普通地质学第三章岩浆作用与火成岩.ppt

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1、1/72,第三章 岩浆作用与火成岩Chapter 3 Magmatism&igneous rock,2/72,1 火山(volcano),是一种严重危害人类生存的地质灾害 Geological disaster。常伴有地震(Earthquake).2 100年前世界著名的火山喷发 Famous volanic eruption in the world1）公元79.8.24,意Vesuvius(维苏威)火山爆发,烟柱达13公里高;火 山灰厚7m,埋没了Pompeii（庞贝）等三座城市.现为著名旅游地。2）日,印尼爪哇岛与苏门答腊之间的喀拉喀托火山爆 发,火山灰柱27公里高、总量18立方公里,落

2、灰遍布全球；将75平 方公里的海岛炸掉50平方公里。3）富士山火山：最近一次喷发1707年.位于日本本州中南静冈县,高 3776米.山下樱花、山顶积雪,自然景色优美。4）夜,西印度群岛Pelee(培雷）火山爆发,以200km/h倾泻 而下,倾刻之间，山脚下的St.Pierre（圣佩尔市）毁于一旦，2.8 万人死亡,仅2人幸存。形成1397米火山岛。,3/72,3 近期喷发的火山 Recent volcanic eruption(美)圣海仑斯：1983年,2450米高。夏威夷基拉韦尔：共8900米高,水下4900米,火山锥在水面 之上4000米,全球最高。1920年又喷发。阿留申岛博各斯洛夫：1

3、796-1907年,高出洋底1600米。日本九州中部阿苏：1980年,1592米高。东京附近三宅岛：00.8.10-18,火山黑烟柱高达3000m。4 我国的火山 Volcano of China 北疆乌苏县SW45km,N84o23,E44o11,02年8-9月泥火山喷发。在200 x80m范围内,共80多个活火山口。产在J和N2交接带。南疆于田县卡儿达西火山群爆发,伴有烟柱喷出,锥顶4900米.是我国最近的火山活动记录。白头山天池：1597年和1702年二次喷发.火山口东西3km、南北4km,周长11.3km,水深200m,最深370m.为游览胜地。黑龙江五大连池和南京六合县方山：均为5万

4、年来形成的碱性玄武岩火山,是典型的破火山口。,4/72,正在剧烈喷发的火山,5/72,正在剧烈喷发的火山,6/72,五大连池,7/72,天池,8/72,第1节 喷出作用（Extrusion，Eruption)与喷出岩 extrusive rocks1.火成岩占地壳岩石体积的64.7%。2.岩浆(magma)：形成于地下深处的、具有较大粘性的 高温熔融流体物质。成分:硅酸盐+1-8%以水为主的挥发物质;源区:地表之下50-200公里；条件:温度800-1200C；压力10千帕大气压（40公里）3.岩浆作用(Magmatism)：岩浆发育、运动、固结成火成岩的作用.岩浆喷出地表的过程,称喷出作用（

5、Extrusion），又称火山作用（Volcanism）。早期爆炸喷出,晚期地表溢流.未到达地壳而在地下某深处冷凝结晶固结的过程,称为侵入作用（Intrusion）。由于岩浆高温、高压，具有潜在的活动能量，能沿早先地壳活动中形成的薄弱带（如断层带）向低压方向运动。4.两类火成岩 Two types of igneous rock 侵入岩 Intrusive rock：地下深处冷凝结晶的岩浆岩。,9/72,火山岩（Volcanic rock）：岩浆喷到地表、气体逃逸、冷凝而成的岩石。又分火山碎屑岩（Volcanoclast rock)（喷到空中炸碎的岩浆与围岩碎块,落下堆积而成和熔岩(Lava)

6、(地表溢流而冷凝)两种。5.喷出作用(Extrusion)（又称火山作用）喷出与否与地壳的活动有关。有地壳活动才能打破岩浆的平衡,地壳产生断裂岩浆才能顺之上涌。喷出强度与岩浆的粘性有关(viscosity)岩浆由二部分构成：硅氧四面体或硅铝氧化物和金属阳离子。SiO4-4、AlSi3O8-和 K，Na，Ca，Mg，Fe，前者含量高，则岩浆粘性大,呈酸性,难流动,多为爆发相;反之,粘性小,呈基性,易流动,多表现为喷溢相。火山喷发物质的构成 a.气体 Gas：水汽、二氧化碳、硫化物、少量其他气体等。,10/72,b固体 Solid:围岩及早先冷凝的岩浆岩，被岩浆喷出；脱离地表在空中炸碎后冷凝成固结

