2地殼的結構與物質(zhì)組成精

1、2 地殼的結構與物質(zhì)組成2 1 地殼元素組合與礦物形成1）地殼元素組成和分類地殼元素豐度的總特征可大致歸納如下： 地殼中已發(fā)現(xiàn)的化學元素有 92種，即元素周期表中 1 至 92號元素。地殼中不同元素的含量差別很大， 含量最高的元素氧（ 47）與含量最低的氡（ 10-16）差 1017倍。含量最 高的三個元素氧、硅、鋁的總量占地殼元素總量的84.6 。若加上含量大于 1的元素鐵、鈣、鈉、鉀、鎂，總和達 98，剩余的 84 個元素重 量的百分含量之和僅為 2。總體上，元素的原子豐度隨元素的原子序數(shù) 增大而降低，偶數(shù)原子序數(shù)的元素比相鄰的奇數(shù)原子序數(shù)的元素豐度值 高。惰性元素豐度偏低。按化學計量比計

2、算， 地殼中陰離子的總數(shù)大大低于陽離子總數(shù)， 陽離 子與陰離子結合能力的大小和傾向性決定了元素的地球化學行為。 地殼中 元素的地球化學行為與元素的化學和晶體化學性質(zhì)有關， 也與地殼中元素 的豐度和物理化學條件有關。元素的地球化學分類方案較多， 以下從地殼化學組成的角度出發(fā)， 結 合元素的地球化學行為將地殼中元素的豐度分為主量元素、 微量元素、 硫 （硒、碲）和鹵族元素、金屬成礦元素、親生物元素和親氣元素、放射性 元素。主量元素：主量元素有時也稱為常量元素，是指那些在巖石中（工地殼中）含量 大于 1（或 0.1 ）的元素，在地殼中大于 1的 8種元素都是主量元 素，除氧以外的 7 種元素在地殼中

3、都以陽離子形式存在， 它們與氧結合形 成的氧化物（或氧的化合物），是構成三大類巖石的主體，因此又常被稱 為造巖元素。地殼中重量百分比最大的10個元素的順序是：0> Si >Al >Fe> Ca > Na> K> Mg> Ti > H,若按元素的原子克拉克值（原子個數(shù)），則原子個 數(shù)最多的元素是：0>Si >H>Al >Na> Mg>Ca> Fe>K>Ti。Ti、H在地 殼中的重量百分比雖不足 1，但在各大類巖石中頻繁出現(xiàn)，也常被稱為 、牛U_（ J于造巖元素。上述地殼中含量最高的十種元素

4、， 在各類巖石化學組成中都占重要地 位。雖然不同類型巖石的礦物成分有差異， 但主要礦物都是氧化物和含氧 鹽，尤其是各種類型的硅酸鹽， 因此可將整個地殼看成一個硅酸鹽礦物集 合體。巖漿巖是地殼中分布最廣的巖石大類， 從酸性巖直到超基性巖， 主要 礦物都是硅酸鹽。不同的是，超基性巖和基性巖主要由鎂、鐵（鈣）的硅 酸鹽組成，中、酸性巖主要由鉀、鈉的鋁硅酸鹽和氧化物組成。大陸地殼 中上部中酸性巖石占主導地位， 下部中基性巖為主體。 大洋地殼以基性巖 石為主。因此地球科學家常稱地殼為硅酸鹽巖殼。 也有的學者將以中酸性 巖為主的部分稱為硅鋁質(zhì)地殼，將以基性巖為主的部分稱為硅鎂質(zhì)地殼。由此可知， 地殼中主量

5、元素的種類 （化學成分） 決定了地殼中天然化 合物（礦物）的類型。主要礦物種類及組合關系決定了其集合體（巖石） 的分類。而地殼中主要巖石類型決定了地殼的基本面貌。微量元素：在地殼（巖石）中含量低于 0.1 的元素，一般來說不易形成自己的 獨立礦物， 多以類質(zhì)同象的形式存在于其他元素組成的礦物中， 這樣的元 素被稱為微量元素。比如鉀、鈉的克拉克值都是 2.5 ，屬主要元素，在 自然界可形成多種獨立礦物。與鉀、鈉同屬第一主族的銣、銫，由于在地 殼中的含量低，在各種地質(zhì)體中的濃度亦低，難以形成自己的獨立礦物， 主要呈分散狀態(tài)存在于鉀、鈉的礦物中。硫（硒、碲）和鹵族元素：在地殼中，除氧總是以陰離子的形

