矿物岩石学第三讲

第三讲岩浆岩的特征及类型一、岩浆岩的基本特征（一）初步知识什么是岩浆？在上地幔或地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的、炽热粘稠的、含挥发份的熔融体或熔体-晶体的混合物。1.岩浆的成分：主要由O,Si,Al,Fe,Mg,Ca,K,Na,Mn,Ti,P等造岩元素所组成，此外，还有H2O,CO2,SO2等挥发性物质及少量的金属硫化物和氧化物。2.岩浆的温度：通常在600－1200℃之间，并随岩浆成分不同而有所差异。基性岩浆温度较高，为1000－1200℃，中性岩浆次之，约为900－1000℃，酸性岩浆最低，约为600－700℃。测温术：（1）包裹体测温，（2）地质温度计，（3）高温高压实验，（4）实测：用光学测温计测定。3.岩浆的粘度：岩浆的粘度与岩浆的成分（主要是SiO2）、挥发份含量及温度和压力的大小等因素有关。•岩浆中SiO2含量愈高，粘度愈大。•挥发份含量越高，则岩浆粘度越小。•岩浆温度愈高，粘度愈小。•通常压力增大、粘度也随着增大。（二）岩浆岩的概念岩浆岩：是由岩浆冷凝固结而成的岩石。注意：在岩浆冷凝和结晶过程中失去了大量挥发份，所以岩浆岩的成分与岩浆的成分不是完全相同的。（三）岩浆作用及两大类岩浆岩岩浆作用：地下深处形成的岩浆，在其挥发份及地质应力的作用下，沿构造脆弱带上升到地壳上部或地表，岩浆在上升、运移过程中，由于物理化学条件的改变，又不断地改变自己的成分，最后凝固成岩浆岩，这一复杂过程的总体，称为岩浆作用。岩浆作用可分为：岩浆侵入作用与侵入岩（包括深成岩和浅成岩）岩浆喷出作用与火山岩（包括熔岩/喷出岩和火山碎屑岩）产状（Occurrence）主要指岩体的形态、大小和围岩的接触关系。相（Facies）指生成环境不同而产生的不同的岩石和岩体总的外貌和特征。（四）岩浆岩的产状和相1、侵入岩（1）岩床：岩浆沿层面贯入，形成与地层整合的板状侵入体。（2）岩盆：岩浆侵入到岩层之间，形成中心凹下去的盆状侵入体。（3）岩盖/岩盘：产于岩层之间的侵入体，与岩盆不同的是底部平坦，顶部拱起、中央厚度大边缘薄。（4）岩墙：不整合的板状侵入岩体。（5）岩脉：一般是充填在裂隙中的，多用在以石英方解石为主要成分者。（6）岩株：出露面积小于100平方米。（7）岩基：侵入岩的大中型构造通常称为深成岩体（pluton）。其中，岩基和岩盖是最大的深成岩体。例如，美国加里福尼亚内华达岩基，宽100公里，长650km，该区地壳厚50公里，地球物理研究表明，至少下部20公里不具花岗岩特征，于是，该岩基为一650×100×30km的板状或透镜状岩体。岩基(Batholith)侵入岩的相A:按形成深度的不同分为:深成相（3km）和浅成相(0.5-3km)B:按岩体从中央和边部岩性的不同分为：中央相、过渡相、边缘相eg:周口店房山岩体2、喷出岩喷出岩的产状与喷发类型有关。喷发类型：熔透式、裂隙式、中心式喷发（1）熔岩流：喷出的熔岩呈平缓的大面积分布。（2）火山锥：是中心式喷发出来的熔岩流和火山碎屑物质在火山口附近堆积而成的锥状岩体。（3）岩钟、岩针、岩穹：多以侵出方式喷出。（4）火山锥被剥蚀后，出露的火山管道中的充填物熔透式喷发裂隙式喷发中心式喷发熔岩流腾冲火山长白山天池喷出岩的相按火山活动产物形成的方式及岩性特征分为：喷出相、火山通道相、次火山相喷出相可进一步分为：溢流相、爆发相、侵出相绳状熔岩/波状熔岩熔岩表面形态：渣状熔岩1、化学成分特征岩浆岩的化学成分，常用氧化物重量百分数（wt%）表示,包括SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5和H2O等。这些氧化物占岩浆岩平均化学成分的98%以上，也是地球包括地幔及地壳的主要组成。除了主要元素外，还可进一步研究含量更低的元素。少量元素(minorelement):0.1-1.0weightpercent.微量元素(traceelement):0.1weightpercent(1000ppm).