第四章巖漿作用與巖漿巖

第四章巖漿作用與巖漿巖[教學目的與要求]本章主要講解巖漿及巖漿作用(基本概念、火山作用及其產(chǎn)物、侵入體的特點、侵入體和噴出巖體的原生構造)，巖漿巖的基本特征與分類(巖漿巖的物質成分、結構構造、分類)，巖漿巖的主要類型(超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖)以及巖漿巖的成因概述。重點:要求理解巖漿概念和分類，巖漿侵入和噴出過程，主要巖漿巖的特征。難點：巖漿概念和分類,巖漿侵入和噴出過程，主要巖漿巖的特征.第一節(jié)巖漿作用和巖漿的概念一、巖漿作用地下深處的巖漿通過地殼薄弱地帶(裂隙等)上升甚至噴出過程發(fā)生一系列地質作用主要為噴出作用和侵入作用。(1)向上運移T、P下降,巖漿自身的物化條件發(fā)生變化;(2)巖漿與圍巖發(fā)生化學反應;(3)巖漿烘烤圍巖，使圍巖發(fā)生構造變化.二、巖漿是地下深處的高溫熔融體，其成分主要為硅酸鹽，富含揮發(fā)成份．(二)巖漿的狀態(tài)1、火山口流出的巖漿的流速：不超過16公里/小時,最稀的基性巖漿的流速可達數(shù)十2、重熔硅酸鹽熔體的粘度測定：2…中等……多K2O、2O……………中等……多(1)巖漿的化學成分。(2)溫度的高低。溫度越高，其粘度越??；溫度越低,其粘度越大。(3)巖漿中的氣泡與呈溶解狀態(tài)的揮發(fā)物的多少．氣泡多者粘度大，氣泡少者粘度1．巖漿的組分以硅酸鹽為主揮發(fā)性物質：主要是H2O，其次是、S、2、、2、3、N2等，還有少2.巖漿的離子成分為絡陰離子和陽離子兩部分(1)硅和部分鋁的氧化物構成巖漿中的絡陰離子[]4-和[O]-438(2)鐵、鎂、鈣、鈉、鉀等金屬離子構成巖漿中的陽離子3.巖漿的成分與其狀態(tài)密切相關漿中兩部分物質的含量互相消長：(1)絡陰離子[4]4—和[3O8]—的含量高、陽離子含量較少時，絡陰離子與陽離子結合較簡單的化合物后,還有多余,因此，絡陰離子間可通過共用的4連接成復雜的絡陰離子，絡陰離子含量愈高,可的復雜的絡陰離子愈龐大，絡陰離子愈龐大,其流動愈不便，則巖漿的(2)絡陰離子含量少、陽離子含量高時，絡陰離子基本上都與陽離子結合較簡單的化合物，而沒有或很少有多余，因此，絡陰離子見很少有機會連接成龐大而復雜的絡陰離子,則(四)巖漿的分類2基性巖漿:2含量45%~52%,富、、,貧K、。通常又稱玄武巖漿。漿.K第二節(jié)噴出作用與噴出產(chǎn)物第二節(jié)噴出作用與噴出產(chǎn)物巖漿噴出地表的作用稱巖漿的噴出作用,又稱火山作用.二、火山機構1．火山通道:火山噴發(fā)時，與下面的巖漿相通的通道.火山噴發(fā)后,火山通道充填有熔巖2?；鹕藉F：火山噴發(fā)物堆積在火山通道的周圍錐狀地形,成群出現(xiàn)，則構成火山錐3．火山口火山通道的出口,在火山錐的頂部或側方較低洼,邊緣很陡，火山物由此噴三、噴出物噴出物有氣體、固體和液體三類.1。氣體噴出物:以水蒸汽為主(占60%以上)氣體噴出量越來越多，尤其硫噴出來增多、溫度增高是火山即將大規(guī)模噴發(fā)的前兆。(1)粘度較大的巖漿從火山口溢出時迅速冷凝在火山口固體，在的氣體膨脹力的作用凝成形。(2)較粘稠的液體巖漿在的氣體膨脹力的作用下也被到空中，在空中冷凝成固體下落.“火山彈”(3)火山口周圍的固體物質,隨之炸開拋入空中,再下落.