(完整版)岩石物理化学
岩石物理化学教案中的岩石的热分解与热稳定性
岩石物理化学教案中的岩石的热分解与热稳定性一、引言岩石是地球上的重要组成部分，其物理化学性质对地壳的形成、演化和地球内部的动力学过程起着重要的作用。
岩石的热分解与热稳定性是岩石物理化学教学中的重要内容。
本文将深入探讨岩石的热分解与热稳定性，并提供相应教案。
二、岩石的热分解1. 热分解的定义岩石的热分解是指在高温条件下，岩石中的化学物质分解为较简单的化合物或元素的过程。
热分解是岩石内部物质结构发生改变的结果，涉及到化学反应、相变和热力学平衡等过程。
2. 影响热分解的因素（1）温度：温度是影响岩石热分解的主要因素之一。
随着温度的升高，岩石内部的化学键更容易破裂，从而促进热分解的发生。
（2）压力：压力对岩石的热分解起着重要影响。
高压可以抑制岩石的热分解，而低压则有利于热分解的进行。
（3）时间：时间也是影响岩石热分解的因素之一。
随着时间的延长，岩石中化学反应的机会增多，热分解的程度也会增加。
3. 岩石热分解的应用岩石的热分解有着广泛的应用价值，包括：（1）矿石开采：热分解可以促使矿石中的有用矿物分解出来，便于提取和利用。
（2）石油勘探：通过热分解可以研究岩石中的有机物质，从而对石油勘探起到指导作用。
（3）环境保护：热分解可以将有害化学物质转化为无害的物质，对于环境保护具有重要意义。
三、岩石的热稳定性1. 热稳定性的定义岩石的热稳定性是指岩石在高温条件下保持其结构和性质的能力。
热稳定性与岩石中的矿物组成、晶体结构和化学键等密切相关。
2. 影响热稳定性的因素（1）矿物组成：不同的矿物在高温条件下具有不同的热稳定性。
一些矿物在高温下会发生相变或分解，从而影响岩石的热稳定性。
（2）晶体结构：岩石中的矿物具有各自特定的晶体结构，晶体结构的稳定性直接影响岩石的热稳定性。
（3）化学键：岩石中的化学键类型不同，其热稳定性也不同。
离子键相对稳定，共价键相对不稳定。
3. 岩石热稳定性的评价方法评价岩石的热稳定性需要采用科学的方法和手段，常用的评价方法包括：（1）热重分析：通过测定岩石在不同温度下的重量变化，可以评估岩石的热稳定性。
(完整word版)遥感地质学
遥感地质学一、影响岩性影像特征的主要因素(一）岩石成分和结构构造因素(二）岩石的物理化学性质因素1、岩石的颜色2、岩石的可溶性和粗糙度3、岩石的湿度4、岩石的透水性5、岩石抗侵蚀性(三)岩石所处的自然地理环境（四)地形和水系类型因素（五）植被和表土覆盖情况①灰岩、白云岩风化后，残留的粘土层较薄，且重酸性，植物不甚发育②砂岩风化后形成砂土，多生长灌木和针树③页岩风化后形成粘土，植被发育，有利于阔叶树生长④基性、超基性岩浆岩土壤贫瘠，加之含有较多的稀有元素，植被一般不发育⑤中酸性岩浆岩风化后形成亚粘土或粘土，土壤肥沃，植物茂盛二、沉积岩的解译（一）沉积岩的波谱特征及其色调特征对于沉积岩的波谱特征，岩石的矿物成分和岩石风化面的颜色是最关键的因素。
一般情况下，以浅色矿物为主，岩石风化面颜色较浅的岩石，其反射率偏高，色调较浅；以暗色和杂色矿物成分为主，三价铁胶结物较多，岩石风化面颜色较深的岩石,其反射率偏低,色调较深。
（二)沉积岩的图形特征沉积岩的主要构造特征是成层性，具有层理，因而在各种遥感图像上，普遍呈现为条带状、条纹状。
即为深浅不同的色调、水系、地貌的直线形－曲线形的相似（平行）形条带。
（三）沉积岩岩性解译PDF三、岩浆岩的解译（一）岩浆岩的波谱特征及其色调特征超基性、基性、中性和酸性岩浆岩岩石的波谱特征有明显规律可循。
超基性基性中性中酸性酸性碱性暗色矿物多少浅色矿物少多岩石反射率低高像片上色调深浅黑色深灰灰浅灰灰白白（二)岩浆岩的图形特征侵入体的形态，主要有圆形、椭圆形、环形、似长方形、团块形、透镜状、串珠状、分枝状、不规则块状、脉状等。
