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1、矿矿 物物 岩岩 石石 学学任课教师：郗爱华任课教师：郗爱华Email:1 1矿物岩石学矿物岩石学唐洪明等主编，唐洪明等主编，20042004） 1 1 1 1）结晶学及矿物学结晶学及矿物学结晶学及矿物学结晶学及矿物学，潘兆橹主编，潘兆橹主编，潘兆橹主编，潘兆橹主编，1993199319931993，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社； 2 2 2 2）基础结晶学与矿物学基础结晶学与矿物学基础结晶学与矿物学基础结晶学与矿物学，罗谷风主编，罗谷风主编，罗谷风主编，罗谷风主编，1998199819981998，南京大学，南京大学，南京大学，南京大学出版社出版社出版社出版社 ； 3
2、 3 3 3）矿物学简明教程矿物学简明教程矿物学简明教程矿物学简明教程，戈定夷等编，戈定夷等编，戈定夷等编，戈定夷等编，1988198819881988，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社； 4 4 4 4）系统矿物学系统矿物学系统矿物学系统矿物学，王濮等主编，王濮等主编，王濮等主编，王濮等主编，1984198419841984，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社； 5 5 5 5）岩浆岩石学岩浆岩石学岩浆岩石学岩浆岩石学，邱家骧主编，邱家骧主编，邱家骧主编，邱家骧主编，1998199819981998，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；
3、 6 6 6 6）岩石学岩石学岩石学岩石学，路凤香等主编，路凤香等主编，路凤香等主编，路凤香等主编， 2001200120012001，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社； 7 7 7 7）变质岩石学变质岩石学变质岩石学变质岩石学，贺同兴等编著，贺同兴等编著，贺同兴等编著，贺同兴等编著， 1987198719871987，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；，地质出版社；教教 材材参考书参考书2 2 绪绪 论论一、一、 矿物及矿物学矿物及矿物学二、二、 岩石和岩石学的概念岩石和岩石学的概念三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系3 3一、矿
4、物及矿物学一、矿物及矿物学 1. 1.矿物矿物 ： 矿物是由各种地质作用中天然形成的单质矿物是由各种地质作用中天然形成的单质和化合物。它们具有相对固定的化学组成和内和化合物。它们具有相对固定的化学组成和内部结构，在一定的物理化学范围中稳定。是组部结构，在一定的物理化学范围中稳定。是组成岩石和矿石的基本单位。成岩石和矿石的基本单位。 目前已经发现自然界矿物约有目前已经发现自然界矿物约有3000余种，余种，其中其中20以上为硅酸盐矿物；以上为硅酸盐矿物；绪绪 论论绪论绪论绪论绪论4 4一、矿物及矿物学一、矿物及矿物学2.2.矿物的属性（特性）：矿物的属性（特性）：绪论绪论绪论绪论化学属性：化学属性
5、：矿物是地壳中化学元素的赋存形式，与月球矿矿物是地壳中化学元素的赋存形式，与月球矿物、宇宙矿物、陨石矿物相区别；具有相对稳定的化学成物、宇宙矿物、陨石矿物相区别；具有相对稳定的化学成分。分。地质属性：地质属性：地质作用（宇宙作用）产物，有别于人造矿物。地质作用（宇宙作用）产物，有别于人造矿物。结晶学属性：结晶学属性：绝大多数是固体（少数为液体和气体），是绝大多数是固体（少数为液体和气体），是具有一定内部结构的结晶质（极少数是胶体和玻璃质）；具有一定内部结构的结晶质（极少数是胶体和玻璃质）；物理学属性：物理学属性：具有特定的物理性质，例如颜色、光泽、透具有特定的物理性质，例如颜色、光泽、透明度、
