岩浆作用与岩浆岩

1、第四章 岩浆作用与岩浆岩教学目的与要求本章主要讲解岩浆及岩浆作用根本概念、火山作用及其产物、侵入体的特点、侵入体和喷出岩体的原生构造，岩浆岩的根本特征与分类 岩浆岩的物质成分、 结构构造、分类，岩浆岩的主要类型超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩以及岩浆岩的成因概述。重点：要求理解岩浆概念和分类，岩浆侵入和喷出过程，主要岩浆岩的特征。难点：岩浆概念和分类，岩浆侵入和喷出过程，主要岩浆岩的特征。第一节岩浆作用和岩浆的概念一、岩浆作用地下深处的岩浆通过地壳薄弱地带裂隙等上升甚至喷出过程发生一系列地质作用主要为喷出作用和侵入作用。1向上运移T、P下降，岩浆自身的物化条件发生变化；2岩浆与围岩发生化学反响

2、；3岩浆烘烤围岩，使围岩发生构造变化。二、岩浆是地下深处形成的高温高压熔融体，其成分主要为硅酸盐，富含挥发成份。一岩浆温度1. 火山口流出岩浆的测温一般为900 1100C，饱含气体时高达 1150- 1350C。2. 岩石的重熔试验结果基性岩1000-1250 C酸性岩 650 850 C。3综合实测和试验结果推断岩浆温度为：650 1400 C一般为800 1200 C。二岩浆的状态1、火山口流出的岩浆的流速：不超过 16公里/小时，最稀的基性岩浆的流速可达数十 到100公里/小时。2、重熔硅酸盐熔体的粘度测定 ：矿物成分：水辉石钙长石玄武岩安山岩钠长岩正长岩SiO2 中等多K2O、Na2

3、O 中等多CaO、MgO、FeO多中等 少3、影响岩浆粘度的因素1岩浆的化学成分。2温度的上下。温度越高，其粘度越小；温度越低，其粘度越大。3 岩浆中的气泡与呈溶解状态的挥发物的多少。气泡多者粘度大，气泡少者粘度小； 挥发物多粘度小，挥发物少粘度大。三岩浆的成分1. 岩浆的组分以硅酸盐为主主要化学组分： O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K，次是 Ti、Mn。挥发性物质：主要是H20,其次是Cl、S、CO2、CO、SO2、SO3、N2等，还有少量As、Sb、Se、Te、Fe、Hg等挥发性化合物。2. 岩浆的离子成分为络阴离子和阳离子两局部1 硅和局部铝的氧化物构成岩浆中的络阴离子SiO4

4、广和AlSi 3O8-2铁、镁、钙、钠、钾等金属离子构成岩浆中的阳离子3. 岩浆的成分与其状态密切相关 岩浆中两局部物质的含量互相消长：1 络阴离子SiO44和AlSi 3O8的含量高、阳离子含量较少时，络阴离子与阳离子结 合形成较简单的化合物后，还有多余，因此，络阴离子间可通过共用的Si4+连接成复杂的络阴离子，络阴离子含量愈高，可形成的复杂的络阴离子愈庞大，络阴离子愈庞大，其流动愈不便，那么岩浆的粘性较大。2络阴离子含量少、阳离子含量高时，络阴离子根本上都与阳离子结合形成较简单的化合物，而没有或很少有多余，因此，络阴离子见很少有时机连接成庞大而复杂的络阴离子，那么岩浆的粘性较小。四岩浆的分

5、类一般根据岩浆的SiO2含量进行分类：超基性岩浆：SiO2含量<45%,常在30%40%之间，特别富Mg、Fe,贫Ca、Al、K、Na o基性岩浆：SiO2含量45 %52%，富Mg、Fe、Ca ,贫 K、Na。通常又称玄武岩浆。中性岩浆：SiO2含量52%65%, Mg、Fe的含量低于基性岩浆，又称安山岩浆。酸性岩浆： SiO2含量 > 65%,富 K、Na、AI ,贫 Mg、Fe、Ca , AI2O3 > Na2O + K2O。又称花岗岩浆。另外，当岩浆K、Na的含量特高时，又可分出碱性岩浆， 其特征是特别富含 K、Na , 贫 Si、Al、 Mg、Fe、Ca , Na?

