普通地质学—岩浆作用与火成岩

1、第三章 岩浆作用与火成岩岩石按其地质成因划分为：火成岩、沉积岩、变质岩三大类。火成岩（岩浆岩）是三大类岩石的主体，占地壳岩石体积的64.7%。它由岩浆冷凝形成，是岩浆作用的最终产物。岩浆作用：指岩浆发育、运动、冷凝固结成为火成岩的作用，包括喷出作用、侵入作用。第一节 喷出作用与喷出岩一、 岩浆的概念岩浆：地下深处形成的高温、高压粘稠状熔融体。其成分主要为硅酸盐，富含挥发份。岩浆温度一般为800-1200。一般存在于地下数公里至数十公里。岩浆是具有较大黏性的流体。影响黏性的因素有：1.化学成分：一部分为Si和部分Al的氧化物，构成络阴离子，基本形式为SiO44-和AlSi3O8-；另一部分为Fe

2、、Mg、Ca、Na、K等金属离子构成阳离子。阴阳离子呈互为消长关系，若阴离子含量高，则黏性大。2.温度：温度高，黏性小。3.气泡与呈溶解状态的挥发物的多少：气泡多，黏性大。溶解状态的挥发物数量越多，黏性小。岩浆黏性的大小和挥发物的含量，决定了火山喷发的猛烈程度。二、喷出作用与喷发产物喷出作用（火山作用）：岩浆喷出地表、冷凝固结的过程。火山：是岩浆活动穿过地壳运移上升到达地面或喷出地表，而形成的具有特殊机构及形态的地质体。 喷发物有气体、固体、液体三类。1.气体喷发物岩浆上升，挥发性成分在围压降低的条件下，会以气体形式分离出来。气体喷发物以水蒸气为主，其含量常达60%以上。此外有CO2，硫化物，

3、以及少量CO、H2、HCl等。气体具有高度活动性，是火山喷发的前导，贯穿火山喷发的始终：如果气体逸出量越来越多，气体中的硫质成分越来越浓，气体的温度就会越来越高，就是大规模火山喷发来临的预兆。如果气体逸出量逐渐减少，气体中CO2成分逐渐增多而硫质成分逐渐减少，且气体温度逐渐降低，则意味着火山活动在减弱。2.固体喷发物火山碎屑物：火山的固态喷出物。来源多方面：（1)火山通道中原先凝固的熔岩；（2)火山通道周围的围岩；（3)岩浆喷至空中冷却凝固的产物。火山碎屑物按其性质和大小分类：火山灰粒径2mm火山尘粒径50mm，常见纺锤状、球状、次圆状。（5）火山块粒径50mm，常为棱角状。火山碎屑岩: 由火

4、山碎屑物堆积并固结而成的岩石。火山灰单独成岩凝灰岩；火山砾+火山渣火山灰胶结火山角砾岩；火山块50mm火山灰胶结火山集块岩；火山渣快速冷凝的岩浆块浮岩（色浅、质轻、浮于水）3.液体喷发物熔岩：液体喷发物。熔岩流：熔岩沿地面斜坡或山谷流动，其前端呈舌状。熔岩被：分布面积宽广的熔岩流。岩石导热性差，熔岩的外壳虽已冷凝或基本冷凝，但内部可保持熔融状态，继续流动。故在内部熔体流动的推挤力以及因外壳冷凝而产生的收缩力作用下，熔岩表面常常发生变形。波状（绳状）熔岩：表面较光滑，呈波状起伏，或扭曲似绳索状。为黏性较小、流动性较强的熔岩所常有。块状熔岩：熔岩表层破碎成大小不等的棱角状块体并杂乱堆积者。为黏性较

