王振宇改06章岩浆岩成因

1第六章岩浆岩成因1.名词解释：岩浆的分离结晶作用（结晶分异作用）、岩浆的重力分异作用、岩浆的融离分异作用、岩浆的同化混染作用、岩浆的混合作用、蛇绿岩套2.岩浆的演化有几种主要方式？它对岩浆多样化起何作用？（岩浆的分异作用、同化混染作用、混合作用）2不同构造环境下岩浆岩分布有何特点？（重点是大洋板块与大陆板块碰撞带的岩浆活动特点）思考题1.解释变质作用与变质岩的概念？2.变质作用的特点？3.变质作用的方式有那些？4.变质作用包括哪些类型？第七章第一节变质作用及变质岩思考题2第六章岩浆岩成因目的要求：了解岩浆产生的部位及条件；了解岩浆生成与板块构造之间的内在联系，熟悉岩浆部分熔融作用、熔离作用、分异作用、同化-混染作用、岩浆混合作用等岩浆作用及演化类型；了解板块构造与岩浆岩空间分布的规律的关系。重点：岩浆的形成与演化、板块构造与岩浆活动；3一、岩浆的形成1、一元论鲍文（N.L.Bowen）早在1928年根据玄武岩熔融实验提出的“反应原理”，由此认为自然界只存在一种原始岩浆，即玄武岩浆。玄武岩浆首先晶出的矿物是较原始岩浆富含铁、镁、钙而贫硅的基性超基性岩，由于它们的比重较大，下沉到岩浆房的底部与熔体分离；残余熔体中酸度不断增大，一直达到花岗岩成分并形成花岗岩。第一节岩浆的形成与演化42、二元论列文生-列信格通过计算表明，玄武岩浆分异只能得到5％的花岗岩。与花岗岩广泛分布事实相对立。列文生-列信格和戴里（R.A.Daly）为代表的岩石学家又提出“二元论”的假说。他们认为自然界存在两种原始岩浆，即玄武岩浆的花岗岩浆。依据：①地球上玄武岩和花岗岩分布最广；②地球物理和地震学资料，莫霍面以上的地壳可分为花岗岩层和玄武岩层。因此，推断在整个地质时代中，存在着熔融的花岗岩浆和玄武岩浆。二无论的观点虽解释了地壳上玄武岩和花岗岩分布最广的事实，但还不能解释地球上褶皱带中独立存在的巨大的超基性岩体岩浆的来源。53、三元论20世纪3O～5O年代，以赫斯（H.H.Hess）和库兹涅佐夫（Е.А.Кузнецов）为代表的岩石学家认为，地球上巨大超基性岩体的单独出现不可能都是由玄武岩浆和花岗岩浆派生而来，又提出“三元论”的假说：自然界存在三种不同的原始岩浆，即玄武岩浆、花岗岩浆和超基性岩浆，其它多种多样的岩石，都是由这三种岩浆派生而成，暂时平息了对原始岩浆来源的争论。64、温度升高及压力降低均可形成岩浆(多元论)近年来，不少学者又提出原始岩浆“多元论”的观点，认为岩浆的形成与复杂的地质构造背景有关。即是说，液态的岩浆可由固相的上地幔和地壳深部经过部分熔融产生。7地热异常造成局部温度异常升高、局部压力的降低及物质成分的变异均可造成局部熔融形成岩浆，加之地壳深部物质原本的不均匀性同，岩浆的多样性也不难理解，也被从火山作用中所观测到的基性岩浆、酸性岩浆、安山岩浆以及碳酸盐岩浆、铁质岩浆所证实。原始岩浆在其形成和运移的过程中，由于物理化学条件和周围环境的改变，还可演化出许多不同成分的派生岩浆，从而形成各种各样的岩浆岩。岩浆岩复杂多样性除与岩浆的多样性有关外，更多的还与岩浆的演化及变异作用有关。根据几十年来大量的研究资料认为，岩浆演化的机理主要有岩浆分异作用、同化混染作用和岩浆混合作用。8二、岩浆分异作用1、分离结晶作用分离结晶作用又称结晶分异作用。是指岩浆在结晶开始后，随着温度的下降，按一定顺序先后晶出的矿物分别集中而形成不同成分的矿物与岩石的过程与结果。是岩浆及岩浆岩多样性的主要原因之一。包括三种类型：1)重力分异作用2)压滤分异作用3)摩擦分异作用92、熔离作用是指原来成分均匀的岩浆，在冷却过程中分成几种成分不同互不混熔的派生岩浆。实验证明，硅酸盐熔体中如有挥发分存在时，可以发生熔离作用。斜长岩和辉长岩中条带状构造，以及玻璃质岩石中的球粒结构，都看作是熔离作用的证据；有人把岩浆成因的碳酸盐岩，也认为是岩浆熔离作用的结果。