第三章岩石第一节岩浆作用和岩浆岩

1、第一节 岩浆作用与岩浆岩第二节 外力地质作用与沉积岩第三节 变质作用与变质岩第四节 岩石的演变第三章 岩 石意大利维苏威火山意大利庞培镇火山灰中的庞培镇安安山山岩岩岩石：岩石：是指天然产出的具一定是指天然产出的具一定结构与构造结构与构造的的矿物集合体矿物集合体，是构，是构成地壳和上地幔的物质基础成地壳和上地幔的物质基础。花花岗岗岩岩伟伟晶晶岩岩分类：按成因分为分类：按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩、沉积岩和变质岩。分布特点：地壳深处和上地幔的上部主要分布特点：地壳深处和上地幔的上部主要由岩浆岩和变质岩由岩浆岩和变质岩组成。地壳表面以组成。地壳表面以沉积岩沉积岩为主，它们约占大陆面积的为

2、主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。洋底几乎全部为沉积物所覆盖。 2 2特特 征：征： A A、主要成分是、主要成分是K K+ +,Na,Na+ +,Ca,Ca2+2+,Mg,Mg2+2+,Fe,Fe2+2+,Fe,Fe3+3+,Al,Al3+3+阳离子和硅阳离子和硅酸根络阴离子，含少量（酸根络阴离子，含少量（0.20.23 3）的气体（挥发分），主要是）的气体（挥发分），主要是水蒸气和水蒸气和COCO2 2（占气体总量的（占气体总量的9898以上以上) )。以岩浆中。以岩浆中SiOSiO2 2含量，含量， 可划分为：可划分为： 酸性岩浆酸性岩浆 SiOSiO2 2 65

3、% 65% 中性岩浆中性岩浆 SiOSiO2 2：65655252 基性岩浆基性岩浆 SiOSiO2 2：52524545 超基性岩浆超基性岩浆 SiOSiO2 2 ：4570%),COO(70%),CO2 2,SO,SO2 2,N,N2 2,H,H2 2S,CO,HS,CO,H2 2,HCl,NH,HCl,NH3 3,NH,NH4 4Cl,HF.Cl,HF.气体凝华产物：硫磺、氯化铵、氯化钾、硫化钾。气体凝华产物：硫磺、氯化铵、氯化钾、硫化钾。 气体逸出状况的变化预示着火山活动的进程。气体逸出状况的变化预示着火山活动的进程。（2 2）固体喷发物：）固体喷发物： 火山碎屑物（火山碎屑物（pyr

4、oclastpyroclast）：）：（1 1）火山灰（）火山灰（volcanic ashvolcanic ash）：）：2mm.64mm64mm.（3 3）液体喷发物：又称熔岩（）液体喷发物：又称熔岩（lawalawa）火山弹云南腾冲（3 3）液体喷发物：）液体喷发物：熔岩流（熔岩流（lava flow）流动的熔浆。流动的熔浆。 液体喷发物冷凝后称为熔岩（液体喷发物冷凝后称为熔岩（lava）。）。a.波状熔岩（绳状熔岩，波状熔岩（绳状熔岩，pahoehoe）基性岩浆粘度小、基性岩浆粘度小、流速高、冷却慢，熔浆表面冷却后，其内部仍然处于流动流速高、冷却慢，熔浆表面冷却后，其内部仍然处于流动状态

5、，表层薄壳因为内部熔浆的持续流动而产生波状或绳状态，表层薄壳因为内部熔浆的持续流动而产生波状或绳状变形，冷却后变成波状或绳状熔岩。状变形，冷却后变成波状或绳状熔岩。b.枕状熔岩枕状熔岩熔岩流在水下（海底、湖底）流动时，熔熔岩流在水下（海底、湖底）流动时，熔岩流淬火收缩而变成椭球状，冷凝后变成枕状熔岩。岩流淬火收缩而变成椭球状，冷凝后变成枕状熔岩。c.块状熔岩（块状熔岩（block lava）粘度大，流速慢的熔浆，在粘度大，流速慢的熔浆，在冷凝后会变成渣状或块状熔岩。冷凝后会变成渣状或块状熔岩。熔岩流熔浆绳状熔岩爬虫状熔岩枕状熔岩4.4.侵入作用侵入作用（intrusion）：）：岩浆上升运移到

