一、岩浆与岩浆岩体系
1. 名词解释
1、岩浆
地下深部形成的高温熔融或部分熔融的硅酸盐物质,通常含有晶体、熔体和挥发分,是岩浆岩形成的物质基础。
2、部分熔融
岩石在一定温压条件下并非整体熔化,而是其中低熔点矿物或组分优先熔化的过程,是岩浆形成的重要机制。
3、鲍温反应系列
描述岩浆冷却结晶过程中矿物结晶顺序的规律,包括不连续反应系列和连续反应系列,可解释岩浆岩矿物组合的形成。
4、岩浆结晶分异作用
岩浆冷却过程中早期结晶矿物与残余熔体分离,使岩浆成分不断演化的过程。
5、同化混染作用
岩浆在上升或侵位过程中熔融、吸收围岩物质,从而改变自身化学成分的作用。
6、岩浆混合作用
两种或多种成分不同、温度不同的岩浆发生混合,形成中间成分或不均一岩石的过程。
7、斑状结构
岩石中较大的斑晶分布于较细小的基质中,常反映岩浆经历了两阶段冷却过程。
8、玻璃质结构
岩浆快速冷却,来不及结晶而形成火山玻璃的结构,常见于黑曜岩、浮岩等火山岩。
9、辉绿结构
斜长石呈板条状,辉石充填其间的结构,常见于浅成基性岩,如辉绿岩。
10、火山碎屑物
火山喷发过程中产生的岩屑、晶屑、玻屑等碎屑物质,是火山碎屑岩的重要组成。
11、超基性岩
二氧化硅含量低于约45%,富含橄榄石、辉石等铁镁矿物的岩浆岩,如橄榄岩、辉石岩。
12、岩浆侵位作用
岩浆沿构造裂隙或薄弱带进入地壳一定部位并冷凝成岩的过程。
13、原生岩浆
形成于没有经过熔融或其它任何成分变化的地幔岩,直接代表源区部分熔融产物的岩浆。
14、全晶质结构
指岩石全部由矿物晶体组成,不含玻璃质的结构。常见于缓慢冷凝的深成侵入岩中。
15、流纹构造
喷出岩(如流纹岩)中特有的构造,表现为不同颜色的玻璃质、微晶或雏晶顺着岩浆流动的方向呈波浪状、条带状定向排列。
2. 简答题
1、简述岩浆形成的主要条件。
答:岩浆形成通常需要以下条件:
① 温度升高,使岩石达到部分熔融条件;
② 压力降低,如地幔上升减压熔融;
③ 挥发分加入,特别是水能降低岩石熔点;
④ 地壳或地幔物质具备可熔组分。
常见环境包括洋中脊、俯冲带、地幔柱和大陆裂谷。
2、简述鲍温反应系列的岩石学意义。
答:鲍温反应系列说明矿物随岩浆冷却的结晶顺序。早期结晶矿物多为高温矿物,如橄榄石、辉石、钙质斜长石;晚期结晶矿物多为低温矿物,如钾长石、白云母、石英。它有助于解释岩浆岩矿物组合、结晶分异和岩浆演化过程。
3、简述侵入岩与喷出岩在结构上的主要差异。
答:侵入岩在地下缓慢冷却,矿物结晶较充分,常具中粗粒结构,如花岗岩、辉长岩。喷出岩在地表或近地表快速冷却,晶粒细小,常具隐晶质、玻璃质、斑状结构,如流纹岩、玄武岩。
4、简述岩浆岩按二氧化硅含量的分类。
答:可分为四类:
① 酸性岩:SiO₂ > 63%,如花岗岩、流纹岩;
② 中性岩:SiO₂ 约52%—63%,如闪长岩、安山岩;
③ 基性岩:SiO₂ 约45%—52%,如辉长岩、玄武岩;
④ 超基性岩:SiO₂ < 45%,如橄榄岩、辉石岩。
5、简述岩浆挥发分对岩浆作用的影响。
答:挥发分可降低岩石熔点,促进部分熔融;降低岩浆黏度或改变岩浆流动性;促进矿物结晶和热液作用;在火山喷发时,挥发分快速释放可增强爆炸性。
6、简述花岗岩和玄武岩的主要区别。
答:花岗岩为酸性侵入岩,颜色浅,主要矿物为石英、钾长石、斜长石和云母,常具粗粒结构。玄武岩为基性喷出岩,颜色深,主要矿物为辉石、基性斜长石,有时含橄榄石,常具细粒、隐晶质或气孔构造。
7、简述火山岩常见构造类型。
答:常见构造包括:气孔构造、杏仁构造、流纹构造、枕状构造、块状构造和火山碎屑构造。其中枕状构造常指示水下喷发环境。
8、简述岩浆岩命名时常依据哪些因素。
答:主要依据矿物组成、化学成分、结构构造和产状。侵入岩多依据矿物组成命名,火山岩常结合化学成分和显微结构命名。
9、简述岩浆岩按矿物颗粒大小分类的主要结构类型。
答:岩浆岩按显晶质颗粒绝对大小可分为:粗粒结构(颗粒直径>5mm)、中粒结构(颗粒直径2~5mm)、细粒结构(颗粒直径0.2~2mm)以及微粒结构(颗粒直径<0.2mm,镜下可见)。
10、简述辉长结构与闪长结构在矿物组成和形态关系上的主要区别。
答:辉长结构见于基性岩(辉长岩),表现为斜长石和辉石的自形程度相近,皆呈半自形粒状;闪长结构见于中性岩(闪长岩),主要由中性斜长石和角闪石组成,斜长石自形程度通常高于角闪石,呈长条状。
