《岩石学》第1章岩浆及岩浆作用课件

第一章

岩浆及岩浆作用

第一节、岩浆一、岩浆的成分二、岩浆的物理性质第一节、岩浆

定义：岩浆是由地壳深处或上地幔岩石部分熔融产生的，含有挥发分也可含有少量固体物质，成分以硅酸盐为主，是高温粘稠的熔融体。一、岩浆的成分自然界中硅酸盐岩浆占绝大多数，极少量是金属硫化物岩浆和金属氧化物岩浆（矿浆）及碳酸岩浆。

岩浆化学成分的确定：

（1）由火成岩的化学分析结果判断（2）通过现代火山喷发的熔岩流取样分析确定一、岩浆的成分

1、常量元素：O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Mn、Ti、P等元素组成，其中O最多。

岩浆的主要化学成分通常以氧化物形式来表示：如SiO2

、Al2O3

、Fe2O3

、

FeO

、MgO、CaO、Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5、H2O、CO2等。但实际上在岩浆中这些元素并非以氧化物形式存在，而多是呈离子、原子或离子团的形式存在，如：Mg2＋、Na

+、[SiO4]4-。1、常量元素：

硅酸盐岩浆化学成分以SiO2含量最多，在岩浆中SiO2的含量与其它氧化物之间存在一定的消长关系（举例）。

※根据SiO2含量将硅酸盐岩浆分成4种类型：（1）酸性岩浆SiO2

>63％（2）中性岩浆SiO2

52～63％（3）基性岩浆SiO2

45～52％（4）超基性岩浆SiO2

<45％2、微量元素

微量元素：V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Th、U、Zn、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Ta、Au、Ag、Pt、W、Sb、Bi、Sn

这些元素在岩浆中含量虽然很少，但在一定条件下可以富集形成许多重要金属矿产。3、挥发分：主要是H2O，其次是CO2、CO、SO2、N2、HCl、Cl2、HF、H2S等，其总量一般<6％。挥发分通常溶解在岩浆中，溶解度随压力增加而增大，随温度的增加而降低。

例如：流纹质岩浆：900℃、5×108Pa时含10%±的H2O900℃、1×105Pa时含0.5%±的H2O※火山爆发和岩浆热液矿产与挥发分有关二、岩浆的物理性质1、岩浆的温度：

喷出熔岩的温度：

通常：700℃～1250℃基性熔岩：1000℃～1225℃中性熔浆：900℃~1000℃酸性熔岩：750℃～900℃

研究表明：350m深处厚约700m的玄武岩浆全部固结成岩需要9000年；地下厚约8000m的花岗岩浆固结成岩需要10Ma（Jaeger，1957）2、岩浆的粘度：（1）粘度：是液体或半流体流动的难易程度。单位：Pa.S（帕斯卡秒，相当于20度时水的粘度的1000倍）。

（2）影响粘度的因素a.氧化物：SiO2,Al2O3,Cr2O3

的存在使粘度增加，尤其SiO2。因此，基性岩粘度小，以溢流为主；酸性岩粘度大，多以爆发形式为主。b.挥发份：H2O降低岩浆的粘度，CO2增加岩浆的粘度。c.温度：温度下降时，[SiO4]4-聚合程度高，粘度随之增加。d.固体物质含量：（晶体、源岩残留晶和围岩碎块）其数量越多，岩浆粘度就越大。e.压力：对于不含水的干岩浆，压力升高，粘度增加。对于富水岩浆，较为复杂：I.压力增加,挥发份溶解度增加,粘度降低;II.

压力达到一定值,挥发份饱和,粘度随压力升高而增加.压力粘度饱合点3、岩浆的密度（一般为2.2g/cm3~3.1g/cm3）影响因素：岩浆的化学成分、压力和温度

（1）化学成分：基性岩浆密度大，酸性岩浆密度小；

（2）压力增加，分子间距减小，体积变小，岩浆密度增大。

例如：玄武质岩浆p=1×105pa时，ρ＝2.63g/cm3

p=17×108pa时，ρ＝2.90g/cm3

（3）温度增高，分子间距增大，体积膨胀，密度减小。二、岩浆的物理性质第一章

岩浆与岩浆作用第二节、岩浆作用与火成岩的产状和相一、侵入岩二、火山岩

当岩浆产生后，沿构造薄弱带或裂隙由深部高压环境向浅部低压环境运移，上升到地表或近地表的途中，直至最终固结成岩，把岩浆从产生、运移到冷凝固结成岩的整个过程称为岩浆作用或岩浆活动。（1）侵入地壳之中－侵入作用－侵入岩（2）喷出地表－火山作用－喷出岩