6、式存在外，硫（硒、碲）和鹵族元 素在絕大多數(shù)情況下都以陰離子形式存在。 雖然硫在特定情況下可形成單 質(zhì)礦物（自然硫S），硫仍是地殼中除氧以外最重要的呈陰離子的元素。 硫在熱液成礦階段能與多種金屬元素（如貴金屬 Ag Au,賤金屬Pb Zn、 Mo Cu Hg等）結合生成硫鹽和硫化物礦物，這些礦物是金屬礦床的物 質(zhì)基礎。若礦物結晶時硫含量不充分， 硒可以進入礦物中占據(jù)硫在晶格中 的位置，硫、硒以類質(zhì)同象的方式在同種礦物中存在。 碲與硫的晶體化學 性質(zhì)差別比硒大， 故碲通常不進入硫化物礦物， 當硫不足時， 它可以結晶 成碲化物。氯、氟等鹵族元素，通過獲得一個電子就形成穩(wěn)定的惰性氣體型（ 8 電子外

7、層）的電層結構，它們形成陰離子的能力甚至比氧、硫更強，只是 因為鹵族元素的地殼豐度較氧、 硫低得多， 限制了它們形成獨立礦物的能 力。鹵族元素與陽離子結合形成典型的離子鍵化合物。 離子鍵化合物易溶 于水，但氣化溫度較高，在干旱條件下，鹵化物還是比較穩(wěn)定的。當鹵族 元素的濃度較低， 不能形成獨立礦物時， 它們進入氧化物， 在含氧鹽礦物 中，常見它們以類質(zhì)同象方式置換礦物中的氧或羥基。金屬成礦元素：在地質(zhì)體中金屬元素多形成金屬礦物 （硫化物、 單質(zhì)礦物或金屬互化物，部分氧化物），在礦產(chǎn)資源中作為冶煉金屬物質(zhì)的對象。金屬成礦元素按其晶體化學和地球化學習性以及珍稀程度可以分為：貴金屬元素、金屬元素、過

8、渡元素、稀有元素、稀土元素。貴金屬元素 Ag 、Au、Hg、 Pt 等，貴金屬元素在地殼中主要以單質(zhì)礦 物、硫化物形式存在，在地質(zhì)體中含量低， 成礦方式多樣，但礦物易分選， 元素化學穩(wěn)定性高，成礦物質(zhì)的經(jīng)濟價值高。金屬元素Pb、Zn、Cu （又稱賤金屬元素）、Sb、Bi等，在地殼中主 要以硫化物形式存在。成礦物質(zhì)主要通過熱液作用成礦，硫（硒、碲）的 富集對成礦過程有重要意義。 礦床中成礦元素含量較高， 是國民經(jīng)濟生活 中廣泛應用的礦產(chǎn)資源。過渡元素 Co、Ni、Ti、V、Cr、Mn和 W Sn、Mo Zr、Hf 等，這些 元素在自然界多以氧化物礦物形式存在， 部分也可形成硫化物 （如鉬） 或

9、硫鹽（如錫）。稀有元素 Li 、Be、Nb、Ta、Ti、Zr 在地殼中含量很低，主要形成硅 酸鹽或氧化物。稀土元素 釔和鑭系元素統(tǒng)稱為稀土元素，地殼中稀土元素含量低， 但它們常成組分布。 稀土元素較難形成自己的獨立礦物， 主要進入鈣的礦 物，在礦物中類質(zhì)同象置換鈣。 較常見的稀土元素礦物和含稀土元素的礦 物都是氧化物或含氧鹽類礦物。親生物元素和親氣元素：主要有C、H、O N和P、B,它們是組成水圈、大氣圈和生物圈的主 要化學成分， 在地殼表層的各種自然過程中起著相當重要的作用。 除上述 元素外，生物還需要K、S、Mg Fe、Si、Al、Ar等。部分微量元素（如 Zn、Pb Se等）以及在地殼表

10、層和水圈中富集的元素 Ca Na F、Cl等 對生命的活動有重要意義， 具親生物的屬性。 某些親生物元素的過量或饋 乏不僅會影響生命物體的正常發(fā)育，嚴重時還會引起一些物種的絕滅。放射性元素：101440508712318710Be，14C，40K，50V，87Rb，123Te， 187Re，現(xiàn)代地殼中存在的放射性元素（同位素）有 67 種。原子量小于 209 的放射性同位素僅有十余種，它們是：190Pt，138La，144Nd, 147Pm 147Sm 148Sm和 149Sm 自 84號元素釙（Po）起，元 素（同位素）的原子質(zhì)量都等于或大于 209，這些原子核都有放射性，它 們都是放射性同

