6第六章--火山岩类

第六章火山岩类VolcanicRocks一般特点及分类玄武岩及其相关岩石中酸性熔岩火山碎屑岩全球大火成岩的分布是否有规律可循？大陆溢流玄武岩大火成岩省体积对比体积（西伯利亚暗色岩系中大西洋巴西帕拉南北大西洋德干哥伦比亚河1火山的类型裂隙型盾型穹窿型破火山口型复合型灰渣型第一节一般特点及分类2火山岩的野外产状（火山岩相）制作火山模型Megan(7岁)andJohnMark(6岁)火山通道相次火山相火山岩相示意图（据邱家骧，1985）侵出相溢流相爆发相火山沉积相(E)次(潜)火山岩：与火山岩同源但为侵入产状的侵入体，深度一般小于0.5km特点：①同时代但时间稍晚；②同外貌但结晶稍好；③同空间但范围较大；④同成分但变化范围大。(F)火山－沉积岩：是火山作用叠加沉积作用的产物，一般远离火山口，由喷出岩、沉积火山碎屑火山碎屑沉积岩、沉积岩系组成。在水盆地、破火山口凹地中沉积，也可以与泥石流、冰川等堆积物伴生火山岩根据形成环境可分为陆相和海相火山岩陆相火山岩：与下伏地层不整合，风化壳发育，与陆相动植物化石和陆相沉积岩共生成分变化大，红顶绿底，柱状节理发育海相火山岩：与下伏地层整合，风化壳不发育，与海相生物化石和沉积岩成分变化小，枕状构造（陆相水体中也有）流纹岩英安岩安山岩玄武岩(图例)3主量元素与火山岩类afterJ.Johnson火成岩TAS分类图（IUGS,1989)4流动特点与火山岩类afterJ.Johnson岩石名称SiO2含量喷发温度熔岩流活动性5矿物成分与火山岩类afterJ.Johnson1基本特征第二节玄武岩及其相关岩石玄武岩类：基性火山熔岩,w(SiO2)含量在45%~53%之间常见矿物：斜长石、辉石、橄榄石常见产状：粘度小，形成熔岩流、熔岩被、枕状熔岩分布特点：从古至今，从洋底到大陆Basaltlava,byUSGS火成岩TAS分类图（IUGS,1989)蚀变的岩石，可以用微量元素来定名。如果扣除烧失量后（Lossonignition，缩写为LOI），即将在105—110℃烘干的原料在1000—1100℃灼烧后失去的重量百分比），岩石中含有大于2%H2O+，以及含有大于0.5%CO2,说明岩石受到了蚀变，这种情况下，分析得到的全岩成分就难以代表真正的岩石成分。2、系列划分a碱性系列亚碱性系列钙碱性系列拉斑玄武岩系列钙碱性系列拉斑玄武岩系列磁铁矿分异橄榄石分异碱性系列亚碱性系列MajorElementsandMagmaSeriesa.Alkalivs.silicab.AFM（适合中酸性岩）c.FeO*/MgOvs.silica(更适合基性岩）diagramsfor1946analysesfrom~30islandandcontinentalarcswithemphasisonthemoreprimitivevolcanicsFigure16-3.DatacompiledbyTerryPlank(PlankandLangmuir,1988)EarthPlanet.Sci.Lett.,90,349-370.3、系列划分b(一)Hy3，亚碱性系列玄武岩1Al2O316%,高铝玄武岩2Al2O316%,拉斑玄武岩系列(1)有Q石英拉斑玄武岩(2)Ol5%，橄榄拉斑玄武岩(3)Ol＝25－40％，苦橄拉斑玄武岩(二)Hy3%,有Ol，无Ne,过渡玄武岩1Ol25%橄榄玄武岩2Ol=25－40％,苦橄玄武岩(三)有Ne，碱性玄武岩系列1Ne5%,Ol25%碱性橄榄玄武岩2Ne5%,Ol5%,碱玄岩3Ne5%,Ol＝5－25％，碧玄岩4有Ne，Ol＝25－40％，碱性苦橄玄武岩3、大洋盆地中两类主要的玄武岩表6－1拉斑玄武岩和碱性玄武岩在岩石学上的主要区别TholeiiticBasaltAlkalineBasaltUsuallyfine-grained,intergranularUsuallyfairlycoarse,intergranulartoophiticGroundmassNoolivineOlivinecommonClinopyroxene=augite(pluspossiblypigeonite)Titaniferousaugite(reddish)Orthopyroxene(hypersthene)common,mayrimol.OrthopyroxeneabsentNoalkalifeldsparInterstitialalkalifeldsparorfeldspathoidmayoccurInterstitialglassand/orquartzcommonInterstitialglassrare,andquartzabsentOlivinerare,unzoned,andmaybepartiallyresorbedOlivinecommonandzonedPhenocrystsorshowreactionrimsoforthopyroxeneOrthopyroxeneuncommonOrthopyroxeneabsentEarlyplagioclasecommonPlagioclaselesscommon,andlaterinsequenceClinopyroxeneispalebrownaugiteClinopyroxeneistitaniferousaugite,reddishrimsafterHughes(1982)andMcBirney(1993).拉斑玄武岩（tholeiiticbasalt)碱性玄武岩(alkalinebasalt)基质粒度通常很细，间粒结构无橄榄石单斜辉石为普通辉石（可能有易变辉石）斜方辉石常见（可分布于橄榄石边部）无碱性长石填隙物中常见玻璃或石英粒度较粗，间粒-辉绿结构橄榄石常见钛铁辉石（红色）填隙物可见碱性长石甚至似长石填隙玻璃少见，无石英斑晶罕见橄榄石，无环带，部分被溶蚀偶见斜方辉石早结晶的斜长石多见单斜辉石为浅褐色的普通辉石环带橄榄石常见缺乏斜方辉石偶见斜长石，但都是较晚结晶的单斜辉石为钛铁辉石，具红色边总结：maficmagmaseriesCharacteristicSeriesConvergentDivergentOceanicContinentalAlkalineyesyesyesTholeiiticyesyesyesyesCalc-alkalineyesPlateMarginWithinPlate三个系列在全球构造环境中分布规律不同。Aworld-widesurveysuggeststhattheremaybesomeimportantdifferencesbetweenthethreeseriesAfterWilson(1989).IgneousPetrogenesis.UnwinHyman-Kluwer4、岩相学与主要种属主要结构：玄武岩一般为斑状结构，少量为无斑隐晶或玻璃质结构，基质的结构类型较多，主要有：①粗玄结构(间粒结构)：在不规则排列的长条状斜长石微晶形成的间隙中，充填有若干个粒状辉石与磁铁矿颗粒(冷却较缓慢条件下结晶)②间隐结构：杂乱排列的斜长石之间，全部被隐晶质或玻璃质充填③拉斑玄武结构(间粒间隐结构)：介于前两者之间，充填物有辉石、磁铁矿、隐晶－玻璃质④玻基斑状结构：基质完全由火山玻璃组成。间隐结构间粒结构玻基斑状结构拉斑玄武岩（tholeiiticbasalt）主要矿物：斜长石（浅色）辉石（暗色）赤铁矿4、岩相学与主要种属亚碱性系列BeartoothMountains,byKurtHollocher,2003粗玄岩（dolerite）全晶质粗玄结构长6mm4、岩相学与主要种属亚碱性系列细碧岩（spilite）4、岩相学与主要种属亚碱性系列杏仁状构造高Na2O，钠长石＋绿泥石？