第三章--岩石--第一节--岩浆作用和岩浆岩

1、第一节 岩浆作用与岩浆岩第二节 外力地质作用与沉积岩第三节 变质作用与变质岩第四节 岩石的演变,第三章 岩 石,意大利维苏威火山,意大利庞培镇,火山灰中的庞培镇,安 山 岩,岩石：是指天然产出的具一定结构与构造的矿物集合体，是构成地壳和上地幔的物质基础。,花 岗 岩,伟 晶 岩,分类：按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。 分布特点：地壳深处和上地幔的上部主要由岩浆岩和变质岩组成。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。,2特 征： A、主要成分是K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Fe2+,Fe3+,Al3+阳离子和硅酸根络阴离子，含少量（0.23）的气体（挥发

2、分），主要是水蒸气和CO2（占气体总量的98以上)。以岩浆中SiO2含量， 可划分为： 酸性岩浆 SiO2 65% 中性岩浆 SiO2：6552 基性岩浆 SiO2：5245 超基性岩浆 SiO2 ：45,一、岩浆作用与岩浆岩的概念 （一）岩浆作用 1岩浆(Magma)：是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、含有挥发分的熔融体（熔体），岩浆之中还可以含少量固体物质（矿物晶体和岩石）。 岩浆岩（igneous rock）是由岩浆冷却固结形成的岩石。 岩石圈深处形成的富含挥发份的粘稠的硅酸盐熔融体。,B 温度：一般是指喷出地表的岩浆的温度，由于岩浆中挥发份已逃逸， 其温度不能代

3、表地下深处岩浆的温度。,温度越高，粘度越小；压力增大，粘度增大； SiO2，Al2O3含量越大，粘度越大； 挥发份越多，粘度越小,C 粘度： 与温度，压力和SiO2，Al2O3，挥发份的含量有关。,D 岩浆作用（magmatism）是岩浆的形成、演化及侵入、喷出和冷凝结晶最终形成火成岩的复杂过程,包括侵入作用和喷出作用（火山作用） 侵入作用：岩浆从源区向岩石圈浅处运动并冷凝成岩石的过程； 喷出作用：岩浆喷出地表冷凝成岩石的过程。,3. 喷出作用：又称火山作用 volcanism）。,（1）气体喷发物：气体包括： H2O(70%),CO2,SO2,N2,H2S,CO,H2,HCl,NH3,NH4

4、Cl,HF. 气体凝华产物：硫磺、氯化铵、氯化钾、硫化钾。 气体逸出状况的变化预示着火山活动的进程。,（2）固体喷发物： 火山碎屑物（pyroclast）： （1）火山灰（volcanic ash）：64mm.,（3）液体喷发物：又称熔岩（lawa）,火山弹云南腾冲,（3）液体喷发物：熔岩流（lava flow）流动的熔浆。 液体喷发物冷凝后称为熔岩（lava）。,a.波状熔岩（绳状熔岩，pahoehoe）基性岩浆粘度小、流速高、冷却慢，熔浆表面冷却后，其内部仍然处于流动状态，表层薄壳因为内部熔浆的持续流动而产生波状或绳状变形，冷却后变成波状或绳状熔岩。 b.枕状熔岩熔岩流在水下（海底、湖底）

5、流动时，熔岩流淬火收缩而变成椭球状，冷凝后变成枕状熔岩。 c.块状熔岩（block lava）粘度大，流速慢的熔浆，在冷凝后会变成渣状或块状熔岩。,熔岩流熔浆,绳状熔岩,爬虫状熔岩,枕状熔岩,4.侵入作用（intrusion）：岩浆上升运移到地壳内部的岩石中，而没有喷出地表就冷凝结晶成岩石的整个过程。,侵入岩（intrusive rock） 侵入体（intrusive body） 围岩（country rock） 深成侵入岩（plutonic rock）侵入深度大于3公里。 浅成侵入岩（hypabyssal rock）侵入深度小于3公里。,（1）同化作用与混染作用,同化作用（assimilat