11、位素?，F(xiàn)代核物理技術的高度發(fā)展， 已經(jīng)能夠通過中子活化及核合成技術生 成許多新的放射性元素（同位素），若將這些人造元素計算在內(nèi)，元素周 期表內(nèi)的元素總數(shù)應增加到 109 個。2）礦物的分類、晶形及其物理性質(zhì)地殼中各種元素多數(shù)組成化合物， 并以礦物的形式出現(xiàn)。 礦物多數(shù)是 在地殼（地球）物理化學條件下形成的無機晶質(zhì)固體， 也有少數(shù)呈非晶質(zhì) 和膠體。礦物學是地球科學中研究歷史最悠久的分支學科之一。 自有人類 以來就開始了對礦物的認識和利用， 人類有了文字就有了對礦物認識的記 載。礦物學作為一門獨立的學科已有近三個世紀的歷史了， 20世紀 20年 代以來在礦物學研究中逐步引入了現(xiàn)代科學技術的研究手段

12、和方法， 使礦 物學進入了由表及里、 由宏觀到微觀的研究層次， 開始了礦物成分、 結構 與物理性質(zhì)、開發(fā)應用綜合研究的新階段。迄今發(fā)現(xiàn)的礦物種數(shù)已達 3000 余種。常見的造巖礦物只有十余種， 如石英、正長石、斜長石、黑云母、白云母、角閃石、輝石、橄欖石等， 其余屬非造巖礦物。 按礦物中化學組分的復雜程度可將礦物分成單質(zhì)礦物 和化合物?；衔锇磁c陰離子的結合類型（化學鍵）劃分為若干個大類， 主要大類有硫化物（包括砷、銻、鉍、碲、硒的化合物）、氧的化合物和 鹵化物。在各大類中按陰離子或絡陰離子種類可將礦物劃分類， 各類中按 礦物結構還可以劃分亞類，在亞類中又可以進一步劃分部、族和礦物種。硫化物及

13、其類似化合物：在礦物分類中， 硫化物大類還可以分成三個礦物類。 硫化物礦物的總 特征是：首先，它們由金屬陽離子與硫等陰離子之間以共價鍵方式結合形 成。它們在地殼中的總量很低（V 1%），但礦物種較多，占礦物種總數(shù) 的 16.5。硫化物礦物的生成多與成礦作用有關，即絕大多數(shù)礦床中的 金屬礦物都屬硫化物大類。 其次，硫化物類礦物透明度和硬度較低， 但通 常色澤鮮艷、 有金屬（半金屬） 光澤、 比重也較大。 最后，結晶程度較好， 硫與其他元素結合時配位方式多樣， 因此晶體結構類型多， 晶體形態(tài)多樣， 容易識別。在成員眾多的硫化物礦物家族中，方鉛礦（PbS、閃鋅礦（ZnS）、 黃銅礦（CuFeS）、黝

14、錫礦（CuSnFeS）和黃鐵礦（FeS）、斑銅礦（CiiFeS）、 雄黃（AsS）、雌黃（AsS）、辰砂（HgS等是最常見的硫化物。此外， 還有硒化物和碲硫化物。氧的化合物：幾乎所有造巖礦物都是硅酸鹽和氧化物，如長石、云母、角閃石、輝 石等。但也有一些氧化物和含氧鹽主要與成礦作用有關，如錫石（ SnO2）、黑鎢礦（FeMn WO、磁鐵礦（Fe+Fe3+O）和鈦鐵礦（FeTiOs），是錫、 鎢、鐵礦床中的資源礦物（礦石礦物）。單質(zhì)及其類似物：它們在礦物分類中也是一個大類， 包括由單質(zhì)原子結晶的礦物和多種 原子結合的金屬互殼重量的1%,但成礦能力很強，如自然銅（Cu）、銀 金礦（AgAU、自然鉑（

