第8章__巖漿的生成、運(yùn)移及演化(2)

1、第八章第八章 巖漿的生成、運(yùn)移與演化巖漿的生成、運(yùn)移與演化 巖漿的產(chǎn)生巖漿的產(chǎn)生 巖漿的演化機(jī)制巖漿的演化機(jī)制 巖漿的運(yùn)移與侵位巖漿的運(yùn)移與侵位1、巖漿產(chǎn)生的部位、巖漿產(chǎn)生的部位一、一、 巖漿的產(chǎn)生巖漿的產(chǎn)生一、一、 巖漿的產(chǎn)生巖漿的產(chǎn)生2、部分熔融作用及巖漿分凝聚集、部分熔融作用及巖漿分凝聚集 （1）部分熔融作用：）部分熔融作用：地殼和上地幔物質(zhì)，當(dāng)巖石地殼和上地幔物質(zhì)，當(dāng)巖石的溫度增高至固相線溫度時，相對低熔點(diǎn)的物質(zhì)，在共的溫度增高至固相線溫度時，相對低熔點(diǎn)的物質(zhì)，在共結(jié)點(diǎn)或同結(jié)線的位置首先熔融，產(chǎn)生近共結(jié)或低熔點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)或同結(jié)線的位置首先熔融，產(chǎn)生近共結(jié)或低熔點(diǎn)的巖漿。開始時，最初出現(xiàn)的液

2、體分布于兩種或三種礦物巖漿。開始時，最初出現(xiàn)的液體分布于兩種或三種礦物的交界部位，在這些部位實(shí)際上形成了一個局部的二元的交界部位，在這些部位實(shí)際上形成了一個局部的二元系或三元系，造成一個低溫熔融的溫度環(huán)境，隨熱量不系或三元系，造成一個低溫熔融的溫度環(huán)境，隨熱量不斷輸入，熔融程度增高，熔體數(shù)量增多。斷輸入，熔融程度增高，熔體數(shù)量增多。一、一、 巖漿的產(chǎn)生巖漿的產(chǎn)生xx2、部分熔融作用及巖漿分凝聚集、部分熔融作用及巖漿分凝聚集 概念：概念：是指熔融的巖漿液滴從源區(qū)巖石的粒間分離集是指熔融的巖漿液滴從源區(qū)巖石的粒間分離集 中的作用中的作用 控制因素：控制因素： 熔體分?jǐn)?shù)（即部分熔融程度）熔體分?jǐn)?shù)（即

3、部分熔融程度） 源區(qū)的滲透性源區(qū)的滲透性 熔體的密度與殘留固體的密度差產(chǎn)生的浮力熔體的密度與殘留固體的密度差產(chǎn)生的浮力 殘留固體與熔體的粘度殘留固體與熔體的粘度（2）巖漿的分凝聚集）巖漿的分凝聚集一、一、 巖漿的產(chǎn)生巖漿的產(chǎn)生部分熔融作部分熔融作用用 示示 意意 圖圖3、原生巖漿和派生巖漿、原生巖漿和派生巖漿（1）原生巖漿（）原生巖漿（primary magma)： 巖漿形成后成分未發(fā)生變化的巖漿玄武巖漿形成后成分未發(fā)生變化的巖漿玄武巖漿、巖漿、 花崗質(zhì)巖漿、安山巖漿等花崗質(zhì)巖漿、安山巖漿等（2）派生巖漿）派生巖漿(derivative magma): 由原生巖漿演化形成的巖漿由原生巖漿演化形

4、成的巖漿一、一、 巖漿的產(chǎn)生巖漿的產(chǎn)生4、巖漿形成的基本條件、巖漿形成的基本條件 A. 源區(qū)巖石源區(qū)巖石 B. 溫度的升高溫度的升高 C. 壓力的降低壓力的降低 D. 揮發(fā)組分的加入揮發(fā)組分的加入一、一、 巖漿的產(chǎn)生巖漿的產(chǎn)生地球中的熱源（地球中的熱源（Heat Sources in the Earth） 壓力和溫度隨深度的變化壓力和溫度隨深度的變化l P = r rgh； r-r-密度，密度，g-重力加重力加速度，速度，h-埋深埋深.l 從地表到地幔幾乎呈線性關(guān)系：從地表到地幔幾乎呈線性關(guān)系： 0.1GPa/3.3km l 地殼底部地殼底部 1 Gpal 地核（地核（Core）: r r快速

