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产在岩石中的石油和天然气

石油和天然气产在哪儿呢？原来，石油天然气都产在岩石里。 　　但又不是所有的岩石都产石油和天然气，只有一部分岩石能够产油气。石油和天然气大都产于沉积岩中，从时间尺度看，前古生代(600Ma，Ma-百万年)以前的沉积岩，古生代(570Ma-250Ma)、中生代(250Ma-65Ma)、新生代(65Ma-全新世)的沉积岩层都可以生油，有些学者认为，以石炭纪(晚古生代，约362Ma)以后形成的油气资源最主要，原因是油气的生成与大量生物发育、生长、死亡及有机质转化有关，而只有从石炭纪开始地球上的生物才能够大量繁殖、死亡，产生大量有机质并转化成油气。 　　在近海浅海带以及大陆内部的湖泊里，由于气候湿热，植物和微生物大量繁殖、非常茂盛。随着地壳运动的产生，地壳下陷，气候急剧变化，火山频繁活动，生物大量死亡。这些动植物掩埋在底部，上部不断沉积砂石，可达几千米或更厚，经过长期的地质作用，砂石成岩后，掩埋中的死亡生物遗体，经过温度升高过程、在水和有机质作用下，发生质变，产生烃类、甲烷、乙烷、丙烷以及硫、碳氢等，既有气态，也有液态。它们越聚越多，达到一定浓度后排出，聚集到合适的构造环境中成为油气藏。 石炭纪是植物的世界     哪几种岩石生油气最好呢？ 　　我们知道，富存油气的沉积岩，其形成环境一般是在靠近海岸的浅海带，地质上称做浅海相地层以及河流三角洲和深水湖泊陆相沉积地层，此外还有一种含煤系的地层也与油气的生成有关。科学家们认为，下面三种岩石能够生成石油和天然气。 　　1. 泥页岩生油气岩：这是一种在中等深度水体中沉积形成的暗色泥质页岩，这种岩石呈灰色—灰黑色细粒泥状，富含黄铁矿，它的形成应处于宁静的还原环境，含大量黏土矿物，伴生着微生物有机质堆积，我国许多陆相盆地都显示这种沉积特征，它们多数含有石油和天然气层。 　　2. 碳酸盐岩生油气岩：这种岩石以石灰岩为代表，但不是所有的灰岩都生油，往往是富含有机质和古生物化石的泥质灰岩、沥青质灰岩及生物灰岩能产生石油和天然气。这是一种颜色多为灰黑、深灰及褐色，泥灰质为主的岩石。 　　3. 煤系生油气岩：煤层系中含有大量的有机质和腐殖质，煤系中有机质烃呈气态液态聚集成气藏；此外，煤层中的甲烷也可形成油气藏，烃、烷在煤系中可聚集成煤成气型油气藏。我国煤炭资源丰富，煤层系生油气岩是一种重要的生油气岩石。

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岩浆岩家族的划分







自然界中的岩浆岩是个大家族，种类繁多，形形色色，仅现有的岩石名称就达千种之多。虽然各种岩浆岩之间存在着化学成分、矿物成分、结构、产状和成因等方面的差异，但是它们彼此之间又有着一定的过渡关系。因此，正确认识不同岩石之间的差异和联系、共性和特性，搞清楚它们的共生关系和成因联系，是对岩浆岩这个家族进行归纳和划分的主要任务。

　　自十九世纪七十年代起，国内外地质学家就为之做出了不懈的努力。经过一百多年的研究和实践，目前，对岩浆岩的分类已经得到了大多数科学家的肯定。一般情况下，划分岩浆岩类型主要考虑岩石的基本特征和产状两大因素。



显微镜下的玄武岩结构

　　在划分岩浆岩类型时，岩石化学成分中的酸度和碱度是主要考虑因素之一。岩石的酸度，是指岩石中含有SiO2的重量百分数。通常，SiO2含量高时，酸度也高；SiO2含量低时，酸度也低。而岩石酸度低时，说明它的基性程度比较高。