时代较新的火山岩，由于火山机构保存比较完整，它们往往以醒目的图形：锥形、舌形、放射状、环状、桌状和平台状等类型展现在图像上。
熔岩面上还可见到绳状流动构造和纵向、横向冷却裂沟。
（三）岩浆岩岩性解译PDF 文四、变质岩的解译（一)变质岩的波谱特征及其色调特征一般情况下,正变质岩的波谱特征和色调特征与岩浆岩相近，副变质岩的波谱特征和色调特征与沉积岩和部分火山岩接近。
岩石物理性质
岩石物理性质地球物理勘探中所涉及的各类岩石和矿物的物理性质。
岩石的密度、弹性波传播速度、磁化率、电阻率、热导率、放射性等,是形成各种地球物理场的基础（表1）。
磁性常用的岩石磁性参数是磁化率、磁化强度、剩余磁化强度矢量，以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值Q。
矿物按其磁性的不同可分为3类：①反磁性矿物,如石英、磷灰石、闪锌矿、方铅矿等。
磁化率为恒量，负值，且较小。
②顺磁性矿物，大多数纯净矿物都属于此类。
磁化率为恒量,正值，也比较小。
③铁磁性矿物,如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。
磁化率不是恒量，为正值，且相当大。
也可认为这是顺磁性矿物中的一种特殊类型。
岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。
一般说，橄榄石、辉长石、玄武岩等基性、超基性岩浆岩的磁性最强；变质岩次之；沉积岩最弱。
①岩浆岩的磁性取决于岩石中铁磁性矿物的含量。
结构构造相同的岩石，铁磁性矿物含量愈高，磁化率值愈大。
铁磁性侵入岩的天然剩余磁化强度，按酸性、中性、基性、超基性的顺序逐渐变大。
铁磁性侵入岩的特点是Q值一般小于1。
由接触交代作用而形成的岩石,Q 值可达1～3，甚至更大。
②沉积岩的磁性主要也是由铁磁性矿物的含量决定的。
分布最广的沉积岩造岩矿物，如石英、方解石、长石、石膏等，为反磁性或弱顺磁性矿物。
菱铁矿、钛铁矿、黑云母等矿物之纯净者是顺磁性矿物；含铁磁性矿物杂质者具有强顺磁性。
沉积岩的磁化率和天然剩余磁化强度值都比较小。
③变质岩的磁性是由其原始成分和变质过程决定的。
原岩为沉积岩的变质岩，磁性一般比较弱；原岩为岩浆岩的变质岩在变质作用相同时，其磁性一般比原岩为沉积岩的变质岩强。
大理岩和结晶灰岩为反磁性变质岩。
岩石变质后，磁性也发生变化。
蛇纹石化的岩石磁性比原岩强；云英岩化、粘土化、绢云母化和绿泥石化的岩石，磁性比原岩减弱。
岩石磁性的各向异性是岩石的层状结构造成的。
磁化率高，变质程度深的岩石，磁各向异性很明显。
第2章2011-岩石的物理、水理性质
2.3.2 岩石的软化性
岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为岩石的软化性 岩石的软化性。 1. 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为岩石的软化性。 表征指标： 2. 表征指标：软化系数 软化系数为岩石试件的饱和抗压强度 为岩石试件的饱和抗压强度(σ 3. 软化系数 为岩石试件的饱和抗压强度 (σcw) 与干抗压强度 (σc)的比值
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
（3）岩石密度 计算 ）岩石密度(ρ)计算
块体密度
m ρ= V
（4）测试方法： ）测试方法：
ms ρd = V
msat ρsat = V
式中： ——岩石的质量 岩石的质量（ ——岩石的体积 岩石的体积（ 式中：m——岩石的质量（g）；V——岩石的体积（cm3）。
量积法、水中称量法、 量积法、水中称量法、蜡封法
