什么是火成巖?
火成巖,亦稱巖漿巖,是構成固體地球的三大巖類之一,也是分異型天體的主要組成巖石,在地球科學和行星科學研究中占據舉足輕重的地位。近幾十年來,隨著地質學家對不同構造背景火成巖的持續探索,火成巖巖石學領域取得了諸多突破性進展。火成巖還與關系國計民生和區域經濟可持續發展的諸多礦產資源的形成密切相關,因而備受重視。我國地球科學發展戰略(2021—2030)、 美國國家科學基金會提出的12 個未來地球科學研究的優先科學問題(2020—2030)、
Science2021 年發布的 125 個科學問題,以及每年召開的 Goldschmidt 國際學術研討會等,都凸顯了火成巖相關理論和研究的重要性。
什么是火成巖巖石學?
火成巖巖石學(igneous petrology),又稱巖漿巖巖石學(magmatic petrology),主要研究由巖漿冷凝固結而形成的巖石,包括侵入巖和火山巖。其研究方法和內容,往往是首先在野外研究火成巖的產狀、巖相、原生構造、同化混染、結晶分異、與圍巖的接觸關系、侵入或噴發的先后次序等并系統采集標本;然后在室內,結合野外手標本等觀察,通過分析其礦物成分、結構構造,結合巖石化學成分,確定巖石的種屬名稱;同時,結合巖石地球化學、實驗巖石學研究,了解其形成的物理化學條件、成因和演化,以及探討巖漿活動與地球動力學的關系,查明其成礦專屬性等。因此,火成巖巖石學是地質學中的主干分支,其研究需要融入物理、化學等領域的知識。
當今的地球科學已發展到地球系統科學階段,地球內部過程以及地球各圈層相互作用方面的研究得到更多重視。巖漿是了解地球內部過程的“探針”,也是地球各圈層之間物質和能量交換的“使者”;對火成巖的研究可以獲取殼幔結構、物質組成、熱狀態等深部信息,反演殼幔深部過程。巨量火山噴發會改變大氣組成,引發氣候變化,并對生物圈產生巨大影響,因此地球內部過程對水圈、大氣圈和生物圈的演化起著關鍵作用。當前,地球科學中許多熱點和前沿問題,如板塊構造的啟動、克拉通的形成與破壞、殼幔作用與大規模成礦、早期地球的組成與演化、超級火山與宜居地球等,都與火成巖巖石學密不可分。此外,深入探究巖漿的形成與演化、巖漿作用與地球環境的內在聯系,乃至將地球上火成巖的特征、成因和分布規律與月球、其他天體上火成巖進行對比研究,已成為長期的研究焦點和方向。
“火成巖巖石學”是地質學各專業本科生和研究生的一門重要專業基礎課程。長期以來,南京大學地球科學與工程學院巖礦教研室十分重視該課程的建設、教材的編寫和教材內容的更新工作,有較好的基礎和教學、科研水平。由孫鼐、彭亞鳴主編的《火成巖石學》教材于 1985 年由地質出版社出版,并在 1987 年獲國家優秀教材獎。因此,巖礦教研室前輩老師們在“火成巖石學”的教學和教材研究中付出了大量的心血和汗水。
目前,國內 20 余所高校在使用我們 2010 年編寫的《火成巖巖石學》教材,英文教學參考書包括 Igneous Petrogenesis (Wilson,1989)、Igneous Petrology (Best and Christiansen,2001)、Igneous Petrology–3rd edition(McBirney,2007)、Principles of Igneous and Metamorphic Petrology–2nd edition(Winter,2014)及 Igneous Rocks and Processes: A Practical Guide–2nd edition(Gill and Fitton,2022)等,這些教材的內容各有側重。
現代巖石學與化學、物理學和大數據、人工智能結合日趨緊密,已不再是單純的巖石分類、巖相學描述和成因解釋。隨著科學研究成果的不斷取得,我們和國內外眾多同行一樣,在教學工作中不斷充實新內容,力圖緊跟時代發展,完善出一本適合我國教學現狀,文字簡練,既有廣度又有深度,能夠反映現代巖石學基本理論、基礎知識和基本技能同時又能適量介紹現代火成巖巖石學研究進展的“火成巖巖石學”新教材。
本書以原《火成巖巖石學》(2010 年出版,徐夕生、邱檢生主編)教材為基礎,刪減了一些陳舊的、不適合時代發展的內容,增加或更換了巖石學研究新進展的內容或實例力求打造一本內容適時、結構嚴謹、圖文并茂的新教材。改編教材增強了巖類學與巖理學的融合,引導學生從興趣出發,掌握鑒定技能,理解基本原理,激發探索熱情。
“火成巖巖石學”作為探索地球奧秘的重要基礎科學,其研究領域正經歷著前所未有的蓬勃發展,展現出方興未艾的態勢。隨著科學技術的飛速進步,尤其是微區原位分析技術、數值模擬以及人工智能的應用,該領域的研究理念正以驚人的速度更新迭代,傳統的認知框架與理論模式也在持續的實踐與探索中逐漸得到修正與完善。
本教材為江蘇“十四五”普通高等教育本科規劃教材、科學出版社“十四五”普通高等教育本科規劃教材。
本文摘編自 《 火成巖巖石學(第二版) 》一 書,有刪減 ,圖片來源于該書,標題為編者所加。
《火成巖巖石學(第二版)》
ISBN 978-7-03-080981-0
徐夕生 主編
責任編輯:周 丹 沈 旭 李嘉佳
審圖號:GS 京(2025)0217 號
本書是為地質學各專業本科生和研究生專業基礎課程教學而編寫的教材。書中準確系統地介紹了火成巖巖石學的基礎理論知識,融入了當前國內外火成巖巖石學研究的最新方法和研究成果,包括形成火成巖多樣性的各種巖漿作用過程、巖漿作用與構造環境的關系、巖漿作用對成礦的制約等內容,將巖類學與巖理學有機結合,體現了編者在火成巖巖石學教學和科研方面的體會,希望幫助學生“感興趣、會鑒定、懂原理、欲探索”。本書內容豐富,取材新穎,層次分明,結構合理,既能幫助學生掌握火成巖的基本理論和基礎知識,還能幫助本科生和研究生了解學科前沿和發展方向。
本書不僅可作為高等學校地質學、地球化學和資源勘查相關專業的教材,還可作為從事科學研究、地質礦產調查的廣大地質工作者的工具書和參考書。
(本文編輯:洪弘)
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