013岩浆作用与变质作用

1、黄定华黄定华中国地质大学（中国地质大学（武汉）武汉） 地球生物学系地球生物学系 岩浆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的硅酸盐熔融体硅酸盐熔融体。 岩浆作用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。成岩的过程。根据岩浆是否喷出地表可分为根据岩浆是否喷出地表可分为侵入作用侵入作用和和火山作用火山作用。 由岩浆作用形成的岩石称由岩浆作用形成的岩石称岩浆岩岩浆岩。固体地壳及地幔中产生岩浆的原因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

2、（动能局部地温的升高：对流；板块运动（动能- -热能，摩擦热，热能，摩擦热，相变，热流体）；大陆碰撞等相变，热流体）；大陆碰撞等挥发分使源岩的起始熔融温度降低。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大断裂诱发的减压熔融也称也称火山作用火山作用，特指喷出地表的岩浆作用。喷发类型受火山通道，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：类型的控制，分为：熔透式喷发熔透式喷发：地质历史时期，地壳很薄而被地下岩浆大面积熔透，：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。以致造成岩浆在地表的大面积溢流。裂隙式喷发裂隙式喷发：岩浆沿一条大裂隙或

3、断裂带上升喷出地表。其喷出：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。岩浆多为基性、少或无猛烈爆炸现象。1. 1. 岩浆喷出作用岩浆喷出作用中心式喷发中心式喷发：岩浆沿管状通道喷出，是现代火山的主要形式。喷：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。递变式。火山构造火山构造：火山喷发形成的地形。一般由：火山喷发形成的地形。一般由

4、火山锥火山锥、火山口火山口及及火山火山颈颈等组成。等组成。火山颈火山颈火山口火山口火山锥火山锥破火山口破火山口破火山口破火山口火山（口）湖火山（口）湖岩浆喷出物有三种类型，岩浆喷出物有三种类型，分别是气态喷出物，气分别是气态喷出物，气态喷出物和气态喷出物。态喷出物和气态喷出物。气态喷出物气态喷出物：以水蒸气：以水蒸气为主（为主（70%70%以上）次为以上）次为co2co2、so2so2、n2n2、h2 sh2 s。岩浆喷出作用的产物岩浆喷出作用的产物液态喷出物液态喷出物：是最主要的喷出物，称熔浆，冷凝后形成的岩石称熔：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

5、、安山岩、流纹岩等。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，：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（为：火山集块岩（64mm), 64mm), 火山角砾岩（火山角砾岩（2 264mm64mm）。凝灰岩（）。凝灰岩（2mm2mm）。）。火山喷发与板块运动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，对物质突然释放事件，

6、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。如放的能量远远超过原子弹爆炸。如19801980年年5 5月月1818日美国圣海伦日美国圣海伦斯火山爆发，其释放能量相当于斯火山爆发，其释放能量相当于19451945年美国投向广岛的第一颗年美国投向广岛的第一颗原子弹的原子弹的500500倍。倍。火山喷发与全球变化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。突发性自然事件中最为显著和有效的。19

7、911991年年6 6月月1515日菲律宾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件），大约有超过千万吨的so2so2随普里宁柱进入平流层中随普里宁柱进入平流层中181830km30km的高度。全球的大气环流和降压水场、风场也都随之发的高度。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。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活动与地热岩浆侵入作用岩浆侵

8、入作用：岩浆运移到地下不同深度冷凝成岩石的过程。：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（深度度3km3km3km）。）。浅成侵入体的类型：浅成侵入体的类型：1.1.岩床。岩床。2.2.岩墙。岩墙。3.3.岩盆。岩盆。4.4.岩盖。岩盖。5.5.岩脉。岩脉。 2. 2. 岩浆侵入作用岩浆侵入作用岩基岩基：出露面积大于：出露面积大于100100平方公里的深成侵入岩，与围岩呈不协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。调接触，平面上呈椭圆形。常由花岗岩类组成

9、。岩株岩株：出露面积小于：出露面积小于100100平方公里的深成侵入体。平面上多呈近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，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。但下部常与岩基相连。深成侵入岩的类型：深成侵入岩的类型：岩基岩基岩株岩株岩床岩床岩盖岩盖火山口火山口火山锥火山锥岩墙岩墙岩盆岩盆辉绿岩脉辉绿岩脉岩浆岩化学成分特点：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；岩浆岩中元素克拉克值顺序与地壳中克拉克值基本一致；siosio2 2是最重要的氧化物是最重要的氧化物, ,据此可划分