6、O + K 2 O >Al 2O3。第二节 喷出作用与喷出产物一、喷出作用的概念岩浆喷出地表的作用称岩浆的喷出作用，又称火山作用。二、火山机构1. 火山通道：火山喷发时，与下面的岩浆相通的通道。火山喷发后，火山通道充填有 熔岩和火山角砾岩，形成火山颈。2火山锥：火山喷发物堆积在火山通道的周围形成锥状地形，成群出现，那么构成火山 锥群。3火山口 火山通道的出口，在火山锥的顶部或侧方较低洼，边缘很陡，火山物由此喷 出。 火山口积水成湖-火山湖； 火山口直径一般<1km，由于塌陷或爆炸产生的锅状火山 口，称破火山口，直径 8-12km。图4.1火山一般由火山锥1 、火山口 2、火山通道3

7、和火山颈等局部组成。三、喷出物喷出物有气体、固体和液体三类。1气体喷出物：以水蒸汽为主占60%以上其次有二氧化碳、硫化氢、硫，少量CO、H2、HCI、 NH3、NH4CI、HF等。阿拉斯加万烟谷喷发时，每年喷出HCI达125万吨。气体喷出量越来越多，尤其硫喷出来增多、温度增高是火山即将大规模喷发的前兆。2固体喷出物：1粘度较大的岩浆从火山口溢出时迅速冷凝在火山口形成固体，在强大的气体膨胀 力的作用下被喷射到空中，进一步冷凝成形。2较粘稠的液体岩浆在强大的气体膨胀力的作用下也被喷射到空中，在空中冷凝成固体下落。火山弹3火山口周围的固体物质，随之炸开抛入空中，再下落。上述三种碎屑物质统称火山碎屑物

8、。火山碎屑物按其形状与大小为：火山灰粒径2mm。火山砾 粒径2 50mm，外形不规那么，棱角状。火山渣 粒径数厘米到数十厘米，外形不规那么，多孔。火山弹粒径50mm，各种炮弹形，有冷凝收缩裂纹，多孔。火山块 粒径50mm，棱角状。由各种火山碎屑物堆积并固结形成的岩石称火山碎屑岩。主要由火山灰组成的称凝灰岩。主要由火山砾和火山渣组成的称火山角砾岩。主要由火山块组成的称集块岩。过渡类型：凝灰角砾岩或火山角砾凝灰岩、火山角砾集块岩或集块角砾岩，含量多者放在后面。主要由小于2mm的火山灰组成的称凝灰岩，当其中散步有已结晶的矿物碎屑时称晶屑 凝灰岩。晶屑凝灰岩中的矿物晶体常具溶蚀形态。主要由25mm的火

9、山砾及大于数厘米的火山渣组成的称火山角砾岩。主要由大于50mm的火山块组成的称火山集块岩。3液体喷出物即溶岩，是喷出地表丧失气体的熔岩。熔岩在重力作用下向低处流动，呈线性流动时为熔岩流。呈面状推进时称熔岩被。熔岩在地表流动，外壳先冷凝但其内部仍保持高温熔融状态， 并继续流动，在内部熔体 流动的推挤力作用下，以及外壳冷凝收缩，促使熔岩外表变形，并使流动边冷凝，从而形成各种流动形态。呈波状起伏状，称波状熔岩；外表破碎成大小不等碎块状，称块状熔岩。线形流动呈扭曲绳索状，称绳状熔岩。旋涡状流动形成漩涡状熔岩。熔岩在散热过程中，熔岩有时因张力作用形成裂隙，裂隙横切面呈六边形，随熔岩进一步冷凝，六边形裂隙