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
2. 颗粒密度 s) 颗粒密度(ρ （1）定义： ）定义： 颗粒密度是指岩石固体相部分的质量与其体积的 颗粒密度 是指岩石固体相部分的质量与其体积的 比值。一般为2 之间。 比值。一般为2.5～3.2g／cm3之间。 （2）计算公式： ）计算公式：
大开空隙 开空隙
岩石的空隙 裂隙、孔隙) (裂隙、孔隙)
小开空隙 闭空隙
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
岩石的空隙率(五种类型)。 岩石ห้องสมุดไป่ตู้空隙率(五种类型) 总空隙率(n)
Vv ρd n= × 100 % = (1 − ) × 100 % V ρs
岩石的物理、 第2章 岩石的物理、水理性质
花岗岩-胶结联结 花岗岩 胶结联结
岩石的物理、水理性质
中心布置单根锚杆的锚固体在加载过 程中的红外热像系列 TVS28100MK Ⅱ红外热像仪
岩石温度－应力－渗流耦合三轴流变仪
一、设备简介 法国Top Industrie公司生产， 主要用于开展岩石类材料在应 力、温度、渗流、化学腐蚀耦 合条件下的流变试验。 二、主要技术参数 试样尺寸：Φ20ⅹ40mm、 Φ37.5ⅹ75mm、Φ50ⅹ100mm 最大轴压：600kN 最大围压：60MPa 温度：常温～90℃ 最大渗透压力：60MPa 试验力长时间稳定度＜±2％ 连续工作时间＞1200小时
Wa m w1 = × 100 % m w2 V Vb ρ dW a = × 100 % = = ρ dW a V ρw
大开孔隙进水
nb
2.饱和吸水率
岩石的饱和吸水率(Wp)是指岩石试件在高压(一 般压力为15MPa)或真空条件下吸入水的质量(mw2) 与岩样干质量(ms)之比，用百分数表示，即
W 所有开孔 隙进水
四、岩石的透水性
l l
在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水 透过的性质，称为透水性。 一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流 动一样，也服从于线性渗流规律——达西定律，即
U = KJ
几种岩石的渗透系数值
第三节、岩石的热学性质
岩石的热学性质，在诸如深埋隧洞、高寒地区及地 温异常地区的工程建设、地热开发以及核废料处理和 石质文物保护中都具有重要的实际意义。
（二）导热性 l 岩石传导热量的能力，常用导热系数来 度量。 l 导热系数 ：当温度梯度为10 C 时，单位时 间内通过单位面积岩石所传导的热量。用 λ 表示。
（三）热膨胀性 l 在温度变化时，岩石形状和尺寸变化的 性质，常用线膨胀系数和体膨胀系数表示。 α ：岩石的温度升高 10 C 1.线膨胀系数 所引起的线性伸长 Lt 与在温度为 00 C 时长度 L0 的比值。 Lt − L0 α= L0t
岩石物理化学教案中的岩石的晶体生长与晶体结构表征
岩石物理化学教案中的岩石的晶体生长与晶体结构表征岩石是地壳中最常见的矿物组合体，而矿物是由原子或分子通过晶体生长而成的。
了解岩石的晶体生长过程以及对晶体结构的表征，对于理解岩石的物理化学性质具有重要意义。
在本文中，将介绍岩石的晶体生长过程以及几种常见的晶体结构表征方法。
一、岩石的晶体生长过程晶体生长是岩石形成的关键过程之一，它代表了岩石组分在地质历史中的变化。
岩石一般是由多种矿物组合而成的，每种矿物都有其特定的晶体结构。
岩石的晶体生长可以分为以下几个步骤：1. 溶液饱和度：岩石中的矿物通常是从溶液中结晶出来的。
当溶液中的某种物质达到其最大溶解度时，溶液就处于饱和状态。
