2-岩浆岩基本特征-1.ppt

1、第二章 岩浆岩的基本特征,第一节 岩浆与岩浆岩的特征 第二节 岩浆岩的物质成分 第三节 岩浆岩的结构和构造 第四节 岩浆岩的产状及相 第五节 岩浆岩的分类,提 纲,岩浆究竟是什么样的东西？ 岩浆的概念是通过火山活动的观察与研究建立起来的； 早在1872年，Rosenbusch就认为，岩浆是地壳深处形成的，含挥发分的高温熔融液体；,第一节 岩浆与岩浆岩,一、岩浆与岩浆岩 岩浆是地球内部（上地幔或地壳）形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、粘稠、富含挥发分的熔融体。 岩浆中常含有岩石碎块及矿物晶体： 难熔的上地幔或地壳深源物质残留体 上升过程中俘获的围岩物质捕虏体 岩浆上升过程中早期结晶体斑晶 捕虏体

2、碎裂成单矿物捕虏晶 岩浆源区难熔的矿物晶体残晶,第一节 岩浆与岩浆岩,气体挥发份 包括 固态物质火山碎屑 熔融物质熔岩流（岩浆）,气体亦叫挥发份，一般由H2O、CO2、SO2等组成，下图为S气体,圣海伦斯山，水蒸汽柱，汽柱高达1000余米。,火山喷发的物质,1、几个有关岩浆的概念 包括：岩浆、原生岩浆、母岩浆和派生岩浆等。 （1）岩浆（magma） 岩浆是上地幔或地壳部分熔融形成的高温、粘稠、含挥发分的硅酸盐熔融体,（2）原生岩浆（Primary magma） 由地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融作用形成的成分未遭受变异的岩浆。它强调岩浆一定未遭受过成分的变化。 原生岩浆类型较多，主要有玄武岩浆、

3、花岗质岩浆和安山岩浆。原生岩浆直接冷却结晶形成不同的火成岩，或通过各种作用形成了派生岩浆后再冷却结晶，形成了地球表面的火成岩,原生岩浆的识别标志： 原生岩浆因早期曾与源区残余矿物有过物理化学上的平衡，常存在一些可供识别的标志： （1）含地幔岩捕虏体：表明在深部岩浆很少结晶，晶体沉淀更少 （2）Mg*值（Mg/Mg+Fe2+）高: 界于0.68-0.75之间； 岩浆与橄榄石间的Fe2+ - Mg分配系数（KD）近于常数（KD=0.300.03）； 地幔橄榄岩中橄榄石的成分较固定，Fo在911附近，因此与其处于平衡状定态的原生玄武质岩浆的 Mg值也较固定； 原生幔源岩浆中的Ni、Cr丰度较高，与地

4、幔岩平衡的玄武质岩浆的Ni为29510-6-50010-6 ，Cr为30010-6-40010-6 （3）岩浆在地下滞留时间短，结晶程度低: 由原生岩浆直接固结形成的火成岩，因保存了大量有关源区的物理化学信息。,(3)母岩浆（Parent magma） 通过各种作用（分异作用、同化作用、混合作用等）产生出不同成分的岩浆岩浆称为母岩浆。 (4) 派生岩浆（Derivative magma） 由母岩浆通过各种作用产生的不同成分的岩浆称为派生岩浆（或进化岩浆）。 例如玄武质岩浆可作为母岩浆,通过分异作用产生安山岩和英安岩等派生岩浆。 注意：原生岩浆可以成为母岩浆，但母岩浆不一定是原生岩浆。,2、岩浆

