岩浆的形成与演化课件

第八章岩浆的形成与演化岩浆形成的过程岩浆的岩浆的形成条件岩浆的演化过程第八章岩浆的形成与演化岩浆形成的过程1

岩浆产生的部位

岩浆的产生岩浆产生的部位岩浆的产生2第一节、岩浆的形成一、部分熔融作用（1）部分熔融作用：地壳和上地幔物质，当岩石的温度增高至固相线温度时，相对低熔点的物质，在共结点或同结线的位置首先熔融，产生近共结或低熔点的岩浆。第一节、岩浆的形成一、部分熔融3岩浆的形成x成分为ⅹ的源岩，平衡熔融时，首先在共结点E1开始熔融，随着熔融作用不断进行，熔体数量不断增加，固体C全部熔融，温度继续升高，沿着固相线E1-E2发生熔融，成分变为Y时，B全部熔融，温度不再升高固相A全部熔融岩浆的形成x成分为ⅹ的源岩，平衡熔融时，首先在共结点E1开始4概念：是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集中的作用控制因素：

熔体分数（即部分熔融程度）源区的渗透性熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力残留固体与熔体的粘度（2）岩浆的分凝聚集概念：是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集中的作用（2）5部分熔融作

用示意图x部分熔融作

用示意图x6二、岩浆形成的基本条件

温度的升高压力的降低挥发组分的加入1、源区的岩石2、热能的积累二、岩浆形成的基本条件1、源区的岩石7局部温度升高

1.陨石撞击地球2.深部地幔物质上涌或地幔热流上升

3.基性岩浆底劈侵至地壳底部或侵入地壳中其次：

水的加入可以大幅度降低岩石熔点，促使岩石熔融形成岩浆再次

压力降低可以导致岩石的熔融温度降低局部温度升高8压力和温度随深度的变化P=rgh；

r-密度，g-重力加速度，h-埋深.从地表到地幔几乎呈线性关系：0.1GPa/3.3km

地壳底部»1Gpa地核（Core）:

r快速增大压力梯度：压力和温度随深度的变化P=rgh；r-密度，g-重力加9地幔岩石是如何熔融的B.温度升高地幔岩石是如何熔融的B.温度升高10C.压力降低

地幔底辟上升

减压熔融：可达30%绝热线C.压力降低

地幔底辟上升

减压熔融：可达30%绝热线11D.挥发组分的加入地温线水饱和岩石中加入水之后湿的岩石固相线就与正常地热增温曲线相交，岩石熔融温度大大降低D.挥发组分的加入地温线水饱和岩石中加入水之后湿的岩石固12一、原生岩浆和派生岩浆（1）原生岩浆：

已经存在的地壳或地幔物质经过熔融或部分熔融作用产生的、未经过任何演化的岩浆。岩浆形成后成分未发生变化的岩浆－玄武岩浆、花岗质岩浆、安山岩浆等（2）派生岩浆:

或次生岩浆，原生岩浆经过多种演化作用派生出来的岩浆。第二节、岩浆的演化一、原生岩浆和派生岩浆第二节、岩13二、岩浆的演化

岩浆从源区分离之后，温度、压力等条件发生了改变，随即开始了岩浆演化历程，从原生岩浆演化出派生岩浆，生成了多种岩石。在岩浆转变为岩石的过程中都发生了什么作用呢？岩浆演化机制封闭体系开放体系晶体-熔体分离作用熔体-熔体分离作用熔体-流体分离作用同化混染作用岩浆混合作用二、岩浆的演化岩浆从源区分离之后，温度、压力14（一）晶体-熔体分离作用——分离结晶作用分离结晶作用（也称结晶分异作用）：发生在岩浆结晶作用阶段，指早结晶的高熔点矿物与熔体分离聚集，或者被略晚生成的矿物将其与熔体隔开，使之不能与熔体充分反映，由此导致剩余岩浆成分发生连续变化。结果：可以形成不同成分的堆晶岩使剩余岩浆的成分不断向富SiO2、K2O、Na2O和TFeO/MgO分异程度越大，残余岩浆的酸度越高二、岩浆的演化（一）晶体-熔体分离作用——分离结晶作用二、岩浆的演化15NormanL.Bowen(1887-1956)-“FatherofModernIgneousPetrology”根据自然界一些硅酸盐矿物间的反应关系和实验资料，提出了著名的鲍文反应原理“结晶分异作用可以以下几种方式发生：(1)早期结晶阶段形成的高密度矿物的晶体沉降；(2)固溶体矿物环带;(3)结晶作用结束阶段岩浆透过结晶网格萃取。鲍文反应原理NormanL.Bowen(1887-1956)根据自16“缓慢冷却促进晶体生长和沉降；太慢的冷却可以导致平衡结晶作用，并因此减小形成环带结构的可能性;太快的冷却将导致玻璃的形成。”“结晶形成的岩石,特别是像斜长岩、纯橄榄岩和辉石岩这样的单矿物岩是岩浆房中晶体发生重力堆积的产物。”鲍文反应原理“缓慢冷却促进晶体生长和沉降；鲍文反应原理17矿物分离结晶的顺序－－鲍文（Bowen,1928）反应系列橄榄石

