第三章 岩浆岩的结构和构造

第三章岩浆岩的基本特征与分类1.岩浆岩的矿物成分2.岩浆岩的化学成分3.岩浆岩的矿物共生组合规律以及化学成分关系4.火成岩形成条件对矿物共生组合的影响一、岩浆岩的物质成分1.是岩浆岩分类命名的基本依据；2.为研究岩浆起源、演化和岩浆物理性质提供重要依据；3.为岩浆岩浆形成时的大地构造背景和岩石圈层的演化提高重要信息；一、岩浆岩的物质成分一、岩浆岩的矿物成分(一)矿物成分：能够反映岩石的化学成分，也是岩石分类命名的主要依据，还是判断岩石生成条件的重要标志。1.矿物成分作为岩浆岩分类和定名的主要依据；组成岩浆岩的矿物，称为造岩矿物，常见的只有20多种。橄榄石(Fe,Mg)2SiO4SiO239%MgO40%斜方辉石(Fe,Mg)2Si2O6SiO254%普通辉石(CaNaK)…Al(AlSi)2O6SiO248%角闪石CaNaK…(Al4O11)2(OH…)SiO239%黑云母KAl…(AlSiO3O10)(OH…)SiO239%K2O10%石英SiO2SiO2100%钾长石KAlSi3O8SiO271%K2O8%斜长石NaAlSi3/CaAl2Si2O8SiO268-50%霞石NaAlSiO4SiO240%Na2O16%实用矿物化学表1-1常见岩浆岩类平均矿物成分矿物岩类花岗岩正长岩花岗闪长岩石英闪长岩闪长岩辉长岩橄榄辉绿岩辉绿岩纯橄榄岩石英2521202正长石或斜长石40721563更长石2612中长石465664拉长石656362黑云母5234511角闪石171381231斜方辉石136单斜辉石438142129橄榄石712395磁铁矿221222223钛铁矿11222磷灰石微微微微微榍石微微1微微色率91618183035373898长石、石英是岩浆岩鉴别和分类的重要依据之一。注意：2.造岩矿物按其含量和在岩浆岩分类和命名中所以的作用，将它们分为：231主要矿物次要矿物副矿物次要矿物：指在岩石中含量少于主要矿物的矿物，在10%以下，对岩石划分岩石大类不起作用，但可以确定岩石种属的依据，如黑云母花岗岩(黑云母)。主要矿物：指在岩石中含量较多，一般在10%以上，并在确定岩石大类名称上起主要作用的矿物。如花岗岩(钾长石、石英)。副矿物的存在也能反映岩浆岩的含矿性和生成条件等方面的一些特征，对确定岩浆岩形成的时代也可提供一些依据。副矿物：指在岩石中含量很少，不到1%，偶达到5%。如磷灰石、磁铁矿、榍石、锆石，在岩石分类和命中一般不起作用。但偶尔可作定种属名称，如榍石花岗岩。OlEn造岩矿物都是随着岩浆岩的物理化学条件的改变而先后结晶出来的，形成之后还会随着物理化学条件的改变而变化。⑴原生矿物：在岩浆结晶过程中所形成的矿物，如橄榄石、辉石、角闪石、云母、长石、石英等。也包括部分岩浆作用晚期析出的富含挥发份的矿物，如电气石、萤石等。3.可按照岩浆岩矿物的形成阶段和形成时的物化条件，将矿物分成不同的成因类型。OlPyPyAm先生成的正岩浆矿物可与残浆的反应而形成新矿物，称为反应矿物。如反应不彻底，原来的矿物还有部分残留，如反应边内部的橄榄石就称为残余物。蛇纹石化辉石橄榄岩闪长岩长石受钠黝帘石化⑵岩浆期后矿物：是岩浆已基本凝固之后，由于受残余流体影响而行成的一些矿物。它们往往可交代岩浆岩矿物或充填于矿物孔隙中，其中包括一些气成矿物和一些自变质矿物，如斜长石的钠黝帘石化形成的钠长石、黝帘石。867℃1470℃1713℃高温石英--------→鳞石英--------→方石英--------→SiO2熔体（β-Q）↓↑（575℃）↓↑（163℃）↓↑（180-270℃）↓↑快速冷却低温石英低温鳞石英低温方石英石英玻璃（α-Q）⑶成岩矿物：岩浆完全凝固成岩后，由于物化条件的改变，原处于高温下稳定的矿物就不稳定，会向着更稳定的状态变化，形成一些新矿物。⑸次生矿物：岩石在表生作用下形成新的矿物，又称表生矿物，如长石在表生作用下形成的粘土矿物。ZrnQPlK⑷他生矿物：是岩浆同化或捕虏围岩而形成的一些岩浆中难于析出的矿物，如花岗岩浆同化泥质岩石后形成的铁铝榴石、堇青石、红柱石等。