地球科学概论岩浆作用与火成岩

1、LOGO 第三章第三章 岩浆作用与火成岩岩浆作用与火成岩 ? 岩石：是地壳中由地质作用形成的固态岩石：是地壳中由地质作用形成的固态物质，是矿物或岩屑的集合体，有一定的结物质，是矿物或岩屑的集合体，有一定的结构构造和变化规律。构构造和变化规律。 ? 根据其成因可分为三大类： 岩浆岩岩浆岩（火成岩） 沉积岩沉积岩 变质岩变质岩 喷出岩喷出岩 喷出作用喷出作用 （火山岩）（火山岩） 岩浆作用岩浆作用 侵入作用侵入作用 侵入岩侵入岩 岩浆岩岩浆岩（火成岩）（火成岩） 第一节 喷出作用与喷出岩 一、岩浆一、岩浆：在：在地下深处地下深处形成的以形成的以硅酸盐硅酸盐为主为主的的高温炽热的熔融物质高温炽热的熔

2、融物质。 岩浆的主要特征：岩浆的主要特征： 1）化学成分： a.以硅酸盐为主，部分金属硫化物、氧化物。 b.还含有以H H2 2O O为主的挥发份。 2）物理性质：高温（6501400）、高压（几千个大气压）、粘稠的流体。 岩浆的主要特征：岩浆的主要特征： 3）岩浆的粘度与岩浆的成分，挥发份含量，温度及压力有关。 a.络阴离子不足，较多的阳离子包围在络阴离子周围，形成简单的络阴离子，岩浆粘性较小；反之，阳离子不足，络阴离子相互连接成体积较大且结构复杂的络阴离子，岩浆粘性提高。 b.岩浆中气泡越多，粘性越大；反之，呈溶解状态的挥发物越多，粘性越小。 c.温度越高，粘性越小。 d.压力增大，粘性增

3、大。 岩浆粘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二、喷出作用与喷发产物 气体喷发物气体喷发物 火山喷发物火山喷发物 固体喷发物固体喷发物 液体喷发物液体喷发物 1 1、气体喷发物、气体喷发物 岩浆向上运移岩浆向上运移 压力减小压力减小 挥发性物质分离挥发性物质分离 成分以成分以H H2 2O O为主，其次为为主，其次为COCO2 2、SOSO2 2、COCO、HClHCl、N N2 2、ClCl2 2、S S、NHNH4 4ClCl等等 2 2、固体喷发物（火山碎屑物）、固体喷发物（火山碎屑物） 来源来源 地下已冷凝或半冷凝的岩浆物质地下已冷凝或半冷凝的岩浆

4、物质 未冷凝的岩浆，在空中冷凝未冷凝的岩浆，在空中冷凝 围岩围岩 火山灰火山灰 火山火山 碎屑物碎屑物 火山凝灰岩火山凝灰岩 火山角砾岩火山角砾岩 火山火山 碎屑岩碎屑岩 火山砾火山砾 火山渣火山渣 火山弹火山弹 火山块火山块 火山集块岩火山集块岩 火山灰火山灰 凝凝灰灰岩岩 火山弹火山弹 火山角砾岩火山角砾岩 3 3、液体喷发物（熔岩）、液体喷发物（熔岩） 熔熔 岩岩 熔岩流熔岩流 熔岩被熔岩被 熔岩瀑布熔岩瀑布 粘性小、粘性小、流动性强流动性强 粘性大、粘性大、流动性弱流动性弱 波状熔岩、波状熔岩、 绳状熔岩绳状熔岩 块状熔岩块状熔岩 熔岩被 绳状熔岩绳状熔岩 枕状构造枕状构造 绳状构造绳