7、体,称火山碎屑岩.火山灰50mm 火山灰胶结 火山集块岩火山渣 数十厘米 快速冷凝的岩浆块 浮岩火山弹50mm 喷出炸碎后冷凝固结的岩浆块 tuff:凝灰岩,Lava:熔岩,volcanic breccia:火山角 砾岩,volcanic agglomerate:火山集块岩c熔融体 Melting body：熔岩(熔岩流、熔岩被;多面形分布)表面具柱状节理Columnar joint(冷凝收缩而成的六边形柱体),总与流面垂直。岩浆流动冷凝还会形成绳状构造 Pahoehoe等。,11/72,6 喷发方式 Erupting patterns 裂隙式喷发Fissure：岩浆沿断裂溢出，固体喷发物较少

8、。中心式喷发Central：形成盾形火山锥,坡度2-4,小于15。7 喷发强度 Intensity of eruptiona.强烈爆发 b.宁静喷溢:地中海斯特龙特利火山(天然的“海上灯塔”）8 火山通道 Volcanic path：岩浆流出的地方.在近地面冷凝的岩浆形成火山颈，岩石称次火山岩.火山也可以把泥浆和水一起喷发出来，形成泥火山。复式火山锥：火山碎屑与熔岩互层.9 熔岩类型及其特征 Type 酸性Acidic magma:65%,12/72,13/72,中心式喷发,强烈爆发,14/72,裂隙式喷发,15/72,宁静喷溢,16/72,火山锥,17/72,火山锥,18/72,玄武岩,柱状

9、节理,19/72,火山凝灰岩,20/72,火山角砾岩,21/72,浮岩,22/72,火山集块岩,23/72,火山弹,24/72,绳状熔岩流,25/72,10 各类代表性熔岩介绍 Representative lavas10.1 超镁铁熔岩(ultramafic):科马提岩(komatiite)分布于南非和澳大利亚。具鬣刺结构Mane:快速冷凝而成的长条状橄榄石骸晶集合体,常充填于橄榄岩或辉石岩裂隙中。10.2 基性熔岩(basic):玄武岩(basalt)黑色,致密,比重大,粘性小,有柱状节理.喷发宁静（气体易溢出）。海底喷发形成枕状构造（Pillow lava）,顶突底平。著名产地：印度德干

10、高原，厚3000米，面积100万平方 公里。实例：我国峨眉山P1玄武岩。矿产：Cu、Fe、铸石材料.10.3 中性岩浆:粘性较大、爆炸喷发,多形成复式火山锥。安山岩（Andesite）：浅色、有气孔(vesicular,泡)、杏仁体(amygdaloid),26/72,分布：南美安第斯山。著名矿产：墨西哥银矿、台湾金瓜石金矿、山西五台龙须沟铜矿,日本黑矿。10.4 酸性岩浆:粘性大,强烈爆炸喷发,形成复式火山锥。流纹岩(rhyolite):浅色,具流纹构造(黏度大，冷却慢)。分布：浙江、福建、广东沿海,宁镇地区。矿产：Au,Ag,Cu,U,W,Sn,Mo等;青田玉、鸡血石（极 其珍贵的印章）、

11、熔结凝灰岩（蟾石）。11 火山喷发的阶段性火山喷发是断断续续的,有的一、二次(南京方山),有 的若干次（圣海仑斯）。不同喷发期岩浆的成分要改变。一般演化规律：基性中性酸性。喷发后期塌陷者称破火山口,易形成火山口湖(crater lake)。,27/72,玄武岩,28/72,科马提岩-鬣刺结构,29/72,安山岩,30/72,(b),(c),美国俄勒冈州克拉特尔陆地火山湖形成过程,31/72,海底火山作用,32/72,33/72,正在海岛上喷发的中心式火山,34/72,活火山Active volcano指人类历史时期有过活动；否则称死火山Extinct volcano。12.世界火山岩主要分布在

12、板块构造的边界洋脊火山带：太平洋、大西洋、印度洋洋脊。环太平洋火山带：主要是中酸性火山岩，多为安山岩。安山岩线 Andesite line：环太平洋大陆及岛屿为安山岩,大洋内部为玄武岩,二者界线称安山岩线。地中海-印尼火山带。红海与东非有22座活火山:均在地壳裂谷处。,35/72,36/72,第2节 侵入作用Intrision 与侵入岩intrusive rock1.侵入作用(intrusion)侵入岩(intrusive rock):岩浆在向上运动的侵入过程 中逐渐冷凝结晶形成的岩石。可分为：深成侵入岩(深成岩):10公里深处形成。中深成侵入岩(深成岩):3-10公里深处形成。浅成侵入岩(浅