5、增大快速增大l 壓力梯度（壓力梯度（The Pressure Gradient ）：地幔巖石是如何熔融的地幔巖石是如何熔融的（How does the mantle melt?）B. 溫度升高溫度升高（Increase the temperature）C. 壓力降低（壓力降低（Lower the pressure）地幔底辟上升地幔底辟上升減壓熔融：可達(dá)減壓熔融：可達(dá) 30%絕熱線絕熱線D. 揮發(fā)組分的加入揮發(fā)組分的加入（Add volatiles ，especially H2O)地溫線地溫線水飽和水飽和二、巖漿的演化機(jī)制巖漿的演化機(jī)制主要包括：主要包括： 熔離作用熔離作用 擴(kuò)散擴(kuò)散-對流作用對

6、流作用 分離結(jié)晶作用分離結(jié)晶作用 1、分異作用：、分異作用：原來成分均勻的巖漿，在沒有外來物原來成分均勻的巖漿，在沒有外來物質(zhì)加入的情況下，依靠巖漿自身的演化，最終形成不同組質(zhì)加入的情況下，依靠巖漿自身的演化，最終形成不同組成的火成巖。成的火成巖。 巖漿從源區(qū)分離之后，溫度、壓力等條件發(fā)生了改變，隨即開巖漿從源區(qū)分離之后，溫度、壓力等條件發(fā)生了改變，隨即開始了巖漿演化歷程，從原生巖漿演化出派生巖漿，生成了多種巖石。始了巖漿演化歷程，從原生巖漿演化出派生巖漿，生成了多種巖石。在巖漿轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石的過程中都發(fā)生了什么作用呢？在巖漿轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石的過程中都發(fā)生了什么作用呢？主要有：主要有：分異作用、巖漿混合

7、作用、同化混染作用分異作用、巖漿混合作用、同化混染作用（1）熔離作用（）熔離作用（ ） 是指原來混溶的熔體因物理是指原來混溶的熔體因物理（如溫度、（如溫度、壓力的變化）壓力的變化）或化學(xué)或化學(xué)（如第三種組分的加（如第三種組分的加入）入）的原因分離為不混溶或混溶程度低的的原因分離為不混溶或混溶程度低的兩種熔體的過程。兩種熔體的過程。1、分異作用、分異作用二、巖漿的演化機(jī)制巖漿的演化機(jī)制某些實(shí)例：某些實(shí)例：Some Examples 在富鐵的拉斑玄武巖中可見到晚期的富硅在富鐵的拉斑玄武巖中可見到晚期的富硅 的花崗質(zhì)不混溶體的花崗質(zhì)不混溶體 硫化物硫化物硅酸鹽不混溶體硅酸鹽不混溶體 (massive

8、 sulfide deposits) 月球玄武巖中的富鐵球粒存在于富硅富鉀月球玄武巖中的富鐵球粒存在于富硅富鉀的玻璃基質(zhì)中的玻璃基質(zhì)中 （2）擴(kuò)散對流作用）擴(kuò)散對流作用 含義：含義：原來均一的巖漿，由于液態(tài)的巖漿體內(nèi)原來均一的巖漿，由于液態(tài)的巖漿體內(nèi)部及其與相接觸的圍巖間存在溫度梯度，導(dǎo)致產(chǎn)部及其與相接觸的圍巖間存在溫度梯度，導(dǎo)致產(chǎn)生成分梯度的作用。此時，熱量和物質(zhì)通過液生成分梯度的作用。此時，熱量和物質(zhì)通過液液界面進(jìn)行擴(kuò)散對流，使高熔點(diǎn)的組分向著低溫液界面進(jìn)行擴(kuò)散對流，使高熔點(diǎn)的組分向著低溫的熔體邊部遷移，冷凝較早，形成較基性富含高的熔體邊部遷移，冷凝較早，形成較基性富含高熔點(diǎn)組分的的邊緣帶