6、地壳内部的岩石岩浆上升运移到地壳内部的岩石中，而没有喷出地表就冷凝结晶成岩石的整个过程。中，而没有喷出地表就冷凝结晶成岩石的整个过程。侵入岩（侵入岩（intrusive rock）侵入体（侵入体（intrusive body）围岩（围岩（country rock）深成侵入岩（深成侵入岩（plutonic rock）侵入深度大于侵入深度大于3公里。公里。浅成侵入岩（浅成侵入岩（hypabyssal rock）侵入深度小于侵入深度小于3公里。公里。 （1）同化作用与混染作用）同化作用与混染作用n同化作用（同化作用（assimilation）：）：岩浆熔解围岩，将围岩改变成为岩浆的一部分。岩浆熔解围

7、岩，将围岩改变成为岩浆的一部分。n捕捕(b)虏体（虏体（xenolith）在在岩浆岩浆侵入作用过程中，由侵入作用过程中，由于侵入作用的强大力量，经常使于侵入作用的强大力量，经常使围岩围岩碎块落入岩浆中，碎块落入岩浆中，称为捕虏体。称为捕虏体。 n混染作用（混染作用（contamination）：）：岩浆因同化围岩而改变自岩浆因同化围岩而改变自己原有的成分。己原有的成分。 一种成分的岩浆按矿物熔点的高低可依次结晶一种成分的岩浆按矿物熔点的高低可依次结晶出不同成分的矿物，并依次形成不同种类的岩出不同成分的矿物，并依次形成不同种类的岩石，这种作用称之为石，这种作用称之为结晶分异作用结晶分异作用（cr

8、ystallization differentiation） 。 美国岩石学家鲍温（美国岩石学家鲍温（Bowen）通过实验证明了）通过实验证明了上述结晶分异的过程。上述结晶分异的过程。（2）结晶分异作用）结晶分异作用在岩浆结晶分异过程中，矿物是按两个系列结晶在岩浆结晶分异过程中，矿物是按两个系列结晶出来的。出来的。n一个是一个是连续反应系列连续反应系列（continuous reaction series）；）；n另一个是另一个是不连续反应系列不连续反应系列（discontinuous reaction series）。）。上述矿物中，石英、钾长石以及各种斜长石称为长英质矿物上述矿物中，石英、

9、钾长石以及各种斜长石称为长英质矿物（femic mineral），其色浅，故又称为），其色浅，故又称为浅色矿物浅色矿物。黑云母、角闪石、辉石，橄榄石因富含铁、镁成分，称为铁黑云母、角闪石、辉石，橄榄石因富含铁、镁成分，称为铁镁质矿物（镁质矿物（maficmineral），其色深，常为暗黑色，故又称为），其色深，常为暗黑色，故又称为暗色矿物。暗色矿物。n连续反应系列连续反应系列反映岩浆结晶过程中反映岩浆结晶过程中浅色矿浅色矿物物（斜长石系列斜长石系列）的生成顺序；）的生成顺序；n不连续系列不连续系列表示表示深色矿物（橄榄石、辉石、深色矿物（橄榄石、辉石、角闪石及黑云母系列）角闪石及黑云母系列）从

10、岩浆中晶出的先从岩浆中晶出的先后顺序。后顺序。n最后，上述两系列又联合起来形成一个不最后，上述两系列又联合起来形成一个不连续的反应系列，依次结晶出连续的反应系列，依次结晶出钾长石、白钾长石、白云母和石英云母和石英。它们总称为。它们总称为鲍温反应系列鲍温反应系列（Bowens reaction series）。）。（二）岩浆岩的概念：（二）岩浆岩的概念：由岩浆冷凝固结而成的岩石成为岩浆岩。由岩浆冷凝固结而成的岩石成为岩浆岩。分为：侵入岩和火山岩（喷出岩和火山碎屑岩）。分为：侵入岩和火山岩（喷出岩和火山碎屑岩）。二、火山作用及其现象二、火山作用及其现象 火山（volcano）是火山喷发形成的，由熔