上述三種碎屑物質統(tǒng)稱火山碎屑物。火山碎屑物按其形狀與大小為：火山渣粒徑數(shù)厘米到數(shù)十厘米，外形不規(guī)則，多孔。由各種火山碎屑物堆積并固結的巖石稱火山碎屑巖．主要由火山灰組成的稱凝灰?guī)r.主要由火山礫和火山渣組成的稱火山角礫巖.主要由火山塊組成的稱集塊巖.過渡類型：凝灰角礫巖或火山角礫凝灰?guī)r、火山角礫集塊巖或集塊角礫巖,含量多者放在后面。主要由小于2的火山灰組成的稱凝灰?guī)r，當其中散步有已結晶的礦物碎屑時稱晶屑凝晶屑凝灰?guī)r中的礦物晶體常具溶蝕形態(tài).稱火山角礫巖。即溶巖,是噴出地表喪失氣體的熔巖。熔巖在重力作用下向低處流動，呈線性流動時為熔巖流。呈面狀推進時稱熔巖被。熔巖在地表流動，外殼先冷凝但其內部仍保持高溫熔融狀態(tài)，并繼續(xù)流動，在內部熔體流動的推擠力作用下,以及外殼冷凝收縮，促使熔巖表面變形，并使流動邊冷凝，從而各種流動形態(tài)。呈波狀起伏狀，稱波狀熔巖;表面破碎成大小不等碎塊狀，稱塊狀熔巖。線形流動呈扭曲繩索狀,稱繩狀熔巖.狀流動漩渦狀熔巖。熔巖在散熱過程中,熔巖有時因張力作用形成裂隙，裂隙橫切面呈六邊形，隨熔巖進一步冷凝,六邊形裂隙成六方柱，稱為柱狀節(jié)理．發(fā)育不完善時呈五邊形或四邊形。四、火山噴出形式1．根據(jù)火山噴發(fā)的形式,可分為熔透式、中心式、裂隙式三種．熔透式：巖漿以其熱力熔透頂部巖石而大面積溢出地表。(推測的，因噴出巖與深成巖直接過渡)巖漿沿管狀通道從火山口溢出,稱為中心噴發(fā)。巖漿沿地殼中狹長裂縫溢出，稱裂隙式噴發(fā)。裂隙式噴發(fā)熔巖被，在火山口處可火山塞。中心式火山噴發(fā)火山錐(坡度大約35-45度)巖漿在火山通道(火山頸)中冷凝的巖石，稱次火山巖。(1)寧靜式夏威夷式熔巖寧靜溢出,不發(fā)生猛烈的(基性巖漿)；(2)猛烈式培雷式〉產(chǎn)生猛烈的現(xiàn)象,大量火山碎屑物質巖熔錐(酸性巖漿)。(3)中間式—介于寧靜式和猛烈式之間,層狀火山錐。火山噴發(fā)給人類帶來災難意大利維蘇威火山在公元79年噴發(fā)將附近三座城市全部掩埋人被火山碎屑掩埋成了化五、火山噴發(fā)的間歇性火山噴發(fā)是火山快速釋放能量和物質的過程,但物質的補充，即地下巖漿物質的儲集需要一定的時間,因此，火山噴發(fā)具有間隙性和階段性。凡在人類歷史時間有過活動的火山稱為活火山。在人類歷史中從未噴發(fā)過的火山稱為死火山?；鹕浇?jīng)多次噴發(fā)后地下原貯存巖漿的空間空隙，火山錐在重力作用下會坍塌，后繼的噴發(fā)活動又可將坍塌的火山口再度炸開，從而使火山口擴大成凹坑,在間隙期或死亡后，火山口凹坑內積水，火山口湖?；鹕酱蠖嘌財嗔殉扇撼霈F(xiàn)。全球火山分布規(guī)律：1。環(huán)太平洋火山帶(300余座活火山、環(huán)太平洋火圈、安山巖線)；2。地中?！鹕綆?地中?；鹕綆?、90余座活火山)4．紅海沿岸與非火山帶(22余座活火山，歷史上750座).第三節(jié)侵入作用與侵入巖一、侵入作用概述深部巖漿向上運移,侵入周圍巖石中，而未沖破地表的巖漿活動,稱為巖漿侵入作用。巖漿在侵入過程中變冷結晶而的巖石叫侵入巖。巖漿侵入圍巖后,因為巖漿是高溫的，圍巖是低溫的，因此必然導致巖漿和圍巖都發(fā)生變化，伴生的作用有:1、同化作用與混染作用巖漿熔融圍巖將圍巖改變成巖漿的一部分,稱同化作用.?