国家级精品课程:岩浆岩岩石学(1-6章)发表时间:2006-05-2 第一章绪论(1)地球上存在着大量火山(活火山、死火山、休眠火山〕(2).现代火山喷发(3).火山喷溢产物-挥发份、碎屑(1)地球的圈层结构(2)岩浆得起源条件(3)岩浆及其研究意义● 岩石类型及其鉴别特征● 岩石系列与组合● 岩石成因● 岩浆作用与构造环境● 火成岩岩石探针与当代地球科学前缘(4)基本概念●岩石:天然产出的,由一种或多种矿物或火山玻璃、生物遗骸、胶体组成的固态集合体●岩浆岩:它是由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆,在侵入地下或喷出地表冷凝而成的岩石●岩石学:是专门研究地壳、地幔及其它星体产出的岩石的分布、产状、成分、结构、构造、分类、命名、成因、演化等方面的科学a.岩类学:或称描述岩石学或岩相学,它主要是研究岩石的产状、分布、组成、分类、命名等方面的问题b.岩理学:又称理论岩石学或成因岩石学,它主要是研究岩石的形成条件及成因等方面的问题●岩浆岩岩石学:是研究岩浆的起源、运移、演化、结晶及岩浆岩的组成、结构、构造、产状、分布、分类、命名、共生组合、成因机理及与构造、矿产关系等的一门独立科学(5)岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的主要判别标志●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。
●岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造。
霞石、白榴石、气孔、杏仁构造。
●岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线,呈各种各样的形态存在在于地层中,有的平行,有的切穿围岩的层理和片理。
●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。
●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。
●岩浆岩中没有任何生物遗迹。
(6)关于岩浆的讨论●岩浆的概念岩浆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、含有挥发份的熔融体(熔体)。
少数情况下有:碳酸盐岩浆金属硫化物及金属氧化物岩浆主要成分:硅酸盐SiO2,Al2O3,FeO,Fe2O3,MgO,CaO,Na2O,K2O,H2OSiO2=40%~75%挥发份(<6%)H2O,CO2,CO,N2,SO2,SO3,H2S,HCl,H2F成矿金属元素●岩浆的温度a.观察现代熔岩流的温度通常:700℃~1200℃基性熔岩:1025℃~1225℃酸性熔岩:735℃~890℃b.研究地质温度计:某些造岩矿物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结晶时的温度。
例如:方石英转变为鳞石英:1470℃正长石分解为白榴石和二氧化硅:1170℃普通角闪石暗化:1050℃大气压下黑云母分解、暗化:1050~840℃鳞石英转变为β-石英:870℃棕色角闪石转变为绿色角闪石:750℃β-石英转变为α-石英:575℃c.熔化岩浆岩的方法通过岩浆岩的重熔和再结晶实验,也可得知其大致温度。
一个大气压下,玄武岩开始结晶的温度为1235~1160℃完全结晶是1060℃。
一个大气压下,花岗岩的熔点为950±50℃d.玻璃包裹体均一法测温霞石岩中橄榄石均一温度为1220~1290℃辉石均一温度为1120~1280℃流纹岩中石英均一温度为790~1220℃透长石均一温度为1100~1200℃e.地质温度计及地质压力计热力学、岩石物理化学、实验岩石学资料能斯特分配定律平衡共生矿物有成分分配函数计算矿物结晶温度二长石温度计、二辉石温度计、钛铁氧化物温度计等粘度:是液体或半流体流动的难易程度。
单位:Pa.S帕斯卡.秒)(相当于20度时水的粘度的1000倍〕。
影响粘度的因素:a.氧化物:SiO2,Al2O3,Cr2O3的存在使粘度增加,尤其SiO2 。
因此,基性岩粘度小,以溢流为主;酸性岩粘度大,多以爆发形式为主。
b.挥发份:其存在将显著降低岩浆粘度。
挥发份增加,粘度降低。
c.温度:温度升高,粘度降低。
d.压力:对于不含水的干岩浆,压力升高,粘度增加。
对于富水岩浆,较为复杂:(7)岩浆作用●地下深处的岩浆,在其挥发份和地质应力的作用下,沿构造脆弱带上升到地壳上部或地表,岩浆上升运移过程中,由于物理化学条件的改变,又不断地改变自己的成分,最后凝固成岩浆岩,这一复杂过程,称为岩浆作用。
●侵入地壳之中-侵入作用-侵入岩●喷出地表-喷出作用-喷出岩第一章绪论第二章岩浆岩的物质成分第三章岩浆岩的结构构造第四章岩浆岩的产状和相第五章岩浆岩的分类第六章超基性岩类第七章基性岩类第八章中性岩类第九章酸性岩类第十章中性碱性岩、碱...第二章岩浆岩的物质成分一、岩浆岩的化学成份1.造岩元素:O,Si,Al,Fe,Mg,Ca,Na,K,Ti等,其总和约占岩浆岩总重量的99.25% 氧的含量最高,占岩浆岩重量的46.59%,占体积的94.2%2.次要元素:P,H,Mn,B等3.以氧化物表示:SiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MgO,CaO,K2O,Na2O和H2O等9种最重要,占岩浆岩平均化学成分的98%左右.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FeO>Fe2O3Na2O0~15%霞石岩中可达19.48%K2O一般<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%TiO20~2%很少超过5%P2O50~0.5%很少超过3%MnO0~0.3%很少超过2%4. SiO2 是最重要的成分。