海底玄武岩受到富Na海水的作用4、岩相学与主要种属碱性系列碱性橄榄玄武岩（alkaliolivinebasalt）橄榄安粗岩（碱性橄榄玄武岩的变种）（mugearite）（无紫苏辉石，含钛较高的普通辉石和透辉石，斜长石和碱性长石）（斜长石为更长石）4、岩相学与主要种属碱性系列碱玄岩（tephrite）fromBanned'ordanche,MontsDore,France角闪石似长石基质－斜长石w(Ne)5%,w(Ol)5%,SiO2明显不饱和，碱含量高含似长石、基性斜长石和含钛辉石4、岩相学与主要种属碱性系列碧玄岩（basanite）w(Ne)5%,w(Ol)5%,SiO2明显不饱和，碱含量高富橄榄石区别于碱玄岩相关的超镁铁质火山岩A.常见组成斑晶：橄榄石,辉石基质：橄榄石微晶,辉石微晶,基性玻璃B.常见类型苦橄岩：化学成分与橄榄岩相当玻基纯橄岩(麦美奇岩)：玻基斑状结构科马提岩：常见枕状构造,具独特的鬣刺结构和化学成分5、玄武岩成分变异的原因a地幔源区成分的差异性（举例，源区Al与Mg含量不同）源区富Al，岩浆先结晶钙长石（An），后结晶透辉石（Di），总体AnDi源区富Mg，岩浆先结晶透辉石（Di），后结晶钙长石（An），总体DiAn相同成分的地幔源区在不同的熔融条件(温度、压力、挥发份)下，可以产生不同成分的玄武岩5、玄武岩成分变异的原因b举例：压力的效应Kushiro(1968),J.Geophys.Res.,73,619-634.硅过饱和硅高度不饱和拉斑质碱性霞石镁橄榄石石英6、玄武岩形成的构造环境(图示)洋中脊大陆裂谷洋岛弧后ByEuropeanSpaceAgency7、玄武岩的构造环境（四大类）洋中脊玄武岩部分熔融程度高(20-30%),不相容元素亏损,一般出现拉斑玄武岩大陆溢流玄武岩部分熔融程度低,不相容元素富集,易出现碱性熔浆;随熔融程度的增高,不相容元素的比例降低,转而出现拉斑玄武岩质熔浆，常形成大火成岩省（LIPs）大陆边缘玄武岩熔融温度降低，熔融程度高，形成富含挥发份的熔浆.结晶速度快，且伴随明显的结晶分异作用，形成玄武岩-安山岩-英安岩组合源区浅源区深富含挥发份mid-oceanridgebasalt,MORBcontinentalfloodbasalt,CFBcontinentalmarginbasalt,CMB洋岛玄武岩oceanislandbasalt,OIB源区深部分熔融程度高,来自软流圈,可以出现拉斑玄武岩和碱性玄武岩第三节中酸性熔岩1基本特征成分特点：w(SiO2)含量大于52%，物理性质：粘度较大，挥发份高，野外产状：溢流式－爆发式，分布特点：岛弧、大陆边缘火成岩TAS分类图（IUGS,1989)ArenalVolcano,CostaRica2主要种属火成岩TAS分类图（IUGS,1989)流纹岩英安岩粗面岩安山岩粗面安山岩响岩玄武质安山岩玄武质粗面安山岩碱玄岩3安山岩的成因类型岛弧和大陆边缘(最多)大洋中脊板内裂谷形成环境正常的岛弧钙碱性岩系中的安山岩洋内岛弧中的安山岩埃达克岩(adakite)和TTG组合3.1岛弧安山岩（洋－陆and洋－洋俯冲带）Conceptualframeworkofsubductionfactory，afterYoshiyuki,2006,JMPS原料：大洋地壳，大陆地壳岩石圈地幔，地幔楔产物：1)钙碱性岩系中的安山岩＝俯冲洋壳的脱水导致地幔楔的部分熔融2)高Mg安山岩＝幔源岩浆分异or洋壳熔融并受到地幔楔交代3)埃达克岩(adakite)＝洋壳深俯冲后自身的部分熔融残留：改造后的洋壳掉落到地幔深部3.1岛弧安山岩（洋－陆and洋－洋俯冲带）oceantooceansubductionoceantocontinentsubductionCopyright©1984,byTasaGraphicArts,IncCopyright©1984,byTasaGraphicArts,Inc3.2大洋中脊、板内裂谷安山岩Ocean-OceanDivergenceContinent-Cont