5、岩 1）岩浆岩岩浆形成后，由于物理化学条件改变而固结形成的岩石，就是岩浆岩。,第一节 岩浆与岩浆岩,2）岩浆作用由岩浆形成、运移到形成岩浆岩的全过程就叫岩浆作用。,3）岩浆岩在地壳中：以各种各样的形态占有一定的空间 侵入岩岩浆侵入到地壳中冷凝而成，可以分为深成岩、浅成岩 喷出岩(火山岩)岩浆及其它岩石经火山喷出地表冷凝和堆积而成,因此，需要深入研究岩浆岩地质体的产状、时代、形成过程、演化规律以及构造、矿产关系等问题,1）岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。具有玻璃质的岩石一般是岩浆岩，只有极少数情况下，在强烈断裂带内才有玻化岩。 2）岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造。霞石、白榴石

6、、气孔、杏仁构造。 3）岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线，有的平行，有的切穿围岩的层理和片理。 4）岩体中常含有围岩碎块（捕虏体，这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭受热变质作用。 5）各地质时期形成的主要岩浆岩类，大部分都可以找到与其化学成分近似的现代火山岩。 6）岩浆岩中没有任何生物遗迹。,岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的 主要判别标志,碳酸盐岩浆：60年代坦桑尼亚东部有喷发/芬兰北部的碳酸盐磷矿 金属氧化物岩浆:基鲁那地区有铁质矿浆 金属硫化物:矿浆，例如智利,第一节 岩浆与岩浆岩,二.岩浆的类型,硅酸盐成分的岩浆最普遍，最主要的 非硅酸盐成分的岩浆,硅酸盐：是岩浆的主要成分 元素成分：O, S

7、i, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na, Mn, P，以氧最多； 以氧化物表示：SiO2最多， SiO2与其它氧化物间有消长关系； 岩浆固结后， SiO2与其它氧化物组成硅酸盐矿物,三.岩浆的特征,1 岩浆的成分：主要是硅酸盐和一部分挥发份,第一节 岩浆与岩浆岩,成分复杂：H2O, CO2, SO2, O2, N2, H2, 其中水60-90 在地下深处，溶解于岩浆；在地壳浅部，成气相析出，或者形成热水溶液； 挥发份的作用：A. 降低粘度，使得岩浆易于流动； B. 可以降低矿物的熔点，延长结晶时间， 甚至结晶出含有挥发份的矿物； C. 能携带金属或其他有用元素，富集成矿。,三.岩浆的

8、特征,1 岩浆的成分,挥发份：岩浆中含有大量的挥发份,第一节 岩浆与岩浆岩,岩浆的成分岩浆中含量最多的八种元素（基本上与地壳的成分相似+气体）,岩浆中还含有很多化学元素,一般温度范围：600-1300C 基性岩浆(玄武岩)：1000-1300C 中性岩浆(安山岩)：900-1000C 酸性岩浆(流纹岩)：600-900C,实测或热力学计算获得,2 岩浆的温度,三.岩浆的特征,成分越酸性，温度越低,2 岩浆的温度,三.岩浆的特征,各类熔岩的喷出温度,在近岩流表层下部温度较低； 向岩流内部温度升高； 向表层岩流面之上，温度又急趋增高。,同一熔岩流，不同部位温度也不同,2 岩浆的温度,三.岩浆的特征

9、,刚喷出地表：10501200（） 降低到980（）时，表面8凝成玻璃质，但仍为红色； 降低到900（）时，外壳中50的玻璃质，开始裂成柱状节理； 800（）时，熔岩流不再流动。,熔岩流随着温度的降低，流动性减小，并趋于固结。,2 岩浆的温度,三.岩浆的特征,玄武岩的温度（）：,据Peck及Minakami（1965）,不同厚度的熔岩流，冷却速度也不同,2 岩浆的温度,三.岩浆的特征,据R Daly, 1933; J. K. Jeager, 1957,高温高压实验表明：不含水的与饱和的花岗岩，初熔温度不同： 无水者初熔温度高，压力增大，始熔温度越高； 饱和水者始熔温度低，在一定压力下，压力越大