13、成岩):围岩,岩浆对冷围岩的吞噬与化 学作用，最终使围岩成为火成岩的一部分。混染：岩浆体积不够大,不足以完全吞噬围岩,导致 围岩对岩浆的明显化学反应,改变岩浆的成分。俘虏体Xenolith：边部围岩碎块掉进岩浆，岩浆快速 冷凝后尚未被完全“吞噬”或同化。,37/72,1.2 分离结晶作用 fractional Crystalization 定义:岩浆在冷凝过程上，按一定规律依次结晶出不同 矿物的过程。熔点高比重大的矿物先结晶，导致岩浆成分不断改变。1.3 鲍温反应系列Bowen reaction series：美国岩石学家鲍温用富含橄榄石的玄武岩浆做实验，得出主要矿物结晶分异规律。分为:(1)

14、连续反应系列：化学成分连续变化；内部结构无根 本变化；为浅色矿物所独有。(高温的)基性斜长石(拉长石,培长石,钙长石CaAl2Si2O8)中性 斜长石(中长石)酸性斜长石(钠长石NaAlSi3O8,更长石)钾 长石白云母(低温)石英。端员成分为钠长石与钙长石,二者能以任何比例混溶。(2)不连续反应系列：化学成分有差异；内部结构有显著 变化；为暗色矿物或铁镁矿物所独有。(高温的)橄榄石辉石角闪石黑云母钾长石白云母(低温的)石英。,38/72,矿物结晶顺序只适用于封闭的温压环境,鲍温反应系列只适用于侵入作用与侵入岩,钙长石 90-100,培长石 70-90,拉长石 50-70,中长石 30-50,

15、更长石 10-30,钠长石 0-10,39/72,1.3.3 岩浆结晶出的岩石顺序Crystal order of magmatic rock 超镁铁岩(橄榄岩)镁铁岩(辉长岩)中性岩(闪长岩)酸性岩(花岗岩)伟晶岩1.3.4 伟晶岩Pegmatite：残余岩浆结晶而成。温度500度到800度。挥发分高，主要是长英质。结晶缓慢，形成粗大晶体。富含成矿物质：Au,Ag,Cu,W,Zn,Mo,U。1.3.5 单一原始岩浆的观点是不正确的 鲍温反应系列的核心是“单一原始岩浆的观点”。据此,100份原始岩浆只可结晶出5-10份花岗岩。但陆地上的花岗岩远大于玄武岩；而大洋中只有玄武岩而无花岗岩。故鲍温实

16、验得出的结晶顺序规律是对的,而单一原始岩浆的观点是错的。,40/72,2.侵入岩的产状Attitude:侵入岩的形态、大小、与围岩的关系。(1)岩体：分岩株与岩基二种。岩株(stock):出露面积在10-100 km2。岩基(batholith):出露面积大于100 km2。(2)岩脉(dyke)：分岩墙与岩床二种。岩墙(dyke)-与地层层理垂直，岩浆沿围岩的裂缝挤入。岩床(sill)-与地层层理平行，岩浆沿层间的空隙挤入。(3)岩盆与岩盖,41/72,42/72,岩浆作用及其岩石的产状,（徐士进，1999）,43/72,同碰撞作用：侵入泥盆系的花岗岩基（新疆马兰）,44/72,岩浆混合：花

17、岗岩体中的玄武岩包体（新疆哈密）,45/72,侵入花岗岩的基性岩墙，已被右行错断（哈密）,46/72,细粒花岗岩体边部的奥陶系捕虏体（新疆马鞍桥）,47/72,后碰撞引张作用：侵入花岗岩的基性岩墙（新疆干沟）,48/72,平行泥盆系片理侵入的花岗质岩床（新疆巴仑台）,49/72,第3节 火成岩的结构与构造Texture and structure 1.火成岩的结构(texture):指矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形态和晶粒间的相互关系(1)按结晶程度：全晶质 phanero-crystalline（花岗岩）、隐晶质 质-玻璃质Crypto-crystalline to glass(黑曜岩)、

18、半晶质(浅成岩）(2)按晶粒大小 粗粒结构:晶体粒径 5mm 中粒结构:晶体粒径 5-1mm 细粒结构:晶体粒径 1-0.1mm(肉眼可辨0.1-0.2mm)微粒结构:晶体粒径 0.1mm（3）按晶体的完整程度 自形:缓慢结晶，晶形规则;它形:速冷，晶形不规则;半自形（4）按晶体的相对大小 等粒结构,不等粒结构,50/72,似斑状结构Porphyroid（侵入岩）:基质为显晶质,成 分与斑晶相同.反应稳定、缓慢结晶的环境。斑晶（phenocryst）：粗大的晶体;基质（matrix）:斑晶周围细小的颗粒.以石英大小为标准，分粗、中细和显晶质、隐晶质和玻璃质等 斑状结构Porphyritic：基