　　SiO2是岩浆岩中最主要的一种氧化物，因此，它的含量有规律的变化是岩浆岩分类的主要基础。根据酸度，也就是SiO2含量，可以把岩浆岩分成四个大类：超基性岩（SiO2 <45％）、基性岩（SiO2 45-53％）、中性岩（SiO2 53-66％）和酸性岩（SiO2 >66％）。

　　岩石的碱度即指岩石中碱的饱和程度，岩石的碱度与碱含量多少有一定关系。通常把Na2O+K2O的重量百分比之和，称为全碱含量。Na2O+K2O含量越高，岩石的碱度越大。 A.Rittmann 1957年考虑SiO2和Na2O+K2O之间的关系，提出了确定岩石碱度比较常用的组合指数（σ）。σ值越大，岩石的碱性程度越强。每一大类岩石都可以根据碱度大小划分出钙碱性、碱性和过碱性岩三种类型。σ< 3.3时，为钙碱性岩；σ= 3.3-9.0时，为碱性岩；σ> 9时，为过碱性岩。

　　除了岩石化学成分之外，矿物成分也是岩浆岩分类的依据之一。在岩浆岩中常见的一些矿物，它们的成分和含量由于岩石类型不同而随之发生有规律的变化。如石英、长石呈白色或肉色，被称为浅色矿物；橄榄石、辉石、角闪石和云母呈暗绿色、暗褐色，被称为暗色矿物。通常，超基性岩中没有石英，长石也很少，主要由暗色矿物组成；而酸性岩中暗色矿物很少，主要由浅色矿物组成；基性岩和中性岩的矿物组成位于两者之间，浅色矿物和暗色矿物各占有一定的比例。



进入微观世界──玻基辉橄岩

　　根据产状，也就是根据岩石侵入到地下还是喷出到地表，岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。侵入岩根据形成深度的不同，又细分为深成岩和浅成岩。每个大类的侵入岩和喷出岩在化学成分上是一致的，也就是说岩浆成分是相似的，但是由于形成环境不同，造成它们的结构和构造有明显的差别。深成岩位于地下深处，岩浆冷凝速度慢，岩石多为全晶质、矿物结晶颗粒也比较大，常常形成大的斑晶；浅成岩靠近地表，常具细粒结构和斑状结构；而喷出岩由于冷凝速度快，矿物来不及结晶，常形成隐晶质和玻璃质的岩石。

　　根据上述原则，首先把岩浆岩按酸度分成四大类，然后再按碱度把每大类岩石分出几个岩类，它们就是构成岩浆岩大家族的主要成员。比如超基性岩大类：钙碱性系列的岩石是橄榄岩—苦橄岩类；偏碱性的岩石是含金刚石的金伯利岩；过碱性岩石为霓霞岩—霞石岩类和碳酸岩类。基性岩大类：钙碱性系列的岩石是辉长岩—玄武岩类；相应的碱性岩类是碱性辉长岩和碱性玄武岩。中性岩大类：钙碱性系列为闪长岩—安山岩类；碱性系列为正长岩—粗面岩类；过碱性岩石为霞石正长岩—响岩类。酸性岩类：主要为钙碱性系列的花岗岩—流纹岩类。

