岩浆作用和变质作用.ppt

岩浆作用与变质作用 黄定华中国地质大学 武汉 地球生物学系 岩浆是上地幔和地壳深处形成的 炽热而富含挥发分的具有粘性的硅酸盐熔融体 岩浆作用是指岩浆从形成至运移到地下浅处或喷出地表 再冷凝成岩的过程 根据岩浆是否喷出地表可分为侵入作用和火山作用 由岩浆作用形成的岩石称岩浆岩 岩浆 岩浆作用与岩浆岩 固体地壳及地幔中产生岩浆的原因 局部地温的升高 对流 板块运动 动能 热能 摩擦热 相变 热流体 大陆碰撞等挥发分使源岩的起始熔融温度降低 大断裂诱发的减压熔融 也称火山作用 特指喷出地表的岩浆作用 喷发类型受火山通道类型的控制 分为 熔透式喷发 地质历史时期 地壳很薄而被地下岩浆大面积熔透 以致造成岩浆在地表的大面积溢流 裂隙式喷发 岩浆沿一条大裂隙或断裂带上升喷出地表 其喷出岩浆多为基性 少或无猛烈爆炸现象 1 岩浆喷出作用 中心式喷发 岩浆沿管状通道喷出 是现代火山的主要形式 喷出物若以基性熔浆为主 则无爆炸过程 宁静式 反之 酸性往往伴随猛烈的爆炸 暴烈式 宁静式与暴烈式交替出现则称递变式 火山构造 火山喷发形成的地形 一般由火山锥 火山口及火山颈等组成 火山颈 火山口 火山锥 破火山口 破火山口 火山 口 湖 岩浆喷出物有三种类型 分别是气态喷出物 气态喷出物和气态喷出物 气态喷出物 以水蒸气为主 70 以上 次为CO2 SO2 N2 H2S 岩浆喷出作用的产物 液态喷出物 是最主要的喷出物 称熔浆 冷凝后形成的岩石称熔岩或火山岩 按成分可分按玄武岩 安山岩 流纹岩等 固态喷发物 火山爆发时将火山口周围的岩石或部分熔浆射向空中 落下后形成各种碎屑物 它们固结后形成火山碎屑岩 按大小可分为 火山集块岩 64mm 火山角砾岩 2 64mm 凝灰岩 2mm 火山喷发与板块运动 火山喷发是十分壮观的地球内部能量 物质突然释放事件 对全球变化的影响也是最为显著的 一次大规模的火山喷发所释放的能量远远超过原子弹爆炸 如1980年5月18日美国圣海伦斯火山爆发 其释放能量相当于1945年美国投向广岛的第一颗原子弹的500倍 火山喷发与全球变化 一次大规模的火山爆发对生态环境和全球变化的影响 是所有突发性自然事件中最为显著和有效的 1991年6月15日菲律宾的皮纳图博火山喷发 为近百年来最强烈的一次火山爆发事件 大约有超过 千万吨的SO2随普里宁柱进入平流层中18 30km的高度 全球的大气环流和降压水场 风场也都随之发生了显著的变化 仅这一次火山爆发事件的影响 就足以抵消近百年来人类活动所造成的升温效应 岩浆活动与地热 岩浆侵入作用 岩浆运移到地下不同深度冷凝成岩石的过程 形成的岩石称侵入岩 根据侵入深度不同分为浅成侵入岩 深度3km 浅成侵入体的类型 1 岩床 2 岩墙 3 岩盆 4 岩盖 5 岩脉 2 岩浆侵入作用 岩基 出露面积大于100平方公里的深成侵入岩 与围岩呈不协调接触 平面上呈椭圆形 常由花岗岩类组成 岩株 出露面积小于100平方公里的深成侵入体 平面上多呈近圆形或不规则状 岩株与围岩呈不协调接触 岩株可单独产出 但下部常与岩基相连 深成侵入岩的类型 岩基 岩株 岩床 岩盖 火山口 火山锥 岩墙 岩盆 辉绿岩脉 岩浆岩化学成分特点 岩浆岩中元素克拉克值顺序与地壳中克拉克值基本一致 SiO2是最重要的氧化物 据此可划分为酸性岩 