巖石學(petrology)研究地殼及上地幔上部的巖石的分布、產狀、礦物組成、化學成分、結構、構造、分類命名、成因、演化歷史以及它與成礦的關系的地質學分支。來自宇宙的石隕石、月巖也是巖石學的研究對象。巖石本身的利用和人造巖石也屬巖石學研究范疇。
歷史發展
人類從新石器時代起就開始利用巖石。成書于公元前約400年中國戰國初期的《山海經》?，是世界上最早記述巖石的著作。古希臘學者泰奧拉斯托斯的《紅樓夢》也是較早記述巖石的著作。但它們都只是對一些巖石進行零星描述。18世紀末葉，以德國地質學家A.G.維爾納為首的水成論學派，提出了巖石水成學說，認為地球上巖石都是在“原始海洋”中沉積形成的。最先沉積的是花崗石、片麻巖，次為片巖、大理石，最后是頁巖、砂巖、礫巖。甚至把玄武巖也說成是地下煤層燃燒留下的灰燼。以英國學者J.赫頓為首的學派反對水成學說，于1788年提出巖石火成說。認為花崗巖是地下深處熔融物質冷凝后結晶形成的，玄武巖是火山噴出作用形成的熔巖。兩種對立學派的斗爭，推動了巖石學的創立和發展。
到19世紀30年代，英國地質學家C.查爾斯·萊爾提出了較完整的巖石成因分類理論，把巖石分為沉積巖類、火山巖類、深成巖類和變質巖類。多種成因觀點為巖石學奠定了基礎。偏光顯微鏡的發明，為研究組成巖石的造巖礦物創造了有力的工具，打開了研究巖石微觀領域的閘門，為巖石的分類描述、成因分析提供了依據。德國學者F.齊克爾發表了《描述巖石學教科書》、《礦物巖石在顯微鏡下的特征》，1873年??K.H.F.羅森布施發表了《巖相學主要礦物在顯微鏡下結構》專著，從而奠定了顯微鏡巖石學基礎。顯微鏡下對巖石的研究，彌補了宏觀觀察的不足，是巖石學發展過程中一個突破性轉折點。巖石化學的研究對推動巖石學的發展也作出了重大貢獻。19世紀末到20世紀初是巖石化學的形成時期。美國學者F.W.克拉克1922年發表了《火成巖平均成分》，1924年發表了《地殼成分》等著作。美國巖石學家N.L.鮑溫于1928年發表了《火成巖演化》，奠定了巖漿分異作用的理論基礎。在30年代前后，隨著巖石化學分析數據的增多，為巖石的化學成分分類積累了可靠的數據，各種巖石化學計算方法被相繼提出，如CIPW方法、尼格里法、扎瓦里茨基法、巴爾特法等，還提出了大量的巖石化學圖解。它們對探討巖石成因、劃分巖漿雜巖、巖漿巖建造、巖系或巖套都起了重要作用。同位素和ree地球化學的應用，在確定各類巖石的物質來源、生成年代與形成溫度上提供了令人信服的證據。
第二次世界大戰結束以后，特別是50年代，通過國際性多學科地球科學研究活動的開展，板塊學說興起并不斷發展，作為地質學科分支的巖石學進入了新的發展時期。
X光及電子顯微技術的發展，使巖石、礦物內部結構研究進入微區領域；微量分析技術如光譜、X光熒光分析等的發展，使稀土和微量元素定量成為可能，為某些成巖作用的過程的研究提供了定量依據；質譜分析可以測定巖石和礦物中同位素組成，不僅提供了有關成巖作用的時間信息，對示蹤巖漿演化、巖漿起源、巖石變質等原巖及其形成過程也都提供重要信息；高溫高壓實驗，能測定的壓力達到數百億帕，約合深度600公里以下，可以模擬上地幔某些巖石的形成。
上述新技術、新方法的應用為地殼早期巖石，洋底和深部地幔巖石的研究，積累了大量資料，推動了現代巖石學理論的完善化。地震研究使過去的一元或二元原始巖漿論，已轉變為受大地構造環境控制而形成的多元巖漿的觀點，洋中脊、裂谷帶、活動大陸邊緣和陸內環境都有不同的巖漿組合。
50年代以后，隨著板塊學說的興起，為巖石學研究開拓了新的領域。巖石學在解決板塊運動機制、巖漿活動和變質作用方面都提供了有益的資料。板塊理論對大型沉積盆地形成及演化、各種沉積相形成和分布作出了合理的解釋，推動了沉積巖石學的發展。近20年來，各種現代分析測試技術及現代電子計算機技術引入巖石學研究領域，使巖石學研究進入微細、微區、微量分析階段，提高了巖石中穩定同位素、ree和微量元素分析的精度，為某些成巖作用的形成演化過程提供了定量依據。計算機在數據處理和成巖、成礦過程的數值模擬等方面得到了廣泛應用，使巖石學向理論化、定量化方向發展邁出了巨大的步伐。高溫高壓實驗技術的發展，把實驗巖石學推向了一個新階段，為深入了解不同條件下變質作用、交代作用、巖漿形成和演化、地殼和地幔物質的相轉變，為模擬上地幔某些巖石的形成機理提供了可靠的數據。
學科內容
巖石學是現代地球科學的基礎課程，在國民經濟建設中具有非常重要的地位和作用。它是地學類的地質礦產勘查、水文地質、工程地質、巖土工程、石油與天然氣地質勘查、地球物理學等本科專業的專業基礎課，也是必修的主干課程之一。
通過學習巖石學，掌握巖石學基本知識與理論，巖石研究與生產應用的基本技能，特別是掌握地質學科學辯證的思維方法，并能初步運用巖石學基本原理分析地球及區域巖石形成、演化規律。
