高级岩浆岩岩石学 第二章 火成岩的结构构造

1、第二章第二章 火成岩的结构构造火成岩的结构构造：指组成岩石的指组成岩石的的的结晶程度结晶程度、颗粒大小颗粒大小、晶体形态晶体形态、自形程度自形程度和矿物之间（包括和矿物之间（包括玻璃）的玻璃）的相互关系。相互关系。一般是手标本或显微镜尺度上一般是手标本或显微镜尺度上可观察的特征，故又称为显微构造可观察的特征，故又称为显微构造（microstructures)microstructures)：指岩石中指岩石中的的排列、充填方式排列、充填方式等，一般是在露头尺度或手标本尺度上的性质，例等，一般是在露头尺度或手标本尺度上的性质，例如层理构造。如层理构造。 二者无截然区别，在国外的教材中合称为组构二者

2、无截然区别，在国外的教材中合称为组构（fabric)fabric)一、岩浆岩的结构一、岩浆岩的结构是是指岩石中结晶质部分和指岩石中结晶质部分和非晶质部分（玻璃）之间的非晶质部分（玻璃）之间的比例。分为三级比例。分为三级: :全晶质全晶质(holocrystalline)(holocrystalline)结构：结构：全部由已结晶的矿物全部由已结晶的矿物组成组成玻璃质玻璃质(hyaline)(hyaline)结构：结构：由由未结晶的火玻璃组成未结晶的火玻璃组成半晶质半晶质(hemicrystalline)(hemicrystalline)结构：结构：中既有结晶矿物又有中既有结晶矿物又有玻璃玻璃玻璃

3、质玻璃质脱玻化作用脱玻化作用生成以下结构生成以下结构: 雏晶结构雏晶结构(crystallite texture)(crystallite texture): :由一些颗粒极细的雏晶组由一些颗粒极细的雏晶组成，雏晶的形态各异，有球雏晶、串珠雏晶、针雏晶、发雏晶及成，雏晶的形态各异，有球雏晶、串珠雏晶、针雏晶、发雏晶及羽雏晶等羽雏晶等, ,进一步可形成微晶进一步可形成微晶 霏细结构霏细结构(felsitic texture):(felsitic texture):主要由极细的、它形长英质矿主要由极细的、它形长英质矿物颗粒的集合体组成，颗粒之间的界线模糊物颗粒的集合体组成，颗粒之间的界线模糊 球粒

4、结构球粒结构(spherulitic texture)(spherulitic texture): :长英质矿物形成放射状的长英质矿物形成放射状的球形的集合体，在正交偏光下呈十字消光球形的集合体，在正交偏光下呈十字消光- -这是脱玻化的结果这是脱玻化的结果：颗粒一般小于颗粒一般小于0.02 mm0.02 mm 肉眼能分辨出矿物颗粒肉眼能分辨出矿物颗粒 据粒径大小分为据粒径大小分为: :粗粒粗粒(coarse grained)(coarse grained)结构结构:d5mm:d5mm中粒中粒(medium grained)(medium grained)结构结构: :d=2-5mmd=2-5m

5、m细粒细粒(fine grained)(fine grained)结构结构:d=0.2-2mm:d=0.2-2mm微粒微粒(microgranular)(microgranular)结构结构： d 0.2mmd 1cm: d 1cm的矿物，可称为巨晶，大于的矿物，可称为巨晶，大于3 cm3 cm称伟晶称伟晶 2 2岩石中矿物颗粒的大小岩石中矿物颗粒的大小（1 1）根据）根据分为分为隐晶质隐晶质(cryptocrystalline)(cryptocrystalline)结构结构和和显晶显晶质质(phanerocrystalline)(phanerocrystalline)结构结构（2 2）据矿物

6、颗粒的）据矿物颗粒的，可分为以下四种结构：可分为以下四种结构：等粒等粒(equigranular)(equigranular)结构结构: :同种主同种主要矿物颗粒大小大致相等要矿物颗粒大小大致相等斑状斑状(Porphyritic)(Porphyritic)结构结构：矿物颗：矿物颗粒分为大小截然不同的两群，大粒分为大小截然不同的两群，大的称为斑晶，小的及不结晶的玻的称为斑晶，小的及不结晶的玻璃质称为基质璃质称为基质似斑状似斑状(porphyaceous)(porphyaceous)结构结构：由两群大小不同的矿物颗粒组成由两群大小不同的矿物颗粒组成，但基质为显晶质，与斑晶为同，但基质为显晶质，与斑