11、岩和火山碎屑组成的地貌景观。 活火山（近百年有喷发记录）、休眠火山（有喷发记录，近百年没有 喷发记录）、死火山（史前曾喷发过，近五千年来没有喷发记录） 1.火山构造 火山锥、火山口、火山喉管、火山颈 2.火山喷发类型 3.3.火山喷发产物 气态、液态、固态 4 4世界活火山带分布 火山机构简图1.火山锥；2.火山口； 3.火山喉管；长白山天池天池水面海拔2198.7m，蓄水2109m3,是我国最高最大的高原淡水湖1火山构造：包括火山锥，火山口， 火山喉管和火山颈 (停积在火山喉管中 的冷凝的柱状岩体)。2. 2.火山喷发类型：火山喷发类型：裂隙式和中心式裂隙式和中心式（2 2） 中心爆发式中心

12、爆发式火山火山（主要为（主要为酸性酸性熔浆喷发）熔浆喷发）（1 1）裂隙式裂隙式火山火山（3 3） 中心宁静式中心宁静式火山火山（主要为主要为基性基性熔浆喷发）熔浆喷发）（4 4） 中心过渡式中心过渡式火山火山（主要为（主要为中性中性熔浆喷发）熔浆喷发）中心式喷发又可分为三种情形：中心式喷发又可分为三种情形：a.宁静式：宁静式：岩浆平静地溢出地表。以夏威夷群岛为典岩浆平静地溢出地表。以夏威夷群岛为典型。可以到现场欣赏。岩浆黏度小，气体少，流速高。型。可以到现场欣赏。岩浆黏度小，气体少，流速高。岩浆为基性。岩浆为基性。b.爆裂式：爆裂式：岩浆突然猛烈爆发。岩浆黏度大，气体多，岩浆突然猛烈爆发。岩

13、浆黏度大，气体多，流速低。岩浆为中酸性。流速低。岩浆为中酸性。c.递变式：递变式：宁静和爆裂式递变，呈周期性。宁静和爆裂式递变，呈周期性。19741974年年裂隙式喷发裂隙式喷发19841984年年裂隙式喷发裂隙式喷发中心式爆发中心式爆发1980年喷发前的圣.海伦斯火山1980年5月18日喷发1980年5月19日的圣.海伦斯火山2004年10月11日喷发4. 4.现代火山的分布现代火山的分布 目前世界上大约有目前世界上大约有80008000多座多座活火山活火山，20002000多座多座死火山死火山，主，主要分布在下列地带：要分布在下列地带：(3)(3)洋中脊洋中脊和和东非大裂谷东非大裂谷及及红

14、海沿岸红海沿岸：即：即板块增生带。板块增生带。(1)(1)环太平洋带环太平洋带：即：即板块俯冲带板块俯冲带(2)(2)地中海印尼带地中海印尼带（阿尔卑斯喜马拉雅带）即（阿尔卑斯喜马拉雅带）即板块闭合带板块闭合带。3.火山喷发产物由各种火山碎屑物堆积并固结而成的岩石，称由各种火山碎屑物堆积并固结而成的岩石，称为为火山碎屑岩火山碎屑岩（pyroclastic rock）。）。由火山灰组成者称为由火山灰组成者称为凝灰岩凝灰岩（volcanic tuff）。）。由火山砾及火山渣组成者称为由火山砾及火山渣组成者称为火山角砾岩火山角砾岩（volcanic breccia）。由火山块组成者称为由火山块组成者

15、称为集块岩集块岩（volcanic agglomerate）。）。基性火山碎屑岩凝灰岩凝灰岩的后期变形构造火山角砾岩挖掘出的庞培城，背景为著名的维苏威火山；B. 公元79年维苏威火山喷发灾难中窒息而死的庞培城居民铸模维苏威（Visuvius）火山位于意大利南部突然喷发，喷出的炽热有毒气体使罗马附近庞培城约2,000居民窒息死亡，火山碎屑把庞培城埋在地下58m深处，直到1784年才被挖掘发现主要造岩矿物主要造岩矿物：含量较多，是确定岩石名称不可缺少的矿物。：含量较多，是确定岩石名称不可缺少的矿物。次要造岩矿物次要造岩矿物：含量较少，对划分岩石大类不起作用，但可作为确定岩石：含量较少，对划分岩石大

