岩浆岩构造

第五节、岩浆岩构造广义的岩浆岩构造既包括了各种不同类型岩浆岩体形成与演化的大地构造环境与岩浆岩的大地构造意义，又囊括了岩浆岩体的形态、产状、内部结构等特点方面的内容。由于前者在更大程度上隶属于大地构造学的研究范畴，这里重点对后者加以论述。由于岩浆岩体构造的特殊性与复杂性，尤其古老克拉通与不同时期造山带内深成侵入体构造属性的复杂性，所以长期以来关于岩浆岩体的构造特点及其成因机制一直是人们关注且有争论的课题。这里仅概要介绍岩浆岩体构造的一些基本认识与近期研究的主要进展。一、喷出岩体及其原生构造喷出岩体有三种基本类型：熔岩被、熔岩流和火山锥。它们的出现受岩浆喷出方式、熔岩性质和熔岩构造形态的差别控制。熔岩被：规模巨大、范围广泛、但厚度与成分相对稳定且产状平缓的喷出岩体。覆盖面积达到数千乃至数十万平方公里，厚度可以达到数千米。熔岩被形成方式主要是镁铁质玄武岩的裂隙式喷发。比如峨眉山玄武岩，其覆盖面积可以达十几万平方公里，遍布四川、云南、贵州等省。熔岩流：一种呈带状或舌状展布、多局限于宽阔的河谷或低洼地带的熔岩体。熔岩流一般规模小，长度、宽度与厚度变化都很大，而且产状也常有一定变化，受局部地形影响显著。熔岩流是由中心式喷发形成的岩体。火山锥：围绕火山口呈锥状堆积着的火山喷发物。火山锥的形态与规模决定于火山喷发的规模、强度与熔岩的物理性质。火山锥是典型中心式喷发的产物。根据火山喷发的组成与性质，火山锥包括：火山渣锥、火山碎屑锥、熔岩锥和复合锥四种基本类型。在喷出岩体形成过程中，岩浆由液态熔浆冷凝固结形成喷出岩，并形成一些喷出岩体特有的构造型式，这些构造称为原生构造。喷出岩体的原生构造是以岩浆喷出地面到岩浆冷凝所形成的各种构造。喷出岩体的原生构造广泛应用于确定岩层的顶底面、确定熔岩流动方向，恢复火山机构。（1）流线和流面构造火山岩体的流线和流面构造与侵入岩体流线和流面的成因类似。流线由针状、柱状矿物及长条状火山碎屑定向排列形成。它可以指示熔岩流的相对流动方向。流面是由片状，板状矿物以及扁平状火山碎屑定向排列形成的。流面大致与火山熔岩流底面平行。（2）流纹构造流纹构造是由于熔浆流动而形成的。是由不同颜色的条带或矿物以及拉长的气孔等呈平行排列的一种构造。流纹构造可以指示熔岩的流动面产状，它主要发育在流纹岩等酸性或碱性火山熔岩中。（3）气孔构造和杏仁构造岩浆从火山口溢出时，由于温度降低，岩浆中的挥发分向外逸出，有的被存留在冷凝的火山岩中，形成圆形、串珠状、管状及不规则形状的气孔，把这种气孔叫气孔构造；如果气孔构造内被方解石、沸石等矿物等充填，就成为杏仁构造。气孔构造和杏仁构造多分布在火山岩层的顶部且平行底层面（图2-5-1）。图2-5-1气孔及杏仁构造a．熔岩中气孔形态、分布与岩层顶底关系（据E.S.Hills,1972）；b．管状气孔分叉指向岩层底面（据R.R.Schrock,1948）（4）绳状构造熔岩流的表面外壳受其下流动着的熔岩流影响形成的绳状卷曲构造叫绳状构造。它代表了熔岩的顶面。（5）枕状构造枕状构造是海底火山喷发形成的一种构造（图2-5-2）。特点为顶部是椭圆形的凸形表面，而底面是平坦的。枕状构造由玻璃质的外壳和显晶质的内核组成；枕状构造内部有气孔构造和放射节理。气孔构造主要在枕状构造的边缘部位。图2-5-2枕状构造Fig.2-5-2Pillowstructuresfrompillowlavaa-基性熔岩中的岩枕；b-岩枕中龟裂及气孔；1-玻璃质；2-微晶；3-显晶质；4-放射状裂隙；5-边部气孔2．火山岩体的原生破裂构造熔岩流在冷凝收缩过程中形成垂直于熔岩流表面的破裂构造，并把熔岩分割呈多边形柱状体称为柱状节理。有些柱状体的长轴呈环状、半环状或放射状排列（图2-5-3）。二、侵入岩体及其原生构造深源岩浆侵入到地壳深部，但未出露地表而形成侵入岩体。侵入岩体的产状、构造及内部构造特点，不仅与岩浆自身特点有关，而且与岩浆就位的深度、环境、围岩的构造等有着密切的联系。