Question

岩石学的发展简史和研究现状

Answer 1

1.发展简史

世界上最早记述矿物岩石的书籍是中国的《山海经》，它是公元前约400年战国初期的著作，书中记载了多种矿物和岩石。

18世纪末期，是岩石学成为一门独立学科的起始期。初期，主要研究的是岩浆岩，到19世纪中叶才开始系统地研究变质岩，而沉积岩直到20世纪初才引起人们的注意，但它的研究发展十分迅速，到20世纪30年代就已发展成了一门独具风格、内容丰富的学科了。

18世纪末到19世纪初期，对岩石的研究途径主要是野外观察和肉眼鉴定。至1828年，由于偏光显微镜的出现和使用，对岩石学的深入发展起了极大的推动作用，使岩石学的研究进入了新阶段，并为后来岩石学的全面发展奠定了基础。直到目前利用偏光显微镜观察与鉴定岩石仍是岩石学研究中一种最基本的方法。

19世纪晚期，费德洛夫旋转台的发明和使用，随后X射线晶体衍射实验的成功，为研究岩石的矿物成分、晶体结构开辟了新天地。

20世纪中期到末期，由于多种近代测试分析方法的完善和应用，使矿物的研究向微量、微区，高速度、高精度的新阶段迅猛发展。矿物有序－无序的研究、矿物地质温压计的探讨、矿物稳定同位素的测定，都直接或间接地为地壳中和壳下物质存在的状态、岩浆的形成和演化提供了有力的证据。目前岩石学的研究，正沿着与矿物学、岩石化学、地球化学、区域岩石学、岩类学、岩理学、实验岩石学和工艺岩石学等多方面彼此联系、相互推进的方向发展。

对于岩石化学，早期和近期都进行了大量的分析，特别是20世纪50年代后，有了较大的发展，创立了各种岩石化学计算方法、岩石化学指数和岩石化学图解，提出了岩石的化学成分分类，从不同的方面揭示了岩石的特征、成因联系、成矿专属性和岩浆岩的共生组合规律。地球化学研究，也为不同火成岩系间主要元素和微量元素的分布和组合的差异、找矿勘探和岩石成因与矿产的形成等方面提供了线索。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也有了很大的突破。

近20年来，各种新的快速大型集成测试方法的使用、多种边缘学科的相互渗透、计算机的迅猛发展和应用，使海量的区域岩石学、岩类学、岩石地球化学资料的积累和综合整理成为现实，为日益深入研究岩石拓展了新方向，与此同时还产生了许多崭新的理论，因此岩石学正进入一个蓬勃发展的新时期。

2.研究进展

近年岩石学研究重要的进展主要表现在:

大陆岩石圈研究 地震学、地球化学、岩石学等的最新研究成果表明，岩石圈在热状态、化学成分和力学行为等方面具有高度非均匀性。不仅表现为岩石圈性质和结构随深度的变化，而且还反映在不同时代、大陆与海洋以及克拉通和造山带岩石圈结构特征的显著差异上。性质和结构的差异体现了岩石圈形成和长期演化过程的复杂性。不同岩石圈块体之间、岩石圈与深部对流地幔之间普遍存在着相互作用，是稳定克拉通岩石圈遭受改造甚至破坏的深部机制，同时还是地球深、浅部物质交换的重要方式，显著影响着地球深部的对流和地表的构造过程。值得注意的是，由于岩石圈本身定义的模糊性及其厚度的不确定性，地震活动与岩石圈强度之间的关系以及大陆岩石圈演化的规律性等问题仍有待于进一步的研究和探索。

花岗岩成因研究 花岗岩是大陆地壳的重要组成，当前花岗岩研究中的几个重要问题主要集中在:①花岗岩的成因分类;②花岗岩浆起源的温度与压力条件;③结晶分异作用与花岗岩成分变化;④花岗岩成因与壳幔演化;⑤花岗岩形成的构造环境等。总体认为，高分异花岗岩成因类型的确定是比较困难的，在有些情况下甚至不可能准确分类。花岗岩的锆饱和温度和锆石钛温度计可对花岗岩浆形成的温度提供重要信息，但对花岗岩浆起源的压力条件的确定相对困难。花岗岩主要形成于俯冲带或碰撞造山带后造山的拉张构造背景中，在这两种情况下，挥发分和热的加入可使地壳发生部分熔融而形成花岗岩岩浆。

岩浆碳酸岩的研究 通过岩石学，矿物学，岩石分类，C、O、Sr同位素，碳酸岩与矿化的关系，以及实验岩石学、流体包裹体、CO₂－H₂O－NaCl流体体系性质的研究，对(碱性)碳酸岩的特征、碳酸岩岩浆的来源及成因、岩浆－热液的演化进行了分析和探讨。认为碳酸岩形成至少经历了三个阶段，即岩浆阶段、岩浆期后阶段(气相碳酸岩/岩浆热液阶段)、交代碳酸岩阶段。而作为与碳酸岩在空间和成因上有密切联系的基性岩、超基性岩、碱性杂岩体，则经历了碳酸岩成岩阶段以前的岩浆不混熔作用、结晶分异作用、岩浆结晶作用以及碳酸岩形成之后的围岩蚀变(霓长岩化)作用。

