第六章+岩浆岩的基本特征

50第六章岩浆岩的基本特征第一节岩浆和岩浆岩的概念一．岩浆岩浆——产生于地球深处，含挥发分的高温粘稠的主要成分为硅酸盐的熔融物质。岩浆活动或岩浆作用——自岩浆的产生，上升到岩浆冷凝固结成岩的全过程。火山活动或火山作用——喷出地表的岩浆活动。1．岩浆的成分2．岩浆的温度根据对火山熔岩流的直接测定和对熔岩液化与凝固温度的观察，岩浆的温度一般在700—1200℃之间。玄武岩浆1025—1225℃安山岩浆900—1000℃酸性岩浆735—890℃通常成分愈酸性，温度愈低。3．岩浆的粘度岩浆的粘度与岩浆的氧化物，挥发份，温度及压力有关。高高低低大粘度SiO2,Al2O3含量挥发份含量温度压力低低高高小51基性熔岩粘度小，流动性强，流速快，常呈熔岩被，熔岩高原（台地），分布面积很大，结晶较好。如印度德干高原，50万平方公里，最大厚度2000米。酸性熔岩粘度大，流动性弱，流速慢，常形成短而厚的岩流，或常堆积于火山通道之上，成岩钟，岩针等；结晶程度差，以爆发式为主。二．岩浆岩岩浆岩——由岩浆冷凝固化后形成的岩石。通常将岩浆岩分为喷出岩和侵入岩。侵入岩——岩浆在地下不同深度冷凝固结形成的岩石。根据其形成深度的不同，进一步分为：深成岩（3km）和浅成岩(3km)。喷出岩（火山岩）——岩浆及其它岩石经火山喷出地表后冷凝和堆积而成的岩石。又进一步分为：熔岩——岩浆沿火山通道喷溢地表冷凝固结而成的岩石。火山碎屑岩——火山强烈爆发出来的各种碎屑物堆积而成的岩石。此外，与火山作用有关的充填于火山通道中或侵入其周围邻近的浅成-超浅成侵入岩，专称为次火山岩。第二节岩浆岩的物质成分一．岩浆岩的矿物成分岩石是由矿物所组成。矿物成分既反映岩石的化学成分，也反映岩石的特征和成因。如岩石中石英的出现及含量；透长石与微斜长石出现在不同岩石。组成岩石的矿物一般统称为造岩矿物。1.按矿物的化学成分特点分：（1）硅铝矿物：SiO2和Al2O3的含量较高，不含FeO，MgO。包括石英类，长石类及似长石类。又称浅色矿物。（2）铁镁矿物：FeO和MgO的含量较高，SiO2含量较低。其中包括橄榄52石类，辉石类，角闪石类及黑云母类。又称暗色矿物。岩浆岩中暗色矿物的含量（体积百分数）称为色率，又称颜色指数。2．按在岩石中的含量分：（1）主要矿物：是岩石中含量比较多的矿物，一般都在10%以上。它是划分岩石大类的依据。如花岗岩中的钾长石和石英都是主要矿物，没有它们不能定名为花岗岩。（2）次要矿物：是岩石中含量不多的矿物，一般都在15%以下。它对划分岩石大类不起作用，但可作为确定岩石种属的依据。如闪长岩类中石英5%时称为石英闪长岩；无或5%时称为闪长岩；但均属闪长岩类。（3）副矿物：是岩石中含量很少的矿物，通常不到1%。如磷灰石，磁铁矿等。4．按矿物的成因分：（1）原生矿物（岩浆矿物）：是在岩浆冷凝过程中形成的矿物。又可分为正常矿物，残余矿物和反应矿物。镁橄榄石+SiO2=顽火辉石（2）成岩矿物：在岩浆完全结晶后，由于外界物理化学条件的改变（主要是温度和压力的降低），使原生矿物转变而新形成的矿物。如高温β-石英→低温α-石英透长石→正长石钾钠长石→条纹长石（3）岩浆期后矿物：在岩浆基本上凝固成固体的岩石后，由于受残余挥发份和岩浆期后溶液的作用而生成的矿物。如气成矿物电气石，萤石，黄玉等：也包括一些自变质矿物，如橄榄石变成的蛇纹石。（4）它生矿物：它们是由岩浆同化了围岩或捕虏体所生成的矿物。在正常岩浆岩中一般不会析出这类矿物。如花岗岩与富铝泥质岩石接触出现的富铝矿物：堇青石，红柱石，硅线石等；又如花岗岩与碳酸盐类岩石接触时，出现富钙矿物：硅灰石，钙铁榴石，钙铝榴石，透辉石等。（5）外生矿物（表生矿物，次生矿物）：岩石受到各种外界营力，主要在地表风化而形成的矿物。如长石风化成高岭石。二．岩浆岩的化学成分SiO2是岩浆岩中最重要的一种氧化物，含量最多。岩浆岩中SiO2含量是岩石分类的一个主要参数。通常所指的酸性程度及基性程度是指SiO2含量。