11、简述鲍温反应原理的核心内容。
答:岩浆在结晶过程中,先析出的矿物由于物理化学条件的改变与剩余岩浆发生反应,使矿物成分发生变化并产生新矿物。随温度降低,反应按不连续系列(橄榄石→辉石→角闪石→黑云母)和连续系列(钙长石→钠长石)有规律地进行。
3. 论述题
1、论述岩浆从形成到岩浆岩形成的主要过程。
答题要点:
① 岩浆源区形成:地幔或地壳岩石在升温、减压或挥发分加入条件下发生部分熔融。
② 岩浆上升:岩浆密度较小,沿断裂、裂隙或构造薄弱带上升。
③ 岩浆演化:上升过程中可发生结晶分异、同化混染、岩浆混合等作用。
④ 岩浆侵位或喷发:岩浆在地下冷凝形成侵入岩,喷出地表形成火山岩。
⑤ 冷却结晶:冷却速度决定岩石结构,缓慢冷却形成粗粒结构,快速冷却形成细粒、隐晶质或玻璃质结构。
2、论述岩浆分异作用对岩浆岩多样性的影响。
答题要点:
岩浆分异使同一母岩浆可以形成多种不同成分的岩石。早期结晶的铁镁矿物和钙质斜长石如果从熔体中分离,残余岩浆会逐渐富硅、富碱,向中性、酸性方向演化。分异作用可形成从超基性岩、基性岩到中酸性岩的一系列岩石组合,也可导致矿产元素富集,如铬、镍、钒、钛、稀有金属等。
3、论述岩浆岩结构构造与冷却环境之间的关系。
答题要点:
地下深成环境冷却慢,矿物有充分时间生长,形成粗粒、等粒结构。浅成环境冷却速度中等,常形成细粒、斑状或辉绿结构。喷出环境冷却快,常形成隐晶质、玻璃质结构。若岩浆先在地下缓慢冷却形成斑晶,再喷出快速冷却形成细基质,则形成斑状结构。气孔、杏仁、流纹、枕状等构造可反映挥发分释放、岩浆流动和喷发环境。
4、论述基性岩浆与酸性岩浆在性质和喷发方式上的差异。
答题要点:
基性岩浆二氧化硅含量低,温度高,黏度低,流动性强,挥发分较易逸散,喷发多为溢流式,常形成玄武岩熔岩流。酸性岩浆二氧化硅含量高,温度较低,黏度大,挥发分不易逸散,压力积累后容易发生爆炸式喷发,形成流纹岩、火山灰、浮岩等。
5、论述侵入岩与喷出岩在显微结构、宏观构造及产状上的本质差异。
答题要点:
- 产状上:侵入岩形成于地壳内部,具有岩基、岩株、岩床等侵入产状;喷出岩喷出地表,形成熔岩流、熔岩冢等火山产状。
- 结构上:侵入岩冷凝慢,以全晶质、等粒或似斑状结构为主,晶体发育完整;喷出岩骤冷,以斑状(基质为隐晶质或玻璃质)、间粒、交织或全玻璃质结构为主。
- 构造上:侵入岩多呈均一的块状构造或条带状构造;喷出岩常发育特征的气孔构造、杏仁构造、流纹构造和柱状节理。
6、论述玄武岩、安山岩、流纹岩在镜下鉴定特征与化学成分(主要是SiO₂)的演化对应关系。
答题要点:
- 玄武岩(基性,SiO₂ 45%~52%):镜下常见细小条状斜长石微晶交织,背景有暗色火山玻璃,常具间粒或间隐结构,基性斜长石与辉石共生。
- 安山岩(中性,SiO₂ 52%~63%):具有特征的交织结构(安山结构),中性斜长石微晶呈半定向平行流线状排列,斑晶多为中长石及角闪石。
- 流纹岩(酸性,SiO₂ >65%):镜下具显著的流纹构造,玻璃质与微晶顺流向排列,常含石英和钾长石斑晶,基质常见脱玻化形成的球粒。
4. 选择题
1、下列哪种岩石通常属于酸性侵入岩?
A. 辉长岩
B. 橄榄岩
C. 花岗岩
D. 玄武岩
答案:C。 花岗岩为典型酸性侵入岩。
2、岩浆快速冷却最容易形成哪种结构?
A. 粗粒结构
B. 玻璃质结构
C. 等粒结构
D. 花岗结构
答案:B。 快速冷却时矿物来不及结晶,易形成玻璃质结构。
3、下列矿物中,一般属于高温早期结晶矿物的是?
A. 石英
B. 白云母
C. 橄榄石
D. 钾长石
答案:C。 橄榄石属于鲍温反应系列中的高温矿物。
4、玄武岩的侵入岩对应物通常是?
A. 花岗岩
B. 流纹岩
C. 辉长岩
D. 正长岩
答案:C。 玄武岩和辉长岩成分相近,分别为喷出岩和侵入岩。
5、流纹构造最常见于哪类岩石?
A. 深成岩
B. 火山岩
C. 变质岩
D. 蒸发岩
答案:B。 流纹构造常见于黏度较大的酸性火山岩。
6、下列哪种作用可使岩浆成分逐渐富硅、富碱?
A. 机械压实
B. 结晶分异
C. 区域变质
D. 蒸发沉积
答案:B。 早期铁镁矿物分离后,残余岩浆常向富硅方向演化。
7、枕状构造通常指示什么环境?
A. 干旱湖泊
B. 沙漠沉积
C. 水下火山喷发
D. 深成侵入
答案:C。 枕状熔岩多形成于水下玄武质岩浆喷发。
8、下列哪一项不是岩浆演化的主要方式?