103、扩散作用岩浆冷凝过程中，中心和边缘部分温度存在一定的差别，高熔点的难熔组分常向温度较低的边缘部分集中，称为扩散作用（Diffusfon）。常发现在某些岩体边缘，高熔点难熔组分（如橄榄石、辉石等暗色矿物）相对较高，岩体中心部分低熔点组分（如长石、石英等浅色矿物）相对集中，从而形成边部岩石偏基性。114、气运作用指岩浆中所含的气体挥发组分，在岩浆活动过程中，常可携带某些组分一起运移，从而使岩浆成分发生改变的一种作用。气体搬运物质的能力，首先取决于气体的温度和压力。在超临界温度下，压力增大会使气体密度加大而接近于液态，此时气体溶解物质的能力很强，当围压低于岩浆的内压时，在凝固阶段即发生气体沸腾，并携带溶解物质上升或挤入围岩。所以，某些侵入岩体上部，常见有富含挥发组分的矿物出现，如黑云母、角闪石、白云母、磷灰石、电气石、黄玉、萤石等。在喷出岩体的上部，常见红色气孔带，含有较多的Fe2O3,，是气运并经氧化而成。岩体顶部和边部，W、Sn、Be、Nb、Ta等矿床的形成可能也是气运作用的结果。12三、同化混染作用岩浆熔化围岩及捕虏体，并使其成分、结构、构造发生改变的作用，称为同化作用；当岩浆熔化了围岩及捕虏体，使岩浆本身成分发生改变的作用称为混染作用。二者密切相关，常统称为同化混染作用。同化混染作用，就是岩浆熔化、熔蚀或交代围岩及捕虏体的过程。标志：常见捕虏体构造、斑杂状构造、条带状构造；斜长石中常出现反环带结构，碱性长石中常出现交代条纹结构及交代蠕英石结构等。13意义：岩浆及岩浆岩多样性的原因；某些矿床的成因，如某些锰矿是岩浆同化了含锰石灰岩形成的；某些钨矿是岩浆同化了含钨的铝硅酸盐岩石形成的。14影响因素：1)温度一般岩浆可熔化比自身熔点低的矿物组合，并使岩浆总成分发生改变。玄武岩浆可熔化花岗岩质岩石，岩浆成分向偏酸性方向演化，不足以熔化比自身熔点高的橄榄岩等，只能与之发生反应和交代，形成某些新矿物。花岗岩浆与玄武岩质岩石发生同化混染作用时，不能使后者全部熔化，而只能使其中辉石类矿物转化为角闪石、黑云母，基性斜长石转变为酸性斜长石或产生环带结构等。152)构造活动与断裂发育程度构造活动断裂地带，岩浆穿透性较强，有利于同化混染作用的进行；在复杂的褶皱带，一般轴部比翼部同化混染作用较强。在相对稳定的地台和地盾区，岩浆穿透能力较弱，不利于同化混染作用的进行。即岩浆侵入时的地质条件影响同化混染作用的进行。3)岩体侵入深度岩体侵入深度愈大，含挥发分较高，冷却缓慢，有利于同化混染作用的进行。岩体规模愈大，形态愈不规则，与围岩接触面积较大，也有利于同化混染作用的进行。4)岩浆与围岩的岩性差异性大小围岩与岩浆成分相差愈大同化混染作用愈明显。16四、岩浆的混合作用1、概念：由两种以上不同成分的岩浆不同比例混合，产生一系列不同成分岩浆岩的过程，称岩浆的混合作用。1951年Bunson等人通过研究认为，冰岛地区某些英安岩是由玄武岩浆和流纹岩浆混合而成。2、标志：混合作用的标志一是：这类岩石中各种矿物之间出现明显的不平衡现象，如两种成分相差较大的斜长石同时存在，斜长石和石英被辉石类矿物包裹等。17标志之二，具有微晶状包裹体，法国岩石学家J.Didier曾对花岗岩中各种包体进行研究后发现了一种微晶粒状包体，这种包体呈浑圆形，具基性岩或中性岩特有的结构，因而提出在花岗岩类岩石中如发现大量微晶粒状包体时，便可认为是酸性岩与基性岩浆混合作用的产物。标志之三，同位素异常，近年来，随着同位素地质研究的发展，K.贝尔和J.L.鲍维尔等人试图用Sr87／Sr88、Rb／Sr比值的变化，来解释非洲西部富含钾质的岩石是由超基性岩浆和酸性岩浆混合而成。18上述分异作用、同化混染作用和混合作用，是原始岩浆演化过程中主要作用机理，也是形成岩浆岩多样性的主要因素。但自然界这三种作用经常是共同存在、互相依赖又互相制约，它们都是岩浆演化的不同表现形式。一般来说，岩浆分异作用在构造稳定的地台区易于进行，而同化混染作用和岩浆混合作用则在构造活动的造山褶皱带易于进行。在具体研究时，要针对不同地区的特征，详细占有材料，再做具体分析。