岩浆岩基本特征与分类命名

主讲 郑常青 岩浆岩基本特征与分类 手机基本概念 岩浆岩 Magmaticrocks Igneousrocks 它是由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆 在侵入地下或喷出地表冷凝而成的岩石 也可称之为火成岩 或简单地说 由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩 岩浆是由地壳深处或上地幔岩石部分熔融产生的 含有挥发份也可含少量固体物质 以硅酸盐为主要成分 高温粘稠的熔融体 岩浆的温度高达1300 C以上 压力可达数千个大气压 岩浆 岩浆的形成 活动 直至冷凝的全过程 岩浆岩 结晶 凝固 侵入作用 侵入岩 深成岩 3km 浅成岩 0 3km 喷出作用 喷出岩 火山岩 喷出或溢流出地表 岩浆作用 岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志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 岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造 霞石 白榴石 气孔 杏仁构造 岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线 呈各种各样的形态存在在于地层中 有的平行 有的切穿围岩的层理和片理岩体中常含有围岩碎块 捕虏体 这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭受热变质作用 岩浆岩不显层理构造 但有时可见假层理 假层理通常由于岩浆层流造成 深成岩则是由于成分不同 结晶分异 造成岩浆岩中没有任何生物遗迹 1 造岩元素O Si Al Fe Mg Ca Na K Ti等 其总和约占岩浆岩总重量的99 25 氧的含量最高 占岩浆岩重量的46 59 占体积的94 2 常以氧化物的形式表示 SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 FeO MgO CaO K2O Na2O和H2O 其中 SiO2 40 75 为最重要的成分 是岩石酸性程度 基性程度 的标志 一 岩浆岩的化学成分 超基性岩SiO266 63 挥发份 6 H2O CO2 CO N2 SO2 SO3 H2S HCl H2F 2 次要元素P H Mn B等 3 微量元素岩浆中存在大量微量元素 Li V Cr Co Ni Cu Zn Rb Sr Y Zr Hf Nb Ba Ta Pb Th U等微量元素丰度及其比值 如K Rb K Ba Rb Sr Nb Ta Th U等 对探讨岩石成因和岩浆演化有重要意义 4 岩浆岩化学成分变化规律 岩浆岩的矿物成分 对于了解岩石的化学成分 生成条件 以及岩石成因都有重大意义 同时 它也是岩浆岩分类和鉴别的主要依据组成岩浆岩的矿物 常见的不过20几种 这些构成岩石的矿物统称为造岩矿物 二 岩浆岩的矿物成分 橄榄石 Fe Mg 2SiO4SiO239 MgO40 斜方辉石 Fe Mg 2Si2O6SiO254 普通辉石 CaNaK Al AlSi 2O6SiO248 角闪石CaNaK Al4O11 2 OH SiO239 黑云母KAl AlSiO3O10 OH SiO239 K2O10 石英SiO2SiO2100 钾长石KAlSi3O8SiO271 K2O8 斜长石NaAlSi3 CaAl2Si2O8SiO268 50 霞石NaAlSiO4SiO240 Na2O16 例钾长石 K2O Al2O3 6SiO2 的SiO2 计算SiO2 60 1 6 44 2 102 4 60 1 6 71 常见造岩矿物化学成分 硅铝矿物 SiO2和Al2O3含量较高 不含铁镁 如石英 长石类及似长石类 这些矿物颜色均较浅 所以又叫浅色矿物 铁镁矿物 FeO与MgO含量较高 SiO2含量较低 如橄榄石 辉石类 角闪石类和黑云母类 这些矿物颜色一般较深 所以又叫暗色矿物 色率 岩浆岩中暗色矿物的体积百分含量称为色率 色率是火成岩分类和鉴定的重要标志之一 色率 90的火成岩为超镁铁质岩 基性岩的色率为40 90 中性岩的色率为15 40 酸性岩的色率 15 硅铝矿物和铁镁矿物 主要矿物 在岩石中含量众多 对于确定岩石名称是不可缺少的 在分类命名上起主要作用 如石英 钾长石是花岗岩的主要矿物 次要矿物 在岩石中含量次于主要矿物 对于划分岩石大类不起主要作用 但对确定岩石种属起一定作用的那些矿物 