二.岩浆岩的成分特征二氧化硅与岩石类型SiO2的含量最高，变化于34-75%之间，少数可达80%。同时它对岩浆及岩浆岩的物理化学性质及矿物组成的影响最大，因此是岩浆岩中最重要的一种氧化物。被用来作为划分岩浆岩酸性程度和基性程度的参数：SiO266%者，称为酸性岩；SiO2=53-66%者，称为中性岩；SiO2=45-53%者，称为基性岩；SiO245%者，称为超基性岩。2、矿物成分特征（1）矿物的成分分类岩浆岩中七大造岩矿物：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、钾长石、石英1）铁镁矿物：矿物中FeO、MgO的含量较高，包括橄榄石、辉石、角闪石及黑云母。这些矿物的颜色一般较深，又称为暗色矿物。色率：暗色矿物在侵入岩中的含量（体积百分数），是岩浆岩鉴定和分类重要标志之一。色率随岩石酸度的变化情况大致为：超基性岩色率90基性岩色率=40-90中性岩色率=15-40酸性岩色率152）硅铝矿物：矿物中SiO2、Al2O3含量较高，不含FeO、MgO，包括石英、长石类及似长石类。这些矿物因基本不含色素原子，颜色较浅，所以又称为浅色矿物。（2）矿物的成因分类1）原生矿物：在岩浆冷凝过程中结晶形成的矿物。可分为高温型和低温型。2）次生矿物：在岩浆基本上凝固成固体的岩石后，由于受残余挥发组分和岩浆期后流体的作用（蚀变、交代及充填）而生成的矿物。（3）主要矿物、次要矿物和副矿物钙碱性岩中的主要造岩矿物超基性岩基性岩中性岩酸性岩暗色矿物OlPyHbBi斜长石/基性中性酸性钾长石//少多石英/极少有多（一）结构特征岩浆岩的结构（Structure）:是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度及和矿物-矿物间（包括矿物-玻璃间）的相互关系。三.岩浆岩的结构构造特征1、岩石结晶程度全晶质、玻璃质、半晶质结构2．矿物颗粒大小按矿物绝对大小分为显晶质结构和隐晶质结构两大类：（1）显晶质结构(0.2mm）（a）细粒：0.2～2mm;（b）中粒:2-5mm（c）粗粒:5-10mm;（d）巨晶10mm，伟晶（3cm）（2）隐晶质结构(0.2mm)：用显微镜才看得清颗粒。（a）微粒结构（0.2mm）(b)隐晶质(0.02mm)全晶质结构Obsidian黑曜岩（玻璃质结构）按矿物的相对大小可分为：等粒结构：同种主要矿物颗粒大小大致相等。不等粒结构：同种主要矿物颗粒大小不等。斑状结构：颗粒大小可分为大小悬殊的两组，大的叫斑晶，小的为基质。斑晶为显晶质，基质为隐晶质。似斑状结构：斑晶基质都是显晶质的。橄榄岩（等粒结构）PorphyritictexturePorphyritictexture似斑状结构3、岩石中矿物的自形程度（主要在镜下观察）颗粒有三种晶形：自形晶——晶面发育良好，例如煌斑岩中的镁铁矿物；半自形——晶面部分发育，大多数火成岩为这种情况；它形——无晶面，例如细晶岩中的矿物。(1)自形粒状结构(idimorphic-granulartexture)：主要由自形(euhedral)晶组成(2)半自形粒状结构（hypiomorphic-granular)，平均而言，岩石由半自形（subhedral）晶组成(3)它形粒状结构(allotriomorphic-granular)：岩石主要由它形（anhedral）晶组成。自形粒状结构半自形粒状结构他形粒状结构4、颗粒间的相互关系（主要在镜下观察）条纹结构文象结构包含结构填隙（间）结构PoikiliticTexture包含结构文象结构（二）构造特征岩浆岩的构造是指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合与其它组成部分之间的排列、充填方式等。块状构造：侵入岩中常见，岩石在成分和结构上是均匀的。斑杂构造：岩浆的多次脉冲侵入或同化混染围岩物质，导致岩石不同部位的颜色、矿物成分或结构的很大差别。带状构造：岩石在垂向上出现矿物组合、含量及粒度、形态的交替变化，形成类似于沉积岩的构造。