A. 结晶分异
B. 同化混染
C. 岩浆混合
D. 机械搬运分选
答案:D。 机械搬运分选主要属于沉积作用过程。
9、下列属于喷出岩特有的宏观构造是( )
A. 块状构造
B. 斑杂构造
C. 气孔与杏仁构造
D. 条带状构造
答案:C。 气孔与杏仁构造是喷出岩因挥发分逸散和后续充填形成的特有构造。
10、具有"交织结构(安山结构)"的典型岩石是( )
A. 玄武岩
B. 安山岩
C. 流纹岩
D. 闪长岩
答案:B。 安山岩以交织结构(安山结构)为特征,斜长石微晶呈半定向交织排列。
二、沉积与沉积岩体系
1. 名词解释
1、沉积作用
风化、剥蚀产生的物质经搬运后,在一定环境中沉降、堆积的过程。
2、风化作用
地表或近地表岩石在物理、化学和生物作用下发生破碎、分解和成分改变的过程。
3、搬运作用
风化产物在流水、风、冰川、海浪、重力等动力作用下发生移动的过程。
4、成岩作用
松散沉积物埋藏后,在压实、胶结、重结晶、交代等作用下转变为沉积岩的过程。
5、层理
沉积物在沉积过程中因成分、粒度、颜色或结构变化而形成的层状构造。
6、交错层理
由水流或风形成的倾斜层系,常用于判断古水流方向和沉积环境。
7、分选性
碎屑颗粒大小均一程度。颗粒大小越一致,分选越好。
8、磨圆度
碎屑颗粒棱角被磨蚀的程度,反映搬运距离、搬运动力和颗粒性质。
9、沉积相
在一定沉积环境中形成的一套具有特定岩性、结构、构造和古生物特征的沉积记录。
10、碳酸盐岩
主要由方解石、白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩,如石灰岩、白云岩。
11、蒸发岩
在干旱、封闭或半封闭水体中,因强烈蒸发导致盐类矿物沉淀形成的岩石,如石膏、岩盐。
12、浊流沉积
由含大量悬浮沉积物的高密度水流沿斜坡向下运动并沉积形成的沉积体,常见递变层理。
13、结构成熟度
指碎屑沉积物在搬运和沉积作用过程中,其碎屑组分的机械分选和磨圆达到终端状态的程度。以杂基含量低、分选好、磨圆高为成熟度高。
14、粒序层理
又称递变层理,在同一层里内,从底到顶骨架碎屑颗粒由粗逐渐变细的沉积层理构造,常由浊流沉积形成。
15、杂基
充填于细、粗碎屑颗粒与原生孔隙之间,与粗碎屑一起以机械悬浮方式沉积下来的细粒泥质、粉砂质组分(粒径通常<0.03mm)。
16、胶结物
在成岩期或后生期,由孔隙水溶液发生化学沉淀析出、充填于碎屑孔隙中的自生晶体矿物物质(如碳酸盐、硅质)。
17、核形石
由核心和核外藻包壳构成的同心状、呈不规则波浪状圈层的生物碳酸盐颗粒。
2. 简答题
1、简述碎屑沉积岩形成的一般过程。
答:包括母岩风化、剥蚀,碎屑物质搬运,沉积物沉降堆积,以及埋藏后的压实、胶结和成岩作用。其形成受物源区性质、气候、地形、搬运动力和沉积环境控制。
2、简述碎屑颗粒的粒度、分选和磨圆度的地质意义。
答:粒度反映搬运动力强弱;分选性反映搬运介质能量稳定程度;磨圆度反映搬运距离和磨蚀程度。一般来说,搬运距离越远,颗粒越圆,分选越好。
3、简述砂岩的主要分类依据。
答:砂岩主要依据碎屑颗粒成分和杂基含量分类。按成分可分为石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩;若杂基含量高,可称为杂砂岩。石英含量高通常表示成熟度较高。
4、简述沉积构造在环境判断中的作用。
答:沉积构造可指示沉积介质和水动力条件。例如交错层理可指示水流或风向;波痕可反映浅水或风成环境;泥裂指示间歇暴露;递变层理常与浊流沉积有关。
5、简述碳酸盐沉积与碎屑沉积的主要区别。
答:碎屑沉积主要来自陆源物质的风化、搬运和堆积;碳酸盐沉积多与化学沉淀、生物作用和海洋环境有关。碳酸盐沉积对水温、水深、盐度、清洁程度和生物活动较敏感。
6、简述成岩作用的主要类型。
答:包括压实作用、胶结作用、重结晶作用、交代作用、溶解作用和自生矿物形成。这些作用会改变沉积物孔隙度、结构、矿物成分和岩石强度。
7、简述砾岩与角砾岩的区别。
答:二者均为粗碎屑岩。砾岩中砾石磨圆度较高,说明经历了一定搬运距离;角砾岩中碎屑多呈棱角状,通常指示近源快速堆积。
8、简述蒸发岩形成的环境条件。
答:通常形成于干旱气候、蒸发强烈、水体补给有限、封闭或半封闭的湖泊、潟湖或海湾环境中。随蒸发增强,盐类矿物按溶解度不同依次沉淀。
9、简述碎屑沉积岩中杂基和胶结物的异同。
答:相同点:两者均充填在粗碎屑骨架颗粒之间,起支撑或充填孔隙空间的作用。不同点:成因不同。杂基是同沉积的、机械悬浮堆积的细粒泥质组分;胶结物是后成岩的、从溶液中化学沉淀出来的自生晶体物质。
10、简述随着埋藏深度增加,砂岩与页岩原生孔隙度的演化衰减规律。
答:两者孔隙度随深度增加均呈指数级衰减。页岩(泥质岩)压实极为剧烈,原生孔隙度自表层近50%在6000英尺深处迅速跌至不足5%;砂岩绝对衰减速率较平缓,自45%缓慢压实,同等深度仍能保留30%左右。
11、简述平行层理与水平层理的形态及水动力环境区别。
答:平行层理主要发育于粗砂岩和细砂岩中,纹层平行,是强水动力(高能急流)条件的产物;水平层理发育在细粒粉砂和泥质岩中,纹层极薄,是在静水(低能)环境下悬浮物质沉淀形成的。
3. 论述题
1、论述碎屑沉积岩从物源区到成岩阶段的演化过程。
答题要点:
① 母岩风化剥蚀,形成碎屑颗粒、黏土和溶解物质。
② 搬运过程中颗粒发生破碎、磨圆、分选,化学不稳定矿物逐渐减少。
③ 在河流、湖泊、三角洲、海岸、深海等环境中沉积。
④ 埋藏后经压实作用排出孔隙水,胶结物沉淀使颗粒固结。
⑤ 成岩过程中可发生溶解、交代、重结晶和自生矿物形成,最终形成沉积岩。
2、论述沉积岩结构、构造对古环境恢复的意义。
答题要点:
沉积岩保存了沉积环境信息。粒度反映动力条件;分选和磨圆反映搬运过程;层理、交错层理、波痕、泥裂、递变层理等构造可判断水流方向、沉积介质、暴露条件和沉积事件。化石、生物扰动、碳酸盐结构和蒸发岩组合也可反映水深、盐度、气候和生物活动。综合这些特征可恢复古河流、湖泊、海岸、三角洲、浅海、深海等沉积环境。
3、论述碳酸盐岩的形成条件及主要岩石类型。
答题要点:
碳酸盐岩多形成于温暖、清洁、浅海环境,受生物活动、水温、盐度、水深和水动力控制。主要岩石类型包括石灰岩、白云岩、生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、泥晶灰岩、礁灰岩等。强水动力环境易形成颗粒灰岩,如鲕粒灰岩;低能环境易形成泥晶灰岩;生物繁盛区可形成礁灰岩。后期白云石化可形成白云岩。
4、论述沉积相分析的基本思路。
答题要点:
沉积相分析应综合岩性、粒度、沉积构造、古生物、层序关系和空间展布。先识别单层或岩相特征,再组合成相序,最后解释沉积环境。常见相包括冲积扇相、河流相、湖泊相、三角洲相、滨岸相、浅海相、深海相和碳酸盐台地相。
5、论述与碎屑沉积岩形成相关的四大主要地质作用阶段及其机械分选本质。
答题要点:
- 风化作用:母岩在常温常压下发生物理破碎和化学分解,提供物质源头。
- 搬运作用:风化产物受流水、风或冰川驱动迁移。在水流搬运中,由于能量降低,颗粒发生显著的密度和粒度分选(大颗粒先沉,小颗粒后沉),使结构成熟度不断提升。
- 沉积作用:当介质能量不足以携带碎屑时,物质按重力或化学规律堆积。
- 成岩作用:沉积物经埋藏压实、胶结物化学沉淀及重结晶,最终固结成岩,原生孔隙度在此时随压力呈指数级减少。
6、论述碳酸盐岩(如石灰岩、白云岩)的主要显微组分划分(以颗粒、泥晶、亮晶为主体)。
答题要点:
- 颗粒(骨架):包括内碎屑(已固结或半固结的碳酸盐沉积物经水流破坏再沉积的碎屑)、生物碎屑(化石残体)、鲕粒(具同心圆圈层的球状颗粒)及核形石。
- 泥晶(基质):粒径极细(<0.004mm)的碳酸盐泥,代表低能静水环境的机械悬浮沉淀物,镜下呈暗淡的浑浊状。
- 亮晶(胶结物):化学结晶的自生方解石晶体,填充于颗粒孔隙间,晶体干净透明,干涉色鲜艳,代表高能环境清洗掉泥晶后的孔隙沉淀。
4. 选择题
1、下列哪种构造常指示沉积物曾经暴露于地表并干裂?
A. 交错层理
B. 泥裂
C. 递变层理
D. 枕状构造
答案:B。 泥裂常形成于潮坪、湖滩等间歇暴露环境。
2、碎屑颗粒分选好通常说明什么?
A. 搬运动力极不稳定
B. 颗粒来源单一且未经搬运
C. 搬运介质能量较稳定
D. 成岩作用很弱
答案:C。 稳定动力条件有利于颗粒按粒度分选。
3、石英砂岩通常表示较高的哪种成熟度?
A. 结构成熟度和成分成熟度
B. 变质成熟度
C. 岩浆成熟度
D. 构造成熟度
答案:A。 石英稳定,含量高常说明成分成熟度高。
4、下列哪种岩石属于化学沉积岩或生物化学沉积岩?
A. 砾岩
B. 砂岩
C. 石灰岩
D. 粉砂岩
答案:C。 石灰岩主要由碳酸盐矿物组成,可由化学或生物作用形成。
5、递变层理最常见于哪类沉积?
A. 浊流沉积
B. 风成沙丘沉积
C. 火山熔岩流
D. 接触变质带
答案:A。 浊流沉积中常见由粗到细的正递变层理。
6、角砾岩通常指示什么特征?
A. 远源长距离搬运
B. 近源快速堆积
C. 深海静水沉积
D. 化学沉淀
答案:B。 棱角状碎屑说明搬运距离短。
7、下列哪种环境最有利于蒸发岩形成?
A. 湿润开放大洋
B. 干旱封闭湖盆
C. 高山冰川
D. 深海洋盆
答案:B。 强蒸发和封闭水体有利于盐类矿物沉淀。
8、交错层理最常用于判断什么?
A. 岩浆温度
B. 古水流或古风向
C. 变质压力
D. 岩石年龄
答案:B。 交错层理的倾向可反映古流向。
9、浊流沉积(浊积岩)最特征的层理构造是( )
A. 水平层理
B. 槽状交错层理
C. 粒序层理
D. 板状交错层理
答案:C。 浊流沉积中常见由粗到细的正递变层理(粒序层理)。
10、碳酸盐岩中,由高能水流冲刷搬运、将泥晶组分滤去、随后由孔隙水沉淀出干净方解石晶体的充填物称为( )
A. 杂基
B. 泥晶
C. 亮晶
D. 鲕粒
答案:C。 亮晶是化学沉淀的方解石晶体充填物,晶体干净透明。
三、变质与变质岩体系
1. 名词解释
1、变质作用
原岩在基本保持固态的条件下,受温度、压力、流体和应力影响,矿物成分、结构构造发生改变的地质作用。
2、原岩
发生变质作用之前的岩石,可为岩浆岩、沉积岩或早期变质岩。
3、区域变质作用
大范围内由构造运动、深埋、温压升高等引起的变质作用,常与造山带有关。
4、接触变质作用
岩浆侵入体周围围岩受热发生的局部变质作用,主要受温度控制。
5、动力变质作用
岩石在断裂带或剪切带中受强烈定向压力和机械破碎作用发生的变质作用。
6、变质级
表示变质作用强弱程度的概念,通常由低级、中级到高级,对应温度压力逐渐升高。
7、特征变质矿物
只在特定变质条件下稳定出现的矿物,可用于判断变质温压条件,如蓝晶石、矽线石、石榴子石等。
8、片理
片状、柱状或板状矿物定向排列形成的面状构造,常见于片岩、千枚岩等。
9、片麻状构造
浅色矿物和暗色矿物呈条带状或透镜状相间排列的构造,常见于片麻岩。
10、重结晶作用
矿物在固态条件下重新结晶,使晶粒大小、形态或组合发生改变的作用。
11、交代作用
流体参与下岩石与外来组分发生物质交换,导致矿物成分改变的作用。
12、榴辉岩
主要由石榴子石和绿辉石组成的高压变质岩,常与深俯冲环境有关。
13、变质相
指在一定的温度、压力和化学条件下,达到化学平衡的一套特定变质矿物组合。不同的原岩在同一变质相内会产生不同的矿物组合,但均反映相同的温压区间。
14、变斑晶
变质岩中在固体状态下重结晶生长出来的、体积极显著大于周围基质矿物的自形晶体(如云母片岩中的石榴石)。
15、动力变质岩
在断裂带或强烈构造变形带内,由于定向构造应力(剪切力、压力)占绝对主导,原岩发生机械破碎、变形和重结晶而形成的变质岩。