如闪长岩中的石英 含量约2 没有石英也叫闪长岩 当石英5 时 则叫石英闪长岩 副矿物 含量很少 常小于1 个别情况可达5 在一般的分类命名中均不起作用 但它们对于了解一个岩体的形成条件 对比不同岩体 确定岩体时代以及研究稀散元素有重要意义 主要矿物 次要矿物 副矿物 橄榄石 铬铁矿 辉石 斜长石 角闪石 斜长石 石英 碱性长石 1 橄榄石 辉石组合 相当于超基性岩 钙 铁 镁多而硅少 且贫碱 出现大量镁铁矿物 橄榄石 辉石等 不出现石英和长石 2 基性斜长石 辉石组合 相当于基性岩 铝和钙较多 铁 镁和硅均较充分 主要形成基性斜长石和辉石 二者近于1 1 不出现石英3 中性斜长石 角闪石组合 相当于中性岩 钠 钾略有增加 铝 硅钙 铁 镁均较充分 主要形成中性斜长石 角闪石 黑云母 可能出现 少量石英和钾长石 浅色矿物 暗色矿物 2 14 石英 钾长石 酸性斜长石组合 相当于酸性岩 钠 钾 硅含量高 铁 镁 钙低 石英 钾长石 酸性斜长石等浅色矿物为主 5 钾长石 黑云母 角闪石组合 其SiO2相当于中性岩 钠 钾高而铁 镁低 大量出现钾长石 6 霞石 钾长石组合 其SiO2接近于基性岩 平均53 36 钠 钾含量很高 出现霞石 因钠过多 故常出现碱性暗色矿物 六种典型的岩浆岩矿物共生组合 岩浆岩的结构 texture 指组成岩石的矿物的结晶程度 颗粒大小 晶体形态 自形程度和矿物间 包括玻璃 相互关系 岩浆岩的构造 structure 指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其它组成部分之间的排列 充填方式等 三 岩浆岩的结构构造 岩浆岩的结构1 岩浆岩的结晶程度 全晶质结构 岩石全部由结晶的矿物组成 多见于深成侵入岩中 结晶条件好 缓慢结晶的产物 玻璃质结构 岩石几乎全部由未结晶的火山玻璃所组成 多见于火山岩中 是快速冷凝结晶的产物 半晶质结构 岩石由部分晶体和部分玻璃质组成 多见于浅成岩和火山岩中 珍珠岩 基质玻璃质结构 单偏光镜下 单偏光镜下 正交偏光镜下 正交偏光镜下 半晶质结构 单偏光镜下 单偏光镜下 正交偏光镜下 显晶质结构 肉眼观察时基本上能分辨矿物颗粒 1 粗粒结构 矿物直径 5mm 2 中粒结构 矿物直径2 5mm 3 细粒结构 矿物直径2 0 2mm 4 微粒结构 矿物直径 0 2mm 隐晶质结构 矿物颗粒很细 肉眼无法分辨出矿物颗粒者 如果在显微镜下可以看清矿物颗粒者 称显微晶质结构 如果境下只有偏光反映 而无法分辨矿物颗粒者 称显微隐晶质结构 2 岩石中矿物的颗粒大小 1 等粒结构 岩石中不同种主要矿物颗粒大小大致相等 2 不等粒结构 岩石中不同种主要矿物颗粒大小不等 3 斑状及似斑状结构 岩石中所有矿物颗粒可分为大小截然不同的两群 大的称为斑晶 小的称为基质 其中没有中等大小的颗粒 如果基质为隐晶质或玻璃质 则称斑状结构 如果基质为显晶质 则称似斑状结构 3 根据矿物颗粒的相对大小又可划分为 等粒结构 斑状结构 单偏光镜下 单偏光镜下 正交偏光镜下 正交偏光镜下 自形晶结构 岩石主要由自形晶组成 它形晶结构 岩石主要由它形晶组成 半自形晶结构 岩石主要由半自形晶组成 4 岩石中矿物的自形程度 自形粒状结构 它形粒状结构 1 矿物颗粒的相对自形程度自形程度高的一般析出较早 自形程度低的析出较晚 但矿物本身的结晶能力必须充分注意 2 矿物间的相互包裹关系通常认为被包裹的矿物一般早于包裹它的矿物 但需谨慎 如分解条纹长石 文象结构中的石英 3 矿物晶体大小在常见的斑状结构中 大晶体一般先结晶 而小晶体常常后结晶 但对某些交代斑晶则相反 矿物结晶顺序的确定 4 总以它形充填状出现的矿物是最晚开始结晶和最晚结晶结束的 如 某些辉长岩中的石英5 岩石中总呈它形出现的两种矿物表明它们的结晶能力弱 又是同时结晶 晶体互相干扰生长 如 花岗细晶岩中的长石和石英6 反应边结构中 作为反应边的矿物生成晚 7 具环带结构的矿物 环带本身就具有顺序性 矿物结晶顺序的确定 构造是指岩石中不同矿物集合体之间或与岩石其它组成部分 如玻璃质 之间的排列方式及充填方式所表现出来的特点 岩浆岩的构造 带状构造 不同成分的岩石彼此逐层交替 或者是成分相同但结构 颜色及造岩矿物成分或数量不同的岩石彼此逐层交替呈带状 条带状彼此平行或近于平行 块状构造 均一构造 组成岩石的矿物在整块岩石中分布是均匀的 岩石各部分在成分上或结构上都是一样的 气孔和杏仁构造 喷出岩中常见构造 主要见于熔岩层之顶部 它是由于从冷凝着的岩浆中 尚未逸出的气体 上升汇聚于岩流顶部 冷凝后留下的气孔 称为气孔构造 气孔的拉长方向代表着岩流流动的方向 当气孔被岩浆期后矿物所充填 