(1)硅铝矿物：SiO2与Al2O3的含量较高，不含铁镁，其中包括石英、长石类及副长石类，这些矿物颜色较浅，所以又叫浅色矿物。(2)铁镁矿物：FeO与MgO的含量较高，SiO2含量较低，主要包括橄榄石类、辉石类、角闪石类及黑云母类等矿物。这些矿物的颜色一般较深，多为黑色或暗绿色，所以又叫暗色矿物。(3)色率：岩浆岩中暗色矿物的百分含量。4.根据颜色可将矿物分两种：硅铝矿物和铁镁矿物Per①浅色矿物②暗色矿物第三章岩浆岩的基本特征与分类1.岩浆岩的矿物成分2.岩浆岩的化学成分3.岩浆岩的矿物共生组合规律以及化学成分关系4.火成岩形成条件对矿物共生组合的影响一、岩浆岩的物质成分二、岩浆岩的化学成分类型：主要元素、微量元素和同位素1.主要元素：O,Si,Al,Fe,Na,K,Mg,Ca,Ti,P,H,Mn,C等，其中氧的含量最高。常用氧化物的形式表示岩浆岩的成分，即：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、K2O、Na2O、P2O5、H2O和CO2等13种，每种氧化物含量一般0.1%，占岩浆岩平均化学成分的98%左右。据统计，氧化物含量在不同的岩浆岩中变化很大表1-2岩浆岩的化学成分及含量变化成分变化范围(质量%)成分变化范围(质量%)主要成分次要成分SiO230～78H2O＋0.2～3Al2O33～34TiO20.1～3Fe2O30～5P2O50.1～1FeO0～15MnO0.01～0.3MgO0～40CO20.0～0.9CaO0～20Cl0.0～4Na2O0～10F0.0～4K2O0～15表1-3中国各类岩浆岩的平均化学成分酸性岩中性岩基性岩超基性岩碱性岩SiO270.458.0548.2543.6764.30TiO20.310.792.080.900.52Al2O314.4817.4114.904.5316.21Fe2O31.383.234.174.222.44FeO1.773.577.617.772.57MnO0.080.150.210.250.16MgO0.943.246.9325.340.63CaO1.935.778.278.791.71Na2O3.773.573.300.905.00K2O3.992.361.720.415.51H2O0.650.851.472.840.32P2O50.180.440.560.110.12CO20.320.570.530.270.51总计100.00100.00100.00100.00100.00根据SiO2含量，将岩浆岩划分为不同的类型：SiO245%为超基性岩；SiO245～52%为基性岩SiO252～65%为中性岩；SiO265%为酸性岩从表1-2、1-3可以看出，决大多数岩浆岩以SiO2含量为最多，其次是Al2O3，它们的变化常反映了岩浆岩的化学性质并影响矿物成分。从图1-1、表1-2中可以看出，从超基性岩至酸性岩，随SiO2增加，FeO、MgO逐渐减少；K2O、Na2O渐显增加；CaO、Al2O3由超基性的纯橄榄岩至基性的辉长岩增加较大，随后向酸性的花岗岩则减少。图1-1SiO2与其它氧化物之间的关系2.岩浆岩中的主要造岩氧化物含量变化是有规律(1)SiO2：是最重要的成分，含量高，是岩石酸性程度(基性程度)的标志。随着SiO2含量的变化，其它氧化物呈现规律性增加或减少。(2)Al2O3：在岩浆岩中含量仅次于SiO2，SiO2、Al2O3与CaO、Na2O、K2O一起组成长石和副长石类矿物；与FeO*、MgO、CaO等结合形成辉石、角闪石、黑云母等矿物。(3)Na2O和K2O：是碱性长石的主要组成部分，当其含量较高时还可形成碱性暗色矿物和副长石。a.Al2O3Na2O+K2O(分子数比，下同)：碱过饱和岩石b.Al2O3Na2O+K2O+CaO(分子数比)：铝过饱和岩石c.Na2O+K2OAl2O3Na2O+K2O+CaO：钙碱性岩3.主要造岩氧化物(4)FeO*、MgO、MnO与SiO2结合形成橄榄石、辉石等矿物。(5)TiO2与FeO组成钛铁矿，与CaO结合生成榍石，与P2O5、CaO结合则形成磷灰石。