只有在饱和状态下，矿物才能开始结晶生长。
2. 超饱和度：在某些情况下，溶液中的某种矿物质可能超过其饱和状态，形成超饱和溶液。
在超饱和溶液中，矿物的结晶生长速度更快，晶体也更容易形成。
3. 成核：在饱和或超饱和溶液中，当矿物的浓度达到一定程度时，就会开始出现微小的晶核。
这些晶核逐渐生长并融合，最终形成稳定的晶体。
4. 晶体生长：晶体的生长是从晶核开始的，其速度取决于溶液中矿物质的浓度、温度、压力等因素。
晶体生长过程中，溶液中的矿物质会以一定的速率结晶并沉积在晶体表面，晶体逐渐增大。
二、晶体结构表征方法岩石的晶体结构对其物理化学性质有着重要影响，因此需要通过一些方法对晶体结构进行表征。
下面介绍几种常见的晶体结构表征方法：1. X射线衍射：X射线衍射是一种常见的晶体结构表征方法，通过测量晶体衍射图案，可以推断出晶体的晶胞参数、晶体排列方式、晶胞内原子的位置等信息。
X射线衍射技术在岩石学中得到广泛应用。
2. 电子显微镜：电子显微镜可以观察到岩石中微观结构的细节，如晶体的形貌、晶体表面的结构、晶体内部的缺陷等。
通过电子显微镜观察，可以更加准确地分析晶体的结构和成分。
3. 红外光谱：红外光谱分析可以通过检测岩石中分子之间的振动和转动模式，推断出分子的结构和化学成分。
岩石物理学及岩石性质
岩石物理学及岩石性质一、矿物1.1矿物矿物是单个元素或若干个元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物，是构成岩石的基本单元。
矿物多数是在地壳（地球）物理化学条件下形成的无机晶质固体，也有少数呈非晶质和胶体。
1.2矿物的主要物理特性1.2.1光学特性（1）颜色：矿物的颜色由矿物对入射光的反映呈现出来。
一般来说矿物的颜色是矿物对入射光吸收色的补色。
（2）条痕:条痕色指矿物经过在不涂釉的瓷板上擦划，在瓷板上留下的矿物粉粒的颜色。
（3）光泽:光泽是矿物表面对入射光所射的总光量。
根据光泽有无金属感，将光泽分为金属光泽与非金属光泽。
矿物光泽特性既与矿物组成和结构有关，又与矿物表面特征有关。
（4）透明度:透明度与矿物对矿物透射光的多少有关。
1.2.2力学性质（1）硬度：矿物的硬度是指矿物的坚硬程度。
一般采用摩氏硬度法鉴别矿物硬度。
即采用标准矿物的硬度对未知矿物进行相对硬度的鉴别。
摩氏硬度中选取十种矿物作为标准矿物，将矿物分为10级，称为摩氏硬度计。
这十种矿物硬度由1级到10级的顺序是：①滑石，②石膏，③方解石，④磷灰石，⑤萤石，⑥正长石，⑦石英，⑧黄玉，⑨刚玉，⑩金刚石。
（2）解理与断口：矿物受力后产生破裂出现的没有一定方向的不规则的断开面，谓之断口。
当晶质体矿物受力断开时，出现一系列平行的、平整的裂面时，称为解理。
断口出现的程度跟解理的完善程度相互消长，解理程度越低的矿物越容易形成断口。
因此，断口具有了非晶质体的基本含义。
解理与晶质体内质点间距有明显的关系，解理常出现在质点密度较大的方向上。
（3）延展性：矿物的延展性，也可以称为矿物的韧性。
其特征是表现为矿物能被拉成长丝和辗成薄片的特性。
这是自然金属元素具有的基本特性。
1.3重要矿物（1）自然元素矿物：这类矿物较少，其中包括人们所熟知的矿物，如金、铂、自然铜、硫磺、金刚石（见图1）、石墨等。
图1金刚石（2）硫化物类矿物：本类是金属元素与硫的化合物，大约200多种，Cu、Pb、Mo、Zn、As、Sb、Hg等金属矿床多有此类矿物富集而称，具有很大的经济价值。
岩石物理学ppt
6.1 差应力作用下岩石的特性 6.1.3 声发射及其他性质
5、用声发射研究岩石的破裂过程 岩石变形直至发生破裂的过程中，岩石内部不断地产生微破裂，微