巖漿總是沿破碎帶向上運移,在同化過程中，殘留在同化體中未被同化的圍巖，稱捕虜體.巖漿因同化圍巖而改變了自己原有成分的作用，稱混染作用.互相伴生。2.結晶分異作用在巖漿冷凝過程中，按礦物熔點的高低依次結晶出不同成分的礦物，并不同種類的巖石的作用，稱結晶分異作用.巖石學家鮑溫將富含橄欖石的玄武石重熔后,再讓其緩慢冷凝，證明了結晶分異過程：首先，晶出橄欖石,橄欖巖；繼而，晶出輝石和基性斜長石,輝長巖;長巖；鮑溫實驗結果證實的巖漿結晶分異過程中礦物的結晶序列命名為鮑溫反應系列：連續(xù)反應系列:部分先結晶的礦物同剩余巖漿發(fā)生作用，化學成分上連續(xù)變化，其內部結構無根本變化的一系列相似礦物.基性斜長石中性斜長石酸性斜長石鈣長石—培長石拉長石中長石更長石鈉長石1000%部分先結晶的礦物同剩余巖漿發(fā)生作用,既有化學成分上的變化，又有內部結構顯著變化的一系列不同礦物.橄欖石輝石角閃石黑云母(白云母)含量:高中等低[4]4-二、侵入體的產(chǎn)狀侵入體的產(chǎn)狀是侵入體的形態(tài),大小及其與圍巖的關系。1．巖墻、巖脈是巖漿沿圍巖中的裂縫擠入后冷凝的產(chǎn)物，呈狹長形、切割圍巖的成層方向,寬數(shù)厘米至數(shù)十米，長數(shù)米至數(shù)十公里。產(chǎn)狀直立和近于直立式稱巖墻；斜向插入時稱巖脈。巖漿沿圍巖層間空隙擠入后冷凝的產(chǎn)物呈層狀或板狀，延伸方向與圍巖層面平行，厚3.巖盆與巖蓋(巖盤)基性巖漿沿圍巖層間空隙擠入,寬展后冷凝，其下有管狀通道與下部更大侵入體相連.中間下凹,呈盆狀,稱巖盆;下平上拱，呈蘑菇狀,稱巖蓋。橫截面為數(shù)十平方公里內的不規(guī)則狀侵入體叫巖株。巖株邊緣常有分枝貫入圍巖中,規(guī)模較大的稱巖枝；規(guī)模較小的狹長狀的稱巖墻或巖5。巖基于100平方公里的極大規(guī)模侵入體叫巖基。巖基邊緣常有分枝貫入圍巖,規(guī)模至幾十平方公里的為巖株,規(guī)模較小的狹長狀的稱巖墻或巖脈.第四節(jié)火成巖的結構和構造巖漿作用的侵入巖和噴出巖統(tǒng)稱為火成巖.一、火成巖的結構火成巖中礦物的結晶程度、晶粒大小、形態(tài)及晶粒間的關系，成為火成巖的結構。火成巖結構的主要影響因素是巖漿的冷凝速度和礦物的生成先后.主要是:冷凝速度：富含揮發(fā)分的巖漿冷凝速度較慢,反之冷凝速度較快；規(guī)模大的冷凝速度較慢，規(guī)模小的冷凝速度較快;埋深大的冷凝速度較慢,埋深小的冷凝速度較快;巖漿體邊緣冷凝速度快，中心冷凝速度較慢，下部慢、上部快；原始溫度高者比原始溫度低者冷凝速度相對較慢.礦物生成：冷凝慢時,晶芽析出慢,已析出的部分晶芽可緩慢地在較大的生長空間里較充分地生長發(fā)育，因此，晶粒粗大、晶形較好。冷凝快時,有眾多晶芽同時產(chǎn)生，互相爭奪生長空間，并相互干擾，結果都不能完善發(fā)育，造成晶粒細小、晶形差或不規(guī)則.冷凝極快時，還來不及結晶就已凝固，非晶質(玻璃質)、無晶形，呈不規(guī)則狀.?早結晶的礦物生長空間較大，且結晶溫度較高，冷凝較慢，因此礦物晶粒較粗大，晶形較好.?晚結晶的礦物只能在早結晶礦物留下的有限的剩余空間中生長,且結晶溫度低、冷凝較快，因而礦物晶粒較小,且晶形不完整或不規(guī)則。全晶質結構,全部由可見礦物晶粒組成．全晶質結構進一步劃分：它形粒狀結構，以不規(guī)則它形晶為主組成。