则形成杏仁构造 枕状构造 这是岩浆水下喷发的典型构造 枕状体常具玻璃质冷凝边 有的气孔呈同心层状或放射状分布 中部有空腔 流纹构造 是酸性熔岩中最常见的构造 它是由不同颜色的条纹和拉长的气孔等表现出来的一种流动构造 营城子组流纹岩的流纹构造 流动构造 岩浆岩中的片状矿物 板状矿物和扁平捕虏体 析离体的平行排列 形成流面构造 而柱状矿物和长析离体 捕虏体的定向排列 形成流线构造 它们是岩浆流动的遗迹 流面与围岩接触面平行 流线与岩浆流动方向一致 岩浆岩的产状 主要是指岩体的形态 大小 和围岩的接触关系 形成时所处的构造环境 以及上升及活动方式等等 岩浆岩的相 是指岩体生成条件不同而产生的不同的岩石和岩体总的特征 岩浆岩的产状和相 熔透式喷发 岩浆上升时 因过热和高度化学能 将其顶部围岩熔透 岩浆即溢出地表而成为喷出岩 又称面式喷发 裂隙式喷发 岩浆沿一个方向的大断裂 裂隙 或断裂群上升 喷出地表 中心式喷发 岩浆沿颈状管道的一种喷发 喷发通道在平面上呈点状 又称点式喷发 其特点是形成火山锥 火山岩的产状和相 火山岩的产状 火山喷发方式 火山岩的产状主要与岩浆上升到达地表的方式关 火山岩常见的产状有 熔岩高原 熔岩台地 熔岩流 熔岩脊 熔岩被 熔岩瀑布 熔岩丘 熔岩锥 熔岩针等等 熔岩表面形态常有绳状和块状两种 火山岩常见产状类型 熔岩锥群 火山喷发与火山锥 塌陷破火山口 熔岩湖 熔岩流 熔岩流 熔岩流及熔岩的表面形态 阿尔山熔岩丘 熔岩被及其表面形态 熔岩的表面形态 火山弹 熔岩被 冷却后的熔岩被 阿尔山兴安熔岩被 熔岩流入海 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 大致可分为以下相和相组 火山岩的相 广义火山岩相 2 不整合侵入体 a 岩墙 dike 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 dike 一般指规模比较小 形态不规则 厚度下且变化大 有分叉及复合现象的脉络状岩体 c 岩株 stock 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 batholith 属巨型侵入体 面积大于100km2 平面上通常呈长圆形 二 侵入岩的产状和相1 侵入岩的产状 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 侵入岩相的划分主要是以岩石形成的深度不同为依据 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 目前一般将侵入岩分为三种相 二 侵入岩的产状和相2 侵入岩的相 三 火成岩的产状和相 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 二 侵入岩的产状和相2 侵入岩的相 四 火成岩分类命名 1 地质产状 岩石的结构和构造深成岩浅成岩喷出岩 2 矿物成分超基性岩 色率 90基性岩 色率 40 90中性岩 色率 15 40酸性岩 色率 15 3 化学成分酸性岩 SiO2 66w t 流纹岩 花岗岩中性岩 53 66w t 安山岩 闪长岩基性岩 45 53w t 玄武岩 辉长岩超基性岩 45w t 苦橄岩 橄榄岩 IUGS火成岩分委会推荐的分类方案 1 深成岩 肉眼能识别出单个晶体的 颗粒较粗的火成岩 生成于地壳较深部 2 火山岩 为矿物颗粒细 多数颗粒肉眼不能识别的 通常含有玻璃质的岩石 与火山活动有关的火成岩 包括熔岩和次火山岩 3 火山碎屑岩 直接由火山喷发崩解产生的火山碎屑堆积而成的岩石 4 黄长岩类 黄长石含量 10 的岩石 主要根据地质产状 矿物组成将火成岩分为七大类 5 煌斑岩类 包括煌斑岩 钾镁煌斑岩和金伯利岩 6 碳酸岩类 碳酸盐矿物含量 50 的火成岩 包括深成的和火山成因的 7 紫苏花岗岩类 以含紫苏辉石为特征 且常出现条纹长石 反条纹长石的前寒武纪火成的和火成外貌的岩石 主要根据地质产状 矿物组成将火成岩分为七大类 IUGS火成岩分委会推荐的分类方案 Q 石英 磷石英 方石英 A 碱性长石 钠长石 An 5 P 斜长石 An 5 100 和方柱石 F 副长石类 霞石 白榴石 蓝方石 钙霞石 假白榴石 方钠石 等等 三 深成岩的分类命名是以实际矿物含量为基础的QAPF双三角形图解来表示的 富石英花岗岩类 花岗岩 正长花岗岩 二长花岗岩 花岗闪长岩 石英正长岩 石英二长岩 石英二长闪长岩 碱长花岗岩 英云闪长岩 正长岩 二长岩 闪长岩 M 10 An10 An 50斜长岩 M50 10 35 65 95