6、ion）： 岩浆熔解围岩，将围岩改变成为岩浆的一部分。 捕(b)虏体（xenolith）在岩浆侵入作用过程中，由于侵入作用的强大力量，经常使围岩碎块落入岩浆中，称为捕虏体。 混染作用（contamination）：岩浆因同化围岩而改变自己原有的成分。,一种成分的岩浆按矿物熔点的高低可依次结晶出不同成分的矿物，并依次形成不同种类的岩石，这种作用称之为结晶分异作用（crystallization differentiation） 。 美国岩石学家鲍温（Bowen）通过实验证明了上述结晶分异的过程。,（2）结晶分异作用,在岩浆结晶分异过程中，矿物是按两个系列结晶出来的。 一个是连续反应系列（cont

7、inuous reaction series）； 另一个是不连续反应系列（discontinuous reaction series）。,上述矿物中，石英、钾长石以及各种斜长石称为长英质矿物（femic mineral），其色浅，故又称为浅色矿物。 黑云母、角闪石、辉石，橄榄石因富含铁、镁成分，称为铁镁质矿物（maficmineral），其色深，常为暗黑色，故又称为暗色矿物。,连续反应系列反映岩浆结晶过程中浅色矿物（斜长石系列）的生成顺序； 不连续系列表示深色矿物（橄榄石、辉石、角闪石及黑云母系列）从岩浆中晶出的先后顺序。 最后，上述两系列又联合起来形成一个不连续的反应系列，依次结晶出钾长石、

8、白云母和石英。它们总称为鲍温反应系列（Bowens reaction series）。,（二）岩浆岩的概念：,由岩浆冷凝固结而成的岩石成为岩浆岩。,分为：侵入岩和火山岩（喷出岩和火山碎屑岩）。,二、火山作用及其现象,火山（volcano）是火山喷发形成的，由熔岩和火山碎屑组成的地貌景观。 活火山（近百年有喷发记录）、休眠火山（有喷发记录，近百年没有 喷发记录）、死火山（史前曾喷发过，近五千年来没有喷发记录） 1.火山构造 火山锥、火山口、火山喉管、火山颈 2.火山喷发类型 3.火山喷发产物 气态、液态、固态 4世界活火山带分布,火山机构简图 1.火山锥； 2.火山口； 3.火山喉管；,长白山天

9、池 天池水面海拔2198.7m，蓄水2109m3,是我国最高最大的高原淡水湖,1火山构造：包括火山锥，火山口， 火山喉管和火山颈 (停积在火山喉管中 的冷凝的柱状岩体)。,2.火山喷发类型：裂隙式和中心式,（2） 中心爆发式火山（主要为酸性熔浆喷发）,（1）裂隙式火山,（3） 中心宁静式火山（主要为基性熔浆喷发）,（4） 中心过渡式火山（主要为中性熔浆喷发）,中心式喷发又可分为三种情形： a.宁静式：岩浆平静地溢出地表。以夏威夷群岛为典型。可以到现场欣赏。岩浆黏度小，气体少，流速高。岩浆为基性。 b.爆裂式：岩浆突然猛烈爆发。岩浆黏度大，气体多，流速低。岩浆为中酸性。 c.递变式：宁静和爆裂式

10、递变，呈周期性。,1974年,裂隙式喷发,1984年,裂隙式喷发,中心式爆发,中心式爆发,1980年喷发前的圣.海伦斯火山,1980年5月18日喷发,1980年5月19日的圣.海伦斯火山,2004年10月11日喷发,4.现代火山的分布,目前世界上大约有8000多座活火山，2000多座死火山，主要分布在下列地带：,(3)洋中脊和东非大裂谷及红海沿岸：即板块增生带。,(1)环太平洋带：即板块俯冲带,(2)地中海印尼带（阿尔卑斯喜马拉雅带）即板块闭合带。,3.火山喷发产物,由各种火山碎屑物堆积并固结而成的岩石，称为火山碎屑岩（pyroclastic rock）。 由火山灰组成者称为凝灰岩（volca

