岩浆岩-01第一章 岩浆及其结晶作用

1,第 一 章 岩浆及其结晶作用,岩石学1,地科学院 李存磊,2,启劳亚kilauea火山，岩浆直接注入太平洋。,2,观察与事实 （1） 地球上存在大量火山（活火山、死火山、休眠火山,3,活火山现在尚在活动或周期性不断活动的火山；休眠火山有史以来曾经活动，但长期以来处于静止状态的火山；死火山史前曾经喷发，但有史以来未活动的火山。,4,5,地球上现有500多座火山还在喷发，这些火山属于活火山。 火山呈带状或链状分布，它们一般位于地壳脆弱的地段。火山喷发时，灼热的岩浆便从脆弱的地点流出。 许多火山带是一些大陆边缘的山脉。另一些火山位于海洋盆地中。 世界上大约有35的活火山在太平洋，这些火山中有许多在水下喷发。夏威夷群岛便是由从水下喷发、最终达到洋面的火山而形成的。,6,7,(2) 现代火山喷发（Mexico ）,7,8,9,（3）火山喷溢产物挥发份、碎屑,9,10,火山喷发产物挥发份,10,11,火山喷发产物挥发份,12,火山喷发产物挥发份,12,13,火山喷发产物岩浆,13,14,现 代 火 山 喷 发,14,15,现代火山喷发的实地观测,15,16,火山锥,16,17,一、岩浆的概念 岩浆是一种由上地幔或地壳部分熔融形成的，以硅酸盐为主要成分，并含一定挥发组分和少量固体物质的，高温粘稠的熔融体。 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。,18,直接由地壳源区和地幔源区生成的，成分未发生变化的，最初的岩浆称原生岩浆。 原生岩浆在运移过程中通过各种作用（分异、同化、混合）演化派生出来的，成分发生了变化的岩浆称次（派）生岩浆。 经过分异作用产生的派生岩浆又可称为进化岩浆。,19,1.岩浆形成的部位上地幔或地壳深部，不同成分的岩浆形成于不同的部位和深度带。,20,位于地幔上部。地震波速在这里明显下降；据推测，这里温度约1300左右，压力有3万个大气压，已接近岩石的熔点，因此形成了超铁镁物质的塑性体，在压力的长期作用下，以半粘性状态缓慢流动。,21,在固体地球的上部，存在比较刚性的岩石圈及其下伏的比较塑性的软流圈，地表附近较刚性的岩石圈分为若干大小不同的板块，它们可在塑性较强的软流圈上进行大规模的运移，海洋板块不断产生，又不断俯冲、消减到大陆板块之下，板块内部相对稳定，板块边缘则由于相邻板块的相互作用而成为构造活动强烈的地带。,由于地幔软流层向上对流，当上升到一定位置时，由于负荷压力的降低，或由于溶解在体系内水分的增加，便开始产生局部熔融，当熔融温度较高时，产生一部分的超基性岩浆及基性的玄武岩浆。,2.岩浆的成分1）造岩组分（主要成分）：O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、 Na、 K、Ti九种元素。其中以氧的含量最高，所以岩浆的成分一般以氧化物表示，氧化物以SiO2含量最高，可达4075，其它氧化物常随SiO2的增减发生变化。因此，SiO2的含量就成为岩浆岩化学成分变化和岩浆岩化学成分分类的主导因素。以氧化物表示：SiO2 、Al2O3、FeO、Fe2O3、 MgO、CaO、 Na2O 、K2O、TiO2 。,24,3)成矿元素Cr，Ni，Co，Pt，As，Sb，Se，Fe，Hg，Mo，Ag。,2)挥发组分：挥发组分在岩浆岩中的平均含量一般6，主要为水蒸气H2O,其次为：CO2、CO、N2、SO2、SO3、H2S、HCl、H2、HF等。据对现代火山的调查，水蒸气可占火山喷气成分的7590。 挥发组分对岩浆的粘度、岩浆的结晶作用以及对岩浆期后矿物的形成起重要作用。,25,3.岩浆的性质1）岩浆的温度岩浆的温度可以通过火山喷发直接和间接（通过遥测装置）测量熔岩流的温度，也可通过火山岩的熔融、地质温度计等方法推测地下岩浆的温度。据测试地表熔岩流的温度一般为7001200，其中基性10001200，中性9001000。酸性700800。 地表熔岩流的温度总是高于地下深处正在接近的同成分的正在结晶的岩浆的温度。,26,27,28,地质温度计： 某些造岩矿物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结晶时的温度。