16、条带状构造
高级区域变质岩(如片麻岩)中常见的宏观构造,表现为成分不同的长英质(浅色)和暗色(如黑云母、角闪石)矿物相间成带状排列。
2. 简答题
1、简述控制变质作用的主要因素。
答:主要因素包括温度、压力、差异应力、流体和时间。温度控制矿物反应和重结晶;压力影响矿物稳定范围;差异应力促使矿物定向排列;流体促进化学反应和元素迁移;时间影响反应程度。
2、简述变质岩常见结构构造。
答:常见结构包括变晶结构、粒状变晶结构、鳞片变晶结构、斑状变晶结构等。常见构造包括板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、块状构造和条带状构造。
3、简述板岩、千枚岩、片岩和片麻岩的变质程度变化。
答:它们通常代表泥质岩随变质程度升高形成的系列:板岩为低级变质,颗粒细,具板状构造;千枚岩具丝绢光泽;片岩矿物较粗,片理明显;片麻岩为高级变质,常具片麻状构造。
4、简述接触变质岩的主要特点。
答:接触变质岩主要形成于侵入体周围,温度影响显著,压力作用相对较弱。常形成角岩、大理岩、石英岩等。其变质范围通常呈环带状分布,靠近侵入体变质程度较高。
5、简述变质矿物组合的意义。
答:变质矿物组合反映特定温压条件下矿物之间的稳定关系,可用于判断变质级、变质相、原岩性质和构造环境。例如蓝闪石常指示高压低温环境,矽线石常指示较高温变质条件。
6、简述进变质作用与退变质作用的区别。
答:进变质作用指岩石随温度、压力升高而发生的变质作用,形成较高级矿物组合。退变质作用指岩石在温压降低过程中发生的矿物反应,常需要流体参与,形成较低级矿物组合。
7、简述大理岩和石英岩的原岩及特征。
答:大理岩原岩通常为石灰岩或白云岩,主要矿物为方解石或白云石,遇稀盐酸可反应。石英岩原岩通常为石英砂岩,主要由石英组成,坚硬致密。
8、简述高压低温变质作用的构造意义。
答:高压低温变质作用常见于俯冲带,说明岩石在较低地温梯度下被快速带入深部。蓝片岩和榴辉岩是重要标志岩石。
9、简述变质作用的主要类型。
答:主要类型包括:区域变质作用(大面积温压流体联合驱动)、接触变质作用(岩浆侵入体热能驱动)、动力变质作用(构造断裂带应力驱动)、混合岩化作用(超深变质超深熔融)以及交代变质作用(大规模化学流体交换)。
10、简述板岩、千枚岩、片岩、片麻岩在结构构造上的演化序列。
答:随着变质程度(温度和压力)由低到高,泥质原岩依次演化为:板岩(具板状劈理,微晶重结晶极弱)→千枚岩(具千枚状构造,绢云母显丝绢光泽)→片岩(具片状构造,片状矿物肉眼可见并定向排列)→片麻岩(具片麻状或条带状构造,粒状长石英与片状/柱状暗色矿物相间定向排列)。
11、简述如何通过镜下残留的变余结构(如变余砂状结构)来推断变质岩的原岩。
答:变余结构是原岩的结构在变质作用中未被完全破坏而部分保留下来的结构。例如镜下若能看到石英碎屑颗粒的机械磨圆轮廓(变余砂状结构),即使基质已完全重结晶为绢云母,也可以明确推断该变质岩的原岩是沉积岩中的砂岩。
3. 论述题
1、论述泥质岩随区域变质程度升高形成的典型岩石和矿物变化。
答题要点:
泥质岩在低级变质条件下形成板岩,出现绿泥石、绢云母等矿物;变质程度升高形成千枚岩,片理增强,具丝绢光泽;中级变质形成云母片岩,可出现黑云母、石榴子石、十字石、蓝晶石等;高级变质形成片麻岩,可出现钾长石、矽线石等。整体表现为矿物粒度增大、片理增强到片麻状构造发育,含水矿物减少,高温矿物增多。
2、论述变质作用类型与构造环境之间的关系。
答题要点:
区域变质作用常与造山带、地壳加厚和板块碰撞有关;接触变质作用常与岩浆侵入有关;动力变质作用常发生于断裂带、韧性剪切带;高压低温变质作用常见于俯冲带;高温低压变质作用可见于岩浆活动强烈区或弧后环境;超高压变质作用常指示大陆深俯冲过程。
3、论述变质岩研究如何反映地壳演化过程。
答题要点:
变质岩保存了温压条件、变形作用、流体活动和构造运动信息。通过矿物组合可估算变质温压条件,通过变质带和变质相可恢复地热梯度,通过变质年龄可确定构造事件时间,通过进变质和退变质矿物组合可重建岩石的 P-T-t 轨迹。因此变质岩是研究造山作用、俯冲碰撞、地壳加厚和深部物质循环的重要对象。
4、论述接触变质作用形成的变质晕特征。
答题要点:
岩浆侵入体释放热量,使周围围岩发生热变质,形成围绕侵入体分布的变质晕。靠近侵入体温度高,变质程度强;远离侵入体温度降低,变质程度减弱。泥质岩可形成角岩,碳酸盐岩可形成大理岩,砂岩可形成石英岩。若有流体加入,还可能发生交代作用,形成矽卡岩等。
5、论述泥质区域变质岩随着埋藏深度(温压谱系)增加的动态演化历史及各阶段特征变质矿物。
答题要点:
- 浅变质阶段(~10km):温度压力较低,原岩(泥岩)发生重结晶和构造变形,形成板岩和千枚岩。特征矿物为绢云母、绿泥石。
- 中变质阶段(10~20km):温压持续升高,发生脱水反应,千枚岩向片岩转化。随着变质等级由低到高,依次出现标志性的特征指数矿物:黑云母→石榴石→十字石→蓝晶石。
- 深变质阶段(>20km):处于高能高温环境,发生强烈的固相重结晶及分异,片岩向片麻岩转化,矿物晶体粗大并产生条带状构造。特征矿物出现矽线石、钾长石,原岩孔隙彻底致密化。
6、论述动力变质岩中"脆性碎裂"向"韧性剪切"演化的显微结构变化规律。
答题要点:
- 地壳浅部(脆性变形域):以机械挤压和脆性断裂为主,晶体发生破裂。镜下可见颗粒变晶边缘粗糙、发育微裂隙、矿物波状消光明显,形成碎裂岩,其特征是碎斑具有尖锐的棱角,基质为更细小的机械碎屑。
- 地壳深部(韧性变形域,高稳高压):由于温度升高,岩石进入塑性流变状态,发生韧性剪切和动态重结晶。镜下碎斑被强烈拉长拉扁,形成眼球状,且周围长英质基质发生动态定向结晶,形成具有特征眼球状结构及流晶线理的糜棱岩。
4. 选择题
1、下列哪种岩石通常由石灰岩变质形成?