依据侵入岩体与围岩的产状关系特点，可以识别出两种基本型式。整合侵入体的形态产状与围岩层理或片理具有协和性，而不整合侵入岩体的边界往往切穿围岩的面状构造。无论整合侵入岩体，还是不整合侵入岩体，它们的形态、规模和产状都有很大的变化。在整合侵入岩体中，岩体顺层呈板状分布构成岩床（规模、厚度小，成分以镁铁质为主，也有其它成分的岩床）；岩体呈透镜状上凸下平，称为岩盖；呈新月型或马鞍状时称为岩鞍（规模较小，常为酸性和碱性岩体）；规模巨大的岩体呈盆状出现时称为岩盆（直径可达上百公里，厚度达上千米，常由镁铁质、超镁铁质与碱性岩构成）。在不整合侵入岩体中，规模巨大，面积达数百或上万平方公里的岩体称为岩基。岩基组成多为花岗质成分，而且常常为由多成分、不同阶段就位的岩体（单元）构成的复式岩体图2-5-3a-以侵入岩体为中心的放射状岩墙群；b-平行岩墙群Fig.2-5-3a-Radiativedykewarmsaroundanintrusivebody;b-paralleldykeswarms图2-5-4a-锥状岩席和b-环状岩墙的立体图Fig.2-5-4Blockdiagramsofconedsheetsandringeddykeswarms（超单元）（高秉璋等，1991）。这类岩体的构造特点与侵位机制，将在下文详述。成分单一、规模较小、形状变化较大，平面上多为圆形的岩体称为岩珠；具有树杈状分布的岩体称为岩枝，这些岩体普遍规模较小，可以是由长英质到超镁铁质各类岩石组成；切层延伸呈板状的侵入体称为岩墙。岩墙很少作为单一侵入体产生，普遍情况是多条岩墙相互伴生，构成岩墙群（图2-5-3a,b）岩墙群内的岩墙可以多种不同组合型式出现。岩墙平行排列构成平行式岩墙群（图2-5-3b），它的形成往往与区域构造应力场有直接联系。岩墙群可以以一个侵入体为中心，组成放射状岩墙群、锥状岩墙群（图2-5-4a）或环状岩墙群（图2-5-4-2），它们的出现直接受岩浆岩体上侵过程中产生的局部应力场制约。图2-5-5锥状岩席和环状岩墙形成的应力状态分布剖面图（据Anderson，1936）Fig.2-5-5Stresspatternsfortheformationofconedsheetsandringeddykeswarms(fromAnderson,1936)M-岩浆房；虚线与细线代表主应力迹线；粗实线代表最大剪应力迹线图2-5-6侵入岩体立体图（据Hills）Fig.2-5-6Blockdiagramofanintrusivebody(fromHills,1972)M-边缘冲断层，有的含有细晶岩；F-流面和叶理；L-线状流动构造；Q-横节理，有的贯入细晶岩；Str-拉伸面，围岩中发育有平行岩体接触面的片理关于锥状岩席和环状岩墙的成因，Anderson（1936）作了较详细的解释。他在实际地质工作的基础上，分析了形成锥状岩席和环状岩墙的应力状态，绘制了应力迹线图解（图2-5-5）。如图所示，岩浆上升侵位过程中，对上覆围岩造成强大的挤压力。此时，最大主应力迹线如图中细实线所示，自岩浆房向外呈辐射状，因此形成剖面上呈锥状的张裂系，被岩浆充填形成锥状岩席。岩浆冷凝结晶过程中，使得上升时对上覆围岩造成的压力逐渐减小，最大主应力迹线如图中虚线所示，近平行于岩体与围岩的接触界面，最小主应力迹线如细实线所示与接触界面近于垂直。图中的粗实线代表与最大主应力迹线相交约30°方位的剪应力迹线方向形成的剪裂面，经岩浆充填后形成环状岩墙。侵入岩体是一种特殊的地质体，其特殊性在于岩体侵位与变形改造作用的复杂性。岩浆从炽热的熔浆逐渐冷凝、结晶形成侵入岩体。在此过程中岩体经历了一种降温过程，而围岩则经历了升温-降温过程。为此，在侵位过程中不仅岩体自身，而且围岩都具有显著的力学性质变化与变形机制转变（岩体由流动变形经塑性变形过渡到脆性变形）并形成了相应的构造型式与构造组合。岩浆岩体侵位与冷凝过程中形成的构造型式称为原生构造。