6、硬度、磁性、导电性等，有一定的形成条件和稳定明度、硬度、磁性、导电性等，有一定的形成条件和稳定条件，当环境条件改变时矿物将发生变化并形成新矿物，条件，当环境条件改变时矿物将发生变化并形成新矿物，即矿物是物质运动一定阶段的产物。即矿物是物质运动一定阶段的产物。5 53.3.矿物学：矿物学： 是以固体矿物为研究对象的，是以矿物的化学成分、是以固体矿物为研究对象的，是以矿物的化学成分、内部构造、外表形态、物理性质、化学性质、在地质作内部构造、外表形态、物理性质、化学性质、在地质作用过程中的形成条件和变化规律、及其分布规律等为研用过程中的形成条件和变化规律、及其分布规律等为研究内容的地质学重要分支学科
7、。究内容的地质学重要分支学科。 4.4.矿物学研究手段和方法：矿物学研究手段和方法： 1）野外调查：）野外调查：（剖面测量、路线地质和地质量填（剖面测量、路线地质和地质量填图的方法研究矿物岩石的空间分布形态、平面展布状态、图的方法研究矿物岩石的空间分布形态、平面展布状态、地层时代等地质背景条件，样品采集）；地层时代等地质背景条件，样品采集）； 2）室内研究：）室内研究：（肉眼观察测量、物理分析、显微（肉眼观察测量、物理分析、显微镜研究、化学分析、镜研究、化学分析、X射线衍射分析、电镜分析、热分射线衍射分析、电镜分析、热分析及矿物综合分析等）析及矿物综合分析等）一、矿物及矿物学一、矿物及矿物学绪
8、论绪论绪论绪论矿物学研究内容矿物学研究内容研究矿物的化学组成（包括微量元素）研究矿物的化学组成（包括微量元素） 例：金刚石例：金刚石C(NC(N、B)B)研究矿物的内部结构（包括晶格缺陷）研究矿物的内部结构（包括晶格缺陷） 例：金刚石例：金刚石立方面心结构晶胞立方面心结构晶胞研究矿物的外表形态研究矿物的外表形态 例：金刚石例：金刚石八面体、菱形十二面体八面体、菱形十二面体研究矿物的物理和化学性质研究矿物的物理和化学性质 例：金刚石例：金刚石硬度硬度研究矿物在地质作用过程中的形成及变化研究矿物在地质作用过程中的形成及变化 例：金刚石例：金刚石金伯利岩和钾镁煌斑岩金伯利岩和钾镁煌斑岩研究矿物的应用
9、研究矿物的应用 例：金刚石例：金刚石重要的宝石和矿物材料。重要的宝石和矿物材料。6 65.5.矿物学研究的分支学科：矿物学研究的分支学科：一、矿物及矿物学一、矿物及矿物学绪论绪论绪论绪论形态矿物学形态矿物学: :研究矿物晶体形态、矿物个体的发研究矿物晶体形态、矿物个体的发芽、生长、发展变化及它们的规律连生；芽、生长、发展变化及它们的规律连生；成因矿物学成因矿物学: :研究矿物综合体的形成与起源，从研究矿物综合体的形成与起源，从化学、物理学、物理化学和地质学观点探讨化学、物理学、物理化学和地质学观点探讨它们的成因它们的成因) )；实验矿物学实验矿物学: :从事合成矿物以及在各种物理化学从事合成矿
10、物以及在各种物理化学条件下模拟和探索矿物的形成过程；条件下模拟和探索矿物的形成过程；7 75.5.矿物学研究的分支学科：矿物学研究的分支学科：一、矿物及矿物学一、矿物及矿物学绪论绪论绪论绪论矿物晶体结构学和晶体化学：矿物晶体结构学和晶体化学：控索新矿物晶体结构，研控索新矿物晶体结构，研究晶体结构与成分间的关系，并进一步阐明矿物晶体成究晶体结构与成分间的关系，并进一步阐明矿物晶体成分、结构与性能以至生成条件的关系；分、结构与性能以至生成条件的关系；矿物物理学：矿物物理学：是近年来固体物理学理论和新实验技术引是近年来固体物理学理论和新实验技术引入矿物学后所兴起的一个新的边缘学科，它不仅体现着入矿物
11、学后所兴起的一个新的边缘学科，它不仅体现着矿物研究的新领域，并对矿物材料的研究有极大的助益。矿物研究的新领域，并对矿物材料的研究有极大的助益。 上述矿物学的各分支相互联系、互为补充，组成统上述矿物学的各分支相互联系、互为补充，组成统一的矿物学整体。一的矿物学整体。8 8二、岩石与岩石学二、岩石与岩石学1.1.1.1.岩石（岩石（岩石（岩石（RockRockRockRock） 岩石是构成地球上层（地壳和软流圈之上的上地幔，即岩岩石是构成地球上层（地壳和软流圈之上的上地幔，即岩岩石是构成地球上层（地壳和软流圈之上的上地幔，即岩岩石是构成地球上层（地壳和软流圈之上的上地幔，即岩石圈）的主要物质成分，