气孔构造：由于快速降压导致挥发组分的大量出溶，出溶的气体上升汇集、膨胀，可在熔岩的上部形成大量的气孔。杏仁构造：当气孔被岩浆后期的矿物（常见为方解石、沸石、石英、绿泥石）所充填。流纹构造：表现为不同颜色，不同成分的条纹、条带和球粒、雏晶及拉长的气孔定向排列，又称为流纹构造枕状构造：海底溢出的熔岩或陆地流入海水中的熔岩，遇水淬冷可形成形似枕状的熔岩体，称为枕状体，这些枕状体被沉积物、火山物质胶结起来，就形成枕状构造。柱状节理构造：熔岩在均匀而缓慢冷缩的条件下，可形成被冷缩裂隙分割开的规则多边形长柱体。块状构造(massivestructure)气孔构造(VesicularTexture)杏仁构造(amygdaloidal)流纹构造(rhyoliticrhyolitic)斑杂构造(taxiticstructure)枕状构造(pillowstructure)柱状节理构造(columnarjointstructure)柱状节理构造(columnarjointstructure)四.岩浆岩的分类命名分类依据1．地质环境和岩石结构（分出深成岩、浅成岩、喷出岩等）2．矿物成分及含量（例如按色率分类是其中一种）3．岩石的化学成分（如用SiO2，钙碱指数等，还有计算成标准矿物进行分类）。对火山岩，可用Na2O+K2O—SiO2图定名。所用教材中的岩浆岩分类系列钙碱性钙碱性钙碱性钙碱性碱性岩类超基性岩基性岩中性岩酸性岩碱性岩SiO2含量（wt.%)4545-5353-6666%53-66石英含量无很少或无5%20%无长石及含量一般无长石斜长石为主（基性）斜长石或钾长石为主钾长石斜长石钾长石为主，含似长石暗色矿物90%,Ol,Py90%,Py,Am,Bi,Ol15-40%,Am,Bi,Py10-15%,Bi,Am,40%,碱性Py,碱性Am深成岩名称橄榄岩、辉石岩、橄辉岩辉长岩闪长岩/正长岩花岗岩霞石正长岩浅成岩名称苦橄玢岩金伯利岩辉绿岩闪长玢岩/正长玢岩花岗斑岩霞石正长斑岩喷出岩名称苦橄岩科马提岩玄武岩安山岩/粗面岩流纹岩响岩辉长岩侵入岩闪长岩花岗岩伊丁玄武岩：气孔构造喷出岩喷出岩杏仁状安山岩火山碎屑岩类火山碎屑岩是指由火山作用所形成的各种火山碎屑物质（一般占90%以上）经堆积、胶结、压紧或熔结而形成的岩石。火山碎屑岩的成分包括两部分，火山碎屑物+胶结物胶结物可以是部分火山灰分解形成的物质，也可以是部分熔岩或沉积物。火山碎屑物则是火山作用过程中形成的各种碎屑，按其物态特征可分为岩屑、晶屑、玻屑三种类型。堆积时物态碎屑粒度刚性半塑性塑性64mm火山集块火山弹塑变岩屑64mm-2mm火山角砾火山砾2-0.0625mm岩屑、晶屑火山灰（玻屑）塑变玻屑0.0625mm火山尘火山碎屑的粒级划分火山碎屑岩的结构和构造（1）集块结构：由粒径大于64mm的火山碎屑为主（50%）所组成的结构。（2）火山角砾结构：由含量大于50%的2-64mm的火山角砾所组成。（3）凝灰结构：主要由小于2mm的火山碎屑（火山灰）所组成的一种结构。大类火山碎屑熔岩正常火山碎屑类向沉积岩过渡的火山碎屑岩亚类熔结火山碎屑岩亚类普通火山碎屑岩亚类层状火山碎屑岩亚类沉积火山碎屑岩亚类火山碎屑沉积岩亚类火山碎屑物相对含量10-90%90%90-50%50-10%成岩作用方式熔岩胶结熔结状以压实胶结为主火山灰胶结压实胶结化学沉积物及粘土胶结火山碎屑粒度(mm)岩石名称64集块熔岩熔结集块岩集块岩层状集块岩沉集块岩凝灰质砾岩64-2角砾熔岩熔结角砾岩火山角砾岩层状火山角砾岩沉火山角砾岩2凝灰熔岩熔结凝灰岩凝灰岩层状凝灰岩沉凝灰岩凝灰质砂岩等火山碎屑岩分类表（据孙善平）火山集块(64mm)火山碎屑流火山角砾（2-64mm）火山凝灰（2mm）火山弹脉岩类指充填构造裂隙呈脉状产出的岩浆岩类。它常呈墙状、枝状、床状、环状、锥状及放射状产出。分为：继承性脉岩：花岗斑岩、闪长玢岩二分脉岩：煌斑岩、细晶岩、伟晶岩岩浆岩（火成岩）的识别火成岩要依据野外、室内的各种特征来加以鉴定。在野外，要考察岩石的