岩浆作用与火成岩

普通地质学(PhysicalGeology)南京大学地球科学与工程学院南京大学地球科学与工程学院舒良树舒良树制作制作第三章第三章岩浆作用与火成岩岩浆作用与火成岩Chapter3Chapter3MagmatismMagmatismandIgneousRockandIgneousRock普通地质学(PhysicalGeology)★导言(introduction)◆火山(volcano),是一种严重危害人类生存的地质灾害(geologicaldisaster)。常伴有地震(earthquake)发生。◆世界著名的火山喷发(Famousvolaniceruptionintheworld)①公元79.8.24,意Vesuvius(维苏威)火山爆发,烟柱达13km高;火山灰厚7m,埋没了Pompeii（庞贝）等三座城市，人员皆亡。现为著名旅游地。②1883.5.20～28日,印尼爪哇岛与苏门答腊之间的喀拉喀托火山爆发,火山灰柱27km高、总量18km3,落灰遍布全球；将75km2的海岛炸掉50km2。③1902.5.8夜,西印度群岛Pelee(培雷）火山爆发,以200km/h倾泻而下,顷刻之间，山脚下的St.Pierre（圣佩尔市）毁于一旦，2.8万人死亡,仅两人幸存。形成高1397m火山岛。④夏威夷基拉韦尔：共8900m高,水下4900m,火山锥在水面之上4000m,全球最高。最近一次喷发发生在1920年。新西兰，北岛火山口1982年形成，1986年再次火山喷发而消失CluzelCluzelDD提供提供吉林延吉县长白山天池邱检生摄供邱检生摄供美国圣海伦斯火山喷发喷发前山顶高2951m，喷发后火山锥高1830m。火山灰飘落至日本，堆积成数米之厚的凝灰岩。正在宁静喷发的火山口正在溢流的火山熔岩岩浆（印尼）日本静冈县富士山日本静冈县富士山(Fujiyama)(Fujiyama)1.火成岩(igneousrock):又称岩浆岩(magmaticrock),它是三大类岩石的主体，占地壳岩石体积的64.7%。2.岩浆(magma):形成于地下深处的、具有较大黏性的高温熔融流体物质。◆成分:含有1%～8%（以水为主）挥发物质的硅酸盐;◆源区:地表之下50～200km；◆条件:温度650～1400°C；压力1.0GPa（40km）。第一节喷出作用与喷出岩Section1EruptionandExtrusiveRocks3.岩浆作用(magmatism):岩浆发育、运动、固结成火成岩的作用。岩浆喷出地表的过程,称火山作用(volcanism)。早期爆炸喷出,晚期地表溢流。未到达地表而在地下某深处冷凝结晶固结的过程,称为侵入作用(intrusion)。由于岩浆高温、高压，具有潜在的活动能量，能沿早先地壳活动中形成的薄弱带如断层带向低压方向（地表）运动。4.两类火成岩(Twotypesofigneousrock)◆侵入岩(intrusiverock)：地下深处冷凝结晶的岩浆岩。◆火山岩(volcanicrock)：岩浆喷到地表、气体逃逸、冷凝而成的岩石.又分火山碎屑岩(volcanoclastrock)（喷到空中炸碎的岩浆与围岩碎块,落下堆积而成,和熔岩(lava)(岩浆沿地表溢流而冷凝成岩)两种。5.喷出作用(extrusion)◆能否喷出与地壳的活动有关有地壳活动才能打破岩浆的平衡；地壳产生断裂了，岩浆才能顺之上涌。◆喷出强度与岩浆的黏性(viscosity)有关岩浆由两部分构成：硅氧四面体或硅铝氧化物和金属阳离子。即[SiO4]4-，[AlSi3O8]-+K，Na，Ca，Mg，Fe。前者含量高，则岩浆黏性大,呈酸性,难流动,多为爆发相;反之,黏性小,呈基性,易流动,多表现为喷溢相。◆火山喷发物质的构成火山喷发物质的构成(Compositionsofvolcanicmaterial)a.气体(gas):水汽、二氧化碳、硫化物等。b.