岩石學

岩石學是地質學的一個分支，它是研究岩石的分布、產狀、成分、結構、構造、分類、成因、演化等方面的科學。

基本介紹

• 中文名：岩石學
• 外文名：petrology
• 所屬學科：地質學
• 研究對象：岩石

研究內容

岩石學的研究內容是隨著整個地質科學的發展和生產的需要來確定的。概括起來說，岩石學研究的主要內容可包括以下幾個方面：

1．研究岩石的本身特徵，即各種岩石的礦物成份、化學成份、結構、構造以及岩石的

分類命名。

2．研究岩體的產狀、時代及其共生組合，各種岩石在空間和時間上分布的規律性，確定

它們與地質構造的關係。

3．研究岩石和成礦作用的關係以及各類岩石成礦的專屬性。

4．研究岩石形成的各種地質作用、物理化學作用、生成環境、解決岩石的成因、來源、

演化等問題。

上述四項中的前兩項屬岩類學範疇，屬第一性的，是基礎，後兩項屬岩理學範疇，是在前者的基礎上引伸出來的一些概念和推論出的成因及假說，只有研究前者所獲得的資料確切詳盡，推斷出的成因、原理、假說才會有可靠的基礎。

研究方法

(一)野外地質學方法

主要是通過野外地質製圖，剖面測制，對岩石的成分、結構、構造、產狀、時代、生成順序、各類岩石的共生組合、岩相變化以及岩體與礦產的關係，岩石的透水性和隔水性以及岩石的工程力學性質等應作詳細的觀察描述，同時作出初步分析和推論，還應採集適當的標本樣品，以供室內進一步研究之用。野外研究是極為重要的，它是全部研究工作的基礎，對本專業來說，野外研究更為重要。

(二)室內研究方法

套用野外所收集的資料，在室內進行分析研究，目前採用的方法有，岩相學研究，岩石化學研究，實驗岩石學研究。

1．岩相學研究 主要是利用偏光顯微鏡、弗氏台、電子顯微鏡、X射線分析、差熱分析、電子探針等方法，詳細研究岩石的礦物成分，結構構造、各種組份的相對含量，從而為確定岩石類型、成因和水文、工程地質性能等提供必要的資料。

2．岩石化學方法 主要採用全岩分析、單礦物分析、同位素、光譜分析、染色法等，研究岩石化學成分，微量元素的賦存狀態和地球化學特徵，以便了解岩石的演化規律和成礦關係。 · f

3．實驗岩石學方法 是利用高溫高壓方法人工再造礦物和岩石的形成過程，以便了解岩漿的起源、演化和變質岩形成的物理化學條件，為解決一系列有關成岩成礦的複雜問題，提供實驗依據。 ．

岩石學研究應把野外地質觀察與室內實驗分析研究兩者緊密地結合起來，才能更好地解決岩石學的有關問題。

岩石學發展

最初礦物學和岩石學是不分的，後來岩石學才從礦物學中獨立出來，發展成了一門獨立的學科。但是，由於岩石學研究內容、深度和側重等方面的差異，遂出現了一系列很不相同的分支岩石學科，其中有著重岩石分類和描述的岩類學或岩相學（petrography），也叫描述岩石學；有探索岩石形成條件和成因機制的岩理學或成因岩石學（petrogenesis），或理論岩石學（theoritical petrology）；有以高溫高壓實驗和近代測試技術為基礎，對岩漿作用和變質作用過程和產物進行模擬和測試的實驗岩石學（experimental petrology）；其它還有地幔岩石學(mantle petrology)，化學岩石學(chemical petrology)等。當代的岩石學，一般都是既不忽略對岩類學的描述，也注意岩石成因和實驗資料的綜合，以期獲得對岩石的產生、演化、時空分布規律等方面有個全面的認識，以便使岩石學能更好的為人類社會服務，產生更大的效益。

目前岩石學正沿著岩漿岩石學、沉積岩石學和變質岩石學三個主要的分支各自獨立的方向發展著。其中岩漿岩石學(magmatic petrology)，著重研究岩漿岩的組成、共生組合，產狀分布、礦產關係、成因機制以及岩漿的形成、活動、演化規律與全球構造的關係等，比外，近年來岩漿岩石學的研究內容已擴大到上地幔的岩石和宇宙星體岩石。沉積岩石學(sedimentary petrology)，著重研究沉積物質的形成、運移、沉積和成岩作用I沉積岩的組成，沉積礦產，沉積環境，沉積相等。變質岩石學(metamorphic petrology)，著重研究變質岩的組成、分布，成因、成礦、原岩恢復、變質相和相系、變質作用和構造活動與地殼演化發展的關係等。

岩石學分支

火成岩岩石學是研究主要由岩漿作用形成的岩石的成分、結構構造，及其形成條件和演化歷史的學科。其運用現代實驗技術、物理化學、流體動力學等理論，闡明各類岩漿的演化運移和冷卻結晶等過程，依據岩漿岩區域地質分布結合大地構造單元，總結各類岩漿岩自然組合的時空分布規律。

沉積岩岩石學是研究沉積物和沉積岩的組成、結構、構造和成因的學科。其主要內容包括沉積物和沉積岩物質成分、粒度及其生物化石群落等的研究；判定沉積環境和沉積物的源區，闡明古地理條件和恢復古構造；根據碎屑物和基質的比例，根據礦物顆粒和有機組分的分選性，進行沉積物和沉積岩的分類；根據化學沉積物的特點判定水體化學性質和海水深度等。

變質岩岩石學是研究地殼內部發生的變質作用，和變質岩的形成特點及其演變歷史的學科，天體隕石的衝擊變質亦屬這一研究範疇。

在地殼演化過程中，地幔、地殼的相互作用，引起區域熱流和構造環境的變化，發生了一系列屬於不同變質相、變質相系和不同形變程度的變質岩石。它們是變質作用在自然界的記錄，因而也是變質岩岩石學的研究對象。變質岩石學又可分為兩個方向：變質地質學和變質實驗岩石學。