16、类不起作用，但可作为确定岩石种属名称的矿物。种属名称的矿物。副矿物副矿物：含量低于：含量低于1 1，对岩浆岩的分类命名不起作用。，对岩浆岩的分类命名不起作用。色色 率率：铁鎂矿物在岩浆岩中的百分含量。：铁鎂矿物在岩浆岩中的百分含量。二、岩浆岩的物质成分二、岩浆岩的物质成分（一）岩浆岩的化学成分（一）岩浆岩的化学成分造岩元素：造岩元素： O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元等元素占总量的素占总量的99以上。以上。 若以若以氧化物氧化物计，则以计，则以 SiO2(59.14%)、Al2O3(15.34%)、 FeO(3.80%)、Fe203(3.08%)、 CaO(5.08%)、N

17、a2O(3.84%)、 K20(3.13%)、Mg0(3.49%)、 H2O(1.15%)、TiO2(1.05%)等等为主为主， 同样也占总量的同样也占总量的99以上。以上。（二）矿物成分（二）矿物成分（三）矿物共生组合规律及其与化学成分的关系（三）矿物共生组合规律及其与化学成分的关系依据矿物组成的差别，岩浆岩可分为四类依据矿物组成的差别，岩浆岩可分为四类 (1) 超基性岩超基性岩 ：二氧化硅含量小于：二氧化硅含量小于45，多铁，多铁 镁而镁而少钾少钾 钠，主要矿物为橄榄石和辉石，代表岩石为橄榄石。钠，主要矿物为橄榄石和辉石，代表岩石为橄榄石。 (2) 基性岩：二氧化硅含量为基性岩：二氧化硅含

18、量为4552，主要矿物，主要矿物为辉石为辉石 钙斜长石，亦有少量橄榄石和角闪石，代表性岩钙斜长石，亦有少量橄榄石和角闪石，代表性岩石为辉长石石为辉长石 玄武岩。玄武岩。 (3)中性岩中性岩 ：二氧化硅含量：二氧化硅含量5265，主要矿物为，主要矿物为角闪石和长石，兼有少量石英角闪石和长石，兼有少量石英 辉石辉石 黑云母，代表性岩黑云母，代表性岩石为闪长岩石为闪长岩 、安山岩、安山岩 、 正长石与粗面岩。正长石与粗面岩。 (4)酸性岩：二氧化硅含量酸性岩：二氧化硅含量65以上，多钾以上，多钾 钠而少钠而少铁铁 镁，主要矿物为长石镁，主要矿物为长石 、 石英和云母，代表性岩石为石英和云母，代表性岩

19、石为花岗岩与流纹岩。花岗岩与流纹岩。三、岩浆岩的结构构造三、岩浆岩的结构构造 （一）岩浆岩的结构 组成物质的结晶程度，颗粒大小，自形程度及其相互关系。决定于岩 石形成时的温度，压力，粘度，冷却速度等条件。 主要类型：1. 结晶程度 全晶质结构：岩石全部由结晶矿物组成。 半晶质结构：岩石由结晶矿物和玻璃质组成。 玻璃质结构：岩石全部是玻璃质组成。2. 矿物颗粒大小 A 显晶质结构：肉眼基本可分辨矿物颗粒。 伟晶结构：颗粒直径10mm 粗粒结构：颗粒直径10-5mm 中粒结构：颗粒直径5-2mm 细粒结构：颗粒直径2-0.1mm 花花岗岗岩岩B 隐晶质结构：颗粒很细，肉眼无法分辨矿物颗粒。3. 颗

20、粒相对大小： 等粒结构：同种矿物颗粒大致相等。 不等粒结构：同种主要矿物颗粒大小不等，但相差不大。 斑状结构，似斑状结构：矿物颗粒大小悬殊，大的是斑晶， 小的为基质; 基质是隐晶质或玻璃质的结构是斑状结构。 基质是显晶质的称似斑状结构。伟伟晶晶岩岩斑状结构 似斑状结构n岩浆岩的构造：岩浆岩的构造：指组成岩石的矿物集合指组成岩石的矿物集合体的形状和空间排列等反映出来的岩石体的形状和空间排列等反映出来的岩石特征。特征。n岩石的岩石的结构和构造可以结构和构造可以判别岩石形成条判别岩石形成条件和环境，而且是件和环境，而且是岩浆岩分类岩浆岩分类的一种重的一种重要依据。（教材要依据。（教材4949页表页表