对于岩浆岩体（尤其大规模岩体更显著）常常保留的原生构造包括了原生流动构造、原生破裂构造与塑性变形构造。1．侵入岩体的原生流动构造由于岩浆向上运移以及岩浆活动时与围岩的摩擦作用，引起岩浆各部分流速发生变化，导致早期结晶的柱状矿物、片状矿物、析离体和捕掳体定向排列，形成两种主要的流动构造：线状流动构造和面状流动构造（图2-5-6）。（1）线状流动构造线状流动构造简称流线。主要是针状、柱状、长条状矿物（角闪石、辉石、长石等）、长条状析离体和捕掳体等长轴呈定向平行排列称为流线。岩浆早期流动过程中，早期结晶的矿物、析离体和捕掳体悬浮在未冷凝的岩浆中由于岩浆流速的变化，使不同方向分布的早期晶出矿物、析离体和捕掳体趋近定向平行排列。好象漂浮在河流中的木材顺流而下的情景，河流中部流速大于靠近岸边的流速，导致不同方向的木材定向排列。流线一般平行岩浆流动的方向。反映岩浆的流动状态，但不能反映出岩浆流动指向。（2）面状流动构造面状流动构造简称流面。主要由岩浆结晶出的片状、板状矿物（云母、长石等）、扁平状析离体和捕掳体，在流动时平行阻力最大的围岩接触面方向排列而成面状构造。面状流动构造有时是由不同成分的矿物相对集中而成层状或带状，所以又叫流层。流面的形成与岩浆流动有关。由于岩浆运移过程中与围岩的摩擦作用以及向外挤压作用，使已冷凝结晶的片状、板状矿物及析离体和捕掳体平行围岩接触面排列。所以面状流动构造常发育在侵入岩体的边部和顶部。在侵入岩体中的流动构造发育程度是不同的，它受很多因素的影响。如岩浆组成成分的不同反映出的粘度和流速的不同、结晶分异程度的不同、接触面形态和位置的不同、侵入岩体的大小和深浅不同，流动构造发育的程度和明显的程度也就不同。所以，有的岩体流动构造较发育，而有的岩体则不发育；有的岩体流线发育且明显，有的岩体流面发育。流线代表岩浆流动的总趋势，但它不能表明围岩接触面的产状位置。流面则能表明围岩接触面的产状位置，但不能指示相对流动的趋势。如果侵入岩体中的流线和流面都发育时，流线常包含在流面之内。观测时应先找流面，在流面上找流线。流面平行围岩接触面，所以利用它可恢复岩体的形状。同构造片麻岩或就位片麻岩（Besthe等，1979）就是过渡转变阶段形成的一种典型岩石类型。岩石的基本特点是（高秉璋等，1991）：片麻理和构造变形带发育在岩体边部，但都不进入附近的围岩里；边缘片麻岩与岩体内部为渐变过渡关系，片麻状构造由边部向中心逐渐消失；接触变质晕围岩发生了片理化。岩体的片麻理和围岩的片理都平行岩体接触面，构成一种整合协调关系。片麻理的矿物发生了明显的构造变形，碎裂矿物往往发生了错位移动，具有花岗结构或花岗变晶结构。对于同构造片麻岩，过去一般把它看成是岩浆流动造成的，称为流状花岗岩，或者把它归因于混合岩化（高秉璋等，1991）。其中出现的一些强烈变形现象，如典型的眼球状构造、矿物拉伸线理、捕掳体的压扁拉长、鞘褶皱等是由于在岩浆侵位过程中的早期阶段，岩体边部虽已固结成外壳。但其内部仍为热的熔融体，因此其外壳仍处于具有较高温度的塑性状态。而岩体的围岩也因岩浆侵入带来的热而处于塑性、半塑性状态。此时岩浆的内部压力将大于外部的静水压力，一方面会对四周围岩发生向外的挤压力；另一方面会因岩浆由深部向浅部运移时相对于围岩运动而形成剪切力，并使岩浆物质发生构造分异，形成片麻状构造。3．侵入岩的原生破裂构造岩浆冷却是个缓慢过程，不论岩浆体大小，总是由边缘向内部逐渐冷凝。开始在接触围岩附近先冷凝成硬壳，由于冷凝层的收缩，硬壳内开始发育有规律排列的破裂构造称为原生破裂构造。Cloos在研究花岗岩体的破裂构造过程中，根据原生破裂构造与原生流动构造之间的关系，将原生破裂构造划分下列几种（图2-5-7）：（1）横节理（Q节理）横节理的节理面与流线相垂直。产状较陡，节理面粗糙，没有擦痕面，可能是由于未冷凝的岩浆向上挤压作用产生的侧向水平拉伸作用形成的。属于张节理性质。横节理常被残余岩浆和岩浆期后热液物质充填。（2）纵节理（S节理）纵节理面平行流线而垂直流面。节理产状较陡