基性斜长石斜方辉石单斜辉石角闪石黑云母（尖晶石）温度降低钾长石白云母石英

酸性斜长石不连续系列连续系列

基中性斜长石

中性斜长石不存在反应矿物分离结晶的顺序－－鲍文（Bowen,1928）反应系列18鲍文反应系列的岩石学意义橄榄石基性斜长石斜方辉石单斜辉石角闪石黑云母（尖晶石）温度升高方向钾长石白云母石英

酸性斜长石不连续系列连续系列基中性斜长石中性斜长石1）解释——岩浆中矿物结晶顺序2）解释——岩浆中矿物共生规律，两个系列结晶温度相当的矿物可以共生3）解释暗色矿物间的反应边结构和斜长石正环带结构4）玄武质岩浆经分离结晶作用可逐步形成酸性岩浆鲍文反应系列的岩石学意义橄榄石基性斜长石斜方辉石单斜辉石角闪19玄武岩浆分离结晶作用形成的层状侵入体玄武岩浆分离结晶作用形成的层状侵入体20分离结晶形成的堆积结构分21重力分异作用：早结晶的矿物，可因其与岩浆密度差下沉到岩浆房底部，或上浮到岩浆房顶部形成原因：晶体与熔体间的密度差岩浆的粘度屈服度晶体大小二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：重力分异作用：早结晶的矿物，可因其与岩浆密度差下沉到岩浆房底22重力分离结晶作用

早结晶的矿物因其与岩浆之间的密度差下沉到岩浆房的底部，或上浮到岩浆房顶部。影响晶体能否从岩浆中沉降分离的因素：晶体与岩浆的密度差晶体直径（B）的大小岩浆的粘度重力分离结晶作用23流动分异作用：悬浮于岩浆之中的矿物质点移向高流速带，如向岩浆通道的中央聚集，从而导致先晶出的矿物与熔体分离。二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：24

流动分异作用特点：主要发生在流速变化较大的岩浆通道内，如岩墙和岩脉中原因：岩浆与上侵通道侧壁围岩间的粘滞摩擦作用使流速从通道中心向边缘降低，导致矿物晶体向流速高的中心带集中，使结晶的矿物与熔体分离。规模：影响有限，只在宽度小于100m的岩体中有效，且仅限于岩体与围岩的接触带流动分异作用25流动分异作用的特点：相对位移颗粒分散压力围岩流动分异作用的特点：相对位移颗粒分散压力围岩26扩散对流分异作用：由于岩浆内部与边部存在着温度差，岩浆边部高熔点矿物先结晶，高熔点组分（Mg、Fe、Ca）不断从内部向边部迁移扩散，形成暗色矿物含量高的冷凝边；岩浆房内部结晶晚，低熔点组分（Si、K、Na）不断向内部扩散，中心的岩浆成分逐渐变酸性，导致分异作用。岩浆中物质扩散的驱动力：

温度梯度、密度梯度

二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：扩散对流分异作用：由于岩浆内部与边部存在着温度差，岩浆边部高27实例：

岩体的边部暗色组分的富集－－对流岩浆房中的侧壁结晶分异作用

实例：28熔离作用

是指原来成分均匀的岩浆体因物理或化学条件的改变而分离为两种不混溶或混溶程度很低的熔体的过程，也称液体不相容作用或称液态分异作用。（二）熔体与熔体的分离作用——熔离作用二、岩浆的演化熔离作用

