1.1_岩浆岩

岩石学理论与实践中国地质大学（北京）2011-3-16甘肃省地矿局四勘院培训班第一讲岩浆（侵入）岩一、岩浆与岩浆岩的特征二、岩浆岩的物质成分三、岩浆岩结构构造与冷凝四、岩浆岩分类及其简要特征五、地质调查研究中的岩浆岩地球上存在大量火山（活火山、死火山、休眠火山）火山喷溢产物－挥发份、碎屑火山喷发产物－挥发份1980年3月27日、5月18日和25日3次大喷发，火山高度降低至2550米，山顶被削去近1／3，形成一个长3千米、宽1.5米，深125米的火山口；美国的圣海伦斯火山SaintHelens，Mount喷发物直冲至2万米高空，火山灰扩散到4000千米以外。2004年6月8日，从下午15时20分开始爆发，喷射出的火山灰和浓烟高达3000米。印尼东爪哇省布罗莫火山岩浆中的固相（火山灰云）固相物质以火山碎屑喷发物为主法国的富尔奈斯火山2004年8月13日玄武岩：熔岩流（FloodBasalts）-溢流玄武岩，粘度小（引自HawaiiVolcanoesNationalPark1969)液相以硅酸盐成分为主的炽热、粘稠的熔融体火山喷发－岩浆岩浆是地壳深处形成的含挥发份的高温熔融液体岩浆究竟是什么样的东西？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。岩浆冷凝后形成岩浆岩（一）岩浆的定义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捕虏体碎裂成单矿物——捕虏晶岩浆源区难熔的矿物晶体——残晶岩浆中常含有岩石碎块及矿物晶体：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（Primarymagma）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、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:（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。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=0.30±0.03）地幔橄榄岩中橄榄石的成分较固定，Fo在91±1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，与地幔岩平衡的玄武质岩浆的Ni为295×10-6-500×10-6，Cr为300×10-6-400×10-63、母岩浆（Parentmagma）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（Derivativemagma）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。•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(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,Si,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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。挥发份：岩浆中含有大量的挥发份岩浆的成分元素重量百分比1离子半径2体积百分比3O45.51.4093.8Si26.80.420.9Al8.400.510.5Fe7.060.640.4Ca5.30.991.0Mg3.20.660.3Na2.30.971.3K0.901.331.8注：岩浆中含量最多的八种元素岩浆中还含有很多化学元素ⅠAⅧA1HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe2LiBeBCNOFNe3NaMgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧBⅠBⅡBAlSiPSClAr4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr5RbSrYZrNbMoRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe6CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn稀土元素ThUCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu亲石元素亲气元素亲铁元素亲铜元素一般温度范围：600-1300°C基性岩浆(玄武岩)：1000-1300C中性岩浆(安山岩)：900-1000C酸性岩浆(流纹岩)：600-900C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岩浆的温度产地火山熔岩温度观察者夏威夷Kilavea拉斑玄武岩1150－1225TLWright(1968)墨西哥Paricutin玄武安山岩1120－1110EGZies(1946)西南太平洋NewBritain安山质浮岩940－990RFHeming（1973）西南太平洋NewBritain英安岩925RFHeming（1973）加利福尼亚MonoCrater流纹岩790－820ICarmicheal（1967）新西兰Taupo角闪流纹岩735－780AEwart（1971）各类熔岩的喷出温度（三）岩浆的特征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-13-11-9-7-5-3-1135800100012001400熔岩温度C熔岩湖的深度(m)（三）岩浆的特征刚喷出地表：1050－1200（℃）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岩浆的温度玄武岩的温度（℃）：据Peck及Minakami（1965）（三）岩浆的特征不同厚度的熔岩流，冷却速度也不同2岩浆的温度玄武岩流厚度全部结晶需要的时间1米12天10米3年700米9000年据RDaly,1933;J.K.Jeager,1957（三）岩浆的特征高温高压实验表明：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，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02468105007009001100熔岩温度TC压力(108Pa)饱和水无水（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岩浆的温度据杰格尓资料（三）岩浆的特征影响粘度的因素：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：g·cm-1·s,或者Pa·s称为帕斯卡秒(=10η,相当于20C水的粘度的1000倍）粘度是岩浆的重要性质之一。（三）岩浆的特征岩浆粘度与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η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，喷出岩浆的酸性越大，一般粘度越大。SiO2－Al2O3－CaOMgOTiO2FeOK2O－Na2O－H2OLi2O，－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234051015CaF2η23456710001100120013001400Cη据Воларович，1951（三）岩浆的特征粘度：不同成分的岩浆受温度影响都很明显。3岩浆的粘度实际意义：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。展布特征：喷发特征：基性熔岩：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。（三）岩浆的特征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岩浆岩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。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、矿产关系等问题第一讲岩浆（侵入）岩一、岩浆与岩浆岩的特征二、岩浆岩的物质成分三、岩浆岩结构构造与冷凝四、岩浆岩分类及其简要特征五、地质调查研究中的岩浆岩岩浆岩的物质成分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。岩浆岩的物质成分包括：化学成分和矿物成分研究意义1.常量元素（主要元素）—Chemicalcomposition.（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SiO234～75%少数可达80%Al2O310～20%在纯橄榄岩中较低MgO1～25%CaO0～15%但某些辉长岩中达23%Fe2O3+FeO0.5～15%一般FeOFe2O3Na2O0～15%霞石岩中可达19.48%K2O10%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%TiO20～2%很少超过5%P2O50～0.5%很少超过3%MnO0～0.3%很少超过2%以