21、2-22-2）（二）岩浆岩的构造（二）岩浆岩的构造1 1、气孔构造、气孔构造岩浆在压力减小和温度骤然降低条件下，随挥发岩浆在压力减小和温度骤然降低条件下，随挥发性成分不断散失和熔岩迅速冷却凝固在岩石中所留下来的许多性成分不断散失和熔岩迅速冷却凝固在岩石中所留下来的许多圆形、椭圆形或长管形等孔洞圆形、椭圆形或长管形等孔洞( (图图3.25)3.25)。2 2、杏仁构造、杏仁构造岩浆岩气孔被后来的物质充填所形成的一种形似岩浆岩气孔被后来的物质充填所形成的一种形似杏仁状的构造杏仁状的构造( (图图3.26)3.26)。 气孔构造和杏仁构造往往为喷出岩所具有，如黑曜岩、玄武岩气孔构造和杏仁构造往往为喷

22、出岩所具有，如黑曜岩、玄武岩等。等。3 3、流纹构造、流纹构造熔岩流动时由不同颜色条纹和拉长气孔等定向排熔岩流动时由不同颜色条纹和拉长气孔等定向排列所形成的构造列所形成的构造( (图图3.27)3.27)，仅出现于喷出岩中，以流纹岩最为，仅出现于喷出岩中，以流纹岩最为典型。典型。4 4、斑杂构造、斑杂构造岩浆岩矿物成分和结构上呈不均匀状，如暗色矿岩浆岩矿物成分和结构上呈不均匀状，如暗色矿物聚集成团等。物聚集成团等。5 5、块状构造、块状构造岩石中矿物排列不显示方向性者称块状构造，常岩石中矿物排列不显示方向性者称块状构造，常为深成岩所具有。为深成岩所具有。6 6、枕状构造：海底基性熔岩中常见。、

23、枕状构造：海底基性熔岩中常见。安安山山岩岩斑杂构造流纹构造流纹构造侵入岩体与喷出岩体产状示意图侵入岩体与喷出岩体产状示意图1. 1. 定义：由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相接定义：由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相接触的关系，称为触的关系，称为岩浆岩的产状岩浆岩的产状。四、岩浆岩的产状四、岩浆岩的产状2.岩浆岩的产状：根据岩体在地壳中形成的深度和方式，可分为喷出岩体岩浆岩的产状：根据岩体在地壳中形成的深度和方式，可分为喷出岩体(11-15)和侵入岩体和侵入岩体(1-10)，后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。按岩体的，后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。按岩体

24、的形状及其与上覆岩层的关系，可分为岩盆形状及其与上覆岩层的关系，可分为岩盆()、岩盖、岩盖()、岩床、岩床()、岩鞍、岩鞍()、岩株、岩株()、岩瘤、岩瘤()、岩脉、岩脉()等。见下图，其中等。见下图，其中是岩基，是岩基，是岩是岩浆底辟浆底辟整合侵入体：整合侵入体：是指岩浆岩侵入体沿周围岩石的层理或片理侵入是指岩浆岩侵入体沿周围岩石的层理或片理侵入的岩体。按侵入体的形态不同可分为岩床、岩盆、岩盖等的岩体。按侵入体的形态不同可分为岩床、岩盆、岩盖等 。不整合侵入体：不整合侵入体：切穿周围岩石的层理或片理的切穿周围岩石的层理或片理的侵入体侵入体。它们往。它们往往沿着切穿层理或片理的裂隙、断裂贯入而