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岩石的面貌

在我们生存的地球上，无数千姿百态的自然景观都是岩石在长期的地质历史中不断变化、雕琢形成的。一般来讲，岩石的面貌主要受岩石的结构、构造和产状控制。因为每种不同成因的岩石类型都有它们独特的结构和构造特征，所以在自然界中形成的形态也有很大差异。 　　岩石是由一种或多种矿物和胶结物、火山玻璃、生物遗骸等物质组成的。岩石的结构是指组成岩石的矿物本身的形态、外貌特征以及矿物之间的相互关系；构造是指组成岩石的颗粒彼此之间的排列、充填方式。岩石的结构、构造是地质学家作为岩石鉴定和分类命名的依据，也是研究岩石成因和演化的不可缺少的内容。 沉积岩的面貌 　　沉积岩最典型的构造是水成的层理。好象一本本不同颜色和厚薄的书叠置在一起，层与层之间有明显的界限。层理有水平的，有波状的，交错的等等。因此，沉积岩形成的山丘具有明显的成层状外貌。煤就产在这种成层叠置的岩石中。著称世界的黄土高原，有研究者认为是风成沉积地貌。我国南方震旦系地层中有典型的冰碛砾岩沉积，砾石分选差，与砂、泥质混合成岩，是大陆山谷冰川作用形成的产物。我国桂林有“山水甲天下”之美称，奇妙莫测的七星岩是另一种类型的沉积岩，即碳酸盐地区形成的喀斯特地貌。 　　变质岩的特征构造是具有叶理和沉积岩的层理不同，它是变质作用的形成的。不论是板理、片理还是片麻理，其中的矿物都呈定向排列，而且矿物表面和定向压力方向垂直。板理、片理只是由于变质程度深浅、矿物颗粒大小产生的差别，全部是由板状、片状矿物平行排列而形成的。片麻理则不然，它是不同矿物交替成层分布造成的，这种条带状构造在变质岩中广泛分布。 　　岩浆岩，特别是花岗岩，造就了很多名山大川，东北大小兴安岭、东南沿海一带都有成群的花岗岩分布。安徽黄山多姿的奇观就是花岗岩体经过漫长的地质构造运动形成的。在陕西华山也可以看到花岗岩体被断裂切割成十分陡峭的地形，形成好象被斧头劈开一样笔直的百丈陡崖。花岗岩这么坚硬耐磨，是因为组成它的矿物比较坚硬、结构致密的缘故。 火山作用的产物──岩浆岩 　　玄武岩常形成广阔的台地，高原玄武岩是岩浆溢流形成的地貌景观。安山岩浆的黏度比玄武岩浆要大得多，不容易形成溢流，常喷发形成边坡比较陡的大型火山，比如世界著名的日本富士山、意大利维苏威火山就属于这种类型。 玄武岩的柱状节理 　　我国黑龙江镜泊湖地区有很多奇特的玄武岩景观，不仅可以供人们观光游览，而且也是认识和了解火山岩最好的一个天然课堂。火山口森林是景色之一。站在齐天亭上俯视火山口，深度百余米，植物垂直分带现象很明显，因为深陷在地面之下，当地人把称它为地下森林。漫步在这个天然公园里，随处可以见到岩浆流动时形成的流动构造，特别是在地形陡峭的地方，玄武岩浆流动速度加快而形成的熔岩“瀑布”，至今还悬挂在游人面前，别有一番风味。保存完好的熔岩隧道是很难得一见的又一火山景观，好象石灰岩发育地区喀斯特地貌里的地下暗河，不过，流的不是水，而是岩浆。形成的过程也和喀斯特溶洞完全不同，它是由于靠近地表的玄武岩急速冷凝而成的，由于固结速度比较快，在地表形成一层硬壳。而下面的熔岩流仍然具有较高的温度，仍然是熔体状态，遗留下来的熔体流动通道就象一条人工隧道，有很大的空间。人们走近熔岩隧道里，在洞壁上可以见到多期岩浆流动留下的一道道痕迹。而在火山口的积水则形成了美丽、辽阔、碧水如镜的火口湖，镜泊湖由此得名。

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晶体的要素

晶体的要素是什么呢？如果你注意观察就可以看到晶体的基本要素：晶面、面角、晶棱。 　　怎样理解晶面、面角、晶棱的含意呢？ 　　晶面是指晶体在生长过程中自发形成的包围晶体表面的平面。晶面基本上是光滑平整的面，但仔细观察时，常可见到由于微有凹凸而表现出具规则形状的各种晶面花纹。严格地说，晶面实质上就是晶格的最外层面网。在地质博物馆我们可以见到很多矿物的晶体，黄铁矿、方解石、石英、电气石等矿物晶体都有发育很好的晶面。 　　面角是指晶体上晶面法线间的夹角，其数值等于相应晶面间实际夹角的补角。如：黄铜矿晶体是正方体，它的晶体的二个晶面法线之间的夹角为90度，那么晶面间夹角也为90度。 　　晶棱指的是晶体上面与面的交线。晶棱的意义是很容易理解的，就像我们平时看到的纸箱二个面之间的交线。 　　在结晶学中，矿物除了晶面、晶角、晶棱、晶带和晶带轴之外，还有一些对称要素，如：对称面、对称轴、对称中心、倒转轴和旋转反映轴等。 晶体的对称 　　下面让我们看一看对称要素的含意。 　　对称面是什么意思呢？正如你照镜子时在境子里看到自己的影象一样，这个镜子就是一个对称面。但这个面是客观存在的。而结晶学中的对称面是个假想的面。例如一个六面体，它有三对对称面，上下一对，前后一对，左右又是一对。上下一对的两个面绝对是一样，距两个面的距离相等的面就是对称面。另外两对是同一道理。 　　对称轴、对称中心、倒转轴和旋转反映轴，这些全部都是人们假想的，目的是为了更好的研究晶体的对称性。 独特的晶体结构模型