10、，始熔温度越低；,不同含水性，岩浆温度也不一致含水多，则温度低,2 岩浆的温度,三.岩浆的特征,一个2000m厚的花岗岩席完全结晶，约需64000年的时间； 一个8km厚的花岗岩基，约需1000万年才能固结。,地下深处岩浆的冷却速度慢，其固结所需要的时间，比熔岩流长的多。,2 岩浆的温度,三.岩浆的特征,据杰格尓资料,影响粘度的因素： 成分(氧化物)SiO2,Al2O3, Cr2O3增加，粘度增加 温度增加可降低粘度 挥发份含量高，降低粘度 压力对粘度也有影响，不含水的岩浆正相关；,3 岩浆的粘度,三.岩浆的特征,粘度是液体或半流体流动的难宜程度，越难流动的物质，粘度越大。 粘度单位：gcm-

11、1 s, 或者Pas 称为帕斯卡秒 (=10,相当于20C水的粘度的1000倍）,粘度是岩浆的重要性质之一。,岩浆粘度与SiO2关系,随着岩浆中的SiO2含量增高，硅氧四面体氧角顶连接数目增多，硅氧所组成的络阴离子体积也增大，岩浆活动必然减小，从而增大岩浆的粘度。 酸性岩浆：架状络阴离子（Q，F-spar）多,其硅氧四面体紧密相连，因此活动性小，粘度大； 基性岩浆：架状络阴离子（斜长石）相对较少，岛状（Ol）链状（Py）络阴离子多，岛状硅氧四面体不能直接相连，而是通过Fe、Mg离子，因此活动性大，粘度小；,岩浆粘度与SiO2关系,岩浆粘度与SiO2关系,一般氧化物对粘度影响的顺序：,总的看来，

12、喷出岩浆的酸性越大，一般粘度越大。,小,大,粘度,温度 温度越高，粘度越小； 温度越低，粘度越大。,3 岩浆的粘度,三.岩浆的特征,据，1951,粘度： 不同成分的岩浆受温度影响都很明显。,3 岩浆的粘度,三.岩浆的特征,实际意义： 温度高于矿物结晶温度的岩浆，称为过热岩浆，它在喷出时不含斑晶，而且粘度小，流动性大； 当温度第一矿物结晶温度时，喷出岩奖中常见有斑晶。,基性熔岩：粘度小，流动性强，流速快，常形成盾火山；在地形平坦去大量喷出时，可形成熔岩被、熔岩高原； 酸性熔岩：粘度大，流动慢，常形成短而厚的岩流，或堆积到火山通道上，形成岩钟、岩针等。,三.岩浆的特征,展布特征：,喷发特征：,基性

13、熔岩：含挥发份少，火山喷发以溢流式为主； 酸性熔岩：粘度大，富含挥发份，火山喷发以爆发式为多。,获取密度的方法：可以通过实验的方法进行测定；也可以利用实验结果拟合的密度公式进行计算； 影响密度的因素：岩浆的成分、温度、压力 岩浆密度在岩浆过程中的意义：可直接影响岩浆分凝、上升、演化整个过程中的行为。,4 岩浆的密度（density）,指单位体积岩浆的质量，一般表达为:kg/m3或g/cm3,美国科学家近日研究发现，火山喷发气体中的羰基硫化物可以通过反应生成链状肽，进而产生蛋白质。专家据此认为，羰基硫化物可能是地球上生命的起源。 研究人员说，羰基硫化物是一种非常重要的化合物。它通过反应生成链状肽

14、时，速度快而有效，因此具有创造最初有机生物分子的可能。同时据推测，地球生命诞生初期，火山附近的水域可以为上述反应提供便利条件。 研究人员指出，现在火山喷出的气体中大约0.1的物质是羰基硫化物。但还不能明确生命起源之前羰基硫化物在火山喷发气体中所占比例。但这一发现将促使科学家继续把火山作为孕育地球生命摇篮的研究对象。,火山可能是孕育地球生命的摇篮！,第一章 岩浆岩的基本特征,第一节 岩浆与岩浆岩 第二节 岩浆岩的物质成分 第三节 岩浆岩的结构和构造 第四节 岩浆岩的产状及相 第五节 岩浆岩的分类,提 纲,岩浆岩的物质成分,有助于了解各类岩浆岩的内在联系、成因和次生变化； 作为岩浆岩分类的主要依据

