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1、Chapter 4 Magmatism and Igneous Rocks中国石油大学双语教学试点课程（2004）山东省高等学校首批双语教学示范课程（2008）授课对象：地质学专业本科学生课程性质：专业基础课开课学期：第一学期主讲教师：吕洪波（教授）An Outline of Earth Sciences主讲教师简介：主讲教师简介：吕洪波吕洪波 男，1957年10月生于内蒙古赤峰。兴趣与特长：野外与科研，教学与教材（+文学+音乐+摄影+健身）。理念：教学与科研都需要奉献精神。少谈大师，多做事实，身教重于言传。 学习及工作简历： 1978年考入南京大学地质系铀矿地质与地球化学专业，1985年在南
2、京大学地球科学系构造地质专业获硕士学位并留校任教。1997年获得硕士生导师资格，1998年底在职博士毕业。 1985.71999.9年在南京大学地球科学系任教，先后任助教（19851987）、讲师（19871993）、副教授（19931999）。 1994.31995.11：苏丹喀土穆大学地质系教授（中国国家教委派遣援非任教）。 1999.92002.9：移居加拿大工作并学习。 2002年09月起长期受聘于中国石油大学（华东），任地球科学系教授。2002年以来主讲课程： 地球科学概论：20042009级地质学专业（双语） 专业英语：20042007级地质学专业地质学基础：20072009级巴基
3、斯坦留学生班（英语）板块构造与沉积作用：20042009级地质学研究生（双语）野外基础地质实习、鲁东地质综合实习、综合地质实习等，2002年起每年夏天在新泰、秦皇岛、巢湖等地此外，还先后主讲过构造地质学、海洋地质学（双语）等课程。 先后在下扬子地区、滇黔桂地区、阿尔金地区、青藏高原、内蒙古西部、赤峰、辽西、冀东北、山东等地进行过沉积盆地构造演化研究以及第四纪冰川地貌研究。在非洲的撒哈拉沙漠和加拿大西海岸进行过多次野外实地考察。参与完成自然科学基金项目5项，横向石油地质课题6项，其他课题5项，已发表论文50多篇，独自编写出版地质学双语教材1部。近期研究领域近期研究领域：1构造地质学：目前主要从事
4、软沉积物构造变形研究，将构造地质学与沉积学紧密结合起来，先后发现并命名了同沉积挤压构造同沉积挤压构造和同沉积布丁构造同沉积布丁构造，探讨了不同板块背景下的震积岩，并将这些构造分别与挤压和伸展背景下的盆地演化阶段联系起来。2沉积学与沉积盆地构造演化研究：利用前积层前积层、垂直缝合线垂直缝合线、震积液化脉震积液化脉等构造、地震剖面、碎屑岩物质组成等综合探讨沉积环境与盆地构造演化。先后在辽西、河北、山东等环渤海湾地区进行多次野外地质考察，在山东新泰地区野外识别出下古生界含油碳酸盐岩下古生界含油碳酸盐岩。主持并参与多项基础石油地质研究课题。3中国东部第四纪冰川地貌研究：四年来对内蒙古、河北、山东等地的
5、花岗岩高山区进行了详细的野外考察，发现了大量独特的第四纪冰川剥蚀地貌四纪冰川剥蚀地貌。明确指出：中国东部曾经存在过第四纪大陆冰川，其南界至少曾经达到北纬36o以南。这一认识打破了近年来地学界“中国东部不存在第四纪冰川”的垄断论点。通过对青岛地区海岸山脉的详细考察，提出了胶州湾的冰川剥蚀成因说胶州湾的冰川剥蚀成因说。4.近年来参与中国地质科学院地质公园推广研究中心多项地质公园考察与研究项目，为中国地质公园建设和地学科普工作提供科学依据。两次野外考察太行山黎城段，在元古宙地层中识别出多种特殊的痕迹化石和重要的沉积构造，为地球早期生命演化与华北地区沉积环境研究提供了重要的素材；在黑龙江伊春地区考察了
6、红星地质公园，为玄武岩石海的成因机制提供了科学的解释；通过对五大连池世界地质公园考察，为其“火山弹”与“喷气锥”景点的命名提供了科学的更正建议。2003年以来发表的第一作者学术论文年以来发表的第一作者学术论文吕洪波吕洪波，任晓辉，许民，欧阳江城，2010，再论山脊壶穴的冰川融水成因兼与施雅风院士商榷。地质论评，56（4）：693702。吕洪波吕洪波，2009，鲁西古生代碳酸盐岩中的垂直缝合线及其在华北板块构造演化中的意义。地质论评，55（4）：473483。吕洪波，吕洪波，章雨旭，2008，壶穴、锅穴、冰臼、岩臼等术语的辨析与使用建议。地质通报，27（6）：917922。吕洪波，吕洪波，朱晓青
7、，杨超，黄蝶芳，张成凤，张林，2008，山东新泰野外露头发现下古生界含油碳酸盐岩。地质论评，54（2）：252，277。吕洪波，吕洪波，任晓辉，许民，欧阳江城，2008，壶穴差异风化或风蚀作用成因质疑。地质论评，54（2）：192198。LuHongbo,YanShiyong,andZhangYue,2007,Quaternaryglacio-erosionallandformsinLaoshanMountainandtheirconstraintsontheoriginofJiaozhouBay,Qingdao,eastofChina.ChineseJournalofOceanologyan
8、dLimnology,25(2):139148.吕洪波，吕洪波，2007，五大连池世界地质公园中“火山弹”与“喷气锥”景点定名商榷。地质论评，53（3）：383388。LUHongbo,ZHANGYuxu,ZHANGQiling,XIAOJiafei,2006,Earthquake-relatedtectonicdeformationofsoftsedimentsandtheirconstraintsonthebasinstectonicevolution.ACTAGEOLOGICASINICA(EnglishEdition),80(5):724732.(Sci.收录)吕洪波吕洪波，任晓辉，杨
9、超，2006，赤峰等地第四纪大陆冰川的地貌证据。地质论评，52（3）：379385。吕洪波吕洪波，章雨旭，张绮玲，肖国望，2006，内蒙古白云鄂博东南黑脑包腮林忽洞群发现地震滑塌岩块。地质论评52（2）：163169。（第一作者论文续）吕洪波吕洪波，杨超，2005，山东新泰青云山发现第四纪大陆冰川遗迹。地质论评，51（5）：608。吕洪波吕洪波，章雨旭，肖加飞，2004，贵州贞丰中三叠统关岭组中Chirotherium原始爬行类足迹研究。地质学报，78（4）：468474。吕洪波吕洪波，章雨旭，夏邦栋，方中，周伟明，彭阳，吴智平，李伟，2003.南盘江盆地中三叠统复理石中的同沉积挤压构造-一类