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矿物是如何形成的

矿物的形成必须具备以下几个条件：有矿物的物质来源，有一定的空间，有一定的时间。有的矿物的形成还需要具备一定的温度和压力，例如水晶晶簇，首先有二氧化硅的溶液，并在岩石中占有一定的空间，在一定的时间内，二氧化硅溶液的浓度逐渐变浓，由于在岩石空洞中具备一定的温度和压力，晶萤剔透的水晶晶簇就这样形成了。 美丽的紫水晶 　　矿物通常分为原生的、次生的和表生的三类。原生矿物，是指与内生条件下的造岩作用和成矿作用过程中，同时形成的矿物。如岩浆结晶过程中所形成的橄榄岩中的橄榄石，花岗岩中的石英、长石，热液成矿过程中所形成的方铅矿等。次生矿物是指在岩石和矿石形成之后，其中的矿物遭受化学变化而改造成的新矿物。如橄榄石经热液蚀变而形成蛇纹石，正长石经风化分解而形成的高岭石，方铅矿与含碳酸的水溶液反应而形成的白铅矿等。次生矿物与原生矿生在化学成分上有一定的继承关系。表生矿物是在地表和地表附近范围内，由于水、大气和生物的作用而形成的矿物。主要包括湖泊海洋中的沉积矿物，如石盐、硅藻土等，以及原生矿物在地表条件下遭受破坏而转变形成的部分次生矿物，如江西离子型稀土矿床中的高岭石、多水高岭石，铁矿床中的褐铁矿、针铁矿，铅锌矿床中的铅矾等矿物。 花岗岩中的石英和长石 高岭石                       白铅石                   　　此外，还有一类独特的矿物──重砂矿物，当岩石和矿石遭受风化、破坏形成了大量的碎屑物质后，这些物质以及那些经搬运、分选沉积下的松散机械沉积砂粒当中比重较大（一般在2.9以上），机械性质和化学性质比较稳定的矿物即为重砂矿物。重砂矿物大都具有经济价值。如自然金中的砂金，因为它是一种重砂矿物，所以在采集时可以用水淘出。自然铂、金刚石等都可以重砂矿物的形式出现。我国山东常林钻石的发现特别偶然，它裹携在经风化、破碎、搬运、分选而沉积的松散砂粒中，被一位女青年在农田中拾到了。 　　铁矿石重砂有磁铁石、钛铁矿、络铁矿；宝石级的重砂矿物有尖晶石、刚玉、锆石等；工业重砂矿物有金红石、锡石、白钨矿、黑钨矿；稀土重砂矿有盛产于台湾的独居石等。重砂矿物组合与原生岩石的种类有关，如自然铂、铬铁矿、橄榄石、磁铁矿的组合与超基性岩有关。反过来可以用其中某一种矿物的存在寻找其他重砂矿物。 独居石

