岩浆作用和变质

1普通地质学PhysicalGeology河南理工大学资源环境学院InstituteofResources&Environment,HPU

郑德顺办公室：资环楼408手机：邮箱：Autumn,20132岩浆作用和变质作用1岩浆作用★基本概念★火山作用★侵入作用★火成岩2变质作用★基本概念★基本类型★变质岩普通地质学31岩浆作用岩浆：上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽热、黏稠、含有挥发分的熔融体★基本概念火成岩：由岩浆冷却固结形成的岩石41岩浆作用★基本概念喷出岩：由流出地表的岩浆（熔岩）冷却固结的岩石火山碎屑岩：火山爆发时被气体爆裂的熔岩碎块，落到地表后胶结形成火山碎屑岩侵入岩：岩浆在地下上升、侵入结晶形成的岩石51岩浆作用★基本概念岩浆的成分：化学成分以SiO2为主，可占40%-75%，其它主要成分为Al2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等。SiO2含量岩浆（中国）岩浆（西方）火成岩＜45%超基性超镁铁质苦橄岩45-52%基性镁铁质玄武岩52-65%中性中性安山岩＞65%酸性长英质流纹岩SiO2含量和K2O、Na2O正相关，与FeO、MgO负相关少量气体（0.2%-3%），主要为水蒸气和CO261岩浆作用★基本概念岩浆的温度：温度为650℃-1400℃，一般为800℃-1200℃。随SiO2含量增加而降低（玄武质岩浆1020-1225℃，安山质岩浆900-990℃，流纹质岩浆735-890℃）岩浆的黏度：岩浆的成分和温度（1）岩浆成分（酸度—正比和挥发分—反比）（2）温度（反比）基性岩浆：温度高、压力小、稀酸性岩浆：温度低、压力大、稠71岩浆作用★火山作用非爆炸性喷发火山喷发强度爆炸性喷发岩浆宁静地流出地表，不伴随强烈爆炸的喷发方式伴随有突然的、往往是灾难性的猛烈爆炸的岩浆喷发方式81岩浆作用★火山作用裂隙喷发火山口类型中心喷发岩浆从伸长的裂隙喷出口喷发岩浆从一个管道状中心喷出口喷发91岩浆作用★火山作用☆非爆炸性喷发熔岩喷泉：岩浆中气体溶解度降低，形成气泡上冒，迅速上升冒出地表岩浆性质：玄武质地质环境：洋中脊和洋岛101岩浆作用★火山作用☆非爆炸性喷发熔岩席：玄武质岩浆流黏度非常小、流速非常快，流出的熔岩迅速大面积泛滥，形成覆盖面积大而厚度薄的熔岩席111岩浆作用★火山作用☆非爆炸性喷发枕状熔岩：中央裂谷流出的玄武质熔岩受到海水的迅速冷却，黏度大为降低，不能迅速大面积泛滥，形成枕状熔岩121岩浆作用★火山作用☆非爆炸性喷发绳状熔岩：喷出口附近熔岩温度高、溶解的气体含量高，因而黏度低，流动迅速，形成薄的、具光滑的绳状表面的绳状熔岩131岩浆作用★火山作用☆非爆炸性喷发渣块熔岩：当熔岩冷却、溶解的气体继续丢失，其黏度逐渐增大，流速降低，熔岩流形成厚的、具粗糙不平的渣块状表面的渣块熔岩141岩浆作用★火山作用☆非爆炸性喷发溅落锥：当气体在冷却的熔岩流中聚集，冲出固结的熔岩流表面形成喷出口喷出，喷出的熔岩滴溅落在喷出口周围可堆积成溅落锥151岩浆作用★火山作用☆爆炸性喷发岩浆性质：安山质、流纹质地质环境：岛弧-活动大陆边缘或内部安山质和流纹质黏度大不易流出地表，在喷出前积聚了巨大的能量，一旦到达地表，压力骤减，溶解其中的气体迅速膨胀、逃逸，积聚的巨大能量得以释放，而引起爆炸性喷发，喷出大量炽热气体和火山碎屑，同时伴随地震、滑坡、海啸等161岩浆作用★火山作用☆爆炸性喷发当上升的富硅、富含溶解气体的岩浆到达地表，迅速减压引起溶解气体强烈膨胀，产生强烈上冲的稠密的炽热气体和火山碎屑混合物，在喷出口上方冷空气中快速上升形成喷发柱；在喷发柱物质与周围大气圈密度相等的高度，喷发柱开始横向伸展，形成蘑菇状喷发云171岩浆作用★火山作用☆爆炸性喷发有时上升的岩浆达到地表迅速减压引起溶解气体强烈膨胀，以强烈横向喷射的横向冲击波形式释放能量，形成由炽热气体和火山碎屑混合物组成的惊人速度紧贴地面横扫而过的火山碎屑流181岩浆作用★火山作用☆爆炸性喷发主要爆炸性喷发后，由于岩浆中溶解的气体大为减少，能量大为降低，喷发转变为熔岩流从喷出口流出的非爆炸性形式191岩浆作用★火山作用☆火山火山喷发形成的由熔岩和火山碎屑组成的地貌景观火山锥火山口喷出口火山要素201岩浆作用★火山作用☆火山盾火山：低黏度的玄武质岩浆非爆炸中心喷发形成的，由熔岩流连续堆积形成的，具有宽阔顶面和平缓侧翼的盾牌形大型火山主要类型顶缓翼陡211岩浆作用★火山作用☆火山主要类型火山渣锥：中心式喷发形成的由火山碎屑组成的锥形火山坡度较陡221岩浆作用★火山作用☆火山主要类型复合火山：由安山质火山碎屑和熔岩互层组成的锥形火山顶陡翼缓231岩浆作用★火山作用☆火山主要类型熔岩穹窿：由高黏度的安山质-流纹质熔岩缓慢挤出形成的穹状或塔状火山锥241岩浆作用★火山作用☆火山主要类型熔岩高原：由陆地裂隙喷发从大断裂中涌出的黏度非常小、流速非常快、很稀薄的玄武质熔岩泛流堆积而成，覆盖面积广大的台地状火山251岩浆作用★火山作用☆火山主要类型洋中脊：沿着洋中脊峰顶中央裂谷正在进行海底裂隙喷发，流出枕状玄武岩261岩浆作用★火山作用271岩浆作用★火山作用281岩浆作用★侵入作用