破裂产生时会有声波辐射出来，这就是声发射(acoustic emission)。 用仪器测定每个声发射发生的地点，就可以知道微破裂产生的地点，并 可以从其辐射图形(radiation pattern)定出其破裂机制(focal mechansim)。记录下岩石变形时微破裂不断产生的位置、频度，这 样用声发射的方法就可以知道岩石破裂微破裂的发展演变，以及和岩石 最终破裂的关系
同样平均应力
下由流体静压力实验得到的体积应变之差。前一
种方法比较简单，在处理实验资料时紧常采用，后一种方法物理意义清楚，
在理论分析时经常采用。
6.1 差应力作用下岩石的特性
6.1.1 岩石的膨胀
图6-2给出了四种岩石的体积膨胀实验绍果
6.1 差应力作用下岩石的特性
6.1.1 岩石的膨胀
（2）岩石膨胀的特点
岩石物理学ppt
《岩石物理学》
第1章 岩石 第2章 岩石孔隙度和渗透率 第3章 岩石中波的传播与衰减 第4章 岩石的弹性 第5章 岩石的变形 第6章 岩石的断裂 第7章 岩石的强度
《岩石物理学》
第6章 岩石的断裂 6.1 差应力作用下岩石的特性 6.2 脆性断裂（brittle fracture) 6.3 岩石断裂力学 6.4 流体对断裂的影响
6.1.1 岩石的膨胀
为了确定岩石的膨胀A, 必须知道在差应力σd作用下岩石的弹性变
形．以这种弹性变形为参考基准，才能得到膨胀A·。通常是把在低差应
力下岩石应力-应变曲线的线性部分外推，得到σd—εv曲线。但当岩石孔
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●七、高温高压实验与岩浆起源概述
1、高温高压熔融实验 2、大陆壳、上地幔及楔形地幔区中岩浆的形成
●八、地质温度计压力计概述
1、地质温度计压力计的基本原理 2、地质温度计压力计的主要类型及运用技能
课程内容的重点、难点、深度和广度
课程主要内容
●一、前言
岩石相平衡与岩石成因研究历史与发展趋势
●二、岩石学现象的物理化学表示
1、体系和环境的划分 2、状态和状态函数 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、矿物、岩石成分的化学计量法 4、岩石形成及演化过程中化学反应的类型 5、再造岩石形成及演化过程中化学反应的方法 6、岩石中矿物的平衡与稳定
●三、相律与相图
1、相律的基本概念 2、相图的制作方法
前言
● 1、结晶岩岩理学研究意义 ● 2、结晶岩岩理学研究历史 ● 3、实验岩石学的建立与发展 ● 4、岩石成因与相平衡 ● 5、学科现状与发展趋势
第一章 岩石学现象的物理化学表示
● 一、体系和环境的划分
热力学中把被研究的那部分物质对象称为热力学的体系，体系以外 与体系有关的物体称为环境。
热力学中把在过程中既没有能量的带出、带入，也没有物质的带 出、带入的体系称为孤立体系。
岩石物理化学
X Y
F＝C－P＋n
岩石物理化学 PETROLOGICAL PHYSICALCHEMISTRY
（课程教学大纲）
开课学期：0.5
课内外总学时：36
课内学时：36
周 学 时：4～6
学 分：2
开 课 方 式：课堂讲授
考核方式：闭卷或开卷
听 课 对 象：地质专业 (基地班)
教学要求
本课程要求学生在熟悉相律、相图、相平衡及热力学三 大定律的基础上，重点掌握岩石学相平衡实验的基本原理 和方法，相图的判读和精细解析，了解高温高压熔融实验 与岩浆作用深部过程及上地幔物质组成的P、T、C约束；地 质温度计压力计的设计原理、适用范围及运用技能。并最 终将岩石物理化学的原理和方法与岩石学研究成果紧密结 合去获取有关岩石成因的重要信息。
总之，本课程将以基础理论的深入理解、技术方 法的合理运用，理论联系实际，注重培养学生分析 问题、解决问题的实际能力，教给学生学习方法， 最终起到使学生终身受益的作用。
课程教材及主要参考书
1、邓晋福.1987.岩石相平衡与岩石成因.武汉：武汉地质学院出版社 2、周Xun若、王方正.1983.岩石物理化学基础.武汉：武汉地质学院出 版社 3、李佩兰、余行祯.1989.地质化学热力学.长沙：中南工业大学出版社 4、曾贻善.1987.实验地球化学.北京：北京大学出版社 5 、 Eric Middlemost.1997.Magmas,Rocks and Planetary Develement.England:Longman Press. (Chapter 5. Partial melting and movement of magma) 6 、 Herzberg C, O'Hara M J.1998.Phase equilibrium constraints on the origin of basalts,picrites and komatiites.Earth Sciences Reviews,44:39-79 7 、 Patino Douce A E, McCarthy T C.1998.Melting of crustal rocks during continental collision and subduction. Netherlands:Kluwer Academic Publishers
当代科学技术的发展，综合化和一体化日趋强烈。多学科、 跨学科的研究方式正处于特别重要的地位。这一趋势导致了许 多新兴的交叉科学相继出现。岩石物理化学作为岩石学，尤其 是结晶岩岩理学研究的重要理论基础，已获得重大进展。在解 决岩浆来源、源区物质组成与热状态、岩浆演化机理、岩石成 因类型、结晶过程等问题上的作用日趋重要。自70年代后期， 岩石物理化学就已逐渐成为各大专院校岩石学等专业硕士研究 生学位课程之一，并成为岩石学等专业攻读博士学位研究生入 学考试的重要专业课程之一，其重要性可见一斑。鉴于我系基 地班学生已学习过物理化学基础课程，因此，本课程的重点在 于强调理论与实践的结合，通过对相律和相图的精细解析等难 点问题的深入理解和掌握，使学生最终对结晶岩岩理学、岩浆 起源与演化、源区物质组成与岩石成因的理解达到一定的深度 和广度。
同时，在本课程的教学过程中还将加强对学生科研素质 的培养，有意识地引导学生开拓思路，提高他们发现问题 、分析问题和解决问题的能力。对课程内容重点要求学生 掌握其总体脉络，有一个清晰的思路，并能将所学内容有 机地联系和运用到相关学科中去，解决实际问题，并由此 开发学生的思维和创新能力。
在相图分析、运用、岩石学意义归纳的过程中，适当结 合自己十余年来的科研特色，加入一些课本上没有的新鲜 知识及近年来学科进展等内容。地质温度计压力计作为适 用性很强的技术和方法，重点强调方法原理及运用技能， 并以我们对青藏、中国东部中新生代火山岩研究内容为实 例，使学生能够准确地把握温压计的使用前提，正确地区 分岩浆源区温度压力、矿物对共结温度压力以及成岩温度 压力等不同含义的温压值，并以此有效地约束岩浆的形成 和演化过程。而这些适用性很强的方法和技能大多是科研 工作中探索和总结的结晶，教材中一般较少涉及。
●四、一元系相图及其岩石学意义
SiO2系统
●五、二元系相图及其岩石学意义
1、Ab-An系统
2、Or-Ab系统
3、Di-An系统
4、Di-Ab系统
5、Lc-SiO2系统 6、Ne-SiO2系统 7、Fo-Fa系统
8、Fo-Q系统
9、Fa-Q系统
●六、三元系相图类型及典型相图的解析
1、浓度三角形概述 2、具低共熔点的相图 3、具一致熔融二元化合物的相图 4、具一致熔融三元化合物的相图 5、具分解熔融二元化合物的相图 6、具分解熔融三元化合物的相图 7、具多形转变的相图 8、典型三元相系的解析