5、大、流动性较弱的熔岩所常有。火山：较粗的固体喷发物及熔岩一般就地堆积，在地面构筑起一定规模的山体。火山锥：火山外形似锥体。火山口：锥顶常有圆形洼坑，是火山物质喷溢的出口。火山通道：火山口下有呈管状的通道与地下岩浆的源区-岩浆房相连。火山颈：充填于火山通道上部已冷凝的岩浆。4.火山喷发方式中心式喷发：岩浆沿管状通道上涌，从火山口中喷出。其火山锥形态在平面上多为圆形或椭圆形。裂隙式喷发：岩浆沿地壳中狭长裂缝（断裂带）喷出。喷出岩（火山岩）：由火山喷发物形成的岩石。包括火山碎屑岩、熔岩。三、喷出岩浆的类型及其喷发特征岩浆中Si02的含量对岩浆的性质及岩浆喷发特征起着决定性作用。Si02含量越高，粘性

6、越大。一般根据Si02含量将岩浆分为4种：超基性岩浆（SiO265%) 岩浆温度650-800。代表性岩石：流纹岩。由石英、钾长石与钠长石组成。中性与酸性岩浆黏性较大，尤其以酸性岩浆为甚，故喷发常很猛烈。中性熔岩的颜色一般较玄武岩略浅，而酸性熔岩的颜色属于浅色。黏性由小到大：超基性、基性、中性、酸性；颜色由深到浅：超基性、基性、中性、酸性。 四、火山喷发的间歇性间歇期长短不一，有的数年，数十年，有的数百年甚至更长。破火山口：比原有火山口大得多的洼地。火山口湖：洼地常积水成湖。根据火山活动的状况，火山可分为：活火山:仍在活动或周期性不断活动的火山；死火山:人类历史以来未曾活动的火山；休眠火山:人

7、类历史上曾经活动过，但长期以来处于静止状态的火山（有可能再度活动而变为活火山）。五、世界火山的分布1、环太平洋火山带（近300余座活火山）占全球活火山数的60%以上。这一火山带的位置正好环绕太平洋，因而有火环之称。环太平洋火山带主要喷发中、酸性岩浆，尤其以喷发中性安山岩浆为特征。2、地中海-印度尼西亚火山带（阿尔卑斯-喜马拉雅）活火山70余座，喷发的岩浆性质从基性到酸性均有。3、大洋中脊火山带洋脊是绵延全球个大洋洋底的山脉，有活火山60余座，分布于大西洋、太平洋及印度洋的洋脊部分。有的火山在水下喷发，有的火山已露出水面，成为火山岛。4、红海沿岸和东非裂谷火山带（22座）我国活火山有限，主要见于

8、台湾和东北。第二节 侵入作用与侵入岩一、侵入作用概述侵入作用：深部岩浆向上运移，侵入周围岩石，在地下冷凝、结晶、固结成岩的过程。侵入岩：侵入作用形成的岩石。侵入体：被周围岩石封闭起来的岩浆固结体。围岩：包围侵入体的原有岩石。根据岩浆侵入深度的不同可分为：深成侵入作用（深度地下10km）：深成侵入体。中深成侵入作用（ 地下3km-地下10km）：中深成侵入体。浅成侵入作用（深度3 km）：浅成侵入体。二、侵入岩的产状侵入岩的产出状态（产状）：指其形状、大小、展布方向及其与围岩的关系。根据侵入体与围岩的接触关系分为整合侵入体和不整合侵入体。1、整合侵入体：指与围岩的层理或片理呈平行接触关系的侵入体

9、。按其形态又可分：岩床：岩浆顺围岩的层间空隙挤入、扩展后冷凝，固结成岩。侵入体呈层状或板状，其延伸方向与围岩层理平行。厚几米-几百米，以基性、超基性岩体为主；岩盆：平面上呈圆形，顶底面下凹的盆状侵入体，规模一般较大，多由基性岩或碱性岩组成；岩盖：底部平坦，顶部拱起的透镜状侵入体，规模一般不大，直径3-6km、厚1km，形成深度一般较浅，以中酸性侵入体为主。2、不整合侵入体：切穿围岩层理或片理的侵入体。常见的有：岩基：规模较大的侵入岩体，一般出露面积100km2，可达几千km2，平面上常呈长圆形，其上与岩株相连。岩株：规模较大的侵入岩体，但出露面积一般100km2，平面上近圆形或不规则形，似树干