10、新的沉积构造的归类、命名和构造意义探讨。地质论评。49(5):449-456.近年来发表的教学研究论文：近年来发表的教学研究论文：吕洪波，吕洪波，2006，在高校低年级实施双语教学的体会。中国石油大学学报（社会科学版），Z1:127130。吕洪波吕洪波，2007，编写地球科学概论双语教材的体会。教育理论与实践，27（2007年全国双语教学研讨会论文集专刊）：190192。吕洪波，吕洪波，2009，指导大学生创新性实验计划的感受。中国石油大学学报（社会科学版），Z1：139141。出版教材：出版教材：吕洪波吕洪波，2006，AnOutlineofEarthSciences（高等学校双语教材）。中
11、国石油大学出版社，东营，367页。（已第二次印刷）联系方式：联系方式： 青岛市黄岛区长江西路66号（邮编：266555）。 中国石油大学 地球科学系 Email: ; Rock（岩石）isanynaturallyformed,consolidatedorunconsolidatedmaterial(excludingsoil)composedofoneormorerock-formingminerals（造岩矿物）.Inotherwords,allrocksarecomposedofminerals.Accordingtotheorigin,rockscanbeclassifiedintoth
12、reetypesigneousrocks（火成岩）,sedimentaryrocks（沉积岩）andmetamorphicrocks（变质岩）,andtheirpercentagesinthecrustareasfollowing:Igneousrocks-66%ofvolumeofthecrustSedimentaryrocks-8%ofvolumeofthecrustMetamorphicrocks-20%ofvolumeofthecrustChapter 4 Magmatism and Igneous RocksMagmaisnaturallyoccurringmobilemateria
13、lwithhightemperature,generatedwithintheEarthandcapableofintrusion（侵入作用）andextrusion（侵出作用，喷出作用）.Characteristics:Hightemperature:from650oC(Si,Al)to1400oC(Mg,Fe).Complexcomponents:(A).Mainlyliquidsilicates（液态硅酸盐）(Si,Al,O,Mg,Fe,Ca,K,Na.).(B).Volatilematter（挥发物）:(H2O,CO2,CO,N2,SO.).(C).Solidrockfragments
14、(固态岩屑sometimes).Viscous(thickandsticky)andMobile（粘滞而且流动）:Theviscosity（粘度）dependsonthecomponentsandthetemperatureofmagma.Thehigherthesilicacontent,themoreviscousandthelessmobilethemagmais.Thehigherthetemperature,thelowerviscosityandthehighermobilitythemagmahas.Magma岩浆SiO2%二氧化硅Maficorsialicmaterials铁镁
15、质或硅铝质物质Ultrabasicmagma超基性岩浆Basicmagma基性的岩浆Intermediatemagma中性岩浆Acidicmagma酸性岩浆65Richinmafic(basic基性的):Fe,Mg,Ca,etc.Richinsialic(felsic长英质):Si,Al,Na,Ketc.Table4.1MagmaClassifications（岩浆的分类）Magmatism岩浆作用岩浆作用Magmatism（岩浆作用）isthedevelopment,movement,andsolidificationtoigneousrock,ofmagma.Thetwomajorproc
16、essesareintrusion（侵入作用）andextrusion（侵出作用）oreruption（喷出作用）.Intrusionformsintrusiverocksplutonicrocks（深成岩）thathaveadepthofmorethan3kilometersfromthesurfaceoftheEarthandhypabyssal（浅成岩）rocksthathaveadepthof1.5to3km.Extrusionoreruptionformsextrusiverocks（侵出岩）orvolcanicrocks（火山岩）thatformonthesurfaceoftheE
17、arth.Eruptionandextrusiverocks(volcanicrocks)喷出作用与侵出岩（火山岩）喷出作用与侵出岩（火山岩）Eruption（喷发作用）(Volcanism火山作用)istheejection（喷射）ofvolcanicmaterialsontothesurfaceoftheEarth.Avolcano（火山）isavent（通道）inthesurfaceoftheEarththroughwhichmagmaandassociatedgasesandasherupt（喷发）;Itisalso,theformorstructure,usuallyconical（