5、状构造 垂直于连接等距离点的直线构成的引垂直于连接等距离点的直线构成的引张裂隙在平面上为六边形张裂隙在平面上为六边形 柱状节理柱状节理 云南腾冲玄武岩柱状节理云南腾冲玄武岩柱状节理 节理节理北爱尔兰熔岩柱节理北爱尔兰熔岩柱节理 “巨人之路巨人之路”是是世界十大地质奇世界十大地质奇迹之一，其位于迹之一，其位于北爱尔兰东北海北爱尔兰东北海岸，看起来就象岸，看起来就象巨型石阶。这些巨型石阶。这些玄武岩柱状节理玄武岩柱状节理最高约最高约12 m ,12 m ,悬悬崖上部分凝固熔崖上部分凝固熔岩达岩达28m 28m 厚，厚，20052005年被列为英年被列为英国第四大自然奇国第四大自然奇迹。迹。 火山火

6、山 火山的结构火山的结构 火山锥火山锥 火山口火山口 火山通道火山通道 4 4、火山喷发方式、火山喷发方式 裂隙式喷发裂隙式喷发 中心式喷发中心式喷发 四、火山喷发的间歇性 ?火山喷发具有间歇性火山喷发具有间歇性 和阶段性和阶段性 ?破火山口与火山口湖破火山口与火山口湖 白头山天池白头山天池 火山口湖的形成过程火山口湖的形成过程 五、世界活火山的分布五、世界活火山的分布 1.1. 环太平洋火山带环太平洋火山带 2.2. 地中海印尼火山带地中海印尼火山带 3.3. 洋脊火山带洋脊火山带 4.4. 红海沿岸与东非火山带红海沿岸与东非火山带 第二节 侵入作用与侵入岩 一、侵入作用概述一、侵入作用概述

7、 深部岩浆向上运移，深部岩浆向上运移，侵入周围岩石未到达侵入周围岩石未到达地表，冷凝成岩的过地表，冷凝成岩的过程。程。 ?侵入岩侵入岩岩浆在侵岩浆在侵入过程中变冷、结晶入过程中变冷、结晶而形成的岩石。而形成的岩石。 侵入作用侵入作用 侵入体侵入体：被周围岩石封闭起来的三度空间的：被周围岩石封闭起来的三度空间的 实体。实体。 围岩围岩: :包围侵入体的原有岩石。包围侵入体的原有岩石。 侵入体侵入体 深成深成 3km 3km 浅成浅成 3km 10mm10mm， 可称为巨晶、伟晶结构可称为巨晶、伟晶结构 2 2）隐晶质结构）隐晶质结构 3 3、按矿物颗粒的、按矿物颗粒的 相对大小：相对大小： 1

8、1）等粒结构）等粒结构 2 2）不等粒结构）不等粒结构 斑状结构斑状结构 似斑状结构似斑状结构 斑状结构与似斑状结构区别斑状结构与似斑状结构区别 显晶质显晶质基质基质 隐晶质隐晶质基质基质 斑状结构斑状结构 ( (基质为隐晶质或玻璃质基质为隐晶质或玻璃质) ) 似斑状结构似斑状结构 ( (基质为显晶质基质为显晶质) ) 斑状结构斑状结构 （二）岩浆岩的构造（二）岩浆岩的构造 岩浆岩的构造岩浆岩中矿物集合体的形岩浆岩的构造岩浆岩中矿物集合体的形态、大小及相互关系态、大小及相互关系 1.1.块状构造（均一构造）块状构造（均一构造） 2.2.流纹构造流纹构造 柱状或片状矿物或捕柱状或片状矿物或捕 虏

9、体平行而定向排列，形虏体平行而定向排列，形 成不同成分和颜色的条带。成不同成分和颜色的条带。 流纹构造流纹构造 气孔构造气孔构造 杏仁构造杏仁构造 3.3.气孔构造和气孔构造和 杏仁构造杏仁构造 4.4.枕状构造枕状构造 枕状构造枕状构造 ?球状构造：岩石中矿物围绕某些中心呈同心层分布,外形呈圆球或椭球体的一种构造。它可能为某些成分过饱和岩浆凝聚结晶产物。 ?晶洞构造：侵入岩中有小型孔洞的构造。孔洞中经常生长着完好的晶体或晶簇构造。 ?层状构造：岩石具有成层形状。 五、岩浆岩的分类和主要类型 ?根据根据SiOSiO2 2含量，分为四大类：含量，分为四大类： 超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩超基