15、。,岩浆岩的物质成分包括： 化学成分和矿物成分,研究意义,第二节 岩浆岩的物质成分,常量元素（主要元素）Chemical composition.,一. 岩浆岩的化学成分,是岩浆岩（地幔和地壳）的主要成分，以氧化物形式表示，单位: SiO2,TiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO,Na2O,K2O, P2O5, H2O，它们的质量都0.1%，总和占火成岩平均化学成分的98； O, Si, Al, Ti, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, H, P占岩浆总重要的99.25%,其中O占总量的46.59%, 占体积的94.2%。,占98% 的几种 组分的变化范围

16、 SiO2 3475% 少 数 可 达 80% Al2O3 1020% 在 纯 橄 榄 岩 中 较 低 MgO 125% CaO 015% 但 某 些 辉 长 岩 中 达23% Fe2O3+FeO 0.515% 一 般FeOFe2O3 Na2O 015% 霞 石 岩 中 可 达19.48% K2O 10% 白 榴 石 岩 中 可 达17.94% H2O+( 结 晶 水) 和H2O- ( 吸 附 水) 一 般2% 个 别 达10% TiO2 02% 很 少 超 过 5% P2O5 00.5% 很 少 超 过 3% MnO 00.3% 很 少 超 过 2%,以 氧 化 物 表 示,地幔 、地壳及岩

17、浆岩的平均化学成分,样品分析结果,第二节 岩浆岩的物质成分,一. 岩浆岩的化学成分,SiO2重要意义 酸性程度就是指SiO2含量 把岩浆岩分为4类,酸性 增强,岩浆岩的化学成分,SiO2增加，FeO和MgO减少，K2O和Na2O增加。 CaO、Al2O3在纯橄榄岩中含量很低，但在辉岩和辉长岩中，则随SiO2增加而增加。,岩浆岩中各类氧化物之间的关系十分密切，随着SiO2含量变化，各氧化物含量呈现规律性变化。,变异图解： 类型划分：SiO2 K2O+Na2O, AMF, 特征图解：Harker图解，CIPW,岩浆岩中常量元素的变化趋势图,一. 岩浆岩的化学成分,Na2O+K2O与岩石的碱度,Na

18、2O+K2O-称为全碱含量, 里特曼指数 （Rittmann Index）,1. 常量元素,钙碱性岩: 9,钙性岩： 1.8 钙碱性 (狭义) : =1.8-3.3,第二节 岩浆岩的物质成分,2. 微量元素含量0.1%,或称痕量元素,一. 岩浆岩的化学成分,微量元素(Trace)，Li, Rb, Cs V, Co, Ni, Cr等 稀土元素(REE)，57-71号： La,Ce,Pr,Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 此外还有很多划分方法，详见以后你们后续的地球化学课程 (LREE/HREE、Incompatible/Compatib

19、le elements) 同位素放射性和稳定同位素,元素周期表,微量元素变化,岩石酸度增高，K、Na的含量也增高，能够以类质同像代替K、Na的第一族碱金属微量元素Li、Rb、Cs含量也随着增加； 亲铁元素V、Co、Ni、Cr，随岩石酸度增高，其含量急剧减少，而随岩石基性程度的增高，明显增加； 岩石碱性程度增高，有利于稀有元素富集。,不同岩石随着造岩元素含量的变化，其微量元素有规律地变化。,同 位 素 及 其 比 值 Sr87/Sr86, Pb206/Pb204, Pb207/Pb204, O18/O16, S34/S32 等 同 位 素 丰 度 及 其 比 值 对 于 探 讨 岩 浆 起 源