15、Pt）、金剛石（C）、石墨（C）和自然硫（S） 都可富集成礦。 單質(zhì)礦物中原子以金屬鍵或共價健和分子鍵相結合， 原子 間緊密堆積，礦物晶體對稱性高。寶石礦物：自然界的寶石礦物共有百余種， 較在礦物學分類中并未劃分此大類， 但它們是具特殊經(jīng)濟意義的礦物群 體。經(jīng)過加工，能用于裝飾的礦物，稱為寶石礦物。寶石礦物主要有以下 特點：第一是晶瑩艷麗，光彩奪目，即礦物的顏色和光澤質(zhì)地優(yōu)良。第二 是質(zhì)地堅硬，經(jīng)久耐用，即寶石礦物的硬度較大。第三是稀少，即礦物產(chǎn) 量少，又有一定的價值。 據(jù)以上特征， 能稱為寶石礦物的只可能是氧的化 合物和單質(zhì)礦物中的少數(shù)非金屬礦物。重要的約 20 種。最貴重的寶石有四種：鉆石

16、、紅寶石、藍寶石和祖母綠。鉆石的寶石礦物是金剛石 （C）,它屬單質(zhì)非金屬礦物，是硬度最大 的礦物。金剛石結晶溫度（ 1100C）和壓力（ 40Pa）很高，是元素碳 在距地表大約200km或更深處結晶的晶體。紅寶石和藍寶石 是兩種極貴重的寶石， 其寶石礦物都是剛玉 （Al 2O3）。 剛玉雖是較常見的礦物， 但能成為寶石礦物的剛玉僅出現(xiàn)在某些石灰?guī)r和 中酸性巖漿巖的接觸帶、 基性巖墻及純橄欖巖中， 成為寶石礦床還需經(jīng)過 沉積作用，即在碎屑礦物中聚集。還有一種寶石祖母綠也十分名貴，它的寶石礦物是綠柱石（ Be3Al 2Si 6O18 ），綠柱石是環(huán)狀構造硅酸鹽，主要產(chǎn)于巖漿晚期形成的 偉晶巖和一些

17、高溫熱液形成的脈狀巖石中， 作為寶石礦物的綠柱石主要產(chǎn) 在熱液脈中，而且十分罕見。礦物的形態(tài) 由礦物的晶形和結晶程度決定。礦物的結晶程度主要受 礦物生長時的物理化學環(huán)境控制，而礦物的晶形則與礦物的晶體結構有 關。晶體是晶體結構的最小單位（晶胞）在三維空間重復增長的結果，如 果晶體結構的對稱性高， 晶體的對稱性也高。 三維對稱的晶體呈粒狀晶體 （如金剛石、方鉛礦等），二維對稱的晶體沿 C軸發(fā)育的為長柱狀（如石 英晶體），（圖4-1 ）若C軸不發(fā)育則呈片狀（如輝鉬礦、云母等）。化 學鍵的各向異性也影響晶體的形態(tài)， 如金紅石、輝銻礦的八面體化學鍵沿 C軸延伸，它們的晶體發(fā)育成柱狀、針狀或毛發(fā)狀。硅酸

18、鹽礦物晶形與其 結構的對應關系，將在巖漿巖組成礦物中作簡要介紹。2如圖47石英的拄伏晶體11 *!?礦物的比重 是單位體積中礦物的重量與4°C水重量之比。礦物的密 度是單位體積中礦物的質(zhì)量。兩者概念不同，但數(shù)值相當。決定礦物比重 和密度的主要因素是：陽離子的原子量、晶體中的原子間距和原子的配位 數(shù)。例如，方解石CaC®菱鋅礦ZnCO吉構相同，但Ca Zn的原子量分 別是40.08和65.57，因而方解石的密度(2.71g /cmi)比菱鋅礦(4.45g /cm)小。又如文石和方解石的成分都是 CaCQ但兩者的配位數(shù)分別為 9和6,兩者的密度分別是2.95g/cm和2.23g

19、/cm。礦物硬度 是礦物內(nèi)部結構牢固性的表現(xiàn)，主要取決于化學鍵的類型 和強度：離子鍵型和共價鍵型礦物硬度較高， 金屬鍵型礦物硬度較低。硬 度也與化學鍵的鍵長有關，鍵長小的礦物硬度較大。離子價態(tài)高低和配位 數(shù)大小對礦物硬度有一定影響，離子價態(tài)高，配位數(shù)較大的礦物硬度也較 大。礦物的顏色 由礦物的成分和內(nèi)部結構決定。組成礦物的離子的顏色， 礦物晶體中的結構缺陷，以及礦物中的雜質(zhì)和包裹體等，都可影響礦物的 顏色。在離子鍵礦物晶體中，礦物的顏色主要與離子的顏色有關。如Cu+離子為綠色，銅的氫氧化物、碳酸鹽和硫酸鹽礦物都呈綠(黃)色；又如 ca+離子無色；Fe2+、Mn+離子主要呈灰、紅色，故白鎢礦(C