中性岩 基性岩和超基性岩 K2O和Na2O是重要指标 K2O和Na2O 2 SiO2 43 里特曼指数 9为过碱性岩 岩浆岩成分 主要矿物 在岩石中含量较多 是确定岩石名称不可缺少的矿物 如橄榄石 辉石 角闪石 正长石 石英等 次要矿物 在岩石中含量较少 对划分岩石大类不起作用但可作为确定种属名称的矿物 如黑云母 石英等 副矿物 含量极少 对岩石分类命名不起作用的矿物 如磁铁矿等 岩浆岩矿物成分特点 3 岩浆岩的岩石化学分类 根据岩浆中SiO2含量分为 酸性岩浆岩 SiO2 66 中性岩浆岩 SiO266 53 基性岩浆岩 SiO253 45 超基性岩浆岩 SiO2 45 三类岩浆岩的SiO2含量差异 岩浆岩分类表 影响原生岩浆成分及类型的主要因素 源岩及源区 地幔 陆壳 俯冲洋壳 岩浆起源时的压力 深度 岩浆起源时的温度及熔融程度挥发分的种类 H2O CO2比值 岩浆岩的结构 是指其组成物质的结晶程度 颗粒大小 自形程度及其相互关系 根据结晶程度分类 全晶质结构 半晶质结构 玻璃质结构根据矿物颗粒绝对大小分类 显晶质结构 伟晶结构 颗粒直径 10mm 粗粒结构 10 5mm 中粒结构 5 2mm 细粒结构 2 0 1mm 隐晶质结构 矿物颗粒细小 放大镜分辨不出矿物 岩浆岩结构 根据矿物颗粒相对大小分类 等粒结构 岩石中同种矿物颗粒大致相等 斑状结构 岩石中矿物颗粒大小悬殊 大的称为斑晶 小的称为基质 基质为隐晶质或玻璃质 斑晶往往结晶稍早 自形程度高 似斑状结构 与斑状结构相似 只是基质为显晶质 连续不等粒结构 矿物颗粒连续变化 分不出基质与斑晶 花岗闪长岩及包体 安山岩中的斑状结构 辉绿岩中的辉绿结构 岩浆岩的构造 是指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和充填方式 主要类型有 块状构造 矿物分布均匀 无一定排列方向 斑杂构造 不同部位矿物组合或颜色有很大差异 杂乱无章 条带构造 不同结构或矿物成分呈条带相间平行排列 岩浆岩的构造 流纹构造 不同颜色的条纹和气孔等平行排列 气孔构造 当挥发分从熔浆中逸出时 形成气泡 当岩浆快速冷凝成岩时 气泡保留下来 为不规则状空洞 杏仁构造 气孔构造中气孔被后期物质充填而形成的构造 枕状构造 常见于海底溢出的基性熔岩中 由大小不等的枕状体堆积而成 流动的熔岩 枕状构造和火山岩中的柱状节理 辉长岩中的带状构造 变质作用 由于地壳的构造变动 岩浆活动 地热流等内力地质作用 引起岩石所处的物理化学条件发生了改变 从而使原岩 包括沉积岩 岩浆岩和早已形成的变质岩 在基本保持固态的情况下 发生成分 结构 构造的改变而形成新的岩石的地质过程 变质岩 由变质作用而形成的岩石 由沉积岩变质而形成的称为副变质岩 由岩浆岩变质而形成的称为正变质岩 变质作用 温度 主要是由于温度升高引起重结晶和增加岩石中化学元素的活动性 产生化学反应 温度升高还可使岩石的塑性增强 致使岩石表现为塑性变形 压力 压力增加有利于形成分子体积小 比重大的矿物及引起岩石和矿物变形和变位 化学活动性流体 主要起溶剂作用 带入带出组分 参与化学反应形成新矿物 1 引起变质作用的因素 重结晶作用 原岩中同种矿物溶解 迁移和再沉淀结晶 而不形成新矿物的作用 变质结晶作用 原岩在固态条件下 