7、晶为同一世代的产物一世代的产物 斑状结构：斑状结构：斑晶在地表条件下不稳定，常形成：斑晶在地表条件下不稳定，常形成： 熔蚀熔蚀(resorption)(resorption)结构：结构：因压力降低使一斑晶矿物的熔点因压力降低使一斑晶矿物的熔点降低，或因岩浆在地表氧化，温度一度升高等，造成早已结降低，或因岩浆在地表氧化，温度一度升高等，造成早已结晶的斑晶熔蚀形成的结构晶的斑晶熔蚀形成的结构 暗化边暗化边(opacitic)(opacitic)结构：结构：含挥发分的斑晶（角闪石、黑云含挥发分的斑晶（角闪石、黑云母等），常因低压、高温氧化、脱水等原因，在斑晶的边部母等），常因低压、高温氧化、脱水等原

8、因，在斑晶的边部出现不透明的边缘出现不透明的边缘橄榄石的熔蚀结构角闪石的暗色边3 3岩石中矿物的岩石中矿物的 指组成岩石的矿物的形指组成岩石的矿物的形态特点。据矿物自形程度可以分为态特点。据矿物自形程度可以分为结构：结构： 自形粒状自形粒状(euhedral-granular)(euhedral-granular)结构结构：矿物颗粒按自已的结晶习性发：矿物颗粒按自已的结晶习性发育成被规则的晶面所包围的自形晶育成被规则的晶面所包围的自形晶 它形粒状它形粒状(xenomorphic-(xenomorphic-granular)granular)结构结构：矿物颗粒多呈不规：矿物颗粒多呈不规则的形态它

9、形晶，少有完整规则的则的形态它形晶，少有完整规则的晶面晶面 半自形粒状半自形粒状(hypidiomorphic-(hypidiomorphic-granular)granular)结构结构：矿物颗粒按结晶习：矿物颗粒按结晶习性发育一部分规则的晶面，其它的晶性发育一部分规则的晶面，其它的晶面发育不好呈不规则的形态面发育不好呈不规则的形态 4 4岩石中矿物颗粒间的岩石中矿物颗粒间的 包括包括矿物之间的相互关系矿物之间的相互关系和和矿物及隐晶质之间矿物及隐晶质之间的相互关系，的相互关系，常见的有：常见的有： 主要见于条纹长石主要见于条纹长石, ,表现为表现为钾长石和钠长石有规律地交生钾长石和钠长石有

10、规律地交生 正条纹正条纹 : :主晶为钾长石主晶为钾长石 反条纹反条纹(anti(anti): ):主主晶为钠长石晶为钠长石 固溶体分离固溶体分离: : 交代交代: : 石英呈一定的外形（如象形文石英呈一定的外形（如象形文字）有规律地镶嵌在钾长石中，字）有规律地镶嵌在钾长石中，这些石英在正交偏光下同时消光这些石英在正交偏光下同时消光。肉眼可见的叫。肉眼可见的叫文象结构文象结构，镜下，镜下才能见到的叫才能见到的叫显微文象结构显微文象结构 许多细小的形似蠕虫状或指状许多细小的形似蠕虫状或指状的石英穿插生长在长石中，其中的石英穿插生长在长石中，其中石英的消光位一致石英的消光位一致 早生成的矿物或捕掳

11、晶，与岩浆发生反应，环绕早生成矿早生成的矿物或捕掳晶，与岩浆发生反应，环绕早生成矿物形成一个新矿物边。物形成一个新矿物边。橄榄石的辉石反应边橄榄石的辉石反应边同种矿物成分从中心到边缘规律变同种矿物成分从中心到边缘规律变化化 斜长石：斜长石：中心基性，边缘酸性，正环带中心基性，边缘酸性，正环带 中心酸性，边缘基性，反环带中心酸性，边缘基性，反环带较大矿物颗粒包含有较小矿物颗粒较大矿物颗粒包含有较小矿物颗粒二、火成岩的构造二、火成岩的构造1 1、侵入岩构造、侵入岩构造 块状构造：块状构造：岩石各部分矿物与结构分布均匀岩石各部分矿物与结构分布均匀 带状构造：带状构造：表现为不同颜色、粒度的矿物相间排