20、及 其 演 化 具 有 重 要 意 义.,思考的问题,岩浆的特性？ 岩浆岩化学成分及其相互关系？,岩浆岩的矿物成分, 对于了解岩石的化学成分、生成条件，以及岩石成因都有重大意义。同时，它也是岩浆岩分类和鉴别的主要依据。 组成岩浆岩的矿物，常见的不过20几种，这些构成岩石的矿物统称为造岩矿物。,第二节 岩浆岩的物质成分,二、岩浆岩的矿物成分,(1) 按照含量划分 主要矿物含量多，是划分岩石大类的依据, 次要矿物含量较少，15, 是划分种属依据, 副矿物很少，1，对岩石定名不起作用，如磁铁矿、磷灰石、锆石等 (2) 按化学成分划分 硅铝矿物SiO2和Al2O3高，不含FeO和MgO 石英，长石类，

21、似长石类又称浅色矿物， 铁镁矿物FeO和MgO高， SiO2含量低 橄榄石，辉石，角闪石，黑云母 又称暗色矿物,第二节 岩浆岩的物质成分,二、岩浆岩的矿物成分,色率, 硅 铝 矿 物 ：SiO2 和Al2O3 含 量 较 高， 不 含 铁 镁。 如 石 英、 长 石 类 及 似 长 石 类。 这 些 矿 物 颜 色 均 较 浅， 所 以 又 叫 浅 色 矿 物。 铁 镁 矿 物：FeO 与MgO 含 量 较 高，SiO2 含 量 较 低。 如 橄 榄 石、 辉 石 类、 角 闪 石 类 和 黑 云 母 类。 这 些 矿 物 颜 色 一 般 较 深， 所 以 又 叫 暗 色 矿 物。 色 率：

22、岩 浆 岩 中 暗 色 矿 物 的 百 分 含 量 称 为 色 率。 浅 色 岩： 习 惯 上 把 花 岗 岩、 正 长 岩 等 浅 色 矿 物 占 优 势 的 岩 石 称 为 浅 色 岩。 其 色 率 在030 之 间。 暗 色 岩： 色 率 在60100， 以 暗 色 矿 物 占 优 势 的 岩 石 称 为 暗 色 岩。 如 橄 榄 岩、 辉 长 岩 等。 根 据 色 率 :可 以 粗 略 判 断 岩 石 的 成 分 和 酸 性 程 度。,硅 铝 矿 物 和 铁 镁 矿 物, 主 要 矿 物： 在 岩 石 中 含 量 众 多， 对 于 确 定 岩 石 名 称 是 不 可 缺 少 的， 在

23、分 类 命 名 上 起 主 要 作 用。 如 石 英、 钾 长 石 是 花 岗 岩 的 主 要 矿 物。 次 要 矿 物： 在 岩 石 中 含 量 次 于 主 要 矿 物， 对 于 划 分 岩 石 大 类 不 起 主 要 作 用， 但 对 确 定 岩 石 种 属 起 一 定 作 用 的 那 些 矿 物。 如 闪 长 岩 中 的 石 英， 含 量 约2， 没 有 石 英 也 叫 闪 长 岩； 当 石 英5 时， 则 叫 石 英 闪 长 岩。 副 矿 物： 含 量 很 少， 常 小 于1， 个 别 情 况 可 达 5， 在 一 般 的 分 类 命 名 中 均 不 起 作 用。 但 它 们 对 于 了 解 一 个 岩 体 的 形 成 条 件， 对 比 不 同 岩 体， 确 定 岩 体 时 代 以 及 研 究 稀 散 元 素 有 重 要 意 义。,主要矿物、次要矿物、副矿物,按 矿 物 形 成 阶 段 及 形 成 时 的 物 理 化 学 条 件 划 分 原 生 岩 浆 矿 物： 岩 浆 冷 凝 过 程 中 形 成 的 矿 物。 按 成 因 特 点 又 可 分 为 以 下 三 类： 正 常 矿 物： 直 接 从 岩 浆 中 结 晶 出 来 而 且 在 岩 石 形 成 过 程 中 稳 定 的 矿 物。 残 余 矿 物 和 反 应 矿 物： 矿 物 从 岩 浆 中