10、为酸性岩、中性岩、基性岩和超据此可划分为酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。基性岩。k k2 2o o和和nana2 2o o是重要指标是重要指标,(k,(k2 2o o和和nana2 2o)o)2 2/(sio/(sio2 2-43)=-43)= ( (里特曼指数里特曼指数) )3.39,9为过碱性岩。为过碱性岩。 岩浆岩成分岩浆岩成分主要矿物主要矿物: :在岩石中含量较多在岩石中含量较多, ,是确定岩石名称不可缺少的矿物是确定岩石名称不可缺少的矿物, ,如如橄榄石、辉石、角闪石、正长石、石英等。橄榄石、辉石、角闪石、正长石、石英等。次要矿物次要矿物: :在岩石中含量较少在岩石中含量较少, ,

11、对划分岩石大类不起作用但可作为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。确定种属名称的矿物。如黑云母、石英等。副矿物副矿物: :含量极少含量极少, ,对岩石分类命名不起作用的矿物。如磁铁矿等。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：岩浆岩矿物成分特点：3. 3. 岩浆岩的岩石化学分类岩浆岩的岩石化学分类根据岩浆中根据岩浆中sio2sio2含量分为含量分为: :酸性岩浆岩酸性岩浆岩(sio266%)(sio266%)；中性岩浆岩中性岩浆岩(sio266-53%)(sio266-53%)；基性岩浆岩基性岩浆岩(sio253-45%)(sio253-4

12、5%)；超基性岩浆岩超基性岩浆岩(sio245%)(sio245%)。三类岩浆岩的三类岩浆岩的siosio2 2含量差异含量差异岩岩 浆浆 岩岩 分分 类类 表表 产状sio2 含量深成岩浅成岩喷出岩超基性岩66花岗闪长岩花岗岩花岗闪长斑岩花岗斑岩细晶岩伟晶岩煌斑岩英安岩流纹岩结结构构全晶质中粗粒细粒、斑状玻璃质隐晶质斑状构构造造块状块状，气孔块状气孔,流纹影响原生岩浆成分及类型的主要因素影响原生岩浆成分及类型的主要因素1.1. 源岩及源区（地幔，陆壳，俯冲洋壳）源岩及源区（地幔，陆壳，俯冲洋壳）2.2. 岩浆起源时的压力（深度）岩浆起源时的压力（深度）3.3. 岩浆起源时的温度及熔融程度岩浆

13、起源时的温度及熔融程度4.4. 挥发分的种类（挥发分的种类（h2o/co2h2o/co2比值）比值）岩浆岩的结构岩浆岩的结构: :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。度及其相互关系。根据结晶程度分类根据结晶程度分类: :全晶质全晶质结构结构; ;半晶质半晶质结构结构; ;玻璃质玻璃质结构结构根据矿物颗粒绝对大小分类根据矿物颗粒绝对大小分类: :显晶质显晶质结构结构( (伟晶结构伟晶结构, ,颗粒直径颗粒直径10mm;10mm;粗粒结构粗粒结构,10-5mm;,10-5mm;中粒结中粒结构构,5-2mm;,5-2mm;细粒结构细粒结

14、构,2-0.1mm),2-0.1mm)隐晶质隐晶质结构结构: :矿物颗粒细小矿物颗粒细小, ,放大镜分辨不出矿物。放大镜分辨不出矿物。岩浆岩结构岩浆岩结构根据矿物颗粒相对大小分类根据矿物颗粒相对大小分类: :等粒等粒结构结构: :岩石中同种矿物颗粒大致相等。岩石中同种矿物颗粒大致相等。斑状斑状结构结构: :岩石中矿物颗粒大小悬殊岩石中矿物颗粒大小悬殊, ,大的称为斑晶大的称为斑晶, ,小的称为小的称为基质基质, ,基质为隐晶质或玻璃质基质为隐晶质或玻璃质, ,。斑晶往往结晶稍早。斑晶往往结晶稍早, ,自形程度自形程度高。高。似斑状似斑状结构结构: :与斑状结构相似与斑状结构相似, ,只是基质为