12、列，成带表现为不同颜色、粒度的矿物相间排列，成带出现。出现。 斑杂构造：斑杂构造：指岩石的不同部位，其成分、颜色、结构差别指岩石的不同部位，其成分、颜色、结构差别很大，整个岩石显得杂乱无章。很大，整个岩石显得杂乱无章。 面理、线理：面理、线理：包括流面、流线构造。包括流面、流线构造。 流面：流面：片状、板状矿物及扁平状捕掳体平行排列片状、板状矿物及扁平状捕掳体平行排列 流线：流线：柱、针状矿物与长条状捕掳体定向排列而形成。柱、针状矿物与长条状捕掳体定向排列而形成。 它们反映了岩浆流动的情况。它们反映了岩浆流动的情况。冷凝熔岩中，尚未逃逸的气体冷凝后留下的成冷凝熔岩中，尚未逃逸的气体冷凝后留下的

13、成 群孔洞。群孔洞。气孔被后期矿物气孔被后期矿物( (方解石、绿泥石方解石、绿泥石) )充填。充填。由不同颜色、成分的条带、条纹定向排列及拉由不同颜色、成分的条带、条纹定向排列及拉 长气孔表现出来的一种流动构造，常见于酸性长气孔表现出来的一种流动构造，常见于酸性喷出岩中。喷出岩中。水下熔岩喷发时，变成椭球状、袋状、面包状水下熔岩喷发时，变成椭球状、袋状、面包状 的枕状体，代表了海底及水下喷发。的枕状体，代表了海底及水下喷发。熔岩由规则的多边形柱体组成，是由于熔熔岩由规则的多边形柱体组成，是由于熔 浆均匀而缓慢地冷却收缩条件下形成。浆均匀而缓慢地冷却收缩条件下形成。层状构造或带状构造层状构造或带

14、状构造气孔构造气孔构造杏仁构造杏仁构造枕状构造枕状构造流纹构造流纹构造火成岩常见的构造火成岩常见的构造块状块状(massive)(massive)构造构造带状带状(striped)(striped)构造构造斑杂斑杂(taxtic)(taxtic)构造构造面理面理/ /线理线理( (foliation) )构造构造球状球状(orbicvlar)(orbicvlar)构造构造晶洞晶洞(druse)(druse)构造构造流动流动(fluxion)(fluxion)构造构造原生片麻状原生片麻状(primary gneissic)(primary gneissic)构造构造03km310km10km细粒

15、、隐晶质结构及斑状结构，斑晶具熔蚀、暗化边结和环带结构中粒、中粗粒结构，似斑状结构中粒、中粗粒结构，似斑状结构晶洞构造、角砾状构造、流动构造块状构造、流动构造块状构造，片麻状构造多为岩墙、岩床、岩盖、小岩株，也见有隐爆角砾岩体,围岩接触变质较弱多为较大的不整合侵入体（岩株、岩基等)，围岩接触变质带较宽多为岩基，岩体无冷凝边，围岩无接触变质带江西武山花岗闪长斑岩体周口店花岗闪长岩体（岩株）大别山白马尖花岗岩岩基（1 1）过冷度（）过冷度（undercooling)undercooling)的概念：的概念：岩浆的液相线温度岩浆的液相线温度(T(TA A) )与岩浆中晶体析出的实与岩浆中晶体析出的实

16、际温度际温度(T(TB B) )的差值称为过冷度。过冷度的大小，用的差值称为过冷度。过冷度的大小，用TT表示表示: :T=TT=TA A-T-TB B 它直接影响着岩浆中晶体的成核密度和生长它直接影响着岩浆中晶体的成核密度和生长速度速度三、火成岩结构的成因三、火成岩结构的成因1. 1. 过冷度与岩石结构过冷度与岩石结构（3 3）过冷度与岩浆岩结构）过冷度与岩浆岩结构的关系的关系 过冷度低过冷度低（为（为TT1 1时），时），成核密度低，生长速率高成核密度低，生长速率高形成数量少个体大的晶体形成数量少个体大的晶体，可以形成伟晶岩或巨晶，可以形成伟晶岩或巨晶 B.B.若过冷度较大若过冷度较大时（为

17、时（为TT2 2时），成核密度和生时），成核密度和生长速率都较大，往往形成长速率都较大，往往形成数量和个体中等的半自形数量和个体中等的半自形粒状结构、中粒状结构、中- -细粒结构细粒结构等等C.C.若过冷度很大若过冷度很大（为（为TT3 3时时），成核密度高，生长速），成核密度高，生长速率低，岩石形成细粒率低，岩石形成细粒- -隐隐晶质结构晶质结构T1T2T3环带和反应边结构环带和反应边结构 一种矿物在另一种矿物上形成反应边，或单个一种矿物在另一种矿物上形成反应边，或单个矿物内部不同成分的环带，说明岩浆与早形成的矿物矿物内部不同成分的环带，说明岩浆与早形成的矿物之间是不平衡的。例如，玄武岩中可