18、圆锥状的）,whichisproducedbytheejectedmaterials.Avolcanohasacone（火山锥）,acrater（火山口）orcraters(calderas破火山口),avent(orvents火山通道),aneck（火山颈）andamagmachamber（岩浆房）.http:/library.thinkquest.org/17457/volcanoes/erupt.php StructureofaV.au/./earth/volcanism.htm http:/www.kidscosmos.org/kid-stuff/mars-trip-graphics/
19、volcano-diagram.gif 熔岩气体，火山灰，熔渣火山口岩脉火山通道岩床Chamber 岩浆房岩浆房Theproductsoferuption喷发喷发作用的作用的产产物物Themainproductsoferuptionarelava,gasesandsolidmaterials.Lava（熔岩）isthemagmathathasreachedthesurfaceoftheEarth,ortherockthatissolidifiedfromit.Whenmagmaeruptsontosurfaceandlostvolatilematerialsitbecomeslava.Gase
20、s（气体）arevolatilematerialssuchas,H2O,CO2,H2S,SO2,CO,H2,HCl,NH3etc.Solidmaterials（固体物质）：arevolcanicdebris(pyroclasts火山碎屑岩andtephra火山灰，火山碎屑).Fig.4.1BasalticlavaflowfoundinWudalianchi,HeilongjiangProvince,China(PhotobyHongboLuonSept.12,2004)Fig.4.3Theblackblocksofobsidian黒曜岩(volcanicglass火山玻璃)(Adoptedfr
21、omhttp:/volcanoes.usgs.gov)Fig.4.4 Pumice specimen from Wudalianchi, Heilongjiang Province, China(Photo by Hongbo Lu on Sept. 17, 2004)浮岩，泡沫岩Fig.4.5ReticuliteeruptedfromKilaueaVolcano,Hawaii(Adoptedfromhttp:/volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/reticulite.html)Reticulite 网状岩网状岩Fig.4.6Afusiform(spin
22、dle)bomb（纺锤形火山弹）(Adoptedfromhttp:/www.gc.maricopa.edu/earthsci/imagearchive/bombs.htm)AvolcanicbombfromDalinoer,InnerMongoliaPhotobyHongboLu,2007几维鸟（几维鸟（ kiwi）形火山弹）形火山弹Fig.4.7VolcanicashcollectedinRandle,Washington,USA(left)andSEM(scanningelectronmicroscope)image(right)(Adoptedfromhttp:/volcanoes.us
23、gs.gov/Products/Pglossary/ash.html)Volcanic ash 火山灰火山灰电子显微镜下的火山灰电子显微镜下的火山灰Typicalcompositevolcano. http:/pubs.usgs.gov/gip/volc/types.htmlFig.4.11Theinternalstructureofatypicalshieldvolcano(Adoptedfromhttp:/pubs.usgs.gov/gip/volc/types.html)Fissureeruption裂隙式喷发裂隙式喷发Centraleruption中心式喷发中心式喷发Fig.4.12A
24、alava(left)andpahoehoelava(right)Wudalianchi,HeilongjiangProvince,China(PhotosbyHongboLuonSept.12,2004)Aa lava 阿丫熔岩阿丫熔岩pahoehoe lava 绳状熔岩绳状熔岩Fig.4.13PillowlavaformingoffHawaii(left)andaccretionarylavaballinWudalianchi(right)(Left:http:/www.pmel.noaa.gov/vents/nemo/explorer/concepts/pillows.html)(Rig
25、ht:photobyHongboLu,September,2004)Pillow lava 枕状熔岩枕状熔岩Accretionary lava ball增生熔岩球增生熔岩球Columnarjointing（柱状节理）isakindofstructureoftenformedinbasalticflowsasaresultofcontractionduringcoolingoflava.Columnarjointingisakindofparallel,prismaticcolumns,eitherhexagonalorpentagonalincrosssection(sometimesmore
26、than6orlessthan5columnarfaces).Fig.4.14ColumnarjointingintheCenozoicbasalt,Changle,Shandong,China(PhotobyHongboLuin2005)Columnarjointing柱状节理柱状节理山东昌乐火山口下玄武岩中发育的柱状节理山东昌乐火山口下玄武岩中发育的柱状节理(Photo by Hongbo Lu in 2005)ColumnarjointingintheCenozoicbasalt,Changle,Shandong,China(PhotobyHongboLuin2005)Columnarj