10、开展成六方柱，称为柱状节理。发育不完善时呈五边形或四边形。四、火山喷出形式1根据火山喷发的形式，可分为熔透式、中心式、裂隙式三种。熔透式：岩浆以其热力熔透顶部岩石而大面积溢出地表。推测的，因喷出岩与深成岩直接过渡岩浆沿管状通道从火山口溢出，称为中心喷发。岩浆沿地壳中狭长裂缝溢出，称裂隙式喷发。裂隙式喷发形成熔岩被，在火山口处可形成火山塞。中心式火山喷发形成火山锥坡度大约35-45度由火山喷发物组成的岩石统称喷出岩，又称火山岩，包括火山碎屑岩和熔岩。岩浆在火山通道火山颈中冷凝形成的岩石，称次火山岩。2根据火山喷发的剧烈程度又可将其分为：爆发式、宁静式、中间式。1宁静式 < 夏威夷式 >

11、;-熔岩宁静溢出，不发生猛烈的爆炸基性岩浆；2猛烈式 <培雷式 >-产生猛烈的爆炸现象，大量火山碎屑物质形成岩熔锥酸性岩浆<3中间式一介于宁静式和猛烈式之间，形成层状火山锥。火山喷发给人类带来灾难意大利维苏威火山在公元 79年喷发将附近三座城市全部掩埋人被火山碎屑掩埋成了化五、火山喷发的间歇性火山喷发是火山快速释放能量和物质的过程，但物质的补充，即地下岩浆物质的储集需要一定的时间，因此，火山喷发具有间隙性和阶段性。间隙周期长短不一，数年、数十年、数百年不等。意大利埃特纳火山自1700年喷火以来共喷发了 75次，平均不到四年一次；美国圣海伦 火山在123年后的1980年再次活动

12、。凡在人类历史时间有过活动的火山称为活火山。在人类历史中从未喷发过的火山称为死火山。火山经屡次喷发后地下原贮存岩浆的空间空隙，火山锥在重力作用下会坍塌， 后继的喷发活动又可将坍塌的火山口再度炸开， 从而使火山口扩大成凹坑， 在间隙期或死亡后， 火山 口凹坑内积水，形成火山口湖。六、世界火山的分布火山大多沿断裂成群出现。全球火山分布规律：1环太平洋火山带300余座活火山、环太平洋火圈、安山岩线；2地中海-印尼火山带地中海火山带、90余座活火山3大洋洋脊火山带60余座活火山；4红海沿岸与东非火山带(22余座活火山，历史上 750座)。第三节 侵入作用与侵入岩、侵入作用概述深部岩浆向上运移，侵入周围

13、岩石中，而未冲破地表的岩浆活动，称为岩浆侵入作用。岩浆在侵入过程中变冷结晶而形成的岩石叫侵入岩。岩浆侵入围岩后，因为岩浆是高温的， 围岩是低温的，因此必然导致岩浆和围岩都发生 变化，伴生的作用有：1、同化作用与混染作用岩浆熔融围岩将围岩改变成岩浆的一局部，称同化作用。岩浆总是沿破碎带向上运移， 在同化过程中，残留在同化体中未被同化的 围岩，称捕虏体。岩浆因同化围岩而改变了自己原有成分的作用，称混染作用。 同化作用与混染作用互相伴生。2结晶分异作用在岩浆冷凝过程中，按矿物熔点的上下依次结晶出不同成分的矿物，并形成不同种类的岩石的作用，称结晶分异作用。美国岩石学家鲍温将富含橄榄石的玄武石重熔后，再

14、让其缓慢冷凝，证明了结晶分异过 程:首先，晶出橄榄石，形成橄榄岩；继而，晶出辉石和基性斜长石，形成辉长岩；随后，晶出角闪石和中性斜长石形成闪长岩；最后，晶出黑云母、酸性斜长石、钾长石，白云母和石英，形成花岗岩。鲍温实验结果证实的岩浆结晶分异过程中矿物的结晶序列命名为鲍温反响系列：连续反响系列：局部先结晶的矿物同剩余岩浆发生作用，形成化学成分上连续变化，其内部结构无根本变化的一系列相似矿物。基性斜长石 中性斜长石酸性斜长石钙长石一培长石-拉长石-中长石-更长石-钠长石Ca(AI2Si 2O3)-(Ca、Na)(AI 2Si2O3)-Na(AI 2Si2O3)-0%100%不连续反响系列：局部先结