深部岩浆向上运移，侵入周围岩石中，当岩浆上升驱动力与负荷压力相等时岩浆停止上升，而未冲破地表的岩浆活动侵入作用形成岩石称侵入岩3km10km浅成侵入岩中深成侵入岩深成侵入岩29

岩浆侵入围岩过程中伴生的作用有：（1）同化作用与混染作用☆岩浆熔融围岩将围岩改变成岩浆的一部分，称同化作用☆岩浆总是沿破碎带向上运移，在同化过程中，残留在同化体中未被同化的围岩，称捕虏体☆岩浆因同化围岩而改变了自已原有成分的作用，称混染作用☆同化作用与混染作用互相伴生1岩浆作用★侵入作用30

岩浆侵入围岩过程中伴生的作用有：（2）结晶分异作用

在岩浆冷凝过程中，按矿物熔点的高低依次结晶出不同成分的矿物，并形成不同种类的岩石的作用1岩浆作用★侵入作用连续反应系列：

部分先结晶的矿物同剩余岩浆发生作用，形成化学成分上连续变化，内部结构无根本变化的一系列相似矿物不连续反应系列：

部分先结晶的矿物同剩余岩浆发生作用，形成既有化学成分上的变化，又有内部结构显著变化的一系列不同矿物美国岩石学家鲍温将富含橄榄石的玄武岩重熔后，再让其缓慢冷凝，证明了结晶分异过程311岩浆作用★侵入作用基性斜长石中性斜长石酸性斜长石321岩浆作用★侵入作用侵入岩的产状331岩浆作用★火成岩（岩浆岩）由岩浆作用形成的侵入岩和喷出岩统称为火成岩5252341岩浆作用★火成岩（岩浆岩）☆矿物成分从超镁铁质火成岩至长英质火成岩，硅铝矿物石英、长石含量逐渐增加，铁镁矿物含量逐渐减少，颜色逐渐变浅暗色矿物：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母浅色矿物：钾长石、斜长石、石英超基性岩>75，基性岩35-75，中性岩20-35，酸性岩<20色率：暗色矿物在岩石中的体积百分含量351岩浆作用★火成岩（岩浆岩）☆结构▲有充分时间结晶的形成粗粒结构（>5mm）和中粒结构（1-5mm）；迅速喷出的具有细粒结构（1-0.1mm）甚至玻璃质结构（<0.1mm）；颗粒巨大，粒度>20mm时为伟晶结构；细粒以上均为显晶质结构▲粒度越细，颜色越深，喷出岩结晶时间短，粒度细，较同成分侵入岩颜色深▲按矿物颗粒之间的相对大小，可分为等粒结构及不等粒结构▲不等粒结构中，粗大者称为斑晶，细小者称为基质。如果基质为隐晶质或非晶质，这种结构称斑状结构；如果基质为显晶质，且基质的成分与斑晶的成分相同者，称为似斑状结构指火成岩中矿物的结晶程度、晶粒大小、形态及晶粒间的相互关系361岩浆作用★火成岩（岩浆岩）☆构造块状构造气孔构造杏仁构造流纹构造枕状构造柱状构造37辉长岩闪长岩花岗岩玄武岩安山岩流纹岩1岩浆作用★火成岩（岩浆岩）☆代表性火成岩381岩浆作用★火成岩（岩浆岩）☆代表性火成岩391岩浆作用★火成岩（岩浆岩）☆火山碎屑岩火山碎屑岩是由火山碎屑落到地表后胶结形成火山弹火山砾2-50mm火山灰>50mm<2mm401岩浆作用★火成岩（岩浆岩）☆火山碎屑岩集块岩火山砾岩凝灰岩凝灰岩412变质作用★基本概念变质作用：岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、结构与构造变化的地质作用422变质作用★基本概念☆变质作用机制（1）变质结晶作用（挥发分逃逸或获得）SiO2，CaCO3在温度较低情况下，随温度升高，粒度增大，成为石英大理石，到一定程度后，会产生新的矿物，形成硅灰石大理岩SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑硅灰石Al[Si4O10](OH)8=2Al2[SiO4]O+2SiO2+4H2O↑红柱石高岭石43（2）变形(体积变化)高温高压条件下，应变速率低→塑性变形→矿物定向排列和褶皱2变质作用★基本概念☆变质作用机制Mg2[SiO4]+Ca[Al2Si2O8]=CaMg2Al2[SiO4]3镁橄榄石钙长石石榴子石（3）交代作用K[AlSi3O8]+Na+=Na[AlSi3O8]+K+钾长石钠长石442变质作用★基本概念☆变质作用因素（1）温度（150-900℃）<150沉积岩成岩作用；150-350很低级变质作用；350-550低级变质；550-650中级变质；>650高级变质