10、性岩、基性岩、中性岩、酸性岩 ?根据产状，分为：根据产状，分为： 侵入岩侵入岩 深成岩深成岩 晶质结构、粗粒、似斑状结构晶质结构、粗粒、似斑状结构 浅成岩浅成岩 晶质结构、细粒、斑状结构晶质结构、细粒、斑状结构 造、杏仁构造、流纹构造造、杏仁构造、流纹构造 喷出岩喷出岩 隐晶质隐晶质/ /玻璃质、斑状结构，气孔构玻璃质、斑状结构，气孔构1 1、超基性岩类、超基性岩类 化学成分：化学成分：贫硅（硅酸不饱和，贫硅（硅酸不饱和，SiOSiO2 245%6565 矿物成分：矿物成分：浅色矿物浅色矿物9090，主要是酸性，主要是酸性斜长石、钾长石、石英和白云母，其斜长石、钾长石、石英和白云母，其中石英中

11、石英20%20%；暗色矿物主要是黑云母；暗色矿物主要是黑云母 （二）主要岩浆岩类型（二）主要岩浆岩类型 ?1 1、橄榄岩、橄榄岩 ?呈黑色、呈黑色、暗绿色暗绿色，中、粗粒结构，块状构，中、粗粒结构，块状构造；造； 主要矿物为橄榄石、辉石主要矿物为橄榄石、辉石 橄榄岩橄榄岩 ? 2 2、科马提岩、科马提岩 鬣刺结构鬣刺结构 3 3、 辉长岩辉长岩 ?呈灰黑色；呈灰黑色； ?中、粗粒结构；块状或带状构造；中、粗粒结构；块状或带状构造； ?主要矿物成分为辉石和基性斜长石。主要矿物成分为辉石和基性斜长石。 4 4、 玄武岩玄武岩 ?黑色、灰绿色至暗紫色；黑色、灰绿色至暗紫色； ?斑状结构或无斑隐晶结构

12、；气孔、杏斑状结构或无斑隐晶结构；气孔、杏仁构造；仁构造； ?斑晶矿物为斜长石、橄榄石、辉石。斑晶矿物为斜长石、橄榄石、辉石。 夏威夷夏威夷Kilauea火山宁静式喷发火山宁静式喷发 5 5、闪长岩：、闪长岩： ?灰色至灰绿色；灰色至灰绿色； ?中、细粒结构；块状构造；中、细粒结构；块状构造； ?主要矿物为中性斜长石和角闪石，次要矿主要矿物为中性斜长石和角闪石，次要矿物为辉石、黑云母，有的含物为辉石、黑云母，有的含55 的石英的石英或钾长石或钾长石 6 6、正长岩：、正长岩： ?呈浅灰红色或肉红色；呈浅灰红色或肉红色； ?中粗粒结构或似斑状结构；块状构造。中粗粒结构或似斑状结构；块状构造。 ?

13、主要矿物为钾长石和斜长石主要矿物为钾长石和斜长石 7 7、 安山岩：安山岩： ?成分与闪长岩相当；成分与闪长岩相当； 呈灰色，风化后呈绿色、褐色；呈灰色，风化后呈绿色、褐色； 多为半晶质斑状结构，少数有无斑隐晶结多为半晶质斑状结构，少数有无斑隐晶结构或玻璃质结构；块状构造，有时有气孔构或玻璃质结构；块状构造，有时有气孔构造。构造。 8 8、花岗岩：、花岗岩： ?呈浅肉红色、浅灰色；呈浅肉红色、浅灰色； 粗、细粒结构、似斑状结构；块状构造，粗、细粒结构、似斑状结构；块状构造，局部见斑杂构造；局部见斑杂构造； 主要矿物为钾长石、酸性斜长石、石英，主要矿物为钾长石、酸性斜长石、石英，次要矿物有黑云母