SiO266%酸性岩SiO2=53—66%中性岩SiO2=45—53%基性岩SiO245%超基性岩岩浆岩中的主要造岩氧化物含量变化是有规律的。53三．岩浆岩的矿物成分和化学成分的关系化学成分不同的岩浆所形成的矿物成分也不同。其中SiO2、Alk和Al2O3对矿物共生组合的控制最明显。（一）SiO2含量对岩浆岩中矿物共生组合的影响SiO2与其它氧化物结合，可形成各种硅酸盐矿物，从而决定岩浆岩中矿物共生组合。硅酸盐矿物可分为两组，一组称SiO2饱和矿物，可与石英共生，如辉石、长石、角闪石、云母类矿物；另一类称SiO2不饱和矿物，不能与石英共生，如富镁橄榄石、似长石等。因此，根据岩石中出现的矿物可分为三类：1．岩浆岩中石英的出现，表示岩浆中SiO2含量过剩（过饱和）。所以石英是SiO2含量过饱和的指示矿物。542．镁橄榄石，似长石（白榴石，霞石，方钠石等）出现，标示岩浆中SiO2不饱和。它们是SiO2含量不饱和的指示矿物。Mg2SiO4+SiO2=2MgSiO3镁橄榄石熔体顽火辉石NaAlSiO4+2SiO2=NaAlSi3O8霞石熔体钠长石KAlSi2O6+SiO2=KalSi3O8白榴石熔体钾长石因此，不饱和矿物镁橄榄石，似长石在平衡条件下，不能与过饱和矿物石英共生。3．岩石中既没有石英，又没有镁橄榄石，似长石，则表示岩浆中SiO2含量适当（饱和），这时出现的仅是辉石，长石等饱和矿物。饱和矿物可与不饱和矿物共生，也可与过饱和矿物共生，但后二者不能共生。由于岩浆岩中SiO2与其它氧化物存在协变关系，所以从超基性岩至酸性岩，随着岩石中SiO2的渐增，岩石中镁铁矿物由多至少，浅色矿物渐增，石英由无至有。1．橄榄岩和辉石岩类（超基性岩类）SiO245%，富MgO和FeO，贫Na2O和K2O。因此，反映在矿物成分上，以铁镁矿物为主，一般含量多90%，长石含量很少或无。2．辉长岩类（基性岩类）SiO2=45—53%，和上一类岩石相比，SiO2增多，MgO和FeO有明显地减少，Al2O3和CaO的含量则剧增。因此，出现了铁镁矿物和近等量的基性斜长石的共生现象。3．闪长岩类（中性岩类）SiO2=53—66%，岩石中SiO2又有所增多，同时相应的Na2O和K2O也有增多，MgO，FeO和CaO则减少了。因而出现了普通角闪石和中性斜长石的共生；铁镁矿物则降低到30%左右；另外还有一类Na2O和K2O含量很高的中性岩（正长岩类），则碱性长石和铁镁矿物共生。4．花岗岩类（酸性岩类）55SiO266%，和前几类相比，SiO2含量最多，Na2O和K2O含量也多，而MgO，FeO和CaO较少。因而，铁镁矿物很少，一般只有10%左右；常见石英，碱性长石，酸性斜长石和黑云母的共生。（二）碱质的含量对矿物共生组合的影响岩浆岩中碱质的含量一般随SiO2含量的增加而增加。但在SiO2含量相同的岩石中，岩石的Na2O和K2O含量（碱度）不同，矿物组合特点也不同。碱度常用里特曼指数（σ）来衡量。σ=(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)(wt)σ3.3钙碱性岩σ=3.3---9碱性岩σ9过碱性岩此外，Al2O3含量对岩浆岩矿物成分的影响也较大。第三节岩浆岩的结构和构造岩浆岩的结构：是指岩石的结晶程度，颗粒大小，形状特征及彼此之间的相互关系等所反映出的特征。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体与岩石的其它组成部分之间的排列，充填空间方式所构成的岩石特征。岩浆岩的结构构造是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一，也是岩浆岩分类和判别其形成条件的重要依据。一．岩浆岩的结构（一）岩浆岩的结构类型1．岩浆岩的结晶程度根据岩石中结晶部分和非晶质部分（玻璃）的比例分为三类：全晶质结构玻璃质结构半晶质结构2．矿物颗粒的大小56又分为绝对大小和相对大小两种类型。1）颗粒的绝对大小4．矿物颗粒间的相互关系2）颗粒的相对大小等粒结构不等粒结构斑状结构和似斑状结构3．