11、nic tuff）。 由火山砾及火山渣组成者称为火山角砾岩（volcanic breccia）。 由火山块组成者称为集块岩（volcanic agglomerate）。,基性火山碎屑岩,凝灰岩,凝灰岩的后期变形构造,火山角砾岩,挖掘出的庞培城，背景为著名的维苏威火山； B. 公元79年维苏威火山喷发灾难中窒息而死的庞培城居民铸模 维苏威（Visuvius）火山位于意大利南部突然喷发，喷出的炽热有毒气体使罗 马附近庞培城约2,000居民窒息死亡，火山碎屑把庞培城埋在地下58m深处， 直到1784年才被挖掘发现,主要造岩矿物：含量较多，是确定岩石名称不可缺少的矿物。 次要造岩矿物：含量较少，对划分

12、岩石大类不起作用，但可作为确定岩石种属名称的矿物。 副矿物：含量低于1，对岩浆岩的分类命名不起作用。 色 率：铁鎂矿物在岩浆岩中的百分含量。,二、岩浆岩的物质成分,（一）岩浆岩的化学成分,造岩元素： O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元素占总量的99以上。 若以氧化物计，则以 SiO2(59.14%)、Al2O3(15.34%)、 FeO(3.80%)、Fe203(3.08%)、 CaO(5.08%)、Na2O(3.84%)、 K20(3.13%)、Mg0(3.49%)、 H2O(1.15%)、TiO2(1.05%)等为主， 同样也占总量的99以上。,（二）矿物成分,（三）矿物

13、共生组合规律及其与化学成分的关系,依据矿物组成的差别，岩浆岩可分为四类 (1) 超基性岩 ：二氧化硅含量小于45，多铁 镁而少钾 钠，主要矿物为橄榄石和辉石，代表岩石为橄榄石。 (2) 基性岩：二氧化硅含量为4552，主要矿物为辉石 钙斜长石，亦有少量橄榄石和角闪石，代表性岩石为辉长石 玄武岩。 (3)中性岩 ：二氧化硅含量5265，主要矿物为角闪石和长石，兼有少量石英 辉石 黑云母，代表性岩石为闪长岩 、安山岩 、 正长石与粗面岩。 (4)酸性岩：二氧化硅含量65以上，多钾 钠而少铁 镁，主要矿物为长石 、 石英和云母，代表性岩石为花岗岩与流纹岩。,三、岩浆岩的结构构造,（一）岩浆岩的结构

14、组成物质的结晶程度，颗粒大小，自形程度及其相互关系。决定于岩 石形成时的温度，压力，粘度，冷却速度等条件。 主要类型： 1. 结晶程度 全晶质结构：岩石全部由结晶矿物组成。 半晶质结构：岩石由结晶矿物和玻璃质组成。 玻璃质结构：岩石全部是玻璃质组成。 2. 矿物颗粒大小 A 显晶质结构：肉眼基本可分辨矿物颗粒。 伟晶结构：颗粒直径10mm 粗粒结构：颗粒直径10-5mm 中粒结构：颗粒直径5-2mm 细粒结构：颗粒直径2-0.1mm,花 岗 岩,B 隐晶质结构：颗粒很细，肉眼无法分辨矿物颗粒。,3. 颗粒相对大小： 等粒结构：同种矿物颗粒大致相等。 不等粒结构：同种主要矿物颗粒大小不等，但相差

15、不大。 斑状结构，似斑状结构：矿物颗粒大小悬殊，大的是斑晶， 小的为基质; 基质是隐晶质或玻璃质的结构是斑状结构。 基质是显晶质的称似斑状结构。,伟 晶 岩,斑状结构,似斑状结构,岩浆岩的构造：指组成岩石的矿物集合体的形状和空间排列等反映出来的岩石特征。 岩石的结构和构造可以判别岩石形成条件和环境，而且是岩浆岩分类的一种重要依据。（教材49页表2-2）,（二）岩浆岩的构造,1、气孔构造岩浆在压力减小和温度骤然降低条件下，随挥发性成分不断散失和熔岩迅速冷却凝固在岩石中所留下来的许多圆形、椭圆形或长管形等孔洞(图3.25)。 2、杏仁构造岩浆岩气孔被后来的物质充填所形成的一种形似杏仁状的构造(图3