12、是在特定的地质条件下，经由各种地石圈）的主要物质成分，是在特定的地质条件下，经由各种地石圈）的主要物质成分，是在特定的地质条件下，经由各种地石圈）的主要物质成分，是在特定的地质条件下，经由各种地质作用下所形成的具有稳定外形的固体矿物（包括部分玻璃质质作用下所形成的具有稳定外形的固体矿物（包括部分玻璃质质作用下所形成的具有稳定外形的固体矿物（包括部分玻璃质质作用下所形成的具有稳定外形的固体矿物（包括部分玻璃质和生物残骸）的集合体。和生物残骸）的集合体。和生物残骸）的集合体。和生物残骸）的集合体。2.2.岩石的属性：岩石的属性：岩石的属性：岩石的属性： 岩石是矿物集合体（有的岩石含火山玻璃或者主要
13、由火山岩石是矿物集合体（有的岩石含火山玻璃或者主要由火山岩石是矿物集合体（有的岩石含火山玻璃或者主要由火山岩石是矿物集合体（有的岩石含火山玻璃或者主要由火山玻璃组成），是按一定的结构构造组成的固体物质玻璃组成），是按一定的结构构造组成的固体物质玻璃组成），是按一定的结构构造组成的固体物质玻璃组成），是按一定的结构构造组成的固体物质基本属性。基本属性。基本属性。基本属性。 岩石又是地质体，是以岩体或岩层为单位彼此交错重叠组岩石又是地质体，是以岩体或岩层为单位彼此交错重叠组岩石又是地质体，是以岩体或岩层为单位彼此交错重叠组岩石又是地质体，是以岩体或岩层为单位彼此交错重叠组成岩石圈，是岩石圈发展演化
14、过程中经不同地质作用生成的成岩石圈，是岩石圈发展演化过程中经不同地质作用生成的成岩石圈，是岩石圈发展演化过程中经不同地质作用生成的成岩石圈，是岩石圈发展演化过程中经不同地质作用生成的地质属性。地质属性。地质属性。地质属性。绪论绪论9 9二、岩石与岩石学二、岩石与岩石学绪论绪论绪论绪论3.岩石类型：地壳中岩石类型多种多样，但根据成因可归纳为以岩石类型：地壳中岩石类型多种多样，但根据成因可归纳为以下三大类：下三大类：岩浆岩（岩浆岩（Magmatic Rock）：）：主要是由地壳或上地幔深处形成的主要是由地壳或上地幔深处形成的高温熔融的岩浆，在地壳构造运动的驱使下，侵入地下或喷出地高温熔融的岩浆，在
15、地壳构造运动的驱使下，侵入地下或喷出地表冷凝而形成的岩石，如花岗岩、玄武岩等，表冷凝而形成的岩石，如花岗岩、玄武岩等，占地壳体积的占地壳体积的66 。沉积岩（沉积岩（sedimentary Rock）：）：主要是在地表条件下，由风化作主要是在地表条件下，由风化作用、生物化学作用及某些火山作用等形成的沉积岩原始物质经搬用、生物化学作用及某些火山作用等形成的沉积岩原始物质经搬运、沉积和沉积后作用所形成的岩石，如砂岩、泥岩、石灰岩等，运、沉积和沉积后作用所形成的岩石，如砂岩、泥岩、石灰岩等，占地壳体积的占地壳体积的8 。变质岩（变质岩（Metamornhic Rock）：）：是由地壳上已存在的各种岩
16、石，是由地壳上已存在的各种岩石，在温度、压力升高的条件下，发生矿物成分、结构、构造转化而在温度、压力升高的条件下，发生矿物成分、结构、构造转化而形成的岩石，如片岩、片麻岩、大理岩等，形成的岩石，如片岩、片麻岩、大理岩等，占地壳体积的占地壳体积的20 。1010三大岩类之间的循环转换三大岩类之间的循环转换Magma11114.岩石学概念：岩石学概念： 是是是是以以以以天天天天然然然然岩岩岩岩石石石石为为为为研研研研究究究究对对对对象象象象，以以以以岩岩岩岩石石石石的的的的的的的的物物物物质质质质成成成成分分分分、结结结结构构构构、构构构构造造造造、成成成成因因因因、共共共共生生生生组组组组合合合
17、合、分分分分布布布布规规规规律律律律及及及及其其其其与与与与成成成成矿矿矿矿的关系等为研究内容的一门独立学科。的关系等为研究内容的一门独立学科。的关系等为研究内容的一门独立学科。的关系等为研究内容的一门独立学科。 基基基基础础础础岩岩岩岩石石石石学学学学包包包包括括括括岩岩岩岩相相相相学学学学(petrography)(petrography)(petrography)(petrography)和和和和岩岩岩岩理理理理学学学学(petrogenesis)(petrogenesis)(petrogenesis)(petrogenesis)两部分。两部分。两部分。两部分。 岩岩岩岩相相相相学学学学