15、晶的矿物同剩余岩浆发生作用，形成既有化学成分上的变化，又有内部结构显著变化的一系列不同矿物。橄榄石-辉石-角闪石-黑云母(白云母)Fe、Mg含量：高中等低内部结构： 岛状-单链状-双链状-层状4-SiO 44-Si2O66-Si4On8-Si8O20、侵入体的产状侵入体的产状是侵入体的形态，大小及其与围岩的关系。1岩墙、岩脉是岩浆沿围岩中的裂缝挤入后冷凝的产物，呈狭长形、切割围岩的成层方向，宽数厘米至数十米，长数米至数十公里。产状直立和近于直立式称岩墙；斜向插入时称岩脉。2. 岩床岩浆沿围岩层间空隙挤入后冷凝形成的产物呈层状或板状，延伸方向与围岩层面平行， 厚数米至数百米。3岩盆与岩盖岩盘基性

16、岩浆沿围岩层间空隙挤入，宽展后冷凝形成，其下有管状通道与下部更大侵入体相 连。中间下凹，呈盆状，称岩盆；下平上拱，呈蘑菇状，称岩盖。4. 岩株横截面为数十平方公里内的不规那么状侵入体叫岩株。岩株边缘常有分枝贯入围岩中，规模较大的称岩枝；规模较小的狭长状的称岩墙或岩脉。5岩基横截面大于100平方公里的极大规模侵入体叫岩基。岩基边缘常有分枝贯入围岩，规模至几十平方公里的为岩株，规模较小的狭长状的称岩 墙或岩脉。第四节火成岩的结构和构造岩浆作用形成的侵入岩和喷出岩统称为火成岩。一、火成岩的结构火成岩中矿物的结晶程度、晶粒大小、形态及晶粒间的关系，成为火成岩的结构。 火成岩结构的主要影响因素是岩浆的冷

17、凝速度和矿物的生成先后。主要是：冷凝速度：富含挥发分的岩浆冷凝速度较慢，反之冷凝速度较快； 规模大的冷凝速度较慢，规模小的冷凝速度较快； 埋深大的冷凝速度较慢，埋深小的冷凝速度较快； 岩浆体边缘冷凝速度快，中心冷凝速度较慢，下部慢、上部快； 原始温度高者比原始温度低者冷凝速度相对较慢。矿物生成：冷凝慢时，晶芽析出慢，已析出的局部晶芽可缓慢地在较大的生长空间里较充分地生长 发育，因此，晶粒粗大、晶形较好。冷凝快时，有众多晶芽同时产生，互相争夺生长空间，并相互干扰，结果都不能完善发 育，造成晶粒细小、晶形差或不规那么。冷凝极快时，还来不及结晶就已凝固，形成非晶质玻璃质、无晶形，呈不规那么状。早结晶

18、的矿物生长空间较大，且结晶温度较高，冷凝较慢，因此矿物晶 粒较粗大，晶形较好。晚结晶的矿物只能在早结晶矿物留下的有限的剩余空间中生长，且结晶 温度低、冷凝较快，因而矿物晶粒较小，且晶形不完整或不规那么。1、火成岩按结晶程度划分的结构全晶质结构，全部由可见矿物晶粒组成。半晶质结构，由矿物晶粒和未结晶的非晶质共同组成。全晶质结构进一步划分：自形粒状结构，以晶形完整的自形晶为主组成。半自形粒状结构，以晶形不完整的半自形晶为主组成。 它形粒状结构，以不规那么它形晶为主组成。2、火成岩按矿物晶粒的大小划分的结构-全晶质结构中进一步划分：粗粒结构，粒径5mm为主 中粒结构，粒径 5 1mm为主 细粒结构，

19、粒径 1 0.1mm为主-半晶质结构中进一步划分：隐晶质结构，晶粒细小，肉眼看不清颗粒形态，但在显微镜下可辨。玻璃质结构，未结晶，不仅肉眼不能见，在显微镜下也看不到颗粒形态。3、火成岩按矿物颗粒的相对大小划分的结构等粒结构，组成岩石的矿物颗粒大小根本相等。不等粒结构，组成岩石的矿物颗粒大小相差显著，其中大者称为斑晶，细小和未结晶者为基质。-不等粒结构中进一步划分：似斑状结构，斑晶粗大，基质细小，两者相差悬殊，但两者的都是可见晶粒，并且矿物 成分相同。斑状结构，斑晶相对较大，基质为阴晶质或玻璃质。二、火成岩的构造火成岩中矿物集合体的形态、大小及其相互关系，称为火成岩的构造。火成岩的构造是火成岩形