9、；而低熔點(diǎn)的組分則向高溫熔點(diǎn)組分的的邊緣帶；而低熔點(diǎn)的組分則向高溫的熔體內(nèi)部遷移，冷凝較晚，生成了較酸性富含的熔體內(nèi)部遷移，冷凝較晚，生成了較酸性富含低熔點(diǎn)組分的內(nèi)部帶。低熔點(diǎn)組分的內(nèi)部帶。1、分異作用、分異作用巖漿中物質(zhì)擴(kuò)散的驅(qū)動力：巖漿中物質(zhì)擴(kuò)散的驅(qū)動力： 溫度梯度、濃度梯度或化學(xué)位梯度溫度梯度、濃度梯度或化學(xué)位梯度實(shí)例：實(shí)例： 巖體的邊部巖體的邊部暗色組分的富集暗色組分的富集對流巖漿房對流巖漿房中的側(cè)壁結(jié)晶分中的側(cè)壁結(jié)晶分異作用異作用 1、分異作用分異作用（3）分離結(jié)晶作用）分離結(jié)晶作用(結(jié)晶分異作用結(jié)晶分異作用) 概念：概念：是指由于巖漿中結(jié)晶的固相物質(zhì)是指由于巖漿中結(jié)晶的固相物質(zhì)的分

10、離，使殘余巖漿成分發(fā)生變化的作用。的分離，使殘余巖漿成分發(fā)生變化的作用。 類型：類型： A. 流動分異作用流動分異作用 B. 重力分離結(jié)晶作用重力分離結(jié)晶作用二、巖漿的演化機(jī)制巖漿的演化機(jī)制A. 流動分異作用流動分異作用特點(diǎn)：特點(diǎn)：主要發(fā)生在流速變化較大的巖漿通道內(nèi)，如巖墻和主要發(fā)生在流速變化較大的巖漿通道內(nèi)，如巖墻和巖脈中巖脈中原因：原因：巖漿與上侵通道側(cè)壁圍巖間的粘滯摩擦作用使流速巖漿與上侵通道側(cè)壁圍巖間的粘滯摩擦作用使流速從通道中心向邊緣降低，導(dǎo)致礦物晶體向流速高的中從通道中心向邊緣降低，導(dǎo)致礦物晶體向流速高的中心帶集中，使結(jié)晶的礦物與熔體分離。心帶集中，使結(jié)晶的礦物與熔體分離。規(guī)模：規(guī)

11、模：影響有限，大巖體僅限于巖體與圍巖的接觸帶影響有限，大巖體僅限于巖體與圍巖的接觸帶（3）分離結(jié)晶作用）分離結(jié)晶作用1、分異作用分異作用流動分異作用的特點(diǎn)：流動分異作用的特點(diǎn)： Flow segregation流動方向相對位移相對位移顆粒分散壓力顆粒分散壓力圍巖圍巖B. 重力分離結(jié)晶作用重力分離結(jié)晶作用 早結(jié)晶的礦物因其與巖漿之間的密度差下早結(jié)晶的礦物因其與巖漿之間的密度差下沉到巖漿房的底部，或上浮到巖漿房頂部。沉到巖漿房的底部，或上浮到巖漿房頂部。l 影響晶體能否從巖漿中沉降分離的因素：影響晶體能否從巖漿中沉降分離的因素： 晶體與巖漿的密度差晶體與巖漿的密度差 晶體直徑（晶體直徑（B）的大小

12、）的大小 巖漿的粘度巖漿的粘度（3）分離結(jié)晶作用）分離結(jié)晶作用晶體的沉降速度遵循：晶體的沉降速度遵循：Stokes LawV = 礦物沉降速度礦物沉降速度 (cm/sec)g = 重力加速度重力加速度 (980 cm/sec) r = 球形顆粒的半徑球形顆粒的半徑 (cm)r rs= 固態(tài)球形顆粒的密度固態(tài)球形顆粒的密度 (g/cm3)r rl= 熔體的密度熔體的密度 (g/cm3)h h = 熔體的粘度熔體的粘度 (1 c/cm.sec = 1 poise)V2gr ()92= =- -r rr rh hsl舉例：舉例： 玄武巖中的橄欖石：玄武巖中的橄欖石：Olivine in basalt