15、显晶质。只是基质为显晶质。连续不等粒连续不等粒结构结构: :矿物颗粒连续变化，分不出基质与斑晶。矿物颗粒连续变化，分不出基质与斑晶。花岗闪长岩及包体花岗闪长岩及包体安山岩中的斑状结构安山岩中的斑状结构辉绿岩中的辉绿结构辉绿岩中的辉绿结构岩浆岩的构造岩浆岩的构造: :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。主要类型有方式。主要类型有: :块状块状构造：矿物分布均匀，无一定排列方向。构造：矿物分布均匀，无一定排列方向。斑杂斑杂构造构造: :不同部位矿物组合或颜色有很大差异不同部位矿物组合或颜色有很大差异, ,杂乱无章。杂乱无章。条带条带构造构造

16、: :不同结构或矿物成分呈条带相间平行排列。不同结构或矿物成分呈条带相间平行排列。岩浆岩的构造岩浆岩的构造流纹流纹构造构造: :不同颜色的条纹和气孔等平行排列。不同颜色的条纹和气孔等平行排列。气孔气孔构造构造: :当挥发分从熔浆中逸出时当挥发分从熔浆中逸出时, ,形成气泡形成气泡, ,当岩浆快速冷凝成当岩浆快速冷凝成岩时岩时, ,气泡保留下来气泡保留下来, ,为不规则状空洞。为不规则状空洞。杏仁杏仁构造构造: :气孔构造中气孔被后期物质充填而形成的构造。气孔构造中气孔被后期物质充填而形成的构造。枕状枕状构造构造: :常见于海底溢出的基性熔岩中常见于海底溢出的基性熔岩中, ,由大小不等的枕状体堆

17、积由大小不等的枕状体堆积而成。而成。 流动的熔岩流动的熔岩枕状构造和火山岩中的柱状节理枕状构造和火山岩中的柱状节理辉长岩中的带状构造辉长岩中的带状构造变质作用变质作用: :由于地壳的构造变动、岩浆活动、地热流等内力地质作由于地壳的构造变动、岩浆活动、地热流等内力地质作用用, ,引起岩石所处的物理化学条件发生了改变引起岩石所处的物理化学条件发生了改变, ,从而使原岩从而使原岩( (包括沉包括沉积岩、岩浆岩和早已形成的变质岩积岩、岩浆岩和早已形成的变质岩) )在基本保持固态的情况下在基本保持固态的情况下, ,发生发生成分、结构、构造的改变而形成新的岩石的地质过程。成分、结构、构造的改变而形成新的岩

18、石的地质过程。变质岩变质岩: :由变质作用而形成的岩石。由沉积岩变质而形成的称为由变质作用而形成的岩石。由沉积岩变质而形成的称为副副变质岩变质岩, ,由岩浆岩变质而形成的称为由岩浆岩变质而形成的称为正变质岩正变质岩。温度温度: :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。岩石表现为塑性变形。压力压力: :压力增加有利于形成分子体积小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比重大的矿物及引起

19、岩石和矿物变形和变位。和矿物变形和变位。化学活动性流体化学活动性流体: :主要起溶剂作用主要起溶剂作用, ,带入带出组分带入带出组分, ,参与化学反应参与化学反应形成新矿物。形成新矿物。 1. 1. 引起变质作用的因素引起变质作用的因素重结晶作用重结晶作用: :原岩中同种矿物溶解、迁移和再沉淀结晶原岩中同种矿物溶解、迁移和再沉淀结晶, ,而不形成而不形成新矿物的作用。新矿物的作用。变质结晶作用变质结晶作用: :原岩在固态条件下原岩在固态条件下, ,各种矿物组分重新组合形成新各种矿物组分重新组合形成新的岩石的作用。如的岩石的作用。如caco3(caco3(方解石方解石)+si02()+si02(

20、石英石英)=casio3()=casio3(硅灰硅灰石石)+co2()+co2(气气) )交代作用交代作用: :在变质过程中在变质过程中, ,由于外来物质的带入和带出由于外来物质的带入和带出, ,使原岩中矿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。物被另一种化学成分不同的矿物所置换的作用。2. 2. 变质作用的方式变质作用的方式变质分异作用变质分异作用：成分均匀的原岩在岩石总体化学成分不变的前：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。形