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硫化物和硒化物类矿物

硫化物矿物类似于自然金属元素矿物，具金属光泽，透明度低，反射率强等。它的比重较大，一般为4以上。硬度较低，一般为2～4。 　　硫化物矿物目前有89种。常见的矿物有： 　　1. 方铅矿。铅灰色，金属光泽,硬度为2－3,比重7.4－7.6。等轴晶系，晶体常呈立方体和八面体状。它的用途较广，用于冶金、国防等工业。有时含银高，可以提取银金属。 方铅矿 　　2．闪锌矿。由无色到浅黄、棕褐至黑色，也可呈绿色、红色、黄色等。出现各种颜色是由于矿物中含有微量元素的不同而造成的。金刚光泽到半金属光泽、透明至半透明,硬度3－4.5,比重3.9－4.2。不导电。它的用途是作为锌金属的主要原料。除提取锌之外，还可以提取镉、铜、镓、锗等稀散元素。这些稀散元素都是现代工业的重要原料。金属锌用于合金、镀锌、印刷、颜料等工业。 闪锌矿 　　3．磁黄铁矿。暗青铜黄色，带褐色的全青色，有时呈黄棕色。金属光泽,不透明,性脆,硬度为3.5－4.5,比重4.6－4.7,六方磁黄铁矿具有顺磁性，但磁性程度差别较大。它是制取硫酸和硫黄的矿物原料，仅次于黄铁矿和白铁矿。 　　硒化物矿物的阳离子主要是由硒化学元素构成的。它的一些物理性质与硫化物矿物相似。主要的矿物有： 　　1．硒铅矿。铅灰色，有时为浅蓝色,不透明,硬度为2.5－3。比重7.6－8.8。金属光泽。可作为提硒的矿物原料。硒的用途较广。在合金中加入少量硒，可以防腐蚀。硒电池可制自动街灯及信号灯等。 　　2．硒银矿。颜色铁黑色，硬度为2.5,比重8,溶度2,金属光泽，一般呈块状、粒状及薄板状产出，有等轴晶系的六面体，它是提取银金属的矿物原料。 　　3．硒铜矿。银白色，金属光泽，硬度2,比重6.71。可成银白色树枝状，一般作为提取铜的矿物原料。 　　4．硒铅汞矿。灰色，一般呈块状或粒状产出。硬度为1.5－3，比重7.8－7.9。金属光泽,不透明、性脆。可作提炼汞的原料。 　　硫化物和硒化物矿物，共同特点是几乎都具有金属光泽，硬度不大，性脆，是工业中重要矿物之一。

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什么是结晶学

结晶学是研究矿物晶体的生成和变化的科学，研究内容包括外部形态的几何性质、化学组成和内部结构、物理性质以及它们相互之间的关系等。这门科学进一步形成晶体生成学、几何结晶学、晶体结构学、晶体化学、晶体物理学及数学结晶学等分支。 矿物的微观世界 　　首先讲讲什么是晶体。 　　晶体指的是由结晶质构成的物体，它的内部由原子或离子有规律地在三维空间呈周期性重复排列，因此晶体是具有格子构造的固体。人们在烹调时使用的白砂糖、冰糖和食盐等等都是晶体，只不过这些晶体是人工合成的。 　　晶体生长属于晶体生长学的研究内容。这门科学的研究领域包括晶体的发生、成长及变化等。借助晶体生长学，能够指导人工制备晶体并解释晶体的某些现象，具有非常实际的意义。 矿物的晶体结构模型 　　我国在世界上首次用人工方法，成功地合成了有活力的蛋白质—结晶牛胰岛素等，它们也是晶体。晶体的大小相差很大，可以从小于1微米(10-3毫米)到几十米。还有一点要说明，有时晶体一词仅指具有几何多面体外形的晶体，也就是结晶多面体，而把不具几何多面体外形的晶体称为晶粒。 　　晶体是怎样形成的呢？去过海边的人们可以见到岸边的盐池中海水蒸发后结晶的过程，这是最简单的晶体形成过程。晶体形成的原理比较复杂，即使原来不结晶的物质在一定的物理化学条件(温度、压力等条件)下也能转变为结晶质。物质结晶的方式有三种：1、由气体结晶，如火山口硫蒸气冷凝直接形成硫磺晶体；2、从液体(溶液或熔融体)中结晶，如盐湖中因蒸发使溶液达到过饱和而结晶出石盐和硼砂等晶体，再如岩浆熔融体因过冷却而结晶出长石、石英、云母等晶体等；3、由固态的非晶质结晶，如非晶质的火山玻璃经过晶化而形成结晶质的石髓等。