各种矿物组分重新组合形成新的岩石的作用 如CaCO3 方解石 Si02 石英 CaSiO3 硅灰石 CO2 气 交代作用 在变质过程中 由于外来物质的带入和带出 使原岩中矿物被另一种化学成分不同的矿物所置换的作用 2 变质作用的方式 变质分异作用 成分均匀的原岩在岩石总体化学成分不变的前提下 经变质作用后造成矿物组分不均匀的一种变质作用 常形成条带状 片状和片麻状等典型变质岩构造 变形和碎裂作用 岩石在应力作用下 当应力超过弹性极限时 所出现的塑性变形或碎裂作用 热接触变质作用 发生在侵入岩体周围 由于岩浆扩散热能引起围岩的重结晶作用 变质前后化学成分基本不变 如灰岩 大理岩 泥岩 角岩等 气 液变质作用 具有化学活动性的气水溶液对岩石进行交代而使岩石发生变质的作用 该作用形成的岩石称蚀变岩 主要有蛇纹岩 矽卡岩等 发生在侵入岩体周围的称为接触交代变质作用 3 变质作用的类型 动力变质作用 在构造应力作用下 岩石发生变形 变位而形成新的岩石的变质作用 多发生于大的断裂带或构造活动带中 地壳深处常形成塑性变质岩 糜棱岩 构造片岩等 近地表常形成脆性变质岩 构造角砾岩 碎裂岩等 区域变质作用 大面积分布的由多种因素综合起作用而使岩石变质的作用 区域变质岩主要分布于构造活动带 区域变质岩种类繁多 按变质程度的不同有板岩 千枚岩 片岩 片麻岩 麻粒岩 混合变质作用 介于变质作用与典型岩浆作用之间的地质作用 既有熔融相存在 又有变质交代作用发生 在该变质作用中长石 石英等低熔点矿物重熔和分异 形成长英质脉体 并与残留的变质岩基体一起组成各种混合岩 常见的混合岩有眼球状混合岩 混合花岗岩等 1 在岩浆岩或沉积岩中主要造岩矿物 如石英 长石 云母 方解石等在变质岩中也常见 2 变质岩中出现特征变质矿物 能指示变质条件的矿物 如石榴子石 红柱石 硅灰石 石墨等 3 变质岩中矿物特点 片状 针状 柱状矿物较多 分子体积小 比重大的多 变形现象发育 4 变质岩的矿物成分 变余结构 变质岩中保留原岩结构特点的结构 如变余砾状结构 变晶结构 在变质过程中由变质结晶和重结晶所形成的结构 与岩浆岩结晶结构相比 不同在于 同一世代变晶矿物没有明显先后顺序 矿物的自形程度取决于结晶能力 而不是先结晶的好 5 变质岩的结构 压碎结构 由于岩石和矿物变形变位形成的结构 可分为角砾状 碎裂和糜棱结构 交代结构 交代作用形成的一种结构 特点是新矿物的产生伴随着旧矿物被交代溶解 矿物颗粒边界不规则或呈港湾状 等粒粒状变晶结构 可进一步分为粗粒 3mm 中粒 3 1mm 细粒 1 0 1mm 和显微 0 1mm 粒状变晶结构 角岩结构 泥质岩石经热接触变质形成的显微变晶结构 变晶结构分类 斑状变晶结构 类似于岩浆岩中的斑状结构 由两组大小具明显差异的颗粒组成 与斑状结构不同点在于 大的称变斑晶 小的称基质 二者都为变质结晶矿物 变斑晶多为结晶能力较强的特征变质矿物 如石榴子石和红柱石等 其形成与基质同时或稍晚 其在基质中一般不出现 鳞片变晶结构 主要由云母 绿泥石等片状矿物组成的变晶结构 鳞片粒状变晶结构 由大量粒状和少量片状矿物组成的变晶结构 纤维变晶结构 主要由纤维状矿物组成的变晶结构 变晶结构分类 混合花岗岩中水滴状石英 变余构造 岩石变质后保留的原岩构造 如变余杏仁构造 变成构造 变质作用过程中新形成的构造