是指原来成分均匀的岩浆体因物理或化学条29气体搬运作用

岩浆可以携带部分易熔物质和密度小的组分向上迁移，在岩浆体顶部富集，完成气体搬运的过程，并最终在此沉淀出所携带的组分而导致岩浆的成分分异。（三）熔体与流体的分离作用——气体搬运作用二、岩浆的演化气体搬运作用

岩浆可以携带部分易熔物质和密度小的30（四）、岩浆混合作用（1）概念：由两种或两种以上的不同成分的岩浆以不同的比例混合，形成一系列过渡类型岩浆的作用。（2）识别标志：

1）混合不彻底时，基性端元和酸性端元及二者间的过渡岩石同时出现；在岩体中可见到一些基性端元的岩石团块、微粒包体等2）矿物间出现明显的不平衡现象：两种成分差别较大的斜长石的共存等（四）、岩浆混合作用（1）概念：由两种或两种以上的不同成分的31混合作用参与混合的端元岩浆完全地混合在一起，形成均一的岩浆。表观上与单一岩浆几乎没有差别，但在造岩矿物、地球化学等方面仍然可以识别。混合作用参与混合的端元岩浆完全地混合在一起，形成均一的岩浆。32混杂作用参与混合的端元岩浆未完全混合均一，表观特征明显，可以识别出岩浆团的大致轮廓、形态与成分。其余特征与混合作用相同。混杂作用参与混合的端元岩浆未完全混合均一，表观特征明显，可以33岩浆注入作用参与混合的端元岩浆相互穿插，但基本上没有化学组分的迁移，只有机械混合，如图混合物中可见岩石团块、岩墙。岩浆注入作用参与混合的端元岩浆相互穿插，但基本上没有化学组分34花岗质岩浆房底部出现玄武岩枕状堆积体玄武岩和流纹岩呈互层状花岗质岩浆房底部出现玄武岩枕状堆积体玄武岩和流纹岩呈互层状35（五）同化混染作用

岩浆熔化或溶解围岩或捕虏的围岩碎块，将改变岩浆的成分，当熔化或溶解较彻底时，称同化作用；不彻底时可有未熔物质的残留，称为混染作用。（五）同化混染作用岩浆熔化或溶解围岩或捕36同化混染的可能方式：1）岩浆熔化比自己熔点低的围岩物质，使熔体的总成分发生改变。2）岩浆不能熔化比自己熔点更高的围岩，只能通过离子交换反应，改变围岩及捕虏体成分，使之达到平衡。3）与岩浆相适应的围岩物质可在岩浆中保持稳定，如玄武岩中的地幔橄榄岩包体。同化混染的可能方式：37同化混染作用的鉴别标志：

1）主要出现在大型侵入体的边缘带，与围岩之间常形成渐变过渡带；2）在同化混染带，常含有围岩的捕虏体或捕虏晶，出现不平衡矿物和不平衡结构，如花岗岩中出现硅辉石；3）岩石的结构、构造不均一，出现斑杂构造。同化混染作用的鉴别标志：38

三、

火成岩多样性的原因：

（1）原生岩浆类型多样

取决于岩浆源区性质和岩浆形成过程中部分熔融程度的不同如：玄武岩浆、安山岩浆、花岗岩浆、金伯利岩浆

（2）与原生岩浆演化有关由原生岩浆派生出多种成分不同的次生岩浆，结晶后形成不同的岩浆岩。

（3）岩浆结晶冷凝环境不同同一成分的岩浆在不同环境条件下冷凝结晶将形成不同类型的火成岩如：花岗斑岩、花岗岩三、火成岩多样性的原因：39第八章岩浆的形成与演化岩浆形成的过程岩浆的岩浆的形成条件岩浆的演化过程第八章岩浆的形成与演化岩浆形成的过程40

岩浆产生的部位

岩浆的产生岩浆产生的部位岩浆的产生41第一节、岩浆的形成一、部分熔融作用（1）部分熔融作用：地壳和上地幔物质，当岩石的温度增高至固相线温度时，相对低熔点的物质，在共结点或同结线的位置首先熔融，产生近共结或低熔点的岩浆。第一节、岩浆的形成一、部分熔融42岩浆的形成x成分为ⅹ的源岩，平衡熔融时，首先在共结点E1开始熔融，随着熔融作用不断进行，熔体数量不断增加，固体C全部熔融，温度继续升高，沿着固相线E1-E2发生熔融，成分变为Y时，B全部熔融，温度不再升高固相A全部熔融岩浆的形成x成分为ⅹ的源岩，平衡熔融时，首先在共结点E1开始43概念：是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集中的作用控制因素：