16、.26)。 气孔构造和杏仁构造往往为喷出岩所具有，如黑曜岩、玄武岩等。 3、流纹构造熔岩流动时由不同颜色条纹和拉长气孔等定向排列所形成的构造(图3.27)，仅出现于喷出岩中，以流纹岩最为典型。 4、斑杂构造岩浆岩矿物成分和结构上呈不均匀状，如暗色矿物聚集成团等。 5、块状构造岩石中矿物排列不显示方向性者称块状构造，常为深成岩所具有。 6、枕状构造：海底基性熔岩中常见。,安 山 岩,斑杂构造,流纹构造,侵入岩体与喷出岩体产状示意图,1. 定义：由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相接触的关系，称为岩浆岩的产状。,四、岩浆岩的产状,2.岩浆岩的产状：根据岩体在地壳中形成的深度和方式，

17、可分为喷出岩体(11-15)和侵入岩体(1-10)，后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。按岩体的形状及其与上覆岩层的关系，可分为岩盆()、岩盖()、岩床()、岩鞍()、岩株()、岩瘤()、岩脉()等。见下图，其中是岩基，是岩浆底辟,整合侵入体：是指岩浆岩侵入体沿周围岩石的层理或片理侵入的岩体。按侵入体的形态不同可分为岩床、岩盆、岩盖等 。,不整合侵入体：切穿周围岩石的层理或片理的侵入体。它们往往沿着切穿层理或片理的裂隙、断裂贯入而形成,如岩墙、岩瘤、岩株及岩基等,燕塞湖采石场的一条正长斑岩岩墙（深灰色）侵入于斑状石英正长岩（浅色）之中； 沙锅店东山梁侵入于早奥陶世亮甲山组灰岩之中的花岗斑岩岩墙（

18、浅色），岩墙产状陡立。厚度较大（约10m），由于与灰岩围岩相比抗风化能力明显较强，象城墙一样突出于地面。 王家生摄于2003,实例 秦皇岛燕塞湖采石场与沙锅店,实例分析 秦皇岛燕塞湖采石场,A正长斑岩（2）侵入于先存的斑状石英正长岩（1）之中，在正长斑岩岩体 边部出现冷凝带（CZ），而在接触面附近斑状石英正长岩中出现退色显示出的烘烤带（BZ）； B.片麻状花岗岩（2）中包有先存的角闪岩捕虏体（1），晚期伟晶岩（3）侵入切割了二者的定向构造，秦皇岛金山咀。 王家生2003年摄,五、岩浆岩的分类和主要岩浆岩,（一）分类：根据化学成分与矿物组成、再根据结构、构造与产状得出综合分类。见下表,A.花岗岩

19、； B.闪长岩； C.辉长岩； D.流纹岩； E.安山岩； F.玄武岩；,1.橄榄岩苦橄岩类（超基性岩类） a.一般特征：SiO245%， 主要矿物：橄榄石，辉石；次要矿物：角闪石 一般无长石，绝无石英，色率大于90； b深成岩：橄榄岩呈黑色，暗绿色，中粗粒结构，块状构造。 c. 主要矿物：橄榄石，辉石；次要矿物：角闪石，基性斜长石和黑云母； 副矿物：磁铁矿，铬铁矿等。 d. 浅成岩：金伯利岩 喷出岩：苦橄岩，科马提岩 e分布产状：地表分布面积很小，一般是小型岩株，岩盆或岩墙。,（二）主要岩浆岩,(1)橄榄岩为超基性深成侵入岩。多呈绿色、暗绿色、黑色等，粒状结构、块状构造。主要由橄榄石、辉石组