27、ointingfoundintheUpperCretaceoussandstone,DarfurProvince,Sudan(PhotobyHongboLu,1995)LavatubesinWudalianchi,HeilongjiangProvince,China(left)andinHawaii(right)(LeftphotobyHongboLu,andtherightoneadoptedfromhttp:/volcanoes.usgs.gov)Lava tubes 熔岩隧道熔岩隧道Hornito（熔岩丘，熔岩锥）isasmallrootlessspattercone（寄生熔岩锥）tha
28、tformsonthesurfaceofabasalticlavaflow(usuallypahoehoe)iscalledahornito.Ahornitodevelopswhenlavaisforcedupthroughanopeninginthecooledsurfaceofaflowandthenaccumulatesaroundtheopening.Typically,hornitosaresteepsidedandformconspicuous（显著的）pinnacles（小尖塔）orstacks（烟囱）(Fig.4.17).Theyarerootlessbecausetheyar
29、efedbylavafromtheunderlyingflowinsteadofcomingfromadeepermagmaconduit（管道）.Ahornitoconeatopthesurfaceofthelavaflow,Wudalianchi,Heilongjiang,China(Leftsideview;righttopview.PhotosbyHongboLuonSept.12,2004)Hornito 熔岩丘熔岩丘Fumarole喷气孔喷气孔(http:/volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/fumarole.html)Fumaroles（喷
30、气孔）areventsfromwhichvolcanicgasescapesintotheatmosphere(Fig.4.18).Fumarolesmayoccuralongtinycracksorlongfissures,inchaoticclustersorfields,andonthesurfacesoflavaflowsandthickdepositsofpyroclasticflows.Theymaypersistfordecadesorcenturiesiftheyareaboveapersistentheatsourceordisappearwithinweekstomonth
31、siftheyoccuratopafreshvolcanicdepositthatquicklycools.Fig.4.18CloseviewofafumaroleonKilaueaVolcano:Elementalsulfurvaporescapingfromthefumarolehascooledtoformyellow-coloredcrystalsarounditsmargins(PhotobyR.L.Christiansenon）Distributionofactivevolcanoesintheworld世界活火山的分布世界活火山的分布Morethan500activevolcan
32、oesaredistributedalongthefollowingfourbelts:Peri-Pacific-Oceanbelt(firering):atsubductionzonebetweencontinentsandtheocean.Oceanicridges:atdivergentzoneinoceans.MediterraneanIndonesianbelt:collisionbeltbetweencontinents.RedSeaEastAfricanRift:divergentzoneinthecontinent.Fig.4.19Aworldmapshowingplatebo
33、undaries(bluelines),thedistributionofrecentearthquakes(yellowdots)andactivevolcanoes(redtriangles).(Adoptedfromhttp:/www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Volcano_tectonic.html)Intrusion（侵入作用）istheprocessofemplacementofmagmainpreexistingrock,formingigneousrockmasswithinsurroundingrock.Theigneousro
34、ckformedthiswayiscalledintrusiverock（侵入岩）andthesurroundingrockhostingtheintrusivebody（侵入体）iscalledcountryrock（围岩）. http:/artsandscience.concordia.ca/GEOG/course_notes/civi231/igneous_rock.htm Intrusion and intrusive rocks 侵入作用与侵入岩侵入作用与侵入岩Assimilation同化作用andhybridization混染作用Amagmarisingthroughthecrus
35、tmayassimilate（同化，吸收）countryrockmaterialasitpassesfromitssourceareatoitssiteofcrystallization.Theassimilatedmaterialwillchange(contaminate)thechemicalsignatureofthemagma,resultinginanewliquid,whichwhensolidifiedwillbedistinctlydifferentfromtheoriginal,uncontaminatedmagma.Asketchdiagramshowingxenolit