固体(solid):围岩及早先冷凝的岩浆岩，被岩浆喷出,脱离地表在空中炸碎后冷凝成固结体,称火山碎屑岩。2mm火山灰→单独成岩→凝灰岩(tuff)2～50mm火山砾→火山灰胶结→火山角砾岩(volcanicbreccia)50mm火山块→火山灰胶结→火山集块岩(volcanicagglomerate)50mm火山块→喷出炸碎后冷凝固结的岩浆块，多呈纺锤状→火山弹(volcanicbomb)数十厘米的岩浆块→喷出地表、气体逃逸、快速冷凝，呈火山渣状→浮岩c.熔融体(meltingbody):炽热的熔岩流经冷凝→熔岩(lava)。表面具柱状节理(columnarjoint)：冷凝收缩而成的六边形柱体。总与流面垂直。岩浆流动冷凝还会形成绳状构造(pahoehoe)等。6.喷发方式(eruptingpattern)◆裂隙式喷发(fissure)：岩浆沿断裂溢出，固体喷发物较少。◆中心式喷发(central)：常形成2°～4°坡度的盾形火山锥。近火口固体喷发物多，形成火山碎屑岩，远火口变为熔岩。7.喷发强度(intensityoferuption)a.强烈爆发b.宁静喷溢8.火山通道(volcanicpath)：岩浆流出的地方.◆岩浆沿通道上涌,在近地面冷凝者,称火山颈,岩石称次火山岩。◆火山也可以把泥浆和水一起喷发出来，形成泥火山。◆复式火山锥：多次喷发产物。火山碎屑岩与熔岩多互层产出。中心式火山喷发中心式火山喷发正在海岛上喷发的中心式火山裂隙式火山喷发火山锥(volcaniccone)火山双锥火山双锥（意大利维苏威）（意大利维苏威）泥火山泥火山（新疆乌苏）（新疆乌苏）黑龙江五大连池火山群黑龙江五大连池火山群舒良树摄舒良树摄舒良树摄黑龙江五大连池市老黑山火山口黑龙江五大连池市老黑山火山口深深136m136m，内径，内径350m350m，内壁，内壁6565°°～～8585°°最后喷发：最后喷发：17191719～～17211721年年((康熙康熙5858～～6060年年))舒良树摄舒良树摄黑龙江五大连池老黑山黑龙江五大连池老黑山玄武质熔岩玄武质熔岩绳状火山熔岩绳状火山熔岩舒良树摄纺锤状火山弹（法国）舒良树摄舒良树摄火山角砾岩火山角砾岩（浙江象山）（浙江象山）舒良树摄舒良树摄9.火成岩的基本类型和特征(Typeandfeaturesofigneousrock)◆按SiO2百分含量的分类(国际通用)45%:超基性(ultrabasicmagma)相当于超镁铁质(ultramafic)45%～52%:基性(basicmagma)相当于镁铁质(mafic)52%～65%：中性(intermadiatemagma,andesitemagma)65%:酸性(acidicmagma)◆◆火成岩分类、特征矿物、结构及其代表性岩石超基性岩基性岩中性岩酸性岩SiO2含量＜45%45%—52%52%—65%＞65%中长石碱性长石主要矿物橄榄石、辉石拉长石、辉石、少量角闪石角闪石、黑云母钾长石、钠长石、石英、黑云母色率＞7875—3535—20＜20喷出岩岩流、岩被、斑状或隐晶质结构，气孔、杏仁、流纹构造科马提岩玄武岩安山岩粗面岩流纹岩浅成岩斑状、细粒或隐晶质结构少见辉绿岩闪长玢岩正长斑岩花岗斑岩深成岩全晶质、粗粒或似斑状结构橄榄岩、辉石岩辉长岩闪长岩正长岩花岗岩科马提岩的鬣刺结构（美加交界的苏必利尔地区）（1）超镁铁熔岩(ultramafic):科马提岩(komatiite)◆南非和澳大利亚很发育。◆具鬣刺结构(mane):快速冷凝而成的长条状橄榄石骸晶集合体,常充填于橄榄岩或辉石岩裂隙中。10.各类代表性熔岩介绍（representativelavas）马瑞士提供马瑞士提供科马提岩的鬣刺结构（南非科马提岩的鬣刺结构（南非BarbertonBarberton绿岩带）绿岩带）颉顽强摄（2）基性熔岩(basic):玄武岩(basalt)◆黑色，致密，相对密度大，黏性小；气体易溢出，有柱状节理。喷发宁静。◆海底喷发形成枕状构造（Pillowlava),顶突底平。