18、见橄榄石有紫苏之间是不平衡的。例如，玄武岩中可见橄榄石有紫苏辉石的反应边；安山岩中常见环带状斜长石。辉石的反应边；安山岩中常见环带状斜长石。（据（据Holten et al., 1997)N.L. Bowen (1887-1956)O.Frank Tuttle (1916-1983)1200oC1000oBowen反应序列与岩浆类型反应序列与岩浆类型Two series of minerals formed during crystallization of magma Intrus. Extrus.Gabbro BasaltDiorite AndesiteGranite RhyoliteLo

19、w Silica MagmaHigh Silica MagmaFrame- Double Single Isolated work Sheet Chain ChainTemperature ofCrystallization750o反应边与环带3. 相图相图(phase diagram)对岩石结构成因的解释对岩石结构成因的解释 （1）相平衡相平衡(Phase Equilibrium)和相律和相律(phase rule) f = C + 2-Pf = C + 2-P 表示了平衡体系中表示了平衡体系中自由度（自由度（f f）、相数（）、相数（P P）和和独立组分数（独立组分数（C C）之间的关系。

20、式中的之间的关系。式中的“2”2”指影响体系平衡的外界因素（温度、压指影响体系平衡的外界因素（温度、压力）。力）。 自由度自由度(fredom):(fredom):指体系中的可变因素如温度、压力或浓度的数指体系中的可变因素如温度、压力或浓度的数目，这些因素在一定范围内任意改变，不引起相的改变。目，这些因素在一定范围内任意改变，不引起相的改变。 独立组分数独立组分数(independent components number)(independent components number): :指能足以构指能足以构成平衡体系中各相所需要的最少组分的数目。成平衡体系中各相所需要的最少组分的数目。 相

21、相(phase)(phase): :指任一聚集态内部的物理和化学性质均匀的部分，指任一聚集态内部的物理和化学性质均匀的部分，可以用机械方法将其分开。可以用机械方法将其分开。 意义：意义：可确定岩浆体系平衡结晶最终（可确定岩浆体系平衡结晶最终（f=0f=0时）出现的平衡共生矿时）出现的平衡共生矿物种数（相数）物种数（相数）相律举例 考虑 C=1的情况 P = 1 常见 P = 2 少见 P = 3 在特定的温压条件下才出现n F=C-P+2F=1-3+2=0 invariantF=1-2+2=1univariantF=1-1+2=2 divariant(Al2SiO5)1） 以以为例，由于该相图

22、是为例，由于该相图是在恒压（在恒压（1bar）下作出的，因此）下作出的，因此f=C+1-P 该相图被两条液相线该相图被两条液相线(AE、BE)、一条固相线（、一条固相线（FG）和一个）和一个共结点（共结点（E）分为四个区。独立组分数）分为四个区。独立组分数C=2成分为成分为X1的岩浆：的岩浆：1、当温度位于液相线之上时，只有单一的液相存在、当温度位于液相线之上时，只有单一的液相存在2、当温度下降至液相线时，开始晶出固相，液相和晶出的固相（透辉石）、当温度下降至液相线时，开始晶出固相，液相和晶出的固相（透辉石）2相共存。相共存。P=2，f=1，即体系中要保持固相和液相的平衡，温度和浓度中只有一个

23、变量可独立变化，另一变量只能作相应即体系中要保持固相和液相的平衡，温度和浓度中只有一个变量可独立变化，另一变量只能作相应的变化的变化3、温度下降至、温度下降至Tt，晶出的透辉石含量增加，此时残余岩浆的成分变化至，晶出的透辉石含量增加，此时残余岩浆的成分变化至S点点4、温度继续下降至、温度继续下降至TE时，液相组成到达共结点时，液相组成到达共结点E，开始结晶钙长石，体系中出现，开始结晶钙长石，体系中出现An+Di+液相液相3个个相，相，P=3 、f=0，要维持体系中该三相的平衡共存，温度和浓度均不能改变，此时体系向环境传导，要维持体系中该三相的平衡共存，温度和浓度均不能改变，此时体系向环境传导的热损失，得到岩浆结晶潜