南京大學普通地質(zhì)學3普地火成巖課件

第三章巖漿作用與火成巖Chapter3Magmatism&igneousrock普通地質(zhì)學(GeneralGeology)Chapter3Magmatism&igneousrock

Introduction

1火山(volcano),是一種嚴重危害人類生存的地質(zhì)災(zāi)害Geologicaldisaster。常伴有地震(Earthquake).

2100年前世界著名的火山噴發(fā)Famousvolaniceruptionintheworld

1）公元79.8.24,意Vesuvius(維蘇威)火山爆發(fā),煙柱達13公里高;火

山灰厚7m,埋沒了Pompeii（龐貝）等三座城市.現(xiàn)為著名旅游地。

2）1883.5.20-28日,印尼爪哇島與蘇門答臘之間的喀拉喀托火山爆

發(fā),火山灰柱27公里高、總量18立方公里,落灰遍布全球；將75平

方公里的海島炸掉50平方公里。

3）富士山火山：最近一次噴發(fā)1707年.位于日本本州中南靜岡縣,高

3776米.山下櫻花、山頂積雪,自然景色優(yōu)美。

4）1902.5.8夜,西印度群島Pelee(培雷）火山爆發(fā),以200km/h傾瀉

而下,傾刻之間，山腳下的St.Pierre（圣佩爾市）毀于一旦，2.8

萬人死亡,僅2人幸存。形成1397米火山島。3近期噴發(fā)的火山Recentvolcaniceruption

●(美)圣海侖斯：1983年,2450米高。

●夏威夷基拉韋爾：共8900米高,水下4900米,火山錐在水面

之上4000米,全球最高。1920年又噴發(fā)。

●阿留申島博各斯洛夫：1796-1907年,高出洋底1600米。

●日本九州中部阿蘇：1980年,1592米高。

●東京附近三宅島：00.8.10-18,火山黑煙柱高達3000m。

4我國的火山

VolcanoofChina

●北疆烏蘇縣SW45km,N84o23’,E44o11’,02年8-9月泥火山噴發(fā)。在200x80m范圍內(nèi),共80多個活火山口。產(chǎn)在J和N2交接帶。

●南疆于田縣卡兒達西火山群:1951.5.27爆發(fā),伴有煙柱噴出,錐頂4900米.是我國最近的火山活動記錄。

●白頭山天池：1597年和1702年二次噴發(fā).火山口東西3km、南北4km,周長11.3km,水深>200m,最深370m.為游覽勝地。

●黑龍江五大連池和南京六合縣方山：均為5萬年來形成的堿性玄武巖火山,是典型的破火山口。2000年

Section1Extrusion(Eruption)&extrusiverocks

1.火成巖占地殼巖石體積的64.7%。

2.巖漿(magma)：形成于地下深處的、具有較大粘性的

高溫熔融流體物質(zhì)。

●成分:硅酸鹽+1-8%以水為主的揮發(fā)物質(zhì);

●源區(qū):地表之下50-200公里；

●條件:溫度800-1200°C；壓力10千巴大氣壓（40公里）3.巖漿作用Magmatism：巖漿發(fā)育、運動、固結(jié)成火成巖的作用.巖漿噴出地表的過程,稱火山作用Volcanism。早期爆炸噴出,晚期地表溢流.未到達地殼而在地下某深處冷凝結(jié)晶固結(jié)的過程,稱為侵入作用Intrusion。

由于巖漿高溫、高壓，具有潛在的活動能量，能沿早先地殼活動中形成的薄弱帶（如斷層帶）向低壓方向運動。

4.二類火成巖Twotypesofigneousrock

●

侵入巖Intrusiverock：地下深處冷凝結(jié)晶的巖漿巖。

●火山巖Volcanicrock：巖漿噴到地表、氣體逃逸、冷凝而成的巖石。又分火山碎屑巖Volcanoclastrock（噴到空中炸碎的巖漿與圍巖碎塊,落下堆積而成和熔巖Lava(地表溢流而冷凝)兩種。

5.噴出作用Extrusion

●噴出與否與地殼的活動有關(guān)。

有地殼活動才能打破巖漿的平衡,地殼產(chǎn)生斷裂巖漿才能順之上涌。

●

噴出強度與巖漿的粘性有關(guān)(viscosity)

巖漿由二部分構(gòu)成：硅氧四面體或硅鋁氧化物和金屬陽離子。[SiO4]-4、[AlSi3O8]-+K，Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，前者含量高，則巖漿粘性大,呈酸性,難流動,多為爆發(fā)相;反之,粘性小,呈基性,易流動,多表現(xiàn)為噴溢相。

●火山噴發(fā)物質(zhì)的構(gòu)成Compositionsofvolcanicmaerial

a.氣體Gas：水汽、二氧化碳、硫化物等。6

噴發(fā)方式Eruptingpatterns

裂隙式噴發(fā)Fissure：巖漿沿斷裂溢出，固體噴發(fā)物較少。

中心式噴發(fā)Central：形成盾形火山錐,坡度2-4度,小于150。

7噴發(fā)強度Intensityoferuption

a.強烈爆發(fā)

b.寧靜噴溢:地中海斯特龍?zhí)乩鹕?天然的“海上燈塔”）

8火山通道Volcanicpath：巖漿流出的地方.