20、成条件的反映。如果岩石主要由钾长石、石英和黑云母组成， 也就是说岩石中有三种矿物集合体，这三种矿物集合体之间的组合关系，就是这种岩石的构造。火成岩的根本构造有四类：【1】流动构造流线、流面、流纹【2】气孔构造与杏仁构造【3】层状构造【4】块状构造【1】流动构造流线、流面、流纹在酸性岩浆向上运动过程中黑云母随之结晶，晶出的片状黑云母平行岩浆流动方向。黑云母结晶后钾长石和石英在比黑云母结晶温度低的条件下很快结晶，都形成晶形不完整的粒状，甚至它形成不规那么粒状，粒状显示不出流动方向。岩浆冷凝后造成钾长石和石英在岩石中都均匀分布，而黑云母那么在岩石中是平行排列的组合关系，这种组合关系反映了是在岩浆流动

21、的环境条件下形成的，称为流动构造。流动构造flow structure 是火成岩中的柱状矿物或片状矿物或捕虏体平行而定向排 列，反映边流动、边冷凝状态的构造类型。柱状矿物定向排列， 称流线；片状矿物或捕虏体定向排列称流面；全晶质岩石中，同时具有流线、流面，称岩石具流线流面构造。半晶质或玻璃质岩石中，不同组成局部定向排列，所呈现的流动构造称为流纹构造。【2】气孔构造与杏仁构造熔浆喷出地表，压力骤减，大量气体从中迅速逸出而形成的圆形、椭圆形或管状孔洞，称为气孔构造。岩石中的气孔被以后的矿物质所填充，形似杏仁，称杏仁构造。 气孔构造和杏仁构造多分布于熔岩表层，大多为喷出岩。【3】层状构造熔岩和火山碎

22、屑岩逐渐逐层堆积形成的成层性状称层状构造。在全晶质岩石中，因结晶分异作用，也可形成成层性状，称为条带状构造。【4】块状构造所有矿物在岩石中均匀分布， 如果不是在岩浆流动环境条件下形成， 而是在岩浆停止流 动后，而且无气体逸出，冷凝而成的岩石中矿物都呈均匀分布的组合关系，且排列均无一定方向，岩石呈均匀的块体状称块状构造。火成岩根据成分、矿物的相对含量及其结构构造进行分类：1根据SiO2的含量将火成岩分成四类：岩石类型：超基性岩基性岩中性岩酸性岩SiO2 百分量： <45%45 52% 5265% >65%2肉眼鉴定时根据矿物组合及相对含量分类： 岩石类型：超基性岩、基性岩、中性岩、酸

23、性岩； 暗色矿物：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等；浅色矿物：辉石、基性斜长石、酸性斜长石、中长石、钾长石、石英等。3根据结构、构造进行岩石的冷凝环境分类岩石类型深成岩浅成岩喷出岩结构显晶质隐晶质非晶质或隐晶质粗粒细粒玻璃质似斑状斑状斑状构造块状块状气孔、杏仁条带状流线、流面流纹、层状表4.1岩浆岩分类表系列钙碱性碱性岩类超基性岩基性岩中性岩酸性岩碱性岩SIO,#*<4545-53%53-66>66%53%-66%石英含量无无或少量<5%>20%无长石种类-股无斜怅石 为主孵石钾长右:*斜长石钾怪石为主 含似长石暗色矿物种类橄榄石辉石主夏为辉 石，可含 角闪石、 黑云母、橄欖石等石黑辉 闪：之 ft主母次 以为云石石黑辉 角主母次 以为云石以黑云母 为主,角 闪石次之主要为碱性 精石、碱性 角闪石色率»石紙 假设呢>9035-9Q15-4015-4Q9-15<40深成岩中粗