矿物的自形程度自形粒状结构半自形粒状结构它形粒状结构首先分为显晶质结构和隐晶质结构（1）显晶质结构粗粒结构：晶粒直径5mm。中粒结构：晶粒直径1—5mm。细粒结构：晶粒直径0.1—1mm。微粒结构：晶粒直径0.1mm。（2）隐晶质结构显微显晶质结构：显微隐晶质结构：571）交生结构文象结构条纹结构蠕虫结构2）反应结构反应边结构：早生成的矿物与熔浆发生反应，当这种反应不彻底时，在早生成的矿物外围，形成另一种完全不同的新矿物。环带结构：与反应边有些类似，不同的是，反应生成的矿物与被反应矿物同属一类矿物，仅端元成分及光性方位上有差异，因而呈现出环带状的特征。3）包含结构：在较大的矿物颗粒中包嵌在许多较小的矿物颗粒。如含长结构。58（二）岩浆岩的结构与岩浆冷凝条件的关系晶能力很弱，形成微晶结构，隐晶结构，霏细结构或半晶质结构。如喷出岩及超浅成岩。4．冷却极快的情况下：凝固作用主要发生在d区，几乎不形成结晶中心，更谈不上晶体生长，因此形成玻璃质结构。如喷出岩中的黑曜岩，松脂岩，珍珠岩等。5．如果温度下降至a区，岩浆部分结晶，形成斑晶后，再下降至b，c，d区，形成细粒—玻璃质的基质，从而构成斑状结构。岩浆的粘度对岩浆结晶作用也有明显影响。如基性喷出岩和酸性喷出岩。岩浆中挥发份含量的多少，对结晶程度及颗粒大小也有较大影响。如细晶岩和伟晶岩。（三）岩浆中矿物的结晶顺序和鲍文反应原理判别岩浆岩中矿物的结晶顺序：1．矿物颗粒的相对自形程度：自形程度高的一般早结晶，自形程度低的析出较晚。2．矿物间的相互包裹关系：通常认为被包裹的矿物一般早于包裹它的矿物。3．矿物晶体的相对大小：在常见的斑状结构中，大的斑晶一般先结晶，而小晶体的基质常后结晶。但似斑状结构常不适用。4．矿物的共生关系鲍文反应原理由两个系列所组成。一为连续系列，另一为不连续系列。鲍文反应原理能解释以下岩石学现象（1）玄武岩浆经过分离结晶作用可形成较酸性的变种。1．岩浆在地壳深部，冷却缓慢情况下：结晶作用主要发生在a区，晶体生长速度大，而结晶中心却较少。因此，围绕少数结晶中心，晶体迅速生长，形成较大的晶体，构成粗粒结构。如深成岩。2．岩浆在地壳浅部，冷却较快的情况下：结晶作用主要发生在b区，形成结晶中心很多，而晶体生长速度相对较慢，围绕大量结晶中心形成大量的细小晶体，构成细粒结构。如浅成岩。3．岩浆喷出地表或很近地表，在冷却很快条件下：结晶作用主要发生在c区，结晶中心及晶体生长速度均已大为减弱，但结晶中心仍较多，而晶体生长速度接近于零；所以，结DC橄榄石斜方辉石培长石单斜辉石拉长石角闪石中长石黑云母更长石钾长石白云母石英59（2）能解释岩浆中一般的结晶顺序及共生关系。位于反应系列上部的矿物早结晶，结晶温度高。位于反应系列下部的矿物晚结晶，结晶温度低。据此可解释较基性熔浆能熔化较酸性的捕虏体，反之则不能，除非酸性岩浆处于过热状态。此外两个系列中温度相当的矿物如辉石与基性斜长石可以共生，角闪石与中酸性斜长石共生等。（3）解释了斜长石的正环带结构及暗色矿物的反应边结构。二．岩浆岩的构造岩浆岩的常见构造有：块状构造：由矿物均匀无向分布组成的一种构造。斑杂构造：是一种不均一构造，表现在颜色上或在粒度上都非常不均一，而呈现出斑驳陆离的外貌。带状构造：表现为不同成分，颜色或不同结构的条带相间成带分布。球状构造：表现为侵入岩中分布有球状及椭球状体。它是由岩石中矿物围绕某些中心呈同心层分布而成。流面，流线构造：岩浆岩中的片状，板状矿物，扁平的析离体和捕虏体平行定向排列时即构成流面，流线构造。原生片麻状构造：晶洞构造：气孔构造：枕状构造：水下喷溢的基性熔岩常具有此种构造。流纹构造：冷缩节理（柱状节理）：6061第四节岩浆岩的产状和相一．岩浆岩的产状岩浆岩的产状是指岩浆岩体在地壳中的产出状态，包括岩体的形态，大小和围岩的接触关系以及形成时所处的构造环境等。（一）火山岩的产状1．中心式或点状喷发：2．线型或裂隙式喷发：3．面状或熔透式喷发：62（二）侵入岩的产状1．岩基：是规模最大的岩体，出露面积