25、形成往沿着切穿层理或片理的裂隙、断裂贯入而形成,如岩墙、岩瘤、如岩墙、岩瘤、岩株及岩基等岩株及岩基等 燕塞湖采石场的一条正长斑岩岩墙（深灰色）侵入于斑状石英正长岩（浅色）之中；沙锅店东山梁侵入于早奥陶世亮甲山组灰岩之中的花岗斑岩岩墙（浅色），岩墙产状陡立。厚度较大（约10m），由于与灰岩围岩相比抗风化能力明显较强，象城墙一样突出于地面。王家生摄于2003实例 秦皇岛燕塞湖采石场与沙锅店 实例分析 秦皇岛燕塞湖采石场 A正长斑岩（2）侵入于先存的斑状石英正长岩（1）之中，在正长斑岩岩体 边部出现冷凝带（CZ），而在接触面附近斑状石英正长岩中出现退色显示出的烘烤带（BZ）；B.片麻状花岗岩（2）中

26、包有先存的角闪岩捕虏体（1），晚期伟晶岩（3）侵入切割了二者的定向构造，秦皇岛金山咀。 王家生2003年摄五、岩浆岩的分类和主要岩浆岩五、岩浆岩的分类和主要岩浆岩（一）（一）分类：分类：根据化学成分与矿物组成、再根据结构、构造与产状得出综合根据化学成分与矿物组成、再根据结构、构造与产状得出综合分类。见下表分类。见下表A.A.花岗岩；花岗岩；B.B.闪长岩；闪长岩；C.C.辉长岩；辉长岩；D.D.流纹岩；流纹岩；E.E.安山岩；安山岩；F.F.玄武岩；玄武岩； 1. 1.橄榄岩橄榄岩苦橄岩类（超基性岩类）苦橄岩类（超基性岩类） a.一般特征：SiO245%SiO266%SiO266% 主要矿物：

27、钾长石，酸性斜长石，石英 次要矿物：黑云母，角闪石 副矿物：磁铁矿，锆石等 色率一般小于10 b深成岩：花岗岩呈浅肉红色，浅灰色等，粗细粒结构或似斑状结构， 块状构造。主要矿物钾长石，酸性斜长石和石英，次要矿物黑 云母，角闪石。 浅成岩：花岗斑岩全晶质斑状结构，块状构造，斑晶为钾长石和石英。 喷出岩：流纹岩呈浅灰色，灰红色，斑状结构或隐晶结构，流纹构造 和气孔、杏仁构造。斑晶为透长石和石英。 c分布产状：可形成大岩基，常见岩株，岩盖和岩枝。 流纹岩多形成岩钟，岩锥。 为酸性深成侵入岩。肉红色、灰白色、白色，等粒结构或似斑状结构，块状构造。 主要矿物为石英、钾长石、斜长石，次要矿物为黑云母、角闪

28、石。(1)花岗岩斑状花岗岩斑状花岗岩粗粒花岗岩粗粒花岗岩(2)花岗斑岩为酸性浅成侵入岩。具斑状结构，斑晶为长石、石英。块状构造。颜色及矿物成分与花岗岩相似。 (3)流纹岩为酸性喷出岩。灰白色、粉红色，斑状结构、隐晶质结构，常具流纹构造或拉长的气孔状构造。矿物成分与花岗岩相似。六、实习内容六、实习内容 （1）重点与难点）重点与难点 岩浆岩的结构与构造；岩浆岩的主要矿物成分。 （2）岩浆岩的基本特征）岩浆岩的基本特征 a.颜色 岩浆岩的颜色是指外表（新鲜面）显示的总体颜色，而不是指单个矿物的颜色。 色率：是指暗色矿物所占岩浆岩体积的百分含量。 b. 岩浆岩的结构 岩浆岩的结构是指组成岩浆岩的矿物成分的结晶程度、颗粒大小、形态及其相互关系。 按结晶质和非晶质的相对含量，可分为：全晶质结构、按结晶质和非晶质的相对含量，可分为：全晶质结构、玻璃质结构、半晶质结构玻璃质结构、半晶质结构 按矿物颗粒的绝对大小，可分为：按矿物颗粒的绝对大小，可分为： 粗粒结构：粗粒结构： 5mm 中粒结构：中粒结构： 51mm 细粒结构：细粒结构： 10.1mm 隐晶质结构隐晶质结构: 0.1mm按矿物颗粒