积岩

○ 定义：原岩的碎片，大多数沉积物质都属于这一类

○ 温特沃斯量表

○ Φ = -log₂ 粒径 (mm)

○ 特点»> ○ 由于风化和侵蚀，颗粒边缘被侵蚀

○ 颗粒间含有胶结材料

○ 床上用品

○ 示例

○ 页岩：直径＜0.001 mm，Φ＞10（∵粘土）

○ 粉砂岩：直径 = 0.001 ~ 0.1 mm, Φ = 3 ~ 10 ( ∵ 粉砂)

○ 砂岩：直径=0.1~1mm，Φ=0~3（∵砂）

○ 砾岩：直径 = 1 mm，Φ ＜ 0（ ∵ 颗粒）

○ 凝灰岩：由火山碎屑沉积形成的岩石

② 2. 碎屑沉积岩

○ 定义：不包括风化和侵蚀的沉积物，陆源沉积物除外。包括有机碎屑岩等。

○ 2-1. 化学碎屑岩

○ 石灰石 (CaCO₃)：化学和有机形成的碎屑岩。从溶液中沉淀出来。

○ 石盐 (NaCl)：通过蒸发形成。

○ 石膏（CaSiO₄·2H₂O）：通过蒸发形成。

○ 2-2. 有机碎屑岩：可以发现化石。

○ 煤炭：植物残存。

○ 石灰石：钙质生物（珊瑚、软体动物、有孔虫）沉积。

○ 燧石（硅质岩石）：源自沉积生物的有害分泌物。

③ 类型3. 混合碎屑岩

○ 定义：具有碎屑和非碎屑沉积岩的特征。

○ 示例 1. 石灰页岩

○ 示例2. 碳质页岩

○ 示例3. 凝灰岩页岩、角砾岩

⑹ 沉积地层分类

① 大陆地层

○ 风积层：由风输送并沉积在大陆上的物质（例如黄土层、壤土层）

○ 冰川地层：冰川运输的沉积物（例如侧碛、末碛、地碛）

○ 湖相地层：湖泊内的沉积物（例如粘土、沙子、砾石、淤泥）

○ 河流地层：主要沉积在河流集水区（例如洪泛区、冲积扇、三角洲、阶地）

② 海相地层

○ 海岸地层：潮汐和洋流形成的沉积物

○ 滨海地层：距海岸200m以内的沉积物，包括大陆架沉积物

○ 滨海地层：大陆坡200～1500m深处的沉积物

○ 深海地层：深度超过1,500 m的深海沉积物

⑹ 沉积岩地区

① 巨浦里海岸

②舞山：以变质岩为主的地形

4.变质岩

⑴ 定义：原有岩石经蚀变而形成的岩石

⑵ 类型1. 接触变质岩

①定义：因接触高温岩浆而发生蚀变的岩石

② 特点

○ 再结晶：矿物质溶解并重新形成较大颗粒的过程

○ 质地致密坚硬

○ 斑质结构：存在于火成岩和变质岩中。大颗粒紧密相连。

○ 角岩结构：见于角岩。纹理细密，质地坚硬。

③ 类型：记住使用助记符“sa-gyu-seok-dae-sae-hon”（石英岩、大理石、角岩、变质岩）

○ 石英岩：由砂岩形成。成斑细胞纹理。

○ 大理石：由石灰石形成。成斑细胞纹理。

○ 角岩：由页岩或石灰岩形成。

○ 变泥岩：由富含粘土的岩石形成。

⑶ 2. 区域变质岩

① 定义：由于热量和压力而大面积形成的岩石

② 特征：叶状

○ 叶理根据强度分为板岩、千枚岩等

○ 板岩：无色和有色矿物的薄而平行的层

○ 千枚岩：厚层无色和有色矿物

③ 类型

○ 角闪岩：由玄武岩形成

○ 变质品级：页岩 → 板岩（片岩）→ 千枚岩 → 片岩 → 片麻岩

○ 片岩：呈现叶状

○ 片麻岩：呈现片麻岩带状»> ○ 片麻岩比片岩具有更大的粒径

⑷ 类型3. 动力变质岩

① 定义：由于构造运动带来的压力增加而形成的岩石

⑸ 4型. 冲击变质岩

① 定义：陨石撞击造成的局部高压环境下形成的岩石

⑹ 变质岩地区

① 白翎岛：由变质岩组成，因侵蚀而发育悬崖和洞穴

② 智异山（智异山）

5.地下采矿和地下资源

⑴ 地下采矿

① 矿床的形成

○ 矿脉分化开采：热液、地热、接触

○ 沉淀采矿：表生矿、残余矿、地下水沉积脉、有机沉淀

○ 动态变质矿开采

② 残渣开采

○ 表层采矿：来自运输的风化材料的沉积

○ 示例：金、铂、闪锌矿、锡石

○ 残余风化沉积物： 原有岩石化学风化的产物。

○ 示例：磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、高岭石、铝土矿、独居石。

○ 赤铁矿：由铁氧化形成，从而产生赤铁矿。

○ 高岭石：非金属矿物。由正长石水解而成，可作为陶瓷原料。

○ 铝土矿：

○ 由高岭石水解而成。

○ 一种金属矿物，也是铝的主要来源。

○ 经过精炼处理后用作铝矿石。

○ 沉积采矿：海水蒸发沉淀

○ 示例：石盐、石灰石、燧石、锰结核、鲕粒铁矿石

○ 石灰石：水泥原料

○ 锰结核

○ 主要成分为锰

○ 含有镍、铜、铁等金属

○ 主要存在于深海沉积物中

○ 由于其金属含量，需要精炼

③ 海底矿产资源（例如：铂、铁、钨、铜、铅、锌、金、银）

○ 岩浆沉积物：岩浆冷却过程中形成致密矿物

○ 伟晶岩矿床：由富含挥发物的岩浆在岩浆冷却晚期侵入周围岩石而形成

○ 热液沉积：由于岩浆和岩石之间的蒸气和挥发性成分相互作用而形成

○ 热液矿脉沉积：岩浆冷却后剩余的热水溶液形成矿物质

④ 变质矿开采

○ 区域变质矿开采

○ 大范围区域变质作用和热水形成

○ 示例：石墨、蛇纹石、石棉（非金属）

○ 记住“黑蛇纹石”作为助记符

○ 联系交代采矿

○ 石灰岩与侵入岩接触处的地层

○ 示例：铁、铜、钨、铅、锌

○ 有时归类为热液采矿

⑵ 海洋资源

①生物资源

○ 主要可食用

○ 增加繁殖 → 海洋牧场

② 矿产资源

○ 盐、锰结核等

③ 能源资源

○ 化石燃料

○ 煤炭、石油、天然气等

○ 大陆架资源丰富

○ 为全球变暖做出贡献

○ 天然气水合物

○ 甲烷+冰

○ 存在于深海和永久冻土中。目前位于独岛附近。

○ 高压、低温环境

○ 形成时间长，不可再生资源

○ 使用时温室气体排放

○ 潮汐发电

○ 当前发电量

○ 波浪发电

○ 海洋热能转换

输入：2016-06-22 20:53

更新时间：2021-02-20 12:23