巖石學的研究方法可歸納為野外調查和室內測試實驗兩類。野外調查主要是通過地質填圖、剖面測量和露頭詳細觀測等弄清巖石的產狀、分布、組合、時代、構造與礦產的關系等，并采集各種標本、樣品供室內研究。室內研究主要有偏光顯微鏡鑒定、X射線分析、差熱分析、化學分析、電子顯微鏡鑒定、質譜分析、波譜分析及電子計算機數據處理等，以獲取組成巖石的礦物成分、物理性質及成因方面的信息。還可進行各種模擬實驗，驗證成巖成礦機理和為巖石工業利用提供資料。
與其他學科的關系?巖石學是地質學的基礎學科之一，與地質學的所有分支學科都有密切關系。化學、物理學、現代分析測試技術、電子計算機技術是研究巖石學不可缺少的知識。板塊學說、地體學說、比較行星學、地球動力學、計算數學、非平衡熱力學、流體力學、耗散結構和灰色系統等有力地推動了巖石學的學科前沿的形成和發展。巖石學的研究除了發展地質科學理論之外，主要是為礦產資源的尋找和勘探服務，為改善人類自然環境服務和利用巖石本身為提高人類生活水平服務。
關于巖漿演化除了巖漿分異作用、巖漿同化作用之外，巖漿混合的觀點，也日益受到重視。板塊構造理論對沉積巖巖石學也有顯著影響，現代沉積巖石學理論認為：大型沉積盆地和它們的沉積中心與板塊運動有關，板塊的相互作用和板塊構造環境是沉積盆地演化和各種沉積相形成分布的關鍵。
用現代沉積作用和水動力學環境的實驗模擬資料來解決古沉積環境問題，是沉積巖石學研究的生長點。變質相和變質相系的研究初步奠定了變質作用和大地構造的聯系，而地幔與地殼的相互作用而產生的熱流是區域變質的根本原因。80年代以來變質作用的溫度壓力-時間軌跡的研究揭示了變質作用歷史與地殼構造演化之間的關系。
分支學科
根據研究內容和側重點的不同，巖石學又可分下列分支學科：火成巖石學（也稱巖漿巖石學）、沉積巖石學、變質巖石學、巖石化學、巖石物理學、地幔巖石學、行星巖石學、構造巖石學、實驗巖石學和工業巖石學等。
火成巖巖石學是研究主要由巖漿作用形成的巖石的成分、結構構造，及其形成條件和演化歷史的學科。其運用現代實驗技術、物理化學、流體動力學等理論，闡明各類巖漿的演化運移和冷卻結晶等過程，依據巖漿巖區域地質分布結合大地構造單元，總結各類巖漿巖自然組合的時空分布規律。
沉積巖巖石學是研究沉積物和沉積巖的組成、結構、構造和成因的學科。其主要內容包括沉積物和沉積巖物質成分、粒度及其生物化石群落等的研究；判定沉積環境和沉積物的源區，闡明古地理條件和恢復古構造；根據碎屑物和基質的比例，根據礦物顆粒和有機組分的分選性，進行沉積物和沉積巖的分類；根據化學沉積物的特點判定水體化學性質和海水深度等。
變質巖巖石學是研究地殼內部發生的變質作用，和變質巖的形成特點及其演變歷史的學科，天體石隕石的沖擊變質亦屬這一研究范疇。
在地殼演化過程中，地幔、地殼的相互作用，引起區域熱流和構造環境的變化，發生了一系列屬于不同變質相、變質相系和不同形變程度的變質巖石。它們是變質作用在自然界的記錄，因而也是變質巖巖石學的研究對象。變質巖石學又可分為兩個方向：變質地質學和變質實驗巖石學。
工業巖石學是用硅酸鹽工藝學的方法來研究和開發與硅酸鹽礦物有關的資源，又稱工藝巖石學。其它的還有宇宙巖石學、化學巖石學、實驗巖石學、地幔巖石學、構造巖石學等。
巖石的形成與形成時的地質環境密不可分，巖石建造是地質環境的一種表現。因此為了闡明地質環境，區域地質學、大地構造學、構造地質學和地層學的研究是必不可少的知識；礦物學和地球化學可以闡明巖石中主要造巖礦物和元素遷移變化的規律，它們與化學熱力學和化學反應動力學相結合，可以說明巖石形成過程中可能的物理化學作用過程，以及巖漿發生的可能原巖。
宇宙巖石學可以看作巖石學與天文學之間的聯系環節，而地幔巖石學可以看作巖石學與地球物理學之間的橋梁，這兩個分支學科擴大了巖石學研究的時空范圍，所研究的深度可達600公里的地幔，時間可以上溯到40億年左右，其研究成果為研究地球早期演化提供了基礎資料。
作為自然體系的巖石組合，其成因是復雜的，受諸多因素所制約，并且與地殼演化有著密切的聯系。有成效的巖石學研究，一方面要擺脫傳統觀點的束縛，從單純巖石的描述中解放出來；另一方面也要防止簡單化的趨向，把復雜的成因問題納入簡單的成因模式。
巖石學的研究要掌握更多的巖相學、區域地質學資料，充分搞清各種巖石之間野外關系，加強巖石組合和巖石的物質組分(包括礦物學和地球化學)的研究，從而進一步引出客觀存在的形成條件和巖石構造歷史，并從物理化學基礎理論來闡明其內在聯系和發生的根本原因。此外，從全球構造觀點，總結分析巖漿建造、變質建造和沉積建造的時空分布規律，這些將是巖石學的基本任務。
參考資料 >