TiO2结合形成橄榄石、辉石等矿物。3.主要造岩氧化物二、岩浆岩的化学成分2.微量元素：一般不以独立的矿物相出现。主要以类质同像形式替代矿物中的主要元素，其次是保存在快速固结和冷凝的火山玻璃或气-液包裹体中，第三是吸附在矿物表面或以杂质的形式存在于矿物矿物晶体缺陷的间隙中。Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Th、U、Zn、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Ta、Au、Ag、Pt、W、Sb、Bi、SnLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y含量甚微，usually0.1%。二、岩浆岩的化学成分3.同位素：(1)稳定同位素：炭、氢、氧、硫研究意义：主要用来获得岩浆源区的信息(2)放射性同位素：火成岩研究中具有重要意义的放射性同位素主要有K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb、Th-Pb、Re-Os和Hf。研究意义：主要以此确定火成岩的形成年龄和岩浆源区及岩浆演化的示踪。第三章岩浆岩的基本特征与分类1.岩浆岩的矿物成分2.岩浆岩的化学成分3.岩浆岩的矿物共生组合规律以及化学成分关系4.岩浆岩形成条件对矿物共生组合的影响一、岩浆岩的物质成分(1)自然界的岩浆岩不是任意组合的，而是有规律的共生，这种规律称为共生组合。反映在矿物成分的共生规律称为矿物共生组合。(2)影响矿物共生组合的因素，除了温度、压力外，主要决定于岩浆岩的化学成分，特别是SiO2的含量。3.岩浆岩的矿物共生组合规律以及化学成分关系①当SiO2含量过饱和时，除了形成硅酸盐矿物之外，可以形成石英。②当SiO2含量不足时，可能出现橄榄石、霞石、白榴石等矿物，这些矿物称为SiO2不饱和的矿物。③当SiO2含量饱和时，可能出现辉石、角闪石、斜长石、钾长石等，这些矿物称为SiO2饱和的矿物。Mg2SiO4+SiO2MgSiO3(1557℃)镁橄榄石液相顽火辉石NaAlSiO4+2SiO2NaAlSi3O8霞石液相钠长石KAlSiO4+2SiO2KAlSi3O8白榴石液相正长石(1)橄榄石＋辉石组合:相当于超基性岩，钙、铁、镁多而硅少，且贫碱，出现大量镁铁矿物（橄榄石－辉石等），不出现石英和长石。(2)基性斜长石＋辉石组合：相当于基性岩，铝和钙较多，铁、镁和硅均较充分，主要形成基性斜长石和辉石，二者近于1:1，不出现石英。(3)中性斜长石＋角闪石组合：相当于中性岩，钠、钾略有增加，铝、硅、钙、铁、镁均较充分，主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母，可能出现少量石英和钾长石。浅色矿物：暗色矿物≈2:1。※6种典型的岩浆岩矿物共生组合(4)石英＋钾长石＋酸性斜长石＋黑云母组合：相当于酸性岩，钠、钾、硅含量高，铁、镁、钙低，石英、钾长石、酸性斜长石等浅色矿物为主。(5)钾长石＋黑云母＋角闪石组合：其SiO2相当于中性岩，钠、钾高而铁、镁低，大量出现钾长石。(6)霞石＋白榴石＋钾长石＋碱性暗色矿物组合：其SiO2接近于基性岩(平均53.36%)，钠、钾含量很高，出现霞石、白榴石等矿物，因钠过多，故常出现碱性暗色矿物。※6种典型的岩浆岩矿物共生组合第三章岩浆岩的基本特征与分类1.岩浆岩的矿物成分2.岩浆岩的化学成分3.岩浆岩的矿物共生组合规律以及化学成分关系4.岩浆岩形成条件对矿物共生组合的影响一、岩浆岩的物质成分4.火成岩化学成分与矿物共生组合的关系(1)深成岩：岩浆在地下深处，温度下降缓慢，压力较高，结晶时间充足——低温矿物组合。出现：α-石英、正长石、微斜长石、低温斜长石、普通辉石、透辉石，角闪石和黑云母无暗化，无玻璃质。(2)火山岩：环境由地下高温高压急速变成地表的常温常压，岩浆冷却快来不及结晶形成玻璃或生成细粒矿物——高温矿物组合（喷出后结晶的和早先于地下结晶的矿物