21、成条带状、片状和片麻状等典型变质岩构造。变形和碎裂作用变形和碎裂作用: :岩石在应力作用下岩石在应力作用下, ,当应力超过弹性极限时当应力超过弹性极限时, ,所所出现的塑性变形或碎裂作用。出现的塑性变形或碎裂作用。 热接触变质作用热接触变质作用: :发生在侵入岩体周围发生在侵入岩体周围, ,由于岩浆扩散热能引起围由于岩浆扩散热能引起围岩的重结晶作用岩的重结晶作用, ,变质前后化学成分基本不变。如灰岩变质前后化学成分基本不变。如灰岩大理大理岩、泥岩岩、泥岩角岩等。角岩等。气气- -液变质作用液变质作用: :具有化学活动性的气水溶液对岩石进行交代而使具有化学活动性的气水溶液对岩石进行交代而使岩石发

22、生变质的作用。该作用形成的岩石称蚀变岩，主要有蛇纹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。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. 3. 变质作用的类型变质作用的类型动力变质作用动力变质作用: :在构造应力作用下在构造应力作用下, ,岩石发生变形、变位而形岩石发生变形、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），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

23、（构造角砾岩、碎裂岩等）。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种类繁多，按变质程度的不同有板岩千枚岩千枚岩片岩片岩片麻片麻岩岩麻粒岩。麻粒岩。混合变质作用混合变质作用: :介于变质作用与典型岩浆作用之间的地质作用介于变质作用与典型岩浆作用之间的地质作用, ,既既有熔融相存在有熔融相存在, ,又有变质交代作用发生。在该变质作用中长石、石又

24、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。合花岗岩等。1.1.在岩浆岩或沉积岩中在岩浆岩或沉积岩中主要造岩矿物主要造岩矿物, ,如石英、长石、云母、方如石英、长石、云母、方解石等在变质岩中也常见。解石等在变质岩中也常见。2.2.变质岩中出现变质岩中出现特征变质矿物特征变质矿物( (能指示变质条件的矿物能指示变质条件的矿物),),如石榴如石榴子石、红柱石、硅灰石、

25、石墨等。子石、红柱石、硅灰石、石墨等。3.3.变质岩中矿物特点变质岩中矿物特点: :片状、针状、柱状矿物较多片状、针状、柱状矿物较多, ,分子体积小、分子体积小、比重大的多比重大的多, ,变形现象发育。变形现象发育。4. 4. 变质岩的矿物成分变质岩的矿物成分变余结构变余结构: :变质岩中保留原岩结构特点的结构变质岩中保留原岩结构特点的结构, ,如变余砾状结构。如变余砾状结构。变晶结构变晶结构: :在变质过程中由变质结晶和重结晶所形成的结构在变质过程中由变质结晶和重结晶所形成的结构( (与岩与岩浆岩结晶结构相比浆岩结晶结构相比, ,不同在于不同在于: :同一世代变晶矿物没有明显先后顺同一世代变

26、晶矿物没有明显先后顺序序, ,矿物的自形程度取决于结晶能力矿物的自形程度取决于结晶能力, ,而不是先结晶的好而不是先结晶的好) )。5. 5. 变质岩的结构变质岩的结构压碎结构压碎结构: :由于岩石和矿物变形变位形成的结构由于岩石和矿物变形变位形成的结构, ,可分为角砾状、碎可分为角砾状、碎裂和糜棱结构。裂和糜棱结构。交代结构交代结构: :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。旧矿物被交代溶解，矿物颗粒边界不规则或呈港湾状。等粒粒状变晶结构等粒粒状变晶结构, ,可进一步分为粗粒可进一步分为粗粒(3mm)(3mm)、中粒、中粒(3-1mm)(3-1mm)、细、细粒粒(1-0.1mm)(1-0.1mm)和显微和显微(0.1mm)(0.1mm)粒状变晶结构。粒状变晶结构。角岩结构角岩结构: :泥质岩石经热接触变质形成的显微变晶结构。泥质岩石经热接触变质形成的显微变晶结构。变晶结构分类变晶结构分类斑状变晶结构斑状变晶结构: :类似于岩浆岩中的斑状结构类似于岩浆岩中的斑状结构( (由两组大小具明显差由两组大小具明显差异的颗粒组成异的颗粒组成) )，与斑状结构不同点在于，与斑状结构不同点在于, ,大的称变斑晶大的