A. 石英岩
B. 大理岩
C. 片麻岩
D. 板岩
答案:B。 石灰岩经重结晶作用可形成大理岩。
2、蓝片岩常指示哪种变质环境?
A. 高温低压
B. 高压低温
C. 低温低压
D. 高温高压
答案:B。 蓝片岩是俯冲带高压低温变质作用的重要标志。
3、下列哪种矿物常作为中高级变质的标志矿物?
A. 石盐
B. 石榴子石
C. 方解石
D. 石膏
答案:B。 石榴子石常见于中级及以上变质岩中。
4、接触变质作用最主要的控制因素是?
A. 温度
B. 风力
C. 搬运距离
D. 沉积速率
答案:A。 接触变质主要由岩浆侵入带来的热量引起。
5、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩通常反映什么变化?
A. 沉积颗粒逐渐变细
B. 岩浆温度逐渐降低
C. 变质程度逐渐升高
D. 风化程度逐渐减弱
答案:C。 该系列代表泥质岩区域变质程度升高。
6、榴辉岩的典型矿物组合是?
A. 石英 + 钾长石
B. 石榴子石 + 绿辉石
C. 方解石 + 白云石
D. 橄榄石 + 普通辉石
答案:B。 榴辉岩主要由石榴子石和绿辉石组成。
7、片理形成的主要原因是?
A. 矿物定向排列
B. 岩浆快速冷却
C. 蒸发结晶
D. 碎屑机械沉积
答案:A。 片状或柱状矿物在定向压力下排列形成片理。
8、石英砂岩变质后常形成?
A. 石英岩
B. 大理岩
C. 玄武岩
D. 辉长岩
答案:A。 石英砂岩经重结晶形成石英岩。
9、泥质原岩在中等变质程度时,最常出现的特征性变斑晶矿物是( )
A. 绢云母
B. 绿泥石
C. 石榴石
D. 辉石
答案:C。 石榴石是中高级变质的标志性变斑晶矿物。
10、糜棱岩属于下列哪种变质作用类型的代表岩石( )
A. 接触变质作用
B. 区域变质作用
C. 动力变质作用
D. 混合岩化作用
答案:C。 糜棱岩形成于韧性剪切带,是动力变质作用的典型产物。
四、大地构造岩石学体系
1. 名词解释
1、洋中脊
大洋板块扩张中心,地幔物质上涌减压熔融,形成洋壳玄武岩和辉长岩的重要构造部位。
2、洋中脊玄武岩
形成于洋中脊扩张环境的玄武岩,通常来源于亏损地幔的减压熔融。
3、岛弧岩浆作用
发生于俯冲带上覆板块的岩浆作用,常形成玄武岩、安山岩、英安岩和流纹岩组合。
4、活动大陆边缘
大洋板块向大陆板块之下俯冲形成的构造边缘,常伴随火山弧、增生楔、深海沟和岩浆侵入活动。
5、大陆裂谷
大陆岩石圈受拉张作用发生破裂、下陷和岩浆活动的构造环境,常形成玄武岩、碱性岩和陆相沉积组合。
6、碰撞造山带
大陆板块之间碰撞形成的强烈挤压变形带,常伴随区域变质、花岗质岩浆作用和深部岩石折返。
7、增生楔
俯冲带中从俯冲板片上刮削下来的沉积物和洋壳物质堆积形成的楔状构造体。
8、弧后盆地
岛弧或陆缘弧后方因拉张作用形成的盆地,可发育玄武质岩浆活动和海相沉积。
9、高压低温变质带
常位于俯冲带附近,以蓝片岩、榴辉岩等为代表,反映低地温梯度下的深俯冲环境。
10、克拉通
长期稳定的古老大陆岩石圈块体,通常变形变质较弱,岩石圈厚度较大。
11、大火成岩省
短时间内喷发或侵入大量基性岩浆形成的巨大岩浆岩区,常与地幔柱或岩石圈伸展有关。
12、构造岩石组合
特定构造环境中形成并共生的一套岩石类型,可用于判断古构造背景。
13、蛇绿岩套
指一套由超镁铁质岩、基性侵入岩(辉长岩)、基性喷出岩(枕状玄武岩)以及上覆的深海沉积物(如放射虫燧石岩)组成的特定岩石组合,代表古代大洋岩石圈的残片。
14、双变质带
在板块俯冲带造山带中,平行排列、成因紧密相关的两个性质完全不同的变质带:靠大洋侧的高压低温变质带(如蓝闪石片岩相、榴辉岩相)和靠大陆侧的低压高温变质带(如角闪岩相、麻粒岩相)。
15、高压-超高压变质带
在板块俯冲碰撞过程中,由于地壳物质被强行带入地幔深部(>80~100km),在极高压力和相对较低温度下发生变质改造所形成的构造带。以出现柯石英、金刚石等超高压矿物为特征。
16、双峰式火山岩
在大陆裂谷或张裂构造环境中产出的一套特征火山岩组合,其化学成分和岩石类型呈现极端的两级分化:大量基性玄武岩与大量酸性流纹岩共生,而缺少中性安山岩。
17、构造相
在特定的大地构造环境(如俯冲、碰撞、裂谷)中产生的一套能够灵敏指示该动力学背景的特定岩石、结构和构造的组合。
2. 简答题
1、简述不同板块边界的主要岩石组合。
答:离散型边界如洋中脊常形成玄武岩、辉长岩、辉绿岩和超基性岩。汇聚型边界如俯冲带常形成安山岩、花岗闪长岩、蓝片岩、榴辉岩和混杂岩。碰撞带常见片麻岩、片岩、混合岩、花岗岩和高压—超高压变质岩。转换边界常发育断层岩、糜棱岩和角砾岩。
