岩石学

岩石学 petrology

　　研究地壳及上地幔上部的岩石的分布 、产状 、矿物组成、化学成分、结构、构造、分类命名、成因、演化历史以及它与成矿的关系的地质学分支。来自宇宙的陨石、月岩也是岩石学的研究对象。岩石本身的利用和人造岩石也属岩石学研究范畴。

　　简史 人类从新石器时代起就开始利用岩石 。成书于公元前约400年中国战国初期的《山海经》 ，是世界上最早记述岩石的著作。古希腊学者泰奥拉斯托斯的《石头记》也是较早记述岩石的著作。但它们都只是对一些岩石进行零星描述 。18世纪末叶 ，以德国地质学家 A.G.维尔纳为首的水成论学派，提出了岩石水成学说，认为地球上岩石都是在“原始海洋”中沉积形成的。最先沉积的是花岗岩、片麻岩，次为片岩、大理岩，最后是页岩、砂岩、砾岩。甚至把玄武岩也说成是地下煤层燃烧留下的灰烬。以英国学者J.赫顿为首的学派反对水成学说，于1788年提出岩石火成说。认为花岗岩是地下深处熔融物质冷凝后结晶形成的，玄武岩是火山喷出作用形成的熔岩。两种对立学派的斗争，推动了岩石学的创立和发展。到19世纪30年代，英国地质学家C.莱伊尔提出了较完整的岩石成因分类理论，把岩石分为水成岩类、火山岩类、深成岩类和变质岩类。多种成因观点为岩石学奠定了基础。偏光显微镜的发明，为研究组成岩石的造岩矿物创造了有力的工具，打开了研究岩石微观领域的闸门，为岩石的分类描述、成因分析提供了依据。德国学者F.齐克尔发表了《描述岩石学教科书》、《矿物岩石在显微镜下的特征》 ，1873 年 K.H.F.罗森布施发表了《岩相学主要矿物在显微镜下结构》专著，从而奠定了显微镜岩石学基础。显微镜下对岩石的研究，弥补了宏观观察的不足，是岩石学发展过程中一个突破性转折点。岩石化学的研究对推动岩石学的发展也作出了重大贡献。19世纪末到20世纪初是岩石化学的形成时期。美国学者F.W.克拉克1922年发表了《火成岩平均成分》，1924年发表了《地壳成分》等著作。美国岩石学家N.L.鲍温于1928年发表了《火成岩演化》，奠定了岩浆分异作用的理论基础。在30年代前后，随着岩石化学分析数据的增多，为岩石的化学成分分类积累了可靠的数据，各种岩石化学计算方法被相继提出，如CIPW方法、尼格里法、扎瓦里茨基法 、巴尔特法等，还提出了大量的岩石化学图解。它们对探讨岩石成因、划分岩浆杂岩、岩浆岩建造、岩系或岩套都起了重要作用。同位素和稀土元素地球化学的应用，在确定各类岩石的物质来源、生成年代与形成温度上提供了令人信服的证据。

　　50年代以后 ，随着板块学说的兴起 ，为岩石学研究开拓了新的领域。岩石学在解决板块运动机制、岩浆活动和变质作用方面都提供了有益的资料。板块理论对大型沉积盆地形成及演化、各种沉积相形成和分布作出了合理的解释，推动了沉积岩石学的发展。近20年来，各种现代分析测试技术及现代电子计算机技术引入岩石学研究领域，使岩石学研究进入微细、微区、微量分析阶段，提高了岩石中稳定同位素、稀土元素和微量元素分析的精度，为某些成岩作用的形成演化过程提供了定量依据。计算机在数据处理和成岩、成矿过程的数值模拟等方面得到了广泛应用，使岩石学向理论化 、定量化方向发展迈出了巨大的步伐。高温高压实验技术的发展，把实验岩石学推向了一个新阶段，为深入了解不同条件下变质作用、交代作用、岩浆形成和演化、地壳和地幔物质的相转变，为模拟上地幔某些岩石的形成机理提供了可靠的数据。

　　学科内容 根据研究内容和侧重点的不同 ，岩石学又可分下列分支学科：火成岩石学（也称岩浆岩石学）、沉积岩石学、变质岩石学、岩石化学、岩石物理学、地幔岩石学 、行星岩石学、构造岩石学、实验岩石学和工业岩石学等。

　　岩石学的研究方法可归纳为野外调查和室内测试实验两类。野外调查主要是通过地质填图、剖面测量和露头详细观测等弄清岩石的产状、分布、组合、时代、构造与矿产的关系等，并采集各种标本、样品供室内研究。室内研究主要有偏光显微镜鉴定、X射线分析、差热分析 、化学分析 、电子显微镜鉴定、质谱分析、波谱分析及电子计算机数据处理等，以获取组成岩石的矿物成分、物理性质及成因方面的信息 。还可进行各种模拟实验，验证成岩成矿机理和为岩石工业利用提供资料。

　　与其他学科的关系 岩石学是地质学的基础学科之一 ，与地质学的所有分支学科都有密切关系。化学、物理学、现代分析测试技术、电子计算机技术是研究岩石学不可缺少的知识。板块学说、地体学说、比较行星学、地球动力学、计算数学、非平衡热力学、流体力学、耗散结构和灰色系统等有力地推动了岩石学的学科前沿的形成和发展。岩石学的研究除了发展地质科学理论之外，主要是为矿产资源的寻找和勘探服务，为改善人类自然环境服务和利用岩石本身为提高人类生活水平服务。