火山射气岩浆喷发研究 射气岩浆喷发是一种特殊类型的火山活动，水在这类火山活动中起着至关重要的作用，其喷发产物———低平火山口和基浪堆积物在中国乃至全世界都很常见(孙谦等，2007)。我国南方北部湾周边第四纪火山区存在大量射气岩浆喷发成因的低平火山口和基浪堆积物。国际上对射气岩浆喷发的研究始于1921年，近几年的研究成果主要集中于基浪堆积物的地质特征、射气岩浆喷发形成的基本条件、喷发过程的动力学机制，以及基浪流的搬运过程等重要问题研究，有待解决的难点是火山区射气岩浆喷发的机制与喷发物搬运运动学。

沉积学研究 当代沉积学研究的最新进展与发展趋势(刘宝珺，王剑等，2002)主要包括:①碎屑岩、碳酸盐岩及混合沉积的环境变化及其演变;②沉积盆地分析与大地构造沉积学;③层序地层学;④冰川事件沉积学;⑤全球变化沉积学;⑥环境沉积学;⑦资源沉积学;⑧生物礁及白云岩成因;⑨碳酸盐岩成岩作用等。上述学科分支研究方向的发展表明，现代沉积学研究具多学科交叉渗透、多种高新技术引用和多领域应用的发展取向。未来沉积学研究将以人类的生存与发展所依托的环境、气候和资源为服务对象。

沉积学的概念发展大致经历了沉积岩岩石学、沉积学、沉积地质学三个阶段。目前，沉积学研究已延伸出层序地层学、事件沉积学、矿床沉积学、实验沉积学、大地构造沉积学、储层沉积学、全球旋回地层学等。将来，沉积学除在大陆动力学、全球变化方面进一步深入发展外，还将与资源和环境密切结合，形成新的学科领域，主要包括资源沉积学、环境沉积学、大陆动力沉积学、全球变化沉积学等，进而为人类生存与发展作出重大的贡献。

碳酸盐岩的分类学研究 Wright(1992)提出了一个更完整的灰岩成因－结构分类体系，把灰岩分为生物作用类、沉积作用类及成岩作用类三大类，即Folk和Dunham所描述的分类均属于沉积作用类。需特别指出的是，在从松散沉积物到已石化为坚硬岩石的成岩过程中，不但灰岩的组构会发生变化，而且组分也会发生变化，从而使灰岩的成因－结构分类变得更加复杂。这方面还存在许多有待进一步研究的问题。梅冥相(2001)提出在应用Wright的分类体系时，有必要在沉积作用类中增加“非正常沉积作用亚类灰岩”;针对许多非礁相地层中发育的由生物礁岩石构成的生物层及生物丘，有必要对生物作用类灰岩进行更进一步的分类。

火山岩中下地壳麻粒岩包体研究 是窥视深部地壳的一个窗口，已成为探索大陆下地壳物质组成和演化最直接的研究对象;下地壳岩石包体一般具有麻粒岩相矿物组合，主体由镁铁质麻粒岩组成，以出现紫苏辉石矿物为标志，下地壳包体的平衡温度为700～1040℃，平衡压力在0.8～1.4GPa之间。在绝大多数地区，基性下地壳包体占优势，其共同特征是低SiO₂、高CaO和MgO，过渡族元素和不相容元素含量变化很大，不同构造背景和不同岩石类型的包体同位素成分也有差异，全球各大陆下地壳包体Nd、Pb同位素组成分布具有“块体效应”特征。利用出露于地表的下地壳麻粒岩包体可以探讨下地壳物质组成和成分，建立下地壳物性剖面和岩石圈模型，并可作为幔源岩浆底侵作用的重要判据之一。世界范围内下地壳麻粒岩包体研究也表明，在探讨下地壳的组成特点上，由火山岩中麻粒岩包体和出露的麻粒岩地体两类岩石样品所获得的下地壳组成特点存在比较大的差异，前者较后者反映的下地壳组成更偏基性。下地壳包体的类型与成因对揭示大陆地壳的增生、演化方式以及壳－幔交换作用具有重要的指示意义。

糜棱岩的研究 糜棱岩是一种具有丰富地质信息的载体，在理论和实践上都有着重要的研究意义。近20年来糜棱岩岩石学的研究，主要在显微超微构造、岩石固态流变、动力变质成矿、成岩模拟实验、构造地球化学、造山带运动学和同位素年代学等7个方面，并发现了层次糜棱岩，进行了人工糜棱岩的成岩实验和获得了一批同位素测年新数据。糜棱岩的微观研究，可进一步拓展到壳幔流变学、构造年代学和造山带比较学等新的学科研讨。