火成岩石学(英语:igneous petology)是对由岩浆形成的火成岩的岩石研究。 是地质学的一个分支,是综合火山学、构造物理学和一般岩石学,于一体的学科。 火成岩的研究利用了许多科学领域的现代技术,包括化学、物理学,岩相学、晶体学和同位素等。

方法

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化学成分的测定

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火成岩和矿物的组成可以通过各种容易、成本和复杂性不同的方法来确定。最简单的方法是用肉眼和透镜观察一般矿物成分。更深入矿物成分的鉴定是使用岩石显微镜。这些显微镜具有偏光板、滤光片和锥光透镜,观察晶体的光学特征。确定矿物组成的另一种方法是使用 X射线晶体学[1]。利用 X 射线轰击岩石粉末样品的衍射线图,与矿物的标准衍射线图进行对比。最精确方法是使用电子微探针,可以检测成分和微量元素成分[2]

测定年代方法

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放射性同位素经常用于确定火成岩从岩浆何时凝固的年龄。通用方法如下:

钾-氩定年法:测试岩石中 40K量和它衰变子体40Ar 量的比值,来计算该岩石从岩浆凝固出来的年龄。

铷-锶定年法:铷锶定年法是根据 87Rb 的自然衰变到 87Sr以及这些元素在岩浆分离结晶过程中的特征,来计算岩石从岩浆凝固出来的年龄。 在岩浆分离结晶过程中,Sr 倾向于集中在斜长石 晶体中[3],而 Rb 倾向停留在岩浆中。 87Rb 的半衰期是1.42×1011 年。因此在此期间就有一半的87Rb量转化为 87Sr。若已知岩石中的衰减常数和 87Rb 和 87Sr 的量,就可以计算出 87Rb 衰变到测出的87Sr量,所需的时间。但考虑到初始 87Sr 量不是由岩浆的 87Rb初始量。 而是代表岩浆开始分离结晶时的初始值。因此必须测量同一岩浆体在不同时间产生的两种火成岩的 87Rb 和 87Sr 的量来估算。

其他方法:地层学原理有助于确定火山岩的相对年龄。

温压计方法

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在岩石学中,单斜辉石温压计是用于计算产生含有这种矿物的火成岩的岩浆的温度和压力[4] ,用此方法有两大优点;首先,单斜辉石是火成岩中常见的斑晶[5].; 其次,单斜辉石中的硬玉成分结晶意是压力的良好指标[6]

热年代学

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热年代学是研究一个区域的热演化历史。利用放射性定年法及子体的封闭温度,来测定一序列标本的年代及其相对温度[7]

一般热年代学的需要研从一个区域采取不同地点的多样岩石样本。例如从陡峭峡谷、悬崖面或斜坡的断面上,采取一系列样本。 然后鉴定其矿物中的放射性子体达到封闭温度的深度和时间。根据这些资料,就可推算该岩石的构造演变历史[8]

参考文献

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  1. ^ Whittig, L.D. and Allardice, W.R. (1986). X-Ray Diffraction Techniques. In Methods of Soil Analysis, A. Klute (Ed.). https://doi.org/10.2136/sssabookser5.1.2ed.c12
  2. ^ Michael L. Williams, Michael J. Jercinovic, Kevin H. Mahan, Gregory Dumond; Electron Microprobe Petrochronology. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 2017;; 83 (1): 153–182. doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2017.83.5
  3. ^ Wilson, M. Igneous Petrogeneis. 1995 fifth edition (1989 first edition). Page 23.
  4. ^ Geiger, Harri; Troll, Valentin R.; Jolis, Ester M.; Deegan, Frances M.; Harris, Chris; Hilton, David R.; Freda, Carmela (2018-07-12). "Multi-level magma plumbing at Agung and Batur volcanoes increases risk of hazardous eruptions". Scientific Reports. 8 (1): 10547. doi:10.1038/s41598-018-28125-2. ISSN 2045-2322. PMC 6043508.
  5. ^ Putirka, Keith; Johnson, Marie; Kinzler, Rosamond; Longhi, John; Walker, David (1996). "Thermobarometry of mafic igneous rocks based on clinopyroxene-liquid equilibria, 0-30 kbar". Contributions to Mineralogy and Petrology. 123: 92–108
  6. ^ Misra, Kula C. (2012). Introduction to Geochemistry Principles and Applications. Pondicherry, India: Wiley-Blackwell. pp. 107–128. ISBN 9781444347197
  7. ^ Peter W. Reiners, Todd A. Ehlers, Peter K. Zeitler; Past, Present, and Future of Thermochronology. Reviews in Mineralogy and Geochemistry 2005;; 58 (1): 1–18. doi: https://doi.org/10.2138/rmg.2005.58.1
  8. ^ Zentilli, M.; Reynolds, P.H. (1992). Low temperature thermochronology. Mineralogical Association of Canada. OCLC 26628421.