2、简述洋中脊岩浆作用的成因。
答:洋中脊处板块拉张,软流圈地幔上升发生减压熔融,产生玄武质岩浆。岩浆喷出形成枕状玄武岩,侵入形成辉绿岩墙群和辉长岩,下部残留橄榄岩,构成典型洋壳岩石组合。
3、简述俯冲带岩浆作用为什么常形成安山质岩浆。
答:俯冲板片释放水和流体,使上覆地幔楔熔点降低并发生部分熔融,形成基性岩浆。岩浆上升过程中经过结晶分异、地壳混染和岩浆混合,常演化为中性到酸性岩浆,因此安山岩在岛弧和陆缘弧中常见。
4、简述大陆碰撞带常见的岩石学标志。
答:常见标志包括区域变质岩、高压—超高压变质岩、片麻岩、混合岩、花岗岩类岩体、逆冲推覆构造和深熔作用产物。这些岩石反映地壳加厚、深俯冲、部分熔融和折返过程。
5、简述大陆裂谷环境中的岩石组合。
答:大陆裂谷常见碱性玄武岩、粗面岩、流纹岩、辉绿岩墙、正长岩、碳酸岩以及陆相碎屑沉积岩和火山碎屑岩。它们反映岩石圈拉张、地幔上涌和盆地沉降。
6、简述高压低温变质岩的构造指示意义。
答:高压低温变质岩说明岩石被快速带入深部,但温度升高有限,典型于俯冲带低地温梯度环境。蓝片岩和榴辉岩可作为古俯冲带的重要证据。
7、简述活动大陆边缘的岩石构成。
答:活动大陆边缘通常包括海沟沉积物、增生楔混杂岩、岛弧或陆缘弧火山岩、花岗闪长质侵入岩、高压变质岩以及弧前、弧后盆地沉积岩。
8、简述大火成岩省与地幔柱的关系。
答:大火成岩省常被认为与地幔柱上升有关。地幔柱头部到达岩石圈底部时可发生大规模部分熔融,形成巨量玄武质岩浆喷发和侵入,如大陆溢流玄武岩和基性岩墙群。
9、简述蛇绿岩套的典型垂直剖面结构组成。
答:蛇绿岩套自下而上依次为:① 底部:变质超镁铁质岩(地幔橄榄岩,常蛇纹岩化);② 中部:堆晶深成岩(橄榄岩-辉长岩)及席状岩墙群(基性岩墙);③ 上部:枕状玄武岩(大洋喷出);④ 顶部:深海沉积岩(薄层放射虫燧石岩、硅质页岩)。
10、简述为什么低压高温变质带和高压低温变质带会平行产出在俯冲带附近。
答:因为大洋板块在向大陆下方陡倾俯冲时,海沟侧(洋侧)温度来不及升高就被快速带入深部,形成高压低温环境;而大陆侧(弧后及弧区)由于俯冲诱发地幔部分熔融,岩浆剧烈上升,带来巨大的热流,形成低压高温环境。
11、简述大陆裂谷环境最特征的岩石组合。
答:大陆裂谷环境在地壳张裂和减压熔融作用下,最特征的岩石组合是双峰式火山岩(碱性玄武岩+流纹岩/粗面岩),同时伴随巨厚的陆相粗碎屑沉积岩(红色砂砾岩、长石砂岩)。
3. 论述题
1、论述三类主要板块边界的岩石组合及其成因。
答题要点:
① 离散型边界:以洋中脊为代表,地幔上涌减压熔融,形成玄武岩、辉绿岩、辉长岩和橄榄岩组合。
② 汇聚型边界:以俯冲带为代表,板片脱水诱发地幔楔熔融,形成岛弧玄武岩、安山岩、英安岩、花岗闪长岩,同时俯冲板片可形成蓝片岩和榴辉岩。
③ 碰撞型边界:大陆碰撞导致地壳加厚、深埋和部分熔融,形成片岩、片麻岩、混合岩、高压—超高压变质岩和花岗岩。
④ 转换边界:以剪切破碎为主,常形成断层角砾岩、碎裂岩和糜棱岩。
2、论述俯冲带从海沟到火山弧的岩石学分带。
答题要点:
从海沟向陆侧依次可见深海沉积物、洋壳碎片、增生楔混杂岩、高压低温变质岩、弧前盆地沉积、火山弧岩浆岩和弧后盆地岩石组合。俯冲板片脱水使地幔楔部分熔融,形成弧岩浆;刮削沉积物和洋壳物质形成增生楔;深俯冲物质形成蓝片岩、榴辉岩。该岩石分带是识别古俯冲带的重要依据。
3、论述大陆碰撞造山过程中岩石类型的演化。
答题要点:
大陆碰撞早期可继承俯冲带高压变质岩和岛弧岩浆岩;碰撞加剧后,地壳缩短加厚,形成区域变质岩、片麻岩和高压—超高压岩石;深部地壳升温可发生部分熔融,形成混合岩和花岗质岩浆;造山后期伸展垮塌可伴随花岗岩侵入、变质核杂岩和盆地沉积。岩石组合记录了俯冲、碰撞、加厚、熔融和折返全过程。
4、论述岩石组合如何用于恢复古构造环境。
答题要点:
不同构造环境具有特征岩石组合。洋中脊环境以玄武岩、辉长岩、辉绿岩和橄榄岩为主;俯冲环境以安山质火山岩、花岗闪长岩、高压低温变质岩和混杂岩为主;大陆裂谷以碱性玄武岩、双峰式火山岩和陆相沉积为主;碰撞造山带以区域变质岩、混合岩、花岗岩和高压变质岩为主。通过岩石学、地球化学、变质条件和构造关系综合分析,可判断古板块边界类型和演化历史。
5、论述与板块俯冲作用相关的三大核心构造带(海沟、岛弧、弧后盆地)的显微岩石特征及宏观组合。
答题要点:
- 海沟/增生楔构造带:处于俯冲带最前端。受到极强的定向机械剪切应力。镜下岩石呈现强烈的破碎、拉长特征。宏观组合为高压低温区域变质岩(如蓝片岩、含有蓝闪石特征矿物;以及高压下形成的榴辉岩),并伴有机械混杂的构造混杂岩。