熔体分数（即部分熔融程度）源区的渗透性熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力残留固体与熔体的粘度（2）岩浆的分凝聚集概念：是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集中的作用（2）44部分熔融作

用示意图x部分熔融作

用示意图x45二、岩浆形成的基本条件

温度的升高压力的降低挥发组分的加入1、源区的岩石2、热能的积累二、岩浆形成的基本条件1、源区的岩石46局部温度升高

1.陨石撞击地球2.深部地幔物质上涌或地幔热流上升

3.基性岩浆底劈侵至地壳底部或侵入地壳中其次：

水的加入可以大幅度降低岩石熔点，促使岩石熔融形成岩浆再次

压力降低可以导致岩石的熔融温度降低局部温度升高47压力和温度随深度的变化P=rgh；

r-密度，g-重力加速度，h-埋深.从地表到地幔几乎呈线性关系：0.1GPa/3.3km

地壳底部»1Gpa地核（Core）:

r快速增大压力梯度：压力和温度随深度的变化P=rgh；r-密度，g-重力加48地幔岩石是如何熔融的B.温度升高地幔岩石是如何熔融的B.温度升高49C.压力降低

地幔底辟上升

减压熔融：可达30%绝热线C.压力降低

地幔底辟上升

减压熔融：可达30%绝热线50D.挥发组分的加入地温线水饱和岩石中加入水之后湿的岩石固相线就与正常地热增温曲线相交，岩石熔融温度大大降低D.挥发组分的加入地温线水饱和岩石中加入水之后湿的岩石固51一、原生岩浆和派生岩浆（1）原生岩浆：

已经存在的地壳或地幔物质经过熔融或部分熔融作用产生的、未经过任何演化的岩浆。岩浆形成后成分未发生变化的岩浆－玄武岩浆、花岗质岩浆、安山岩浆等（2）派生岩浆:

或次生岩浆，原生岩浆经过多种演化作用派生出来的岩浆。第二节、岩浆的演化一、原生岩浆和派生岩浆第二节、岩52二、岩浆的演化

岩浆从源区分离之后，温度、压力等条件发生了改变，随即开始了岩浆演化历程，从原生岩浆演化出派生岩浆，生成了多种岩石。在岩浆转变为岩石的过程中都发生了什么作用呢？岩浆演化机制封闭体系开放体系晶体-熔体分离作用熔体-熔体分离作用熔体-流体分离作用同化混染作用岩浆混合作用二、岩浆的演化岩浆从源区分离之后，温度、压力53（一）晶体-熔体分离作用——分离结晶作用分离结晶作用（也称结晶分异作用）：发生在岩浆结晶作用阶段，指早结晶的高熔点矿物与熔体分离聚集，或者被略晚生成的矿物将其与熔体隔开，使之不能与熔体充分反映，由此导致剩余岩浆成分发生连续变化。结果：可以形成不同成分的堆晶岩使剩余岩浆的成分不断向富SiO2、K2O、Na2O和TFeO/MgO分异程度越大，残余岩浆的酸度越高二、岩浆的演化（一）晶体-熔体分离作用——分离结晶作用二、岩浆的演化54NormanL.Bowen(1887-1956)-“FatherofModernIgneousPetrology”根据自然界一些硅酸盐矿物间的反应关系和实验资料，提出了著名的鲍文反应原理“结晶分异作用可以以下几种方式发生：(1)早期结晶阶段形成的高密度矿物的晶体沉降；(2)固溶体矿物环带;(3)结晶作用结束阶段岩浆透过结晶网格萃取。鲍文反应原理NormanL.Bowen(1887-1956)根据自55“缓慢冷却促进晶体生长和沉降；太慢的冷却可以导致平衡结晶作用，并因此减小形成环带结构的可能性;太快的冷却将导致玻璃的形成。”“结晶形成的岩石,特别是像斜长岩、纯橄榄岩和辉石岩这样的单矿物岩是岩浆房中晶体发生重力堆积的产物。”鲍文反应原理“缓慢冷却促进晶体生长和沉降；鲍文反应原理56矿物分离结晶的顺序－－鲍文（Bowen,1928）反应系列橄榄石