20、aWQ為灰白 色，黑鎢礦(MnFe W創(chuàng)黑-褐色。共價鍵化合物礦物中離子受極化作用 的影響，礦物的顏色與離子的顏色無明確關系， 如黃銅礦為金黃色，而輝 銅礦則是煙灰色。礦物的透明度指礦物對光吸收性的強弱。受礦物顏色、裂隙、放射 性物質(zhì)含量等影響，也與化合物化學鍵類型有關。礦物表面反射光的能力稱為光澤，按反射光能力由強到弱可分為金屬 光澤、半金屬光澤、金剛光澤和玻璃光澤。礦物光澤受化合物化學鍵型、礦物的成分結構和礦物表面的性質(zhì)等條件的制約。 光澤是評價寶石的重要 標志。如電氣具壓礦物的導電性 與化學鍵類型有關， 金屬鍵型礦物導電性強， 離子鍵和 共價鍵礦物不導電或僅有弱導電性。 某些礦物有特殊的

21、電學性質(zhì)， 石在加熱時可產(chǎn)生電荷， 具焦電性； 石英晶體在加壓時可產(chǎn)生電荷， 電性。這些性質(zhì)被應用于現(xiàn)代技術和軍事工業(yè)。磁黃鐵礦物礦物還有一些其他物理性質(zhì)， 如過渡性元素的礦物 （磁鐵礦、 礦等）常具磁性。 某些礦物具磁性是殼幔內(nèi)部產(chǎn)生局部磁場的基礎， 的熱導性、熱膨脹率、 放射性、表面吸附能力等物理性質(zhì)對礦物的利用價 值也有影響。2 2 地殼的結構與巖石組成1）地殼的巖石類型巖石是由一種或一種以上的礦物或巖屑組成的有規(guī)律的集合體， 是地 質(zhì)作用的產(chǎn)物。 巖石是組成巖石圈的基本單位。 巖石類型復雜多樣， 按巖 石形成的自然作用類型， 可將它們分為巖漿巖、 沉積巖和變質(zhì)巖三大巖類。巖漿巖：巖漿巖

22、是由熾熱的巖漿冷凝結晶而成的巖石， 它可以分成兩個成因系 列：一是由巖漿侵入地殼并在地殼中結晶形成的巖石， 稱為侵入巖； 另一 是巖漿噴出地表（突破地殼），在海水或大氣中冷卻形成的巖石，稱為火 山巖。在侵入巖中最為熟知的是花崗巖， 敘述?，F(xiàn)在我們以其作為巖漿巖的代表來SiO2含量高達66%63%。主要由灰色調(diào)的淺色柱狀長石，無色透明花崗巖 是屬于酸性的巖漿巖類， 三種主要礦物組成，它們是帶紅、黃、 或煙灰色的粒狀石英， 以及白色或黑色的片狀云母。 由于是在上地殼中逐 漸冷卻結晶的，三種主要礦物都有較好的晶體， 只是由于結晶過程的溫度、 壓力條件和降溫速率不同， 礦物晶體的大小不同。 由于花崗巖

23、主要化學組 分的含量存在一定范圍變化，且次要（或微量）元素的含量變化較大， 種主要礦物晶體的顏色有多種變化。 當某些次要元素 （或微量元素） 的含 量較高且滿足化學計量比時， 可以形成它們的獨立礦物在巖石中這些 礦物被稱為次要礦物和副礦物， 如磁鐵礦、 磷灰石等。 以上種種差異和變 化，使花崗巖這一類型的巖石顯得不那么簡單了， 因此花崗巖還可以進一 步分類。花崗巖中礦物良好的結晶形態(tài)和各礦物晶體形態(tài)的相互襯托， 使花崗 巖整體很美觀， 常被用來作裝飾石材。 花崗巖的三種主要礦物中， 長石和 石英的顏色都較淺，而且硬度都較大，它們在巖石中的總量達占到80% 85%以上。還可進巖漿巖除了可以按形成