温度升高意味着获得了新的能量，矿物中质点活性增强，增加变质反应速率，可使原来的非晶质变为晶质，原来小晶粒长大

温度升高还会通过脱水反应、脱碳酸反应形成变质热液作为催化剂、搬运剂和热媒介对变质作用施加影响

温度升高还会导致部分熔融而发生混合岩化452变质作用★基本概念☆变质作用因素（2）压力负荷压力：上覆岩柱定向压力：构造运动462变质作用★基本概念☆变质作用因素（3）化学活动性流体以H2O、CO2为主，并含其他易挥发、易流动的物质主要来源有：#岩石粒间孔隙及岩石裂隙中所含以水为主的液体#许多造岩矿物，尤其是沉积岩中的矿物，其结构中含有较多H2O、CO2等挥发性物质，在温度和压力的作用下，其被分离出来#从岩浆中分泌和逃逸出来的成分#从地球深部物质中分泌出含K、Na、SiO2等化学成分的热液472变质作用★基本类型☆动力变质作用主要控制因素为定向压力主要变质机制为变形482变质作用★基本类型☆接触变质作用主要控制因素为温度和交代作用主要变质机制为变质结晶492变质作用★基本类型☆区域变质作用变质因素为温度、负荷压力、定向压力和流体综合作用的结果主要变形机制为变质结晶和变形高压低温环境正常地温梯度环境高温低压环境502变质作用★基本类型☆区域变质作用高级区域变质伴随的部分熔融产生的低熔物质与变质岩混合形成混合岩的大规模变质作用512变质作用★基本类型☆混合岩化作用变质作用向岩浆作用转变的一种过渡性成岩作用。熔体和热液沿着已形成的区域变质岩的裂隙或片理渗透、扩散、注入，甚至发生化学反应，在原先的变质岩石中形成一部分类似于由岩浆结晶而成的岩石，这种作用叫混合岩化作用，由混合岩化作用所形成的岩石，称为混合岩基体（变质程度较高的各种片岩、片麻岩和斜长角闪岩）和脉体（熔体和热液注入、交代而新形成的岩石，主要成分为石英和长石，颜色较浅）522变质作用★基本类型☆混合岩化作用532变质作用★变质岩变质矿物：在变质过程中产生了一些特征性的矿物，这些矿物只能由变质作用生成，不可能在沉积作用及岩浆作用中生成。变质矿物是变质岩的主要标志

属于变质矿物的有：红柱石、兰晶石、十字石、矽线石、硅（矽）灰石、石榴子石、绿帘石、透闪石、阳起石、兰闪石、透辉石、滑石、蛇纹石、石墨等。石榴子石十字石54绿帘石蛇纹石石墨软玉（透闪石-阳起石）硬玉红柱石2变质作用★变质岩55变晶结构岩石在固态条件下由重结晶作用和变质结晶作用所形成的结构2变质作用★变质岩☆变质岩的结构56粗粒变晶结构平均粒径>3mm中粒变晶结构平均粒径1—3mm细粒变晶结构平均粒径<1mm显微变晶结构根据晶粒大小等粒变晶结构不等粒变晶结构斑状变晶结构根据颗粒相对大小2变质作用★变质岩☆变质岩的结构572变质作用★变质岩☆变质岩的结构岩石大致由等轴粒状变晶颗粒组成花岗变晶结构58纤维变晶结构

主要由柱状、针状和纤维状变晶矿物组成鳞片变晶结构

主要由滑石、绿泥石、云母等片状矿物所组成2变质作用★变质岩☆变质岩的结构592变质作用★变质岩☆变质岩的结构变余结构