●在近地面冷凝的巖漿形成火山頸，巖石稱次火山巖.

●火山也可以把泥漿和水一起噴發(fā)出來，形成泥火山。

●

復式火山錐：火山碎屑與熔巖互層.

9熔巖類型及其特征Type&characteroflava

●

按SiO2含量%的分類(國際通用)

超基性Ultrabasicmagma:<45%;(▲超鎂鐵質(zhì)Ultramafic)

基性Basicmagma:45-52%;(▲鎂鐵質(zhì)Mafic)

中性Intermadiatemagma(Andesitemagma):52-65%;

酸性Acidicmagma:>65%繩狀熔巖流10各類代表性熔巖介紹Representativelavas

10.1超鎂鐵熔巖(ultramafic):科馬提巖(komatiite)

●

分布于南非和澳大利亞。

●

具鬣刺結(jié)構(gòu)Mane:快速冷凝而成的長條狀橄欖石骸晶集合體,常充填于橄欖巖或輝石巖裂隙中。

10.2基性熔巖(basic):玄武巖(basalt)

●

黑色,致密,比重大,粘性小,有柱狀節(jié)理.噴發(fā)寧靜

（氣體易溢出）。

●

海底噴發(fā)形成枕狀構(gòu)造（Pillowlava）,頂突底平。

●

著名產(chǎn)地：印度德干高原，厚3000米，面積100萬平方

公里。實例：我國峨眉山P1玄武巖。

●

礦產(chǎn)：Cu、Fe、鑄石材料.

10.3中性巖漿:粘性較大、爆炸噴發(fā),多形成復式火山錐。

安山巖（Andesite）：淺色、有氣孔(vesicular,泡)、

杏仁體(amygdaloid)(b)(c)

美國俄勒岡州克拉特爾陸地火山湖形成過程海底火山作用正在海島上噴發(fā)的中心式火山

Section2Intrisionandintrusiverock

1.侵入作用(intrusion)

●

侵入巖(intrusiverock):巖漿在向上運動的侵入過程

中逐漸冷凝結(jié)晶形成的巖石。可分為：

深成侵入巖(深成巖):>5公里深處形成。

淺成侵入巖(淺成巖):<5公里深處形成。

●圍巖Wallrock:被巖漿侵入的巖石。

1.1同化作用、混染作用Assimilation&contamination

●

同化：熱巖漿體積>>圍巖,巖漿對冷圍巖的吞噬與化

學作用，最終使圍巖成為火成巖的一部分。

●

混染：巖漿體積不夠大,不足以完全吞噬圍巖,導致

圍巖對巖漿的明顯化學反應(yīng),改變巖漿的成分?！穹旙wXenolith：邊部圍巖碎塊掉進巖漿，巖漿快速

冷凝后尚未被完全“吞噬”或同化。1.2結(jié)晶分異作用Crystalizationdefferentiation

定義:巖漿在冷凝過程上，按一定規(guī)律依次結(jié)晶出不同

礦物的過程。

熔點高比重大的礦物先結(jié)晶，導致巖漿成分不斷改變。

1.3鮑溫反應(yīng)系列Bowenreactionseries：美國巖石學家鮑溫

用富含橄欖石的玄武巖漿做實驗，得出主要礦物結(jié)晶分異規(guī)律。分為:

(1)連續(xù)反應(yīng)系列：化學成分連續(xù)變化；內(nèi)部結(jié)構(gòu)無根

本變化；為淺色礦物所獨有。

●(高溫的)基性斜長石(拉長石,培長石,鈣長石Ca[Al2Si2O8])→中性

斜長石(中長石)→酸性斜長石(鈉長石Na[AlSi3O8],更長石)→鉀

長石→白云母→(低溫)石英。

●端員成分為鈉長石與鈣長石,二者能以任何比例混溶。

(2)不連續(xù)反應(yīng)系列：化學成分有差異；內(nèi)部結(jié)構(gòu)有顯著

變化；為暗色礦物或鐵鎂礦物所獨有。

●(高溫的)橄欖石→輝石→角閃石→黑云母→鉀長石→白云母

→(低溫的)石英。1.3.3巖漿結(jié)晶出的巖石順序Crystalorderofmagmaticrock

超鎂鐵巖(橄欖巖)→鎂鐵巖(輝長巖)→中性巖(閃長巖)

→酸性巖(花崗巖)→偉晶巖

1.3.4偉晶巖Pegmatite：殘余巖漿結(jié)晶而成。

●

溫度500度到800度。

●

揮發(fā)分高，主要是長英質(zhì)。

●

結(jié)晶緩慢，形成粗大晶體。

●

富含成礦物質(zhì)：Au,Ag,Cu,W,Zn,Mo,U。

1.3.5單一原始巖漿的觀點是不正確的

鮑溫反應(yīng)系列的核心是“單一原始巖漿的觀點”。據(jù)此,100份原始巖漿只可結(jié)晶出5-10份花崗巖。但陸地上的花崗巖遠大于玄武巖；而大洋中只有玄武巖而無花崗巖。故鮑溫實驗得出的結(jié)晶順序規(guī)律是對的,而單一原始巖漿的觀點是錯的。2.侵入巖的產(chǎn)狀Attitude:侵入巖的形態(tài)、大小、與圍巖的關(guān)系。(1)巖體：分巖株與巖基二種。