18、：以以以以研研研研究究究究岩岩岩岩石石石石的的的的颜颜颜颜色色色色、野野野野外外外外产产产产状状状状、结结结结构构构构构构构构造、矿物成分和化学成分及岩石分类命名为主；造、矿物成分和化学成分及岩石分类命名为主；造、矿物成分和化学成分及岩石分类命名为主；造、矿物成分和化学成分及岩石分类命名为主； 岩岩岩岩理理理理学学学学：是是是是将将将将岩岩岩岩相相相相学学学学的的的的知知知知识识识识与与与与实实实实验验验验研研研研究究究究和和和和理理理理论论论论分分分分析析析析相相相相结结结结合合合合，通通通通过过过过归归归归纳纳纳纳和和和和演演演演绎绎绎绎对对对对各各各各类类类类有有有有关关关关岩岩岩岩石石
19、石石的的的的成成成成因因因因、形成演化和构造背景进行研究。形成演化和构造背景进行研究。形成演化和构造背景进行研究。形成演化和构造背景进行研究。二、岩石与岩石学二、岩石与岩石学绪论绪论12124.岩石学概念：岩石学概念： 岩石学研究的发展大致可分为岩石学研究的发展大致可分为3 3个阶段：个阶段： （1）显微镜前时期）显微镜前时期 （2）显微镜时期建立了岩类学）显微镜时期建立了岩类学 （3）显微镜后时期建立了岩理学）显微镜后时期建立了岩理学二、岩石与岩石学二、岩石与岩石学绪论绪论绪论绪论13135.5.岩石学研究的目的和意义岩石学研究的目的和意义1 1）了解地球的形成与演化历史；）了解地球的形成与
20、演化历史；2 2）寻找矿产资源：固体矿产、油气资源；）寻找矿产资源：固体矿产、油气资源；3 3）为解决工程地质、地震、火山灾害、环境）为解决工程地质、地震、火山灾害、环境的变化等问题提供重要依据。的变化等问题提供重要依据。二、岩石与岩石学二、岩石与岩石学绪论绪论绪论绪论14146.6.岩石学的研究方法岩石学的研究方法1 1）野外调查取样：）野外调查取样：研究岩石地质体的产状、岩性、接研究岩石地质体的产状、岩性、接触关系、结构构造特点、成矿作用、地质制图、测制触关系、结构构造特点、成矿作用、地质制图、测制地质剖面、照相素描、采集样品，等等；地质剖面、照相素描、采集样品，等等；2 2）室内测试分析
21、：）室内测试分析：显微镜鉴定、地球化学样品测试、显微镜鉴定、地球化学样品测试、同位素测试、矿物学和矿物化学精细研究，等；同位素测试、矿物学和矿物化学精细研究，等；3 3）室内实验模拟：）室内实验模拟：针对研究的内容开展相应的实验模针对研究的内容开展相应的实验模拟；拟；4 4）资料归纳分析：）资料归纳分析：根据综合研究得出具体结果。根据综合研究得出具体结果。二、岩石与岩石学二、岩石与岩石学绪论绪论绪论绪论1515三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系1 1）矿物岩石学是研究沉积型矿产的基础：）矿物岩石学是研究沉积型矿产的基础：绪论绪论绪论绪论 形成沉积岩的原始物
22、质成分主要来自于岩浆岩和形成沉积岩的原始物质成分主要来自于岩浆岩和变质岩，与结晶岩石密切相关，即结晶岩是沉积岩最变质岩，与结晶岩石密切相关，即结晶岩是沉积岩最重要的母岩；重要的母岩； 沉积盆地的周缘和基底常由古老的结晶岩石组成，沉积盆地的周缘和基底常由古老的结晶岩石组成，通过对结晶岩的研究，既可以圈定沉积盆地的边界轮通过对结晶岩的研究，既可以圈定沉积盆地的边界轮廓，了解基底岩系，亦可为地球物理勘探成果的解释廓，了解基底岩系，亦可为地球物理勘探成果的解释提供地质基础资料和数据；提供地质基础资料和数据；1616 研究含油沉积盆地的沉积相时，常根据沉研究含油沉积盆地的沉积相时，常根据沉积岩的物质成分