是岩石酸性程度(基性程度)的标志。
超基性岩SiO2<45%基性岩SiO2=45~53%中性岩SiO2=53~66%酸性岩SiO2>66%5. 岩浆岩化学成分变化规律6.微量元素岩浆中存在大量微量元素:Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Ta、Pb、Th、U 等微量元素丰度及其比值(如K/Rb、K/Ba、Rb/Sr、Nb/Ta、Th/U等〕,对探讨岩石成因和岩浆演化有重要意义。
7. 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及其演化具有重要意义.二、岩浆岩的矿物成份·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。
(一)、硅铝矿物和铁镁矿物·1.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。
·2.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。
·3.色率:岩浆岩中暗色矿物的百分含量称为色率。
·4.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0~30之间。
·5.暗色岩:色率在60~100,以暗色矿物占优势的岩石称为暗色岩。
如橄榄岩、辉长岩等。
·6.根据色率:可以粗略判断岩石的成分和酸性程度。
(二)、主要矿物、次要矿物、副矿物·1. 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。
·2. 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。
·3. 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。
(三)、岩浆岩矿物的成因类型按矿物形成阶段及形成时的物理化学条件划分·1. 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:矿物从岩浆中析出后,因温度、压力、成分等发生变化,使这些矿物受到部分溶蚀、反应或分解。
其中尚未遭受变化的残余部分叫残余矿物;已经受反应、分解而形成的新矿物称反应矿物。
如橄榄石的辉石反应边。
·2. 成岩矿物:在岩浆完全结晶后,由于外界物理化学条件的变化(主要是温度和压力的降低〕,使原生岩浆矿物发生转变而新形成的矿物叫成岩矿物。
如透长石→正长石。
·3. 岩浆期后矿物:在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后,由于受残余挥发份和岩浆期后溶液作用而生成岩浆期后矿物。
它们往往交代原生矿物或充填在矿物的孔隙及晶洞中。
·4. 它生矿物:它们是由于岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的。
这类矿物的形成反映了岩浆中外来组分的参与。
如富铝矿物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同化了富铝围岩的产物。
·5. 外生矿物:岩浆受外营力,如地表风化形成的矿物,也称表生矿物。
如绢云母、高岭石。
岩浆期后矿物,尤其是一些自变质矿物常常与外生矿物难以区别,镜下无法区分时,统称为次生矿物。
(四)、矿物共生组合规律及其与化学成分的关系· 1. SiO2含量对矿物共生组合的影响石英→游离的SiO2结晶产物→岩浆中SiO2过饱和指示矿物镁橄榄石→岩浆中SiO2不足(不饱和)指示矿物岩浆中石英与镁橄榄石不共生Mg2SiO4 + SiO2 MgSiO3(1557℃) 镁橄榄石液相顽火辉石霞石、白榴石等似长石类矿物与石英不共生NaAlSiO4 + 2SiO2 NaAlSi3O8霞石液相钠长石KAlSiO4 + 2SiO2 KAlSi3O8白榴石液相正长石饱和矿物:岩浆中可以与石英共生的矿物。
不饱和矿物:岩浆中不能与石英共生的矿物。
过饱和岩石饱和岩石不饱和岩石六种典型的岩浆岩矿物共生组合·(1)橄榄石-辉石组合:相当于超基性岩,钙、铁、镁多而硅少,且贫碱,出现大量镁铁矿物(橄榄石-辉石等),不出现石英和长石。
·(2)基性斜长石-辉石组合:相当于基性岩,铝和钙较多,铁、镁和硅均较充分,主要形成基性斜长石和辉石,二者近于1:1,不出现石英。
·(3)中性斜长石-角闪石组合:相当于中性岩,钠、钾略有增加,铝、硅、钙、铁、镁均较充分,主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母,可能出现少量石英和钾长石,浅色矿物:暗色矿物≈2:1。