36、handroofpendantinrelationtointrusivebodyandcountryrock(1countryrock;2intrusivebody;3xenolith;4roofpendant)Table4.3BowensReactionSeries（鲍温反应序列）Discontinuousreactionseries不连续系列Continuousreactionseries连续系列Temperature/Color温度/颜色SiO2inweight二氧化硅重量比IntrusiveRock侵入岩ExtrusiveRock侵出岩、喷出岩Olivine橄榄石Pyroxene辉石A
37、mphibole角闪石Biotite黑云母(Ca-rich)Plagioclase斜长石(Na-rich)High/DarkLow/LightUltrabasic45%Basic52%Intermediate65%AcidicPeridotite橄榄岩Gabbro辉长岩Diorite闪长岩Granite花岗岩Kimberlite金伯利岩Basalt玄武岩Andesite安山岩Dacite英安岩Rhyolite流纹岩Potassiumfeldspar钾长石Muscovite白云母Quartz石英Bowens Reaction SeriesTextureandstructureofigneousr
38、ocks火成岩的结构构造火成岩的结构构造Texture（结构）andstructure（构造）canbeunderstoodinthelaboratorywhenweexaminerocksamples.Textureoftenreferstothemineralscrystallizationandgrainsizeofanigneousrock,whilestructureindicatestheformofmineralassemblageofanigneousrock.Aphanitic（隐晶质的）mineralsaretoosmalltobeseenwiththeunaidedeye
39、.Theserocksmustbestudiedwiththemicroscopeorbygeochemical（地球化学的）methods.Volcanicrocks(extrusive)areatleastpartiallyaphaniticduetorapidcooling.Glassylavacoolssorapidlythatthecrystalsdonthavetimetogrow(unorderedatomicarrangement)Example:obsidian.Phaneritic（显晶质的）mineralgrainscanbeseenwiththeunaidedeye.P
40、lutonic(intrusive)rocksaretotallyphaneriticduetoslowratesofcooling.Pegmatite（伟晶花岗岩）isakindofverycoarse-grainedrockswhichcrystallizefromwater-richmagmas.Thewaterinthesemagmaslowerstheviscosityandallowsexcessiveionmigrationandcrystallization.Porphyritictexture（斑状结构）showstwodistinctcrystalsizes(canbeei
41、therporphyriticoraphanitic).Largercrystals(phenocrysts斑晶)aresurroundedbyfiner-grainedcrystalsorglass(groundmass基质).Thistexturerecordstwodistinctcoolinghistories.Andesiteline（安山岩线）:AlongtheAndesthereareandesites(extrusiverocks);atthesideoflandthereareintermediateandacidicrocks,whileattheseasidetherea
42、rebasalticrocks.SogeologistscallthislineAndesiteline.Geothermalgradient（地温梯度）istherateofincreaseoftemperatureintheEarthwithdepth.Inthecrustitisabout3oC/100m,buttheratedecreaseswiththedepthbelowthesurfaceoftheEarth.Table4.4Majorigneousrocks（主要的火成岩）ClassificationSiO2% Majorminerals(assemblages)Colorin
43、dexIntrusiverock侵入岩Extrusiverock喷出岩Ultrabasicrocks超基性岩75Peridotite橄榄岩rare,suchasKimberlite金伯利岩Basicrocks基性岩4552Pyroxene辉石,Ca-richplagioclase3575Gabbro辉长岩Basalt玄武岩Intermediaterocks中性岩5265Amphibole角闪石,Andesine中长石2035Diorite闪长岩Andesite安山岩Acidicrocks酸性岩65Quartz石英,Na-richplagioclase斜长石Potassiumfeldspar钾长石20Granite花岗岩Rhyolite流纹岩建筑装饰材料建筑装饰材料-环斑花岗岩环斑花岗岩 Rapakivi Granite石英石英钾长石斑晶钾长石斑晶