- 岛弧/火山弧构造带:处于俯冲带上方。受俯冲释放流体诱发地幔部分熔融影响,岩浆活动极强烈。宏观岩石组合为钙碱性系列中酸性火山岩。镜下以安山岩(具有标志性的交织结构、长条状中斜长石微晶定向流动排列)和花岗闪长岩为主。
- 弧后盆地构造带:处于火山弧后侧。构造环境由挤压转为局部张裂,水动力条件演变为较稳定的盆地沉积。宏观组合为拉斑玄武岩(类似洋中脊玄武岩)与浊积岩(具粒序层理)的共生组合,原生孔隙度在后期埋藏中随静压逐渐降低。
6、论述如何利用岩石学证据(矿物、结构、构造)复盘一条造山带从"大洋打开"到"洋壳俯冲"最终"陆陆碰撞"的完整动态历史。
答题要点:
- 大洋打开(裂谷期):地壳张裂。岩石学证据为巨厚陆相粗碎屑红层砂砾岩,且镜下可见夹有双峰式火山岩(玄武岩与流纹岩共生),指示强烈的减压熔融。
- 大洋扩张与成熟期:形成广阔洋壳。岩石学证据为蛇绿岩套的残片,可在造山带中识别出呈席状排列的基性岩墙群、具枕状构造的玄武岩,以及顶部具微细水平纹层的深海硅质燧石岩。
- 洋壳俯冲期:板块交汇。岩石学特征为成双出现的双变质带。一侧是镜下富含蓝闪石、硬柱石的高压低温蓝片岩(代表海沟俯冲),另一侧是具典型交织结构的安山岩及花岗闪长岩组成的火山弧带(代表熔融岩浆上升)。
- 陆陆碰撞期:大洋闭合,大陆硬碰撞。岩石学证据为超高压变质岩,镜下在石榴石或辉石变斑晶中包裹有柯石英或金刚石包裹体(指示地壳被带入>100km地幔深部),宏观上伴随大规模具条带状构造的片麻岩以及强烈的花岗岩侵入体。
4. 选择题
1、洋中脊环境最典型的岩浆岩是?
A. 流纹岩
B. 玄武岩
C. 石灰岩
D. 大理岩
答案:B。 洋中脊减压熔融主要形成玄武质岩浆。
2、岛弧环境中最具代表性的火山岩是?
A. 安山岩
B. 橄榄岩
C. 石英岩
D. 岩盐
答案:A。 安山岩是岛弧和活动大陆边缘常见岩石。
3、蓝片岩和榴辉岩常用于识别哪种构造环境?
A. 洋中脊
B. 沙漠盆地
C. 俯冲带
D. 稳定克拉通内部
答案:C。 二者是高压变质作用的重要标志。
4、大陆裂谷环境常见哪类岩浆作用?
A. 碱性玄武质岩浆作用
B. 纯碳酸盐沉积作用
C. 低温高压变质作用
D. 冰川沉积作用
答案:A。 裂谷拉张可导致地幔上涌和基性—碱性岩浆活动。
5、增生楔主要形成于哪里?
A. 洋中脊
B. 俯冲带海沟附近
C. 大陆内部沙漠
D. 稳定陆棚
答案:B。 增生楔由俯冲板片上刮削物质堆积形成。
6、碰撞造山带最常见的岩石组合是?
A. 岩盐、石膏、泥裂
B. 片麻岩、片岩、花岗岩、混合岩
C. 玄武岩、辉长岩、枕状熔岩
D. 煤、油页岩、蒸发岩
答案:B。 碰撞造山带常经历区域变质和地壳部分熔融。
7、地幔柱活动最容易形成哪类大规模岩浆岩组合?
A. 大火成岩省
B. 浊流沉积岩
C. 接触变质晕
D. 蒸发岩盆地
答案:A。 地幔柱可引起大规模基性岩浆喷发和侵入。
8、下列哪种岩石组合最可能代表洋壳剖面?
A. 枕状玄武岩—辉绿岩墙群—辉长岩—橄榄岩
B. 石灰岩—白云岩—石膏—岩盐
C. 板岩—千枚岩—片岩—片麻岩
D. 砾岩—砂岩—粉砂岩—泥岩
答案:A。 该组合反映典型洋壳岩浆岩序列。
9、在造山带中,若在石榴石变斑晶中发现了"柯石英"微小包裹体,则该岩石指示的构造背景是( )
A. 大陆裂谷张裂
B. 洋中脊大洋扩张
C. 大陆深俯冲与超高压变质碰撞
D. 浅成岩浆侵入接触
答案:C。 柯石英是超高压变质作用的标志性矿物,指示大陆深俯冲环境(>100km)。
10、蛇绿岩套垂直剖面中最顶部的沉积岩往往是( )
A. 陆相红层砾岩
B. 深海放射虫燧石岩
C. 石灰岩
D. 煤层
答案:B。 蛇绿岩套顶部为远洋深海沉积的薄层放射虫燧石岩和硅质页岩。
五、横向对比
| 对比主题 | 岩浆岩体系 | 沉积岩体系 | 变质岩体系 | 大地构造岩石学体系 |
|---|---|---|---|---|
| 核心过程 | 熔融、上升、冷却结晶 | 风化、搬运、沉积、成岩 | 固态重结晶、矿物反应 | 板块运动控制岩石组合 |
| 主要控制因素 | 温度、压力、挥发分、成分 | 物源、气候、水动力、盆地 | 温度、压力、应力、流体 | 板块边界类型和构造背景 |
| 典型岩石 | 花岗岩、玄武岩、辉长岩 | 砂岩、页岩、石灰岩、砾岩 | 板岩、片岩、片麻岩、大理岩 | 岛弧岩、洋中脊岩、碰撞带岩石 |
| 常考识别点 | 矿物组成、结构、SiO₂含量 | 粒度、层理、沉积构造 | 片理、矿物组合、变质级 | 岩石组合与构造环境对应 |
| 高频综合题 | 岩浆演化 | 沉积环境恢复 | P-T 条件判断 | 古构造环境恢复 |