24、方式分為火山巖和侵入巖兩大類型外， 一步按巖石的化學成分、礦物成分、產(chǎn)狀等再進行分類。其中巖石的化學 成分是最重要的分類依據(jù)，巖石中 SiO2的含量常作為一個重要指標（表 4-1，圖4-2 ）: SiO2含量高于66%的為酸性巖，花崗巖、花崗閃長巖屬 于酸性侵入巖，流紋巖是酸性火山巖；SiO2含量為53%66%的巖石為中 性巖，如閃長巖，相對于花崗巖來說，其中石英含量降低，暗色礦物中長 柱狀角閃石比片狀黑云母更重要，以火山巖形式產(chǎn)出的中性巖是安山巖； 含SiO245%53%的稱基性巖，典型的基性侵入巖為輝長巖，暗色礦物以 輝石為主，淺色礦物主要為斜長石，石英含量已很少，各類玄武巖都是基 性火山

25、巖；含SiO2最低（V 45%）的巖漿巖是超基性巖，超基性巖一般不 再出現(xiàn)石英和斜長石，因此它們是由暗色結晶礦物組成的巖石，巖石多為深灰一黑色。若SiO2含量極低（V 40%），由于橄欖石的含量大于輝石， 巖石可呈綠（或黃）色，各類橄欖巖都是超基性巖。超基性火山巖分布較 局限，苦橄巖是它們的代表之一。從酸性巖到超基性巖，巖石的顏色總體 上是逐漸加深的。應當說明，在石材商業(yè)交易中，“花崗巖”一名被用來泛指各類巖漿巖，要注意避免名詞混淆。義43巖漿巖分類煌見巖袈巖類SRH中Si® 和主要礦物含呈嗟分類酸性巖中性巖基性窘超基性巖sq<昌宜尤63%那廊45憶如侵入巖-M- 1_1_1

26、閃長巖榭欖巖石英無2正長石403-斜長石:舀6465黑云母551角閃石1123輝石11207ffi欖石-790火山噴出巖流紋巖安山巖玄武巖苦橄巖巖石學家用巖石中的K2O+NQ含量或里特曼指數(shù):5 =迸總豎竺進一歩將每類巖石劃分為鈣堿性C<3.3）、堿性（S =3.39）、過堿性（S >9）三個系列。侵入巖和火山巖的本質(zhì)區(qū)別在于它們產(chǎn)出的地質(zhì)構造位置和結晶環(huán) 境，兩者間除可以通過結晶程度進行鑒別外， 侵入巖侵入于早先形成的巖 石中時，“最省力”的方式是沿裂隙侵入并使其橫截面有較小的周長，主 體沿侵入方向延伸，雖形態(tài)多樣，但多為近圓柱狀。大侵入體常呈圓錐狀， 其邊緣或上部可有枝狀或脈狀

27、延伸部分， 與周圍巖石的產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)。火山 巖是巖漿噴出地表，在大氣圈和水圈中冷卻結晶形成的，當巖漿沿裂隙噴 發(fā)時，火山巖形態(tài)一般與地表形態(tài)比較協(xié)調(diào)，呈被狀或?qū)訝?。沉積巖:沉積巖僅占地殼巖石總體積的5%,但由于它形成于廣泛分布的陸地 表面及海洋盆地中由沉積作用形成，因而，它占據(jù)地表 75%面積。沉積 巖最顯著的特征是成層性，在山區(qū)常?？梢钥吹揭粚訉拥膸r石， 這就是沉 積巖。組成沉積巖的物質(zhì)來自陸地上已生成的各類巖石， 它們稱為沉積巖 的母巖（或源巖）。除以上母巖外，火山噴出物，生物物質(zhì)，水體中的化 學沉淀物也是沉積巖的組成部分，在一定條件下，沉積巖中還有宇宙物質(zhì) 加入。粗755025S14-2主

28、要巖漿巖類型IS+曾 仁十+ 土花崗巖 I花崗閃長巖；閃長巖j輝長巖I安山巖 I玄武巖1甲5橄槪巖*J顆粒犬小 I:匕：t 顆粒 大小I 細100沉積巖根據(jù)物質(zhì)來源、沉積物搬運和沉積作用方式可以分為陸源碎屑 巖和化學、生物化學沉積巖兩大類。陸源碎屑巖指沉積物來自大陸物理侵蝕作用，經(jīng)流水、風、冰川、 泥石流、重力流等搬運到沉積盆地沉積而成的巖石。沉積過程受物理的或 機械的因素控制，如流體性質(zhì)（氣體、液體、固體），運動狀態(tài)（流動、 波浪）及其強度控制。碎屑巖占沉積巖總量的 3/4以上。陸源碎屑巖根據(jù)顆粒大小可分為礫巖 （ 2mm、砂巖（20.05mm、 粉砂巖（0.05 0.005 mm）、泥巖（