10、，故又叫岩干；岩墙（岩脉）：与围岩层理或片理斜交的脉状或板状侵入体，厚一般几厘米-数十米、长数米-数千米；三、侵入岩的主要类型1、超基性岩（SiO265%)由更长石、钠长石、钾长石、石英、黑云母或白云母组成，可含少量角闪石。代表性岩石：花岗岩，颜色浅，等状粒、似斑状结构普遍。斑岩：斑晶由钾长石、钠长石和石英组成者；玢岩：斑晶由斜长石（钠长石、钙长石）组成者。 第三节 岩浆岩的结构和构造一、岩浆岩的结构岩浆岩结构：指岩浆岩中矿物的结晶程度、晶粒大小、形态及晶粒间的关系。可以反映岩浆结晶的冷凝速度、温度和深度。1.冷凝慢，晶粒粗大，晶形完好；冷凝快，晶粒细小，晶形不规则；冷凝极快，形成非晶质。2.

11、结晶早，晶粒较粗，晶形较好；结晶晚，受空间限制，晶粒细小，晶形不规则。1、按矿物结晶程度分：显晶质结构：由矿物晶粒组成，可用肉眼识别。粗粒结构(5mm)中粒结构(51mm)细粒结构(10.1mm)隐晶质结构：晶粒细小，肉眼看不清楚。玻璃质结构：未结晶，显微镜下也不能看清。2.按矿物颗粒大小分：等粒结构：矿物颗粒基本相等。不等粒结构：矿物颗粒大小相差显著。大的称为斑晶，小的或未结晶的称为基质。斑晶：晶形较完整，是在高温、深部环境慢慢结晶形成；基质：晶形多不规则，形成于冷凝较快的浅部环境。似斑状结构：基质为显晶质且成份与斑晶相同的不等粒结构。斑状结构：基质为隐晶质或玻璃质的不等粒结构。二、岩浆岩的

12、构造岩浆岩构造：指岩浆岩中矿物集合体的形态、大小及相互关系。1.块状构造：岩石呈均匀的块体。属岩浆岩中最常见的构造；2.流动构造：岩石中柱状或片状矿物或捕虏体彼此平行呈定向排列。表明岩浆边冷凝边流动。流纹构造：火山熔岩中不同成分和颜色的条带，以及拉长的气孔相互平行排列。常见于酸性或中性熔岩，以流纹岩最典型；3.气孔构造、杏仁构造气孔构造：在熔岩中或浅成脉体边缘呈圆球形、椭球形的空洞。杏仁构造：气孔被矿物质填充。4.枕状构造：多见于水下喷发形成的玄武岩、安山岩。5.球状构造：多发育在辉长岩和闪长岩中。6.晶洞构造：常见于碱性花岗岩中。7.层状构造：火山碎屑岩中。第四节 岩浆岩的分类一、岩浆岩（火

13、成岩）化学成分特征岩浆岩中化学元素主要为：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等；总量达99%以上。按氧化物计：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、Na2O、K2O、MgO、H2O等。二、矿物成分特征岩浆岩的主要矿物有长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等，占99%以上。颜色较浅的称浅色矿物，以SiO2和K、Na、Al硅酸盐类为主，故又称硅铝（长英质）矿物；如石英、长石等。颜色较深的称暗色矿物，以Fe、Mg硅酸盐类为主，故又称铁镁矿物，如黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。三、岩浆岩的野外识别1.从岩石的产状和宏观特点、岩石结构与构造特征入手：色率：暗色矿物在岩石中的体

14、积百分含量。超基性岩色率75，基性35-75，中性20-35，酸性20。从超基性侵入岩到酸性侵入岩，铁镁质矿物（橄榄石、辉石）含量逐渐减少，长英质矿物（长石、石英）含量逐渐增多；颜色由深变浅，密度由大变小。如果岩石与围岩呈侵入关系且边缘有围岩的捕虏体存在，可以判断是侵入岩。如果岩石为层状，有气孔构造及流动构造，则是喷出岩。如果含有火山碎屑岩的夹层，则属喷出岩。如果岩石为全晶质，颗粒粗大，则为侵入岩而且是深成岩；如果岩石是隐晶质或非晶质，则很可能为喷出岩或浅成侵入岩。2.从鉴定岩石中的主要矿物入手：暗色矿物是橄榄石、辉石、角闪石、黑云母，浅色矿物是石英、斜长石、钾长石。暗色矿物中，橄榄石常呈翠绿