13、 橄欖石橄欖石 (r rs = 3.3 g/cm3, r = 0.1 cm) 玄武質(zhì)熔體玄武質(zhì)熔體 (r rl = 2.65 g/cm3, h h = 1000 poise) V = 29800.12 (3.3-2.65)/91000 = 0.0013 cm/sec舉例：舉例： 流紋質(zhì)熔體：流紋質(zhì)熔體：Rhyolitic melt h h = 107 poise and r rl = 2.3 g/cm3 角閃石晶體角閃石晶體 (r rs = 3.2 g/cm3, r = 0.1 cm) V = 2 10-7 cm/sec, or 6 cm/year 長石長石 (r rl = 2.7 g/cm3

14、) V = 2 cm/year 則在則在104年時形成年時形成 200 m 厚的巖石厚的巖石 （冷卻形成（冷卻形成巖株）巖株） 假如晶體半徑為假如晶體半徑為 0.5 cm，將會每年沉淀，將會每年沉淀 0.65 m, 或或6.5 km/ 104 年。年。l 礦物分離結(jié)晶的順序鮑文（礦物分離結(jié)晶的順序鮑文（Bowen,1928）反應(yīng)系列）反應(yīng)系列橄欖石橄欖石基性斜長石基性斜長石斜方輝石斜方輝石單斜輝石單斜輝石角閃石角閃石黑云母黑云母（尖晶石）（尖晶石）溫度升高方向溫度升高方向鉀長石鉀長石白云母白云母石石 英英 酸性斜長石酸性斜長石基中性斜長石基中性斜長石中性斜長石中性斜長石l鮑文反應(yīng)系列的巖石學(xué)意

15、義鮑文反應(yīng)系列的巖石學(xué)意義橄欖石橄欖石基性斜長石基性斜長石斜方輝石斜方輝石單斜輝石單斜輝石角閃石角閃石黑云黑云母母（尖晶石）（尖晶石）溫度升高方向溫度升高方向鉀長石鉀長石白云母白云母石石 英英 酸性斜長石酸性斜長石基中性斜長石基中性斜長石中性斜長石中性斜長石1）解釋巖漿中礦物結(jié)晶順序2）解釋巖漿中礦物共生規(guī)律，兩個系列結(jié)晶溫度相當(dāng)?shù)?礦物可以共生3）解釋暗色礦物間的反應(yīng)變結(jié)構(gòu)和斜長石正環(huán)帶結(jié)構(gòu)4）玄武質(zhì)巖漿經(jīng)分離結(jié)晶作用可逐步形成酸性巖漿玄武巖漿分離玄武巖漿分離結(jié)晶作用形成結(jié)晶作用形成的層狀侵入體的層狀侵入體分分離離結(jié)結(jié)晶晶形形成成的的堆堆積積結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)萃取的橄欖石萃取的橄欖石橄欖石聚集橄欖石聚

16、集橄欖石抽出橄欖石抽出母母巖巖漿漿刻度突變刻度突變2、巖漿混合作用（巖漿混合作用（ Magma Mixing ）（1）概念：）概念：由兩種或兩種以上的不同成分的巖漿以由兩種或兩種以上的不同成分的巖漿以不同的比例混合，形成一系列過渡類型巖漿的作用。不同的比例混合，形成一系列過渡類型巖漿的作用。（2）識別標(biāo)志：）識別標(biāo)志： 1）混合不徹底時，基性端元和酸性端元及二者間的過渡）混合不徹底時，基性端元和酸性端元及二者間的過渡巖石同時出現(xiàn)；在巖體中可見到一些基性端元的巖石團(tuán)塊、巖石同時出現(xiàn)；在巖體中可見到一些基性端元的巖石團(tuán)塊、微粒包體等微粒包體等 2） 礦物間出現(xiàn)明顯的不平衡現(xiàn)象：兩種成分差別較大的礦

17、物間出現(xiàn)明顯的不平衡現(xiàn)象：兩種成分差別較大的斜長石的共存等斜長石的共存等 3）混合徹底：對于一套巖石來說，端元組分與混合組分）混合徹底：對于一套巖石來說，端元組分與混合組分在在 Harker-type 變異圖上應(yīng)該呈一條直線變異圖上應(yīng)該呈一條直線3、同化混染作用同化混染作用(assimilation)（1）概念：）概念：巖漿熔化或溶解圍巖或捕虜?shù)膰鷰r碎塊，將改巖漿熔化或溶解圍巖或捕虜?shù)膰鷰r碎塊，將改變巖漿的成分，當(dāng)熔化或溶解較徹底時，稱同化作用；不變巖漿的成分，當(dāng)熔化或溶解較徹底時，稱同化作用；不徹底時可有未熔物質(zhì)的殘留，稱為混染作用。徹底時可有未熔物質(zhì)的殘留，稱為混染作用。（2）同化混染的可