14、、角闪石次要矿物有黑云母、角闪石 9 9、流纹岩：、流纹岩： ?呈浅灰色、灰红色，斑状结构、隐晶结构；呈浅灰色、灰红色，斑状结构、隐晶结构；流纹构造，部分具气孔和杏仁构造；流纹构造，部分具气孔和杏仁构造； ?斑晶主要为透长石和石英，基质多为隐晶斑晶主要为透长石和石英，基质多为隐晶质和玻璃质质和玻璃质 第五节 火成岩的成因 一、地球的内热 ?地球内热通过岩石向外传导是内外热流的主要方地球内热通过岩石向外传导是内外热流的主要方式，称式，称大地热流大地热流或或热流热流。 ?根据全球根据全球54175417个热流测量数据，平均每平方厘米个热流测量数据，平均每平方厘米 地面上每秒钟约散热地面上每秒钟约散

15、热 1.47HFU1.47HFU，称，称平均热流值平均热流值。 ?常温层常温层：在地下的一定深度上，温度常年不变，：在地下的一定深度上，温度常年不变，与当地的年平均气温大致相当，这一深度带称为与当地的年平均气温大致相当，这一深度带称为常温带。常温带。 ?在常温带以下。地温随深度增加而增高。在常温带以下。地温随深度增加而增高。 ?深度每增加深度每增加100m100m地温增加的度数，称为地温增加的度数，称为 地热增温地热增温率率或或地温梯度地温梯度。大陆上各地区平均为。大陆上各地区平均为3/100m3/100m或或30 / km30 / km。 ?深度增加，上覆岩石压力增加，压力增加速度大深度增加

16、，上覆岩石压力增加，压力增加速度大于地热增温的速度；另外，到达一定深度地热增于地热增温的速度；另外，到达一定深度地热增温率逐渐减小，深处的温度分布趋于均匀化。温率逐渐减小，深处的温度分布趋于均匀化。 ?地热分布在水平分布也不均匀。地热分布在水平分布也不均匀。 二、地热的成因 ?重力分异说重力分异说认为地球由冷的星际物质相互认为地球由冷的星际物质相互吸引聚集而成。吸引聚集而成。 1 1、大量星际物质撞击地球，、大量星际物质撞击地球， 动能转化为热能；动能转化为热能； 2 2、内部物质按相对密度进行、内部物质按相对密度进行 分异，位能转化为热能分异，位能转化为热能 热源使地球增热源使地球增温温 ?

17、放射热说放射热说认为，地球的内热由放射性元素认为，地球的内热由放射性元素衰变而产生的。衰变而产生的。 放射出来的放射出来的、质点与质点与射线被周射线被周围的物质吸引转变为热，从而提高了物质的温度。围的物质吸引转变为热，从而提高了物质的温度。 ?局部意义的地热成因局部意义的地热成因：构造运动或断裂使：构造运动或断裂使各岩块相互摩擦生热。各岩块相互摩擦生热。 三、岩浆的形成三、岩浆的形成 ?影响岩石熔化的基本要素影响岩石熔化的基本要素 高温高温、压力压力与与水分的含水分的含量。量。 ?分熔分熔：同一种岩石不同温度条件下熔出不同成分：同一种岩石不同温度条件下熔出不同成分的熔融体，其成分从酸性向基性逐渐发展，这种的熔融体，其成分从酸性向基性逐渐发展，这种分级熔化的现象称为分级熔化的现象称为 分熔分熔或或部分熔融部分熔融。 1 1）同化混染作用）同化混染作用 ?同化作用：岩浆熔化同化作用：岩浆熔化围岩，使围岩改变成围岩，使围岩改变成为岩浆的一部分。为岩浆的一部分。 ?混染作用：岩浆因同混染作用：岩浆因同化围岩而使自身成分化围岩而使自身成分不断改变的作用。不断改变的作用。 捕虏体捕虏体 2 2）结晶分异作用）结晶分异作用 一种成分的岩浆按一种成分的岩浆按矿物