例如：正长石分解为白榴石和二氧化硅：1170普通角闪石暗化：1050黑云母分解、暗化：1050840棕色角闪石转变为绿色角闪石：750,29,30,2.岩浆的密度岩浆的密度可通过实验测定或利用实验结果拟合的公式进行计算。岩浆的密度不仅与其成分有关，也随温度、压力的变化改变。化学成分：基性岩浆密度大，酸性岩浆密度小；熔体中含水时，岩浆密度降低；压力增加，岩浆密度增大；温度增高，岩浆密度降低。岩浆的分异作用和喷发能力与岩浆的密度有关。,31,3.岩浆的粘度,粘度是度量流体粘性大小的物理量，是衡量流体流动性的指标。粘度的单位为Pa.S（帕秒）。岩浆的粘度会影响岩浆上升的速度和岩浆岩的结构、构造、产状以及一些岩浆作用发生的强度。,32,岩浆的粘度与岩浆的成分、温度、压力及挥发分含量等因素有关。 在岩浆的化学成分中，SiO2含量的多少，对岩浆粘度的影响最大。,硅酸盐熔体内部的结构与硅酸盐矿物相似，Si与O结合形成硅氧四面体SiO44- ，熔体中硅氧四面体的聚合体越大，包含的四面体越多，岩浆粘度就愈大，反之粘度就小。不同的阳离子在熔体结构中起着不同的作用，如Si和A1出现在熔浆的各种聚合物或单元的四面体配位中，起着形成网格，增强聚合程度的作用，称为成网离子。,33,而Ca、Mg、Fe、K、Na则处于硅氧四面体之间，呈6次配位起着减弱熔体聚合程度的作用，被称为变网离子。因此，熔体中Si含量高则结构的聚合程度高，粘度就大，而Ca、Mg、Fe等离子含量高，则粘度低。,34,岩浆的温度升高可以使岩浆的粘度降低； 当岩浆中富含挥发分时，一般来说粘度可以降低。但不能笼统地说岩浆中挥发分含量愈高粘度就愈小。H2O含量高会使岩浆粘度明显下降， H2O溶于硅酸盐熔体时，羧基可代替硅氧四面体中的共用氧，使阳离子与共用氧断开，出现了更多的SiO44-单体从而减弱了硅氧四面体之间的聚合程度，岩浆的粘度随之下降。氟也可以起到与H2O相似的作用。压力增大，水的溶解度增大，岩浆的粘度降低。而CO2含量高时，岩浆粘度不仅不会下降反而会增大，原因是CO2在熔体结构中起了增强聚合程度的作用，加固了硅氧四面体的连结。,35,二、岩浆的结晶作用,岩浆的结晶作用是岩浆中各种离子和络阴离子团围绕一些结晶中心，按照一定的规则进行排列，并按照一定的结晶顺序晶出各种矿物晶体的作用，岩浆结晶作用的过程，就是高温的液态熔浆转化为固态岩浆岩的过程。,36,岩浆的结晶作用与岩浆的成分、粘度、冷却速度等因素有密切关系。岩浆的粘度影响岩浆中质点的运动能力，因此，粘度小的结晶能力强，粘度大的则结晶能力弱。挥发组分可以降低岩浆的粘度，增强质点的活动能力，同时起着降低结晶温度的作用。,37,岩浆的冷却速度影响岩浆结晶的充分程度，在深成条件下，冷却速度慢，岩浆有充分的结晶时间，因而结晶程度高，可以形成粗大的晶体；相反，在喷出条件下，岩浆冷却速度快，岩浆来不及结晶就凝固了，因此结晶程度就低，形成的晶体颗粒细小，甚至形成玻璃质。,38,四、岩浆岩的概念及其一般特征 （一）岩浆岩的概念 岩浆岩是岩浆通过地幔和/或地壳上升到地表或近地表的过程中冷凝固结而成的岩石。 岩浆在冷凝过程中失去大量的挥发组分，所以岩浆岩是失去挥发组分的岩浆冷凝物。 岩浆岩按照形成环境的不同，也就是根据岩石侵入到地下还是喷出到地表，分为侵入岩和喷出岩。 岩浆地壳一定深度上经缓慢冷却结晶形成的岩石称为侵入岩。侵入岩根据形成深度的不同，又细分为深成岩和浅成岩。,39,岩浆喷出或者溢流到地表，快速冷凝固结形成的岩石称为喷出岩。 广义的喷出岩包括：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。b. 次火山岩 ：与火山活动有关的充填于火山通道或周围裂隙中的超浅成侵入岩。c. 火山碎屑岩：由火山爆发所产生的各种火山碎屑物堆积、固结而成的岩石。狭义的喷出岩仅指火山熔岩,40,岩浆岩的一般特征：1、岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。具有玻璃质的岩石一般是岩浆岩，只有极少数情况下，在强烈断裂带内才有玻化岩。2、岩浆岩中有特有矿物，如霞石、白榴石；也有着特有的结构、构造，如气孔、