29、V 0.005mm 。對于碎屑巖而言，有兩個方面的特征最為重要：一是結構，二是構造。碎屑巖的結構是指組成它的碎屑顆粒的特征。包括粒度、分選性、磨圓度、膠結方式和顆粒表面特征。地質(zhì)學家可以根據(jù)它來確定搬運碎屑的 沉積介質(zhì)的性質(zhì)，是風？是水？是冰川或是重力流？還可以據(jù)此確定它離 源區(qū)的遠近，盆地沉積介質(zhì)的動力特征。沉積巖的構造是指組成沉積巖的顆粒的排列特征，有層理構造、層面 構造等等。如水平層理、交錯層理、平行層理、反丘交錯層理等（圖4-3）。 層面構造如波痕、流痕、沖刷痕、鑄模及生物活動的遺跡等。a.水平層理佐或平行層理單阿斜層理， C.海灘沖冼交錯層理；d.魚骨狀交錯層理.巳槽狀交錯層理；E斑

30、成交諸層理圖4-3沉積巖的展理構造火山碎屑巖 是火山爆發(fā)的碎屑物質(zhì)經(jīng)過搬運在盆地中（陸上或水下） 沉積下來，經(jīng)成巖固結或熔結而成的巖石。它既有火山作用的特征，又有 沉積作用的特征（搬運和沉積），介于火山熔巖與陸源碎屑巖之間。典型 的火山碎屑巖，火山物質(zhì)含量達 90%以上，其中可以有10%的陸源碎屑 混入物?；瘜W及生物化學沉積巖 其物質(zhì)（礦物）來源是風化成真溶液或膠體 溶液搬運到盆地內(nèi)，或者其本身就來自盆地內(nèi)部，通過物理化學或生物化 學方式沉積下來并經(jīng)成巖作用轉(zhuǎn)化為巖石?；瘜W及生物化學沉積巖可根據(jù) 成分進一步分類。首先根據(jù)沉積作用的控制因素分為化學或物理化學成因 的巖石，如蒸發(fā)作用形成的石膏、巖

31、鹽和鉀鹽；白云巖的形成也與蒸發(fā)作 用有關。物理化學或化學沉淀形成的沉積巖如錳質(zhì)巖、銅質(zhì)巖、鐵質(zhì)巖、 鋁質(zhì)巖及沸石質(zhì)巖等等。生物及生物化學形成的如碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、磷 質(zhì)巖及部分鐵質(zhì)巖和有機質(zhì)巖石如煤、油頁巖、石油、天然氣及瀝青質(zhì)巖 等等。分布最廣的碳酸鹽巖，它的成因與生物化學作用十分密切，但是它的 沉積作用卻與碎屑巖一樣，受盆地水動力因素控制，因此它是按結構進行 分類的。可進一步分為顆?；?guī)r、泥?；?guī)r、粒泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r以及生 物格架灰?guī)r等。碳酸鹽巖按成分還可分為石灰?guī)r（CaCO、白云巖（MgCaCO2）。變質(zhì)巖:地殼內(nèi)早先形成的巖石（巖漿巖、沉積巖）為適應新的溫度和壓力條 件，在不發(fā)生整體熔

32、融的固態(tài)前提下，礦物成分和巖石結構發(fā)生不同程度的變化，稱為變質(zhì)作用。經(jīng)歷變質(zhì)作用后形成的巖石稱變質(zhì)巖。 變質(zhì)巖形 成后還可經(jīng)歷新的變質(zhì)作用過程，有的變質(zhì)巖是多次變質(zhì)作用的產(chǎn)物。雖然巖漿巖和變質(zhì)巖都是內(nèi)生地質(zhì)作用的產(chǎn)物， 但兩者的形成機制和 特征有很大的不同。它們之間的主要區(qū)別是：前者主要是從流體相（巖漿） 結晶轉(zhuǎn)變成固相（巖石）的降溫過程產(chǎn)物；后者主要經(jīng)歷了溫度和壓力的 變化，是從一種固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固相的結晶過程。4-5）。大從體積上看，變質(zhì)巖約占地殼總體積的四分之一（27.4 %）。其中最 常見的是片麻巖（21.4 %），其次為片巖（5.1 %）、板巖、千枚巖和大 理巖。片麻巖的化學成分大