●巖株(stock):出露面積在10-100km2。

●巖基(batholith):出露面積大于100km2。(2)巖脈(dyke)：分巖墻與巖床二種。

●巖墻(dyke)-與地層層理垂直，巖漿沿圍巖的裂縫擠入。

●巖床(sill)-與地層層理平行，巖漿沿層間的空隙擠入。

Section3Textureandstructureofigneousrock1.火成巖的結(jié)構(gòu)(texture):指礦物的結(jié)晶程度、晶粒大小、晶體形態(tài)和晶粒間的相互關(guān)系

(1)按結(jié)晶程度：全晶質(zhì)phanero-crystalline（花崗巖）、隱晶質(zhì)質(zhì)-玻璃質(zhì)Crypto-crystallinetoglass(黑曜巖)、半晶質(zhì)(淺成巖）

(2)按晶粒大小

粗粒結(jié)構(gòu):晶體粒徑5mm

中粒結(jié)構(gòu):晶體粒徑5-1mm

細粒結(jié)構(gòu):晶體粒徑1-0.1mm(肉眼可辨0.1-0.2mm)

微粒結(jié)構(gòu):晶體粒徑0.1mm

（3）按晶體的完整程度

自形:緩慢結(jié)晶，晶形規(guī)則;它形:速冷，晶形不規(guī)則;半自形

（4）按晶體的相對大小

●等粒結(jié)構(gòu),不等粒結(jié)構(gòu)

●似斑狀結(jié)構(gòu)Porphyroid（侵入巖）:基質(zhì)為顯晶質(zhì),成分與斑晶相同.反應(yīng)穩(wěn)定、緩慢結(jié)晶的環(huán)境。

●斑晶（phenocryst）：粗大的晶體;

基質(zhì)（matrix）:斑晶周圍細小的顆粒.

以石英大小為標準，分粗、中細和顯晶質(zhì)、隱晶質(zhì)和玻璃質(zhì)等

●斑狀結(jié)構(gòu)Porphyritic：基質(zhì)為隱晶或玻璃質(zhì).（火山巖的典型結(jié)構(gòu)）2.火成巖的構(gòu)造(structure):指礦物集合體的形態(tài)、大小、空間分布.能反映其形成條件.a.斑狀結(jié)構(gòu)b.似斑狀結(jié)構(gòu)●

氣孔構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造●

流動構(gòu)造Flow:柱狀、片狀礦物或俘虜體定向排列?！?/p>

流紋構(gòu)造Rhyotaxitic：流紋巖中不同的礦物成分、不同的顏色、拉長的氣孔相互線狀或彎曲狀平行排列?！窬Ф礃?gòu)造Miarolitic：巖漿冷凝收縮形成的渾圓狀空洞,內(nèi)常生長有晶族。不同于氣孔.為不均質(zhì)的堿性花崗巖(A型)典型構(gòu)造?！?/p>

球狀構(gòu)造Orbicular：由不同礦物組成的同心圓殼圍繞中心分布而成。特征：各圈中的礦物呈放射狀分布。成因：巖漿中的某些組分脈動式過飽和結(jié)晶而形成?！駥訝顦?gòu)造(bedded):熔巖-沉積夾層-熔巖平行排列?！駢K狀構(gòu)造(massivestructure)：宏觀上各向同性；礦物排列無規(guī)律；巖石呈均勻塊體.火成巖所特有。流紋狀流紋巖（新疆白楊溝早二疊世）舒良樹攝噴發(fā)期后的噴氣現(xiàn)象（日本阿蘇火山）

Section4Classificationofigneousrock分類標準：色率、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造●色率Colorratio：巖石中暗色礦物的含量●結(jié)構(gòu)構(gòu)造：噴出巖-氣孔、杏仁體、流動、枕狀；淺成巖Hypabyssalrock-斑狀、半晶質(zhì);深成巖Hypogenerock-似斑狀、全晶質(zhì)。▲重點：超鎂鐵巖中無石英等；巖石名稱鑒定主要是鑒定特征礦物。Section5Originofmagmaandgeothermal

1．物質(zhì)來源Sourceofmaterial：地殼巖石和地幔頂部的物質(zhì)。2．物理因素Physicalfactor：與溫度、壓力（小，利熔）、水分（高，有利熔）有關(guān)。3．不同巖漿的成因Originofdifferentmagma

●超鎂鐵巖與鎂鐵巖:地幔頂部巖漿分熔（分異）?！裰兴嵝詭r:a.同超鎂鐵巖(巖漿分熔)b.地殼部分熔融。4。地熱及其成因地熱：來自地下的熱流。（1）表現(xiàn)方式：a.深部為對流方式；b.淺部通過巖石傳導。