基性斜长石斜方辉石单斜辉石角闪石黑云母（尖晶石）温度降低钾长石白云母石英

酸性斜长石不连续系列连续系列

基中性斜长石

中性斜长石不存在反应矿物分离结晶的顺序－－鲍文（Bowen,1928）反应系列57鲍文反应系列的岩石学意义橄榄石基性斜长石斜方辉石单斜辉石角闪石黑云母（尖晶石）温度升高方向钾长石白云母石英

酸性斜长石不连续系列连续系列基中性斜长石中性斜长石1）解释——岩浆中矿物结晶顺序2）解释——岩浆中矿物共生规律，两个系列结晶温度相当的矿物可以共生3）解释暗色矿物间的反应边结构和斜长石正环带结构4）玄武质岩浆经分离结晶作用可逐步形成酸性岩浆鲍文反应系列的岩石学意义橄榄石基性斜长石斜方辉石单斜辉石角闪58玄武岩浆分离结晶作用形成的层状侵入体玄武岩浆分离结晶作用形成的层状侵入体59分离结晶形成的堆积结构分60重力分异作用：早结晶的矿物，可因其与岩浆密度差下沉到岩浆房底部，或上浮到岩浆房顶部形成原因：晶体与熔体间的密度差岩浆的粘度屈服度晶体大小二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：重力分异作用：早结晶的矿物，可因其与岩浆密度差下沉到岩浆房底61重力分离结晶作用

早结晶的矿物因其与岩浆之间的密度差下沉到岩浆房的底部，或上浮到岩浆房顶部。影响晶体能否从岩浆中沉降分离的因素：晶体与岩浆的密度差晶体直径（B）的大小岩浆的粘度重力分离结晶作用62流动分异作用：悬浮于岩浆之中的矿物质点移向高流速带，如向岩浆通道的中央聚集，从而导致先晶出的矿物与熔体分离。二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：63

流动分异作用特点：主要发生在流速变化较大的岩浆通道内，如岩墙和岩脉中原因：岩浆与上侵通道侧壁围岩间的粘滞摩擦作用使流速从通道中心向边缘降低，导致矿物晶体向流速高的中心带集中，使结晶的矿物与熔体分离。规模：影响有限，只在宽度小于100m的岩体中有效，且仅限于岩体与围岩的接触带流动分异作用64流动分异作用的特点：相对位移颗粒分散压力围岩流动分异作用的特点：相对位移颗粒分散压力围岩65扩散对流分异作用：由于岩浆内部与边部存在着温度差，岩浆边部高熔点矿物先结晶，高熔点组分（Mg、Fe、Ca）不断从内部向边部迁移扩散，形成暗色矿物含量高的冷凝边；岩浆房内部结晶晚，低熔点组分（Si、K、Na）不断向内部扩散，中心的岩浆成分逐渐变酸性，导致分异作用。岩浆中物质扩散的驱动力：

温度梯度、密度梯度

二、岩浆的演化分离结晶作用的方式：扩散对流分异作用：由于岩浆内部与边部存在着温度差，岩浆边部高66实例：

岩体的边部暗色组分的富集－－对流岩浆房中的侧壁结晶分异作用

实例：67熔离作用

是指原来成分均匀的岩浆体因物理或化学条件的改变而分离为两种不混溶或混溶程度很低的熔体的过程，也称液体不相容作用或称液态分异作用。（二）熔体与熔体的分离作用——熔离作用二、岩浆的演化熔离作用

是指原来成分均匀的岩浆体因物理或化学条68气体搬运作用

岩浆可以携带部分易熔物质和密度小的组分向上迁移，在岩浆体顶部富集，完成气体搬运的过程，并最终在此沉淀出所携带的组分而导致岩浆的成分分异。（三）熔体与流体的分离作用——气体搬运作用二、岩浆的演化气体搬运作用

岩浆可以携带部分易熔物质和密度小的69（四）、岩浆混合作用（1）概念：由两种或两种以上的不同成分的岩浆以不同的比例混合，形成一系列过渡类型岩浆的作用。（2）识别标志：

1）混合不彻底时，基性端元和酸性端元及二者间的过渡岩石同时出现；在岩体中可见到一些基性端元的岩石团块、微粒包体等2）矿物间出现明显的不平衡现象：两种成分差别较大的斜长石的共存等（四）、岩浆混合作用（1）概念：由两种或两种以上的不同成分的