15、色等粒状集合体出现，而辉石或角闪石常呈黑色柱状。橄榄石与石英通常不共生。辉石与角闪石都是暗色柱状矿物。如果某岩石色率高，以斜长石为主，几乎无石英，则该种柱状矿物多为辉石，否则，为角闪石。黑云母常为片状，棕黑色。斜长石与钾长石：白色者常为斜长石，肉红色者为钾长石。第五节 岩浆岩的成因一、地球的内热地球是庞大的热库。通过火山喷发、温泉涌出、岩石导热等方式向外散热。大地热流（热流）：地球内热通过岩石向外传导。它是内热散发的主要方式。常温层：地下某深度以上，温度常年不变。地热增温率（地温梯度）：深度每增加100m地温增加的度数。一般认为：地下100km深处的温度为1300，幔核界面（地下2900km）

16、温度为3700，地心（地核中心）温度为4500。地热在垂直方向上发生变化，同时在水平方向也发生变化。在板块聚集区，热流值高。二、地热的成因1.重力分异说：地球由冷的星际物质相互吸引聚集而成。在地球形成的早期有大量星际物质向地球坠落，撞击释放出的动能转化为热能；同时，地球内部物质按密度进行分异，重者下沉，轻者上浮，位能转化为热能。2.放射热说：地球内热由放射性元素衰变而产生。放射出来的、粒子与射线被周围的物质吸收转变为热，从而提高物质的温度。三、岩浆的形成岩浆冷凝可形成岩石，岩石融化可形成岩浆。1.温度是关系岩石熔化的基本因素温度从低到高，岩石熔化出的熔融物成分从酸性到基性。2.压力与水分的含量

17、对岩石熔融有控制意义压力阻碍岩石熔化。压力大，会提高岩石熔点，压力小，降低熔点。熔化时有足够水分参加，能降低熔点。分熔（部分熔融）：同一种岩石在不同温度下可熔出不同成分的熔融体。其中，易熔成分先熔化；温度升高达相当程度后，岩石完全熔化，且熔融物质成分从酸性向基性逐渐发展。呈现出分级熔化的现象。岩浆的三种物质来源：幔源、壳源、壳幔混源。四、岩浆岩多样化的原因原始岩浆仅有少数几种，但岩浆岩的种类众多，是因为新生成的岩浆在其向上升起并逐渐冷凝的过程中要发生多种方式的变化：1.同化作用：岩浆熔解围岩，使围岩改变为岩浆的一部分。岩浆若温度高、规模大，且围岩熔点较低、规模小，同化作用易于发生。捕虏体：混入

18、岩浆中未熔化的岩石碎块。混染作用：岩浆因同化围岩而改变自己原有成份的作用。同化作用和混染作用相伴而生。2.分离结晶作用一种成分的岩浆，在结晶过程中按矿物熔点、比重大小依次结晶出不同成分的矿物，进而依次形成不同种类岩浆岩的作用。美国岩石学家鲍温根据硅酸盐熔浆的物理化学实验等，表明富含橄榄石成分的玄武岩浆，在其温度逐渐降低的过程中，首先形成由橄榄石组成的超基性岩，继而形成由辉石与基性斜长石组成的基性岩-辉长岩，再形成由角闪石与中长石组成的中性岩-闪长岩，最后形成由石英、黑云母、白云母、钾长石与酸性斜长石组成的酸性岩-花岗岩。在分离结晶过程中，矿物是按两个系列结晶出来的。其中一个为连续反应系列，一个为不连续反应系列。连续反应系列：部分先结晶出来的矿物同剩余岩浆之间发生作用，形成在化学成分上连续变化、其内部结构无根本改变的一系列矿物，即钙长石、培长石、中长石、奥长石及钠长石系列；不连续反应系列：形成一系列即有化学成分差异，又有内部结构显著改变的矿物，即橄榄石、辉石、角闪石及黑云母系列。最后，两个系列联合形成一个不连续的反应系列，依次结晶出钾长