33、致相當于巖漿巖的中性巖，它是比較典型的、 礦物結晶度好（像巖漿巖）、礦物有定向排列習性（條帶狀、片麻狀構造、 貌似沉積層理構造）的變質(zhì)巖（圖 4-4）。片巖由泥巖或頁巖變質(zhì)而成， 由于泥質(zhì)、粘土質(zhì)礦物轉(zhuǎn)變成片狀云母有良好片理而得名（圖 理巖是經(jīng)歷了重結晶的石灰?guī)r或白云巖。團4-5片巖圖47片麻巖變質(zhì)巖、沉積巖進入沉積巖和巖漿巖可以通過變質(zhì)作用成為變質(zhì)巖。 在地球表面，巖漿巖、 變質(zhì)巖又可以通過風化一搬運一沉積轉(zhuǎn)變成沉積巖； 地下深處，在一定的溫度壓力條件下熔融成巖漿， 再經(jīng)歷冷卻結晶作用又 可生成巖漿巖。因此，在地殼一地幔范圍內(nèi)，三類巖石處于不斷循環(huán)演化 過程中（圖4-6，圖4-7 ）?？蔀c鹽

34、類地表環(huán)境磊鎚一1噴物I I Lkb h V*rT-rn-ryVm-raf*-1- -i泄dA石 . I沉積5沉淀1* -' ! r_* ir探部環(huán)境T沉審? irSy 411=亠二 分濬融i 網(wǎng)幔物質(zhì)114-6地殼巖石的形成環(huán)境和理咸過程0陸殼大陸沉積物洋殼大洋中骨深海沉積物/lit! ¥也什-二中蒼二二二二花崗巖石*10 « t « 丄廠一廠 匚匚"4050加.妙，.鎂年嵐巖（2）地殼的結構4-7 ）。大大陸地殼和大洋地殼在組成和結構上都存在明顯差異（圖陸地殼的厚度較大，平均為3335km但在各處是不均一的。受重力均 衡作用的控制，在高山區(qū)大

35、陸地殼下部存在山根（mounatin roots ），致使該處地殼厚度很大，如喜馬拉雅地區(qū)和安第斯山地區(qū)的地殼厚度分別厚 達近80km和70km大陸地殼是否具分層結構，至今尚無統(tǒng)一認識。七十年代以前據(jù)地震 波速曾認為大陸地殼可分為上、下兩層上層由花崗質(zhì)和花崗閃長質(zhì)巖石（硅鋁層）組成；下層由玄武質(zhì)巖石（硅鎂層）組成。近二十年來超深 鉆項目的執(zhí)行，更精密的地震波研究以及出露地表的地殼剖面觀察，發(fā)現(xiàn) 下地殼的玄武巖層（硅鎂層）在空間分布上并不連續(xù)，從而動搖了地殼整 體均勻的分層概念。近年來對某些大陸地區(qū)多種地球物理資料的綜合分析 和系統(tǒng)的地球化學研究，分辨出上下兩層地殼間還存在一個明顯的高導低 速層

36、，具三分層結構?？梢姶箨懙貧げ粌H厚度變化大，其結構也是復雜多 樣的。若按大陸地殼兩分的觀念進行歸納，上地殼厚度約為812km,主要由偏酸性的巖漿巖和沉積巖組成， 在不同區(qū)域間巖石組成差異大，且?guī)r石類型及巖石變質(zhì)的程度也不相同； 下地殼主要由不同比例的長英質(zhì)麻粒巖和鎂鐵質(zhì)麻粒巖組成，巖石類型相對比較簡單，但也是不均一的。因為地質(zhì)歷史中在大洋內(nèi)大陸地殼的總質(zhì)量幾乎是大洋地殼總質(zhì)量的四倍， 因此地殼總的化學 成分與大陸地殼成分很接近。 大洋地殼中出現(xiàn)的礦物幾乎在大陸地殼中都 可見到，了解了大陸地殼礦物及分類就不難認識大洋地殼中的礦物。 大洋 地殼中的巖石類型在大陸地殼中幾乎都有分布， 形成的巖石，一部分通過構造運動保存于大陸地殼中。大洋地殼的厚度及厚度變化均較小，一般總厚為810km最薄處僅1.6km。大洋地殼的結構和巖石類型也比較簡單，