◆著名产地：印度德干高原，厚3000m，面积100万km2。我国有峨眉山P2玄武岩。◆矿产：Cu、Fe、铸石材料。（3）中性熔岩:安山岩(andesite)◆黏性较大，爆炸喷发,多形成复式火山锥。◆浅色多气孔(vesicular)；气孔充填矿物者称杏仁体(amygdaloid)。◆著名产地：南美安第斯山和日本等地。◆著名矿产：墨西哥银矿、台湾金瓜石金矿、山西五台龙须沟铜矿、日本黑矿（铅锌矿）。加拿大苏必利尔枕状玄武岩马瑞士提供马瑞士提供新元古代枕状玄武岩（贵州梵净山）舒良树摄舒良树摄新元古代新元古代气孔状玄武岩气孔状玄武岩（皖南祁门）（皖南祁门）舒良树摄舒良树摄龙海牛头山新生代玄武岩的柱状节理群舒良树摄舒良树摄玄武岩的柱状节理玄武岩的柱状节理((山东临朐山东临朐））舒良树摄舒良树摄安山玢岩安山玢岩（哈密）（哈密）舒良树摄11火山喷发的阶段性◆火山喷发断断续续,有的一二次(南京方山),有的若干次(圣海伦斯)。◆喷发演化规律：基性→中性→酸性。◆喷发后期塌陷者称破火山口,积水则成火山口湖。◆活火山(activevolcano)：在人类时期活动的火山。红海与东非有22座活火山(均在地壳裂谷处)。休眠的火山称死火山(extinctvolcano)。（4）酸性岩浆:流纹岩(rhyolite)◆黏性大,强烈爆炸喷发。多次喷发易形成复式火山锥。◆浅色,具流纹构造(黏度大，冷却慢)。◆分布：浙江、福建、广东沿海,宁镇地区。◆矿产：Au,Ag,Cu,U,W,Sn,Mo等;青田玉、鸡血石（极其珍贵的印章）、熔结凝灰岩（蟾石）。流纹岩(哈密红山口)舒良树摄舒良树摄美国俄勒冈州克拉特尔湖形成过程示意图美国俄勒冈州克拉特尔湖形成过程示意图12.世界火山岩分布:三大火山岩带◆洋脊火山带：太平洋洋脊、大西洋洋脊、印度洋洋脊。◆环太平洋火山带：主要是中酸性火山岩。多为安山岩。安山岩线(andesiteline)：环太平洋陆区及岛屿为安山岩,大洋内部为玄武岩,二者界线称安山岩线。◆地中海-印尼火山带世界活火山（红点者）分布及安山岩线世界活火山（红点者）分布及安山岩线一、侵入作用(intrusion)◆侵入岩(intrusiverock):岩浆在向上运动的侵入过程中逐渐冷凝结晶形成的岩石。可分为：深成侵入岩(深成岩):10km深处形成。浅成侵入岩(浅成岩):3km深处形成。◆围岩(wallrock):被岩浆侵入的岩石。第二节侵入作用与侵入岩Section2IntrusionandIntrusiveRock1.同化作用、混染作用(assimilation&contamination)◆混染：岩浆体积不是特别大,通过与围岩化学反应，围岩物质将明显影响并改变岩浆的成分。岩浆体足够大的时候，混染→同化。◆同化：热岩浆体积围岩,岩浆完全吞噬围岩，围岩物质没能明显改变岩浆成分。相反，围岩被熔化，融入火成岩中。◆捕虏体xenolith：岩浆上升过程中，由通道四壁崩落掉入岩浆中的围岩碎块；尚未被岩浆完全“吞噬”或同化的岩块。多出现在岩体边部。属于岩体边部混染作用的产物。◆顶垂体：岩浆上升，使上覆围岩整体抬升，因围岩体积大，未被岩浆完全同化吞噬，整体出现在岩体之中的围岩残留体。2.结晶分异作用(crystalizationdifferentiation)定义:岩浆在冷凝过程上，按一定规律依次结晶出不同矿物的过程。◆特点：a.熔点高、密度大的矿物先结晶；b.导致岩浆成分不断改变，出现垂向分带。3.鲍温反应系列(Bowenreactionseries)美国鲍温用富含橄榄石的玄武岩浆做实验，得出矿物结晶分异规律。分为两个反应系列:①连续反应系列：化学成分连续变化；内部结构无根本变化；为浅色矿物（长石）所独有。◆端员成分为钠长石与钙长石,二者能以任何比例混溶。◆(高温的)基性斜长石(钙长石Ca[Al2Si2O8],培长石，拉长石)-中性斜长石(中长石)-酸性斜长石(钠长石Na[AlSi3O8],更长石)→钾长石→白云母→(低温)石