19、质为隐晶或玻璃质.（火山岩的典型结构）2.火成岩的构造(structure):指矿物集合体的形态、大小、空间分布.能反映其形成条件.,a.斑状结构 b.似斑状结构,51/72,52/72,似斑状钾长花岗岩（广东南岭）,53/72,闪长岩（新疆干沟）,54/72,气孔构造、杏仁状构造 流动构造Flow:柱状、片状矿物或俘虏体定向排列。流纹构造Rhyotaxitic：流纹岩中不同的矿物成分、不 同的颜色、拉长的气孔相互线状或弯曲状平行排列。晶洞构造Miarolitic：岩浆冷凝收缩形成的浑圆状空洞,内常生长有晶族。不同于气孔.为不均质的碱性花岗岩(A型)典型构造。球状构造Orbicular：由不同

20、矿物组成的同心圆壳围绕中心分布而成。特征：各圈中的矿物呈放射状分布。成因：岩浆中的某些组分脉动式过饱和结晶而形成。层状构造(bedded):熔岩-沉积夹层-熔岩平行排列。块状构造(massive structure)：宏观上各向同性；矿物排列无规律；岩石呈均匀块体.火成岩所特有。枕状构造,55/72,安山岩中的长石定向排列（哈密泥盆系）,56/72,气孔状玄武岩（龙南中侏罗统）,57/72,多斑状安山玢岩的斜长石（伊犁石炭系）,58/72,流纹岩的流纹构造（伊犁那拉提石炭系）,59/72,流纹状流纹岩（新疆白杨沟早二叠世）,舒良树摄,60/72,枕状熔岩,61/72,火山碎屑与火山弹(六合方山

21、),62/72,枕状玄武岩（C2，新疆木垒）,63/72,枕状玄武岩（新疆白杨沟）,64/72,深潜器中观察到的海底枕状熔岩,65/72,喷发期后的喷气现象,66/72,花岗岩（安徽黄山）,67/72,第4节 火成岩的分类与识别分类标准：色率、结构、构造 色率Color ratio：岩石中暗色矿物的含量 结构构造：喷出岩-气孔、杏仁体、流动、枕状；浅成岩Hypabyssal rock-斑状、半晶质;深成岩Hypogene rock-似斑状、全晶质。重点：超镁铁岩中无石英等；岩石名称鉴定主要是鉴定特征矿物。,68/72,第5节 火成岩的成因 1物质来源Source of material：地壳岩

22、石和地幔顶部的物质。2物理因素Physical factor：与温度、压力（小，利熔）、水分（高，有利熔）有关。3不同岩浆岩的成因 Origin of different magma 超镁铁岩与镁铁岩:地幔顶部岩浆分熔（分异）。中酸性岩:a.同超镁铁岩(岩浆分熔)b.地壳部分熔融。4。地热及其成因 地热：来自地下的热流。（1）表现方式：a.深部为对流方式；b.浅部通过岩石传导。称“大地热流”Heat Flow，单位为HFU:微卡/cm2秒（微卡，百万分之一千卡）洋底：1.47（HFU），平均：1.47（平均热流值）常温层，地表下10多米，与当地年平均气温相当；与海拔、纬度有关 增温层，平均3C

23、/百米，称地热增温率；按此计算地心温度19万度！太阳中心温度：1500万度。压力：2500亿个大气压（2）地热分布：a.沿水平方向分布有差异；b.地热高的地方，地温梯度也高；c.地下深处，由于压力高，密度极大，物质不会全部熔化。（3）意义:有助于研究石油等的生成；有助于寻找地热（温泉、热泉、沸泉）。,69/72,5.地热成因 Origin of geothermal 余热：炽热的星云物质聚集-收缩(地球由热-冷 放热)。重力分异：地球内部物质按比重分异,位能转成 热能（地球由冷-热,产生热）。放射热：放射性物质衰变产生热(地球由冷-热)。放射性物质主要在地壳中,可解释增温 率变化原因。撞击热：行星与地球撞击产生热（地球由冷-热）地球究竟由冷-热,还是由热-冷,尚是探索的课题。,70/72,冈底斯山地热,71/72,西藏羊八井地热,