半晶質結構中進一步劃分:玻璃質結構,未結晶，不僅肉眼不能見，在顯微鏡下也看不到顆粒形態(tài)。3、火成巖按礦物顆粒的相對大小劃分的結構等粒結構，組成巖石的礦物顆粒大小基本相等。不等粒結構，組成巖石的礦物顆粒大小相差顯著，其中大者稱為斑晶,細小和未結晶者似斑狀結構，斑晶粗大，基質細小,兩者相差懸殊，但兩者的都是可見晶粒,并且礦物成斑狀結構,斑晶相對較大，基質為陰晶質或玻璃質。二、火成巖的構造火成巖中礦物集合體的形態(tài)、大小及其相互關系,稱為火成巖的構造?；鸪蓭r的構造是火成巖條件的反映。如果巖石主要由鉀長石、石英和黑云母組成，也就是說巖石中有三種礦物集合體，這三種礦物集合體之間的組合關系，就是這種巖石的構造.【1】流動構造(流線、流面、流紋)【2】氣孔構造與杏仁構造【3】層狀構造【4】塊狀構造【1】流動構造(流線、流面、流紋)在酸性巖漿向上運動過程中黑云母隨之結晶，晶出的片狀黑云母平行巖漿流動方向。黑云母結晶后鉀長石和石英在比黑云母結晶溫度低的條件下很快結晶,都晶形不完整的粒巖漿冷凝后造成鉀長石和石英在巖石中都均勻分布，而黑云母則在巖石中是平行排列的組合關系,這種組合關系反映了是在巖漿流動的環(huán)境條件下的，稱為流動構造。流動構造()是火成巖中的柱狀礦物或片狀礦物或捕虜體平行而定向排列,反映邊流動、邊冷凝狀態(tài)的構造類型.柱狀礦物定向排列,稱流線；片狀礦物或捕虜體定向排列稱流面;全晶質巖石中，同時具有流線、流面，稱巖石具流線流面構造.半晶質或玻璃質巖石中,不同組成部分定向排列,所呈現(xiàn)的流動構造稱為流紋構造?！?】氣孔構造與杏仁構造熔漿噴出地表，壓力驟減,大量氣體從中迅速逸出而的圓形、橢圓形或管狀孔洞,稱為氣孔構造.巖石中的氣孔被以后的礦物質所填充，形似杏仁,稱杏仁構造。氣孔構造和杏仁構造多分布于熔巖表層，大多為噴出巖?！?】層狀構造熔巖和火山碎屑巖逐漸逐層堆積的成層性狀稱層狀構造．在全晶質巖石中,因結晶分異作用，也可成層性狀，稱為條帶狀構造。【4】塊狀構造所有礦物在巖石中均勻分布，如果不是在巖漿流動環(huán)境條件下,而是在巖漿停止流動后，而且無氣體逸出，冷凝而成的巖石中礦物都呈均勻分布的組合關系,且排列均無一定方向，巖石呈均勻的塊體狀稱塊狀構造.火成巖根據(jù)成分、礦物的相對含量及其結構構造進行分類：(1)根據(jù)2的含量將火成巖分成四類：巖石類型:超基性巖基性巖中性巖酸性巖(2)肉眼鑒定時根據(jù)礦物組合及相對含量分類:巖石類型:超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖;石、酸性斜長石、中長石、鉀長石、石英等。(3)根據(jù)結構、構造進行巖石的冷凝環(huán)境分類非晶質或隱晶質玻璃質斑狀氣孔、杏仁流紋、層狀淺成巖粒斑狀塊狀流線、流面巖石類型深成巖質粗粒似斑狀塊狀條帶狀第五節(jié)巖漿的與地球的內熱一、巖漿的火山現(xiàn)場觀察和巖石重熔實驗已證明，巖漿冷凝能巖石,巖石熔融能巖漿。只要在地殼下的高于巖石熔點的高溫環(huán)境中才具備巖漿的條件。按每公里增加30℃的地熱增溫率計，地殼下平均溫度大于990℃.可見，地幔頂部具備巖漿的條件，是各類巖漿的物質來源。地球物理探查資料表明，地幔不是液態(tài)，而是呈將熔而未熔的塑性狀態(tài).為什么地幔如此高溫不熔融呢?因為巖石的熔點不僅與溫度有關,還與壓力及水份等揮發(fā)性組分的