18、能方式：）同化混染的可能方式： 1）巖漿熔化比自己熔點(diǎn)低的圍巖物質(zhì)，使熔體的總成分）巖漿熔化比自己熔點(diǎn)低的圍巖物質(zhì)，使熔體的總成分發(fā)生改變。發(fā)生改變。 2）巖漿不能熔化比自己熔點(diǎn)更高的圍巖，只能通過離子）巖漿不能熔化比自己熔點(diǎn)更高的圍巖，只能通過離子交換反應(yīng)，改變圍巖及捕虜體成分，使之達(dá)到平衡。交換反應(yīng)，改變圍巖及捕虜體成分，使之達(dá)到平衡。 3）與巖漿相適應(yīng)的圍巖物質(zhì)可在巖漿中保持穩(wěn)定，如玄）與巖漿相適應(yīng)的圍巖物質(zhì)可在巖漿中保持穩(wěn)定，如玄武巖中的地幔橄欖巖包體。武巖中的地幔橄欖巖包體。（3）同化混染作用的鑒別標(biāo)志：）同化混染作用的鑒別標(biāo)志： 1）主要出現(xiàn)在大型侵入體的邊緣帶，與圍巖之間常形成漸

19、）主要出現(xiàn)在大型侵入體的邊緣帶，與圍巖之間常形成漸變過渡帶；變過渡帶； 2）在同化混染帶，常含有圍巖的捕虜體或捕虜晶，出現(xiàn)不）在同化混染帶，常含有圍巖的捕虜體或捕虜晶，出現(xiàn)不平衡礦物和不平衡結(jié)構(gòu)，如花崗巖中出現(xiàn)硅輝石；平衡礦物和不平衡結(jié)構(gòu)，如花崗巖中出現(xiàn)硅輝石； 3）巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不均一，出現(xiàn)斑雜構(gòu)造。）巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不均一，出現(xiàn)斑雜構(gòu)造。 本節(jié)提示：本節(jié)提示： （1）自然界中火成巖類型復(fù)雜多樣的原因之一，）自然界中火成巖類型復(fù)雜多樣的原因之一，就是與巖漿演化有關(guān)。就是與巖漿演化有關(guān)。 （2） 巖漿演化過程中，所涉及到的作用往往是多巖漿演化過程中，所涉及到的作用往往是多種作用的結(jié)合。比如，

20、巖漿的同化混染作用和巖種作用的結(jié)合。比如，巖漿的同化混染作用和巖漿的分離結(jié)晶作用可能是同時發(fā)生的；分離結(jié)晶漿的分離結(jié)晶作用可能是同時發(fā)生的；分離結(jié)晶作用和更原始巖漿的再注入可能是同時發(fā)生的。作用和更原始巖漿的再注入可能是同時發(fā)生的。AFC：assimilation + Fractional crystallization Fractional crystallization + recharge of more primitive magma三、巖漿的上升和侵位三、巖漿的上升和侵位 巖漿上升的動力巖漿上升的動力密度差和由于張開裂隙而密度差和由于張開裂隙而發(fā)生的減壓作用發(fā)生的減壓作用 平衡浮力高度：平衡浮力高度：當(dāng)巖漿上升至與其密度相當(dāng)當(dāng)巖漿上升至與其密度相當(dāng)?shù)膰鷰r時，巖漿體停止移動形成侵入巖。這一的圍巖時，巖漿體停止移動形成侵入巖。這一位置可稱為位置可稱為平衡浮力高度平衡浮力高度三、巖漿侵位機(jī)制三、巖漿侵位機(jī)制A.底辟上升和侵位是連續(xù)的過程底辟上升和侵位是連續(xù)的過程B.底辟侵位的主要驅(qū)動力底辟侵位的主要驅(qū)動力巖漿巖漿的浮力和熱動力的浮力和熱動力C. 演化階段：早期穹隆階段、中演化階段：早期穹隆階段、中期底辟上升階段、晚期側(cè)向擠期底辟上升階段、晚期側(cè)向擠斷（氣球膨脹）階段斷（氣球膨脹）階段D.