工業岩石學是用矽酸鹽工藝學的方法來研究和開發與矽酸鹽礦物有關的資源，又稱工藝岩石學。

其它的還有宇宙岩石學、化學岩石學、實驗岩石學、地幔岩石學、構造岩石學等。

岩石的形成與形成時的地質環境密不可分，岩石建造是地質環境的一種表現。因此為了闡明地質環境，區域地質學、大地構造學、構造地質學和地層學的研究是必不可少的知識；礦物學和地球化學可以闡明岩石中主要造岩礦物和元素遷移變化的規律，它們與化學熱力學和化學反應動力學相結合，可以說明岩石形成過程中可能的物理化學作用過程，以及岩漿發生的可能原岩。

宇宙岩石學可以看作岩石學與天文學之間的聯繫環節，而地幔岩石學可以看作岩石學與地球物理學之間的橋樑，這兩個分支學科擴大了岩石學研究的時空範圍，所研究的深度可達600公里的地幔，時間可以上溯到40億年左右，其研究成果為研究地球早期演化提供了基礎資料。

作為自然體系的岩石組合，其成因是複雜的，受諸多因素所制約，並且與地殼演化有著密切的聯繫。有成效的岩石學研究，一方面要擺脫傳統觀點的束縛，從單純岩石的描述中解放出來；另一方面也要防止簡單化的趨向，把複雜的成因問題納入簡單的成因模式。

學科間關係

岩石學是地質學科領域內的基礎學科之一，它和地質學與其他自然科學有著很密切的關係。因為岩石都是在一定的物理化學條件下形成的礦物集合體，所以要研究岩石，就必須具備礦物學、結晶學、光學、物理學和化學等學科的基本知識。要對岩石進行測試分析，還需要熟悉或掌握各種測試和分析方法方面的知識、技術及設備。要探索岩石的成因，就要模擬岩石的形成條件，這樣還需了解或掌握實驗岩石學和成因礦物學方面的基本知識和技術設備，這就必須有廣泛的物理化學、計算數學、熱動力學、流體力學等學科的知識。同時岩石學的研究成果，又可廣泛地套用於礦床學、地球化學、地質測量學、構造地質學、環境地質學、能源地質學、水文工程地質學等學科。

岩石學套用

(一)岩石學在水文地質中的作用

水文地質學是研究地下水的一門科學。地下水則賦存於岩石的空隙(孔隙和裂隙)之中。而空隙的多少及大小與岩石的性質是有密切關係的。不同成因類型的岩石，它們的成分、結構，構造不同，其孔隙度、儲水性和透水性等也就不同。因此，要研究地下水的賦存條件，必需有岩石學方面的知識。；：；某些深成侵入岩和變質岩，如花崗岩、輝長岩、片麻岩等，由於結構緊密，顆粒較均勻，孔隙度小，不易透水和貯水，故在這類岩石分布的地區找水較為困難，只有沿裂隙較為發育的構造破碎帶，才可找到富水地段，在其它地區均屬貧水地區，只能找到水量小的風化裂隙水。-在噴出岩地區，由於某些噴出岩具有氣孔構造，孔隙往往較大，有的噴出岩柱狀節理髮育，所以透水性好，儲水空間較大。如冀北漢諾壩玄武岩，由於氣孔構造發育與裂隙溝通而成為較好的含水層。；!沉積岩的結構，如碎屑岩的顆粒大小、形狀、分選性、排列方式和相互間的關係等，都會影響岩石的孔隙度，儲水性和透水性。如顆粒較粗的礫岩、砂岩，一般透水性較高。隨著顆粒的變小，透水性逐漸降低。例如顆粒很細的泥質岩，往往是不透水層，而且具隔水性能，這類岩石只有遇到構造變動產生裂隙時，才可以溝通相鄰含水層的地下水。

石灰岩，白雲岩和蒸發岩(石膏、岩鹽等)都是較易溶的岩石，在適當的條件下，它們可形成溶蝕通道，增大其透水性和儲水空間。如廣東肇慶的石灰岩地區，由於溶蝕而形成地；F河流。

總之，岩石學的研究對了解地下水資源的儲集、運移和分布規律都具有極其重要的意義。

(二)岩石學在工程地質中的作用

岩石是工程地質的物質基礎(工程的地基和圍岩)，除空間衛星站外，人類的重大工程建設，其基礎幾乎都離不開岩石。岩體的物理力學性質及結構的好壞，對工程成敗起決定性作用。如修地下建築(隧道、捷運、地下發電站、地下油庫、地下飛機庫，地下軍艦!庫等工程)時，往往要把整座山中間挖空，必須注意圍岩的穩定性問題。岩體穩定性與岩石的成因類型、成分、結構，構造以及各種岩石的組合特徵等都有密切關係。例如在花崗岩區建立地下油庫，由於花崗岩結構緻密堅硬，抗壓強度高，岩體巨大，中間無軟弱岩石夾層，不易坍塌，施工較安全，造價較低。若在軟弱易碎的岩石中建設，則施工困難，投資大，造價高。一般來說結晶岩的工程力學性能比沉積岩好。但影響岩體的工程力學性質的因素是多方面的，必須仔細研究。

高壩或重型建築物，一般應建在堅硬的基岩上，如三門峽水庫大壩即建在閃長玢岩之上，切忌建在有軟弱夾層的基岩上。若堅硬基岩中含薄層的綠泥石片岩，絹雲母片岩，泥質頁岩等軟弱夾層，可導致建築物滑塌，造成巨大損失。