23、、重矿物组合来分析推断母岩积岩的物质成分、重矿物组合来分析推断母岩性质和物源方向，而重矿物组合决定于原结晶性质和物源方向，而重矿物组合决定于原结晶岩的矿物组合，只有充分掌握结晶岩的知识才岩的矿物组合，只有充分掌握结晶岩的知识才能更准确地推断母岩性质和物源方向，以便更能更准确地推断母岩性质和物源方向，以便更有效地解决沉积相问题。有效地解决沉积相问题。三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系绪论绪论17172 2）非沉积岩系油气藏不断被发现且成为不可）非沉积岩系油气藏不断被发现且成为不可忽视的油气藏类型：基岩型油气藏和火山岩型忽视的油气藏类型：基岩型油气藏和火山岩型
24、油气藏油气藏 。 例如：例如：例如：例如：委内瑞拉委内瑞拉委内瑞拉委内瑞拉的的的的拉帕斯油田拉帕斯油田拉帕斯油田拉帕斯油田即是花岗岩即是花岗岩即是花岗岩即是花岗岩基岩油藏，它的油井最高日产量可达两千吨以上。位基岩油藏，它的油井最高日产量可达两千吨以上。位基岩油藏，它的油井最高日产量可达两千吨以上。位基岩油藏，它的油井最高日产量可达两千吨以上。位于于于于北非利比亚北非利比亚北非利比亚北非利比亚的的的的锡尔特盆地东部的奥季拉油田锡尔特盆地东部的奥季拉油田锡尔特盆地东部的奥季拉油田锡尔特盆地东部的奥季拉油田，也是，也是，也是，也是花岗石基岩油藏。花岗石基岩油藏。花岗石基岩油藏。花岗石基岩油藏。三、矿
25、物岩石学与石油等沉积矿产的关系三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系绪论绪论1818 我国我国东胜堡油田东胜堡油田是以花岗岩作为储集层的古潜是以花岗岩作为储集层的古潜山油气藏。由太古界的一套混合花岗岩为主和许多山油气藏。由太古界的一套混合花岗岩为主和许多伟晶岩脉及基性岩脉侵入体组成基岩潜山，潜山顶伟晶岩脉及基性岩脉侵入体组成基岩潜山，潜山顶面经历强烈的风化作用和地下水淋滤溶蚀作用，溶面经历强烈的风化作用和地下水淋滤溶蚀作用，溶缝溶洞十分发育，成为良好的储集层。缝溶洞十分发育，成为良好的储集层。三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系绪论绪论1919三、矿物岩石学与
26、石油等沉积矿产的关系三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系绪论绪论绪论绪论 美国加利福尼亚洲豪金谷东侧边缘的美国加利福尼亚洲豪金谷东侧边缘的爱迪生油田爱迪生油田是典型变质岩基岩油气藏，基岩由绿色、灰色云母片是典型变质岩基岩油气藏，基岩由绿色、灰色云母片岩、绿泥石及阳起石片岩组成。岩、绿泥石及阳起石片岩组成。 鸭儿峡油田鸭儿峡油田是我国最早发现的变质岩油藏。位于是我国最早发现的变质岩油藏。位于酒泉西部盆地，石油产自志留系泉脑沟群，储集层岩酒泉西部盆地，石油产自志留系泉脑沟群，储集层岩性为灰绿色、紫红色性为灰绿色、紫红色千枚岩千枚岩及硅质砂岩中，在斜交和及硅质砂岩中，在斜交和垂直裂隙中均有原油充填，
27、是主要的储集空间。垂直裂隙中均有原油充填，是主要的储集空间。 东渤海湾地区，东渤海湾地区，胜利油田和辽河油田胜利油田和辽河油田太古界花岗太古界花岗片麻岩基底岩系中产日产千吨油井。片麻岩基底岩系中产日产千吨油井。2020三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系三、矿物岩石学与石油等沉积矿产的关系绪论绪论绪论绪论 在含油气盆地中，火山岩型油气藏，尤其是在含油气盆地中，火山岩型油气藏，尤其是玄武玄武岩型岩型油气藏在已发现的非沉积岩系油气藏中所占比例油气藏在已发现的非沉积岩系油气藏中所占比例最多。我国在新疆、内蒙、渤海湾、华北等地已经发最多。我国在新疆、内蒙、渤海湾、华北等地已经发现了现了玄武岩油藏。玄武岩油藏。著名的克拉玛依油田，就是石炭系著名的克拉玛依油田，就是石炭系的玄武岩油藏，它拥有原油储量在亿吨以上；的玄武岩油藏，它拥有原油储量在亿吨以上； 总之，结晶岩不仅是沉积盆地内沉积岩的母岩，总之，结晶岩不仅是沉积盆地内沉积岩的母岩，也可以构成盆地基底岩系；结晶岩虽然不能够作为生也可以构成盆地基底岩系；结晶岩虽然不能够作为生油岩系，但可以改造发展成为油气等矿产的重要储集油岩系，但可以改造发展成为油气等矿产的重要储集空间。空间。 2121