岩浆作用（1）深成岩的特点：

a.矿物颗粒较粗

b.形成含水矿物（2）侵入体：某一成分岩浆一次侵入活动形成的具有独立形态的单一地质体。（3）杂岩体：是多次侵入形成的单成分或复成分的岩体。（4）根据侵入岩形成深度不同，可将其划分为：a.浅成岩（0～3km）b.深成岩（>3km)一、侵入岩（深成岩）岩浆在地下不同深度冷凝固结形成的岩石，岩浆结晶时被围岩包围，降温缓慢，结晶时间充分，挥发分不易散失。

侵入岩的产状和相（一）、侵入岩的产状

侵入岩的产状主要是指侵入体产出的形态、大小、与围岩的关系以及侵入时的构造环境，等等。

1、整合侵入体：侵入体的接触面基本上平行于围岩层理或片理，是岩浆以其机械力沿层理或片理等空隙贯入形成。包括以下主要类型：

a.岩盆：岩浆侵入岩层之间，中部受岩浆静压力使底板下沉断裂，形成中央微凹的盆状侵入体。

b.岩盖：又称岩盘，上凸下平的穹隆状水平整合侵入体。

岩盖岩盆

（一）、侵入岩的产状

1、整合侵入体：

c.岩床（岩席）：厚薄均匀的近水平产出的与地层整合的板状侵入体。d.岩鞍：产于强烈褶皱区，褶皱过程中，岩浆挤入褶皱顶部软弱带－背斜鞍部或向斜槽部所形成的同生整合侵入体。2、不整合侵入体：

a.岩墙：厚度比较稳定近于直立的板状侵入体。是岩浆沿断裂贯入的产物。

b.岩脉：一般指规模比较小，形态不规则，厚度小且变化大，有分叉及复合现象的脉络状岩体。

c.岩株：是一种常见的不整合的规模较大的侵入体，平面上近于圆形或不规则等轴形，接触面陡立，似树干状延伸，又称岩干，出露面积小于100km2。岩株边部常有一些不规则的岩枝、岩镰、岩瘤等。

d.岩基：属巨型侵入体，面积大于100km2，平面上通常呈长圆形。

（一）、侵入岩的产状岩基

侵入岩相的划分主要是以岩石形成的深度为纲，深度不同，影响到岩浆的温度、压力、冷却快慢、挥发份的散失等一系列物理化学条件的差异，而这些条件与岩石的成因及岩石外貌、成分等有不可分割的关系。目前一般将侵入岩分为三种相：

（二）侵入岩的相

a.浅成相（0～3km）:细粒、隐晶质及斑状结构等，可见熔蚀暗化现象。多见高温矿物，岩体规模较小。

※浅成相与次火山相特征很相似，区别是看它们是否与火山岩有成因联系，如果与火山岩有关系，则为次火山岩；否则就是浅成岩。

b.中深成相（3～10km〕：中粒、中粗粒、似斑状结构；多为中低温矿物；岩体规模较大。

c.深成相（>10km)：岩体规模较大；结晶粗大，多为块状规则；多为低温矿物。1、火山岩的特点：a.结晶程度差或呈玻璃b.含水矿物少或无2、广义火山岩包括：

a.火山熔岩：由火山管道或裂隙溢流出地表的岩浆冷凝形成的岩石（狭义火山岩）。b.次火山岩：与火山活动有关的超浅成侵入岩。c.火山碎屑岩：由火山爆发所产生的各种火山碎屑物堆积、胶结而成的岩石。二、火山岩（喷出岩）火山喷发广义火山岩1、火山喷发方式（1）根据火山通道或火山口的形态划分为：

a.裂隙式喷发:

岩浆沿构造裂隙或断裂喷出地表，沿地面泛流，形成熔岩被和熔岩流。面积大，常形成熔岩高原。b.中心式喷发:

岩浆沿管状通道喷发至地表，并伴有强烈的爆发，除喷出大量的气体之外，还有大量的火山碎屑物，如火山弹、火山砾和火山灰等。形成的火山岩产状有火山锥、火山口、熔岩流和岩钟、岩针等。

c.顶蚀式喷发：也称面式喷发，是由于岩浆房顶板被岩浆融透而呈溢流式喷发，常形成大面积的熔岩流。（2）根据火山爆发强度划分为：夏威夷式、斯通薄利式、普林尼式、武尔卡诺式、培雷式等，主要是针对现代中心式火山喷发而划分的。2、火山岩的产状常见的火山岩产状类型

火山锥：由熔岩和火山碎屑岩围绕火山通道堆积形成的锥状体。

火山碎屑岩锥:组成火山锥的物质全部为火山碎屑。

熔岩火山锥:

以又称盾火山，组成火山锥的物质全部或几乎为熔岩溢流产物为主，主要是玄武岩

。

复合火山锥:

又称层火山，由熔岩与火山碎屑岩互层组成。火山锥－富士山火山锥－富士山碎屑锥熔岩锥群混合锥复合锥示意图火山喷发与火山锥火山喷发灰云破火山口:

是指经过破坏的火山口及其周围的洼陷，其成因有三:a.侵蚀破火山口:

是火山口被流水侵蚀加大的结果。b.爆发破火山口:

是火山强烈爆发、崩毁了火山口上部大量岩石和火山口周围的火山锥，形成比原来火山口大的凹坑，大者称爆发洼地。c.崩塌破火山口:

是由于岩浆物质大量喷发后，岩浆房空虚，而火山口附近上覆物质增多，因支撑不住而崩塌沉陷形成的火山构造。塌陷破火山口塌陷破火山口a.玛珥湖b.火山凝灰环c.

火山锥bca塌陷破火山口侵蚀破火山口侵蚀破火山口熔岩流：是岩浆以宁静的方式至火山口流出，主要为粘度小的基性岩浆，酸性岩浆少见。溢流出来的岩浆可形成熔岩被、线状熔岩流、熔岩台地等。岩钟和岩针：粘度较大、挥发分大量散失的酸性和碱性岩浆，难以流动，在火山口上方堆积形成陡立的形态为岩钟；若因粘度大失去爆发能力，只能想挤牙膏似地被动挤出火山口形成陡立的尖顶状柱体，为岩针。火山颈：火山堆被剥蚀后，露出的火山管道中的充填物。熔岩流和熔岩湖熔岩湖熔岩湖熔岩流熔岩流熔岩流熔岩流及熔岩的表面形态熔岩锥熔岩丘熔岩丘熔岩被及其表面形态特殊的熔岩产状熔岩的表面形态熔岩的表面形态火山弹熔岩被熔岩流熔岩流熔岩被熔岩被冷却后的熔岩被熔岩被熔岩被（流）熔岩丘熔岩锥熔岩流入海熔岩流入海熔岩流入海熔岩流入海熔岩流瀑布熔岩流瀑布熔岩流瀑布熔岩流瀑布冷却后的熔岩流瀑布冷却后的熔岩流瀑布3、火山岩的相相

是不同地质条件下生成的岩石或岩体总的特征。以中心式喷发为例，大致可分为以下几个相：

●溢流相：由从火山通道中溢流出来的熔岩组成，形成于火山喷发的各个阶段。●爆发相：火山喷发开始阶段和高潮阶段最为发育。由强烈火山爆发产生的碎屑物堆积而成的火山碎屑岩组成，粘度大的岩浆常见，尤以中酸性、碱性更有利于爆发。●侵出相：多见于火山作用末期，在岩浆分异晚期，粘度大、温度低，而挥发份少到不能爆发的情况下，残余岩浆从火山通道上部或火山口旁侧裂隙中被挤出地表形成的陡峭岩丘，如岩钟、岩针等。●火山颈相：是火山锥被剥蚀后，残存的具充填物的火山通道，又称岩颈、岩筒、岩管，等。●次火山相：是与火山岩同源的、呈侵入产状的岩体。它与火山岩有四同：

同时间但一般较晚；同空间但分布范围较宽；同外貌但结晶程度较好；同成分但变化范围及碱度较大。

侵入深度一般<3.0km.●

火山沉积相：在火山作用过程中皆可产出，但以火山喷发的低潮期－间隙期最为发育，是火山作用迭加沉积作用的产物。可形成于陆地，也可形成于水体中。

侵入岩的产状：岩基(batholith)岩株(stock)岩床(sill)岩墙(dike)岩盘(laccolith)火山岩的产状：火山锥(volcaniccone)熔岩流(lavaflow)火山颈(volcanicneck)第一章

岩浆与岩浆作用

第三节、岩浆的侵位机制一、底辟作用二、岩墙扩展作用三、顶蚀作用四、火山口塌陷作用岩浆形成后,如果其密度低于源区的岩石，将产生重力不稳定性及浮力，导致岩浆上升，当岩浆上升至上部岩石的密度与其相当时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一位置可称为平衡浮力高度。然而当岩浆形成于高压条件下，在减压时它也可以上升至高于这一位置，直至喷出地表。第三节、岩浆的侵位机制岩浆怎样克服上覆围岩阻力上升、以何种方式在地壳中占据空间的问题，就是侵位机制要研究的问题，岩浆上升侵位的机制