19第二节主要岩浆岩成因及与板块运动的关系一、超基性岩的成因主要有以下两种观点：1、由玄武岩浆经重力分异作用形成的超基性岩最常见的共生岩石自下而上依次为纯橄揽岩、辉石橄揽岩、辉石岩、辉长岩等。标志：基性-超基性杂岩体，具有层状分异，超基性岩位于下部，基性岩位于其上，中酸性岩位于顶部。202、由上地幔橄榄岩浆直接结晶而成的超基性岩目前认为上地幔物质相当于三份纯橄榄岩加一份拉斑玄武岩组成，称为地幔岩，其成分相当于二辉橄榄岩。这种上地幔物质局部熔融而形成的橄榄岩浆，在构造运动的驱使下，沿某些断裂褶皱带挤入到地壳上部冷凝而成。此种类型的超基性岩体，特征标志：一般形成独立的超基性岩体；常沿褶皱造山带、沿深大断裂呈条带状、透镜状、链状分布；单个岩体规模不大。如我国内蒙锡林格勒盟超基性岩带、青海祁连山超基性岩带，有人认为是由橄榄岩浆直接侵入而成独立的超基性岩体。213、由亏损(残余)的地幔橄榄岩块构成Ringwood等设想是地幔岩（Pyrolite）（与3份橄榄岩十l份玄武岩相当）被加热到1500℃左右产生易熔的玄武岩浆和难熔的纯橄榄岩，部分熔离的玄武岩浆侵出之后可形成地幔橄榄岩残余碎块，或被其它岩浆包携上达地表及地壳浅处或是冷侵入的方式，即形成深源超基性岩包体和一些阿尔卑型超基性岩块。标志：这些深源超基性岩包体和一些阿尔卑型超基性岩块与围岩无接触变质现象；成分中某些微量元素和稀土元素与玄武岩呈互补关系。伊通玄武岩中的地幔橄榄岩包体22二、基性岩的成因1、由玄武岩浆结晶形成鲍文（N.L.Bowen）一元论假说以来，玄武岩浆的存在已得到公认。其来源有两种看法：其一，由下地壳的硅镁层局部熔融产生；其二，由上地幔物质局部熔融产生。其中，难熔部分形成亏损的地幔橄榄岩，易熔部分形成玄武岩浆全球地质调查表明，这两种成因的玄武岩浆都可能存在，前者易于形成独立的基性岩体，并常与中酸性岩共生，后者易于形成与超基性岩共生的基性岩体。232、细碧岩的成因细碧岩的成因，争论较大。有人认为它是由富含钠质的玄武岩浆直接冷凝而成，也有人认为它是海底喷发的玄武岩经钠质交代而成。通过多年来大量的研究资料证明，细碧岩中枕状构造发育，并常与放射虫硅质岩伴生，有时沿走向逐渐过渡为玄武岩，同时岩石中常见拉长石被钠长石交代、辉石被绿泥石交代的现象，因此多数人主张细碧岩是玄武岩浆在海底喷发后经钠质交代而成。3、苏长岩和斜长岩的成因历来也有不同的观点。有人认为是由玄武岩浆经岩浆分异作用形成，也有人认为是由玄武岩浆同化混染泥质岩和石灰岩形成，各持己见，争论仍在继续。24三、中性岩的成因中性岩岩浆的来源，目前仍有不同的看法，归纳起来大致有以下几种观点：1、由玄武岩浆分异而成从一元论观点出发，安山岩浆是由玄武岩浆分异而成。依据：①在某些地区发现安山岩与玄武岩共生；②在岛弧和大陆边缘安山岩与玄武岩有相似的Sr87／Sr88初始比值。相反观点：在地壳上有玄武岩的地方未必有安山岩，而在有安山岩的地方常缺少伴生的玄武岩，同时根据某些微量元素的分析结果，都不能支持安山岩浆是玄武岩浆分异而成的观点。252．由玄武岩浆与地壳硅铝层同化混染而成由玄武岩浆与地壳硅铝层同化混染而成的主要依据的是安山岩化学成分介于玄武岩和花岗岩之间，地壳的硅铝层成分接近于花岗岩成分。证据：理论计算表明，玄武岩同化混染硅铝层物质，可形成相当于安山岩成分的岩石。相反观点：①地质调查表明，安山岩主要分布于岛弧地区，而岛弧地区硅铝层很薄甚至缺失，难经混合；②安山岩与玄武岩Sr87／Sr88初始比值均很低（O.7O3O～0.7050），与大洋玄武岩一致，与硅铝层有较大的差异，证明没有地壳物质的混染。263．由上地幔物质在板块俯冲下部熔融而成根据板块学说的研究认为，大洋板块向大陆板块俯冲时，俯冲的洋壳在下插到100km深处，含H2O的矿物发生强烈的脱水反应，放出大量的H2O，使下插洋壳之上的上地幔物部分熔融，首先产生富含H2O的玄武岩浆，当其上升到20～40km范围时，由于分异