20、成。新鲜者少见，大多发生次生蚀变。,(2)二辉橄榄岩,2.辉长岩玄武岩类（基性岩类）,a一般特征： SiO2含量为4552; 主要矿物：辉石，斜长石； 次要矿物：橄榄石，角闪石，黑云母等； 不含或少量石英，色率为50-70。 b深成岩：辉长岩呈灰黑色，中粗粒结构，块状构造或条带状构造。 主要矿物辉石，基性斜长石。次要矿物橄榄石，角闪石等。 浅成岩：辉绿岩呈暗绿色，辉绿结构或斑状结构。 喷出岩：玄武岩呈黑色，灰绿色或暗紫色，隐晶结构或斑状结构， 气孔、杏仁构造。 c分布产状：分布较广，呈岩盆，岩盖，岩株，岩床或岩墙产出。,辉长岩为基性深成侵入岩。黑色、灰色或深灰色，粒状结构、块状构造。主要矿物为

21、斜长石、辉石，次要矿物为橄榄石、角闪石、黑云母等。,玄武岩为基性喷出岩。黑色、灰黑色，变化后呈暗红色、暗绿色。斑状结构或隐晶质结构，常具气孔状构造或气孔被其它矿物充填形成杏仁状构造。主要矿物为斜长石、辉石、橄榄石。,3.闪长岩安山岩类（中性岩类）,a一般特征： SiO2含量为5366 主要矿物：中性斜长石，角闪石 次要矿物：辉石，角闪石，黑云母，石英 色率为15-40 b深成岩：闪长岩呈灰色至绿灰色，中、细粒粒状结构，块状构造， 主要矿物中性斜长石，角闪石。次要矿物辉石，黑云母， 石英或钾长石。 浅成岩：闪长玢岩斑晶是中性斜长石，角闪石。呈灰绿色，斑状 结构，块状构造。 喷出岩：安山岩呈灰色，

22、后期变为灰褐色，灰绿，红褐色等。斑 状结构或无斑隐晶结构，玻璃质结构，块状构造。 c分布产状：多呈小岩株，岩盖和岩脉。,(1)闪长岩为中性深成侵入岩。多为灰白色灰绿色、肉红色常为中粒等粒结构，块状构造。主要矿物为斜长石、角闪石，次要矿物为辉石、黑云母、石英、钾长石。,(2)安山岩为中性喷出岩。红褐色、浅褐色或灰绿色。斑状结构，块状或气孔状、杏仁状构造。主要矿物为斜长石、辉石角闪石、黑云母。,角闪安山岩,4.花岗岩流纹岩类（酸性岩类),a一般特征： SiO266% 主要矿物：钾长石，酸性斜长石，石英 次要矿物：黑云母，角闪石 副矿物：磁铁矿，锆石等 色率一般小于10 b深成岩：花岗岩呈浅肉红色，

23、浅灰色等，粗细粒结构或似斑状结构， 块状构造。主要矿物钾长石，酸性斜长石和石英，次要矿物黑 云母，角闪石。 浅成岩：花岗斑岩全晶质斑状结构，块状构造，斑晶为钾长石和石英。 喷出岩：流纹岩呈浅灰色，灰红色，斑状结构或隐晶结构，流纹构造 和气孔、杏仁构造。斑晶为透长石和石英。 c分布产状：可形成大岩基，常见岩株，岩盖和岩枝。 流纹岩多形成岩钟，岩锥。,为酸性深成侵入岩。肉红色、灰白色、白色，等粒结构或似斑状结构，块状构造。 主要矿物为石英、钾长石、斜长石，次要矿物为黑云母、角闪石。,(1)花岗岩,斑状花岗岩,粗粒花岗岩,(2)花岗斑岩为酸性浅成侵入岩。具斑状结构，斑晶为长石、石英。块状构造。颜色及矿物成分与花岗岩相似。,(3)流纹岩为酸性喷出岩。灰白色、粉红色，斑状结构、隐晶质结构，常具流纹构造或拉长的气孔状构造。矿物成分与花岗岩相似。,六、实习内容,（1）重点与难点,岩浆岩的结构与构造；岩浆岩的主要矿物成分。,（2）岩浆岩的基本特征,a.颜色 岩浆岩的颜色是指外表（新鲜面）显示的总体颜色，而不是指单个矿物的颜色。 色率：是指暗色矿物所占岩浆岩体积的百分含