岩石学教程_12.ppt

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1、岩浆岩岩石学西北大学地质系赖绍聪2005年4月,第 十 二 章 岩 浆 岩 的 成 因 岩 浆 岩 种 类 繁 多、 性 状 各 异。 岩 浆 种 类 多 样、 来 源 复 杂。 形 成 岩 浆 岩 的 地 质 作 用 和 物 理 化 学 作 用 复 杂。 岩 浆 岩 的 成 因 仍 在 不 断 探 索 和 研 究 中。,一、 原 生 岩 浆 的 种 类 和 起 源（一 原 生 岩 浆 的 概 念 岩 浆 起 源 于 上 地 幔 和 地 壳 深 处, 把 直 接 来 自 地 幔 或 地 壳 底 层 的 岩 浆 叫 原 生 岩 浆。（二）原 生 岩 浆 的 种 类 岩 浆 岩 种 类 虽 然 繁

2、 多， 但 原 生 岩 浆 的 种 类 却 极 为 有 限， 一 般 认 为 仅 三、 四 种 而 已。 目 前 公 认 的 有： 超 基 性（橄 榄） 岩 浆， 基 性（ 玄 武 岩 浆）， 中 性（ 安 山 岩 浆）和 酸 性（ 花 岗 或 流 纹） 岩 浆。,（三） 原 生 岩 浆 种 类 的 不 同 认 识 1. 一 元 论 1851 年,Bonson 曾 提 出 有 玄 武 岩 浆 和 花 岗 岩 浆 两 种 原 生 岩 浆 的 主 张, 但 关 于 花 岗 岩 浆 的 认 识 一 直 未 受 重 视. 戴 里 和 鲍 文 等 学 者 坚 持 认 为 只 有 一 种 玄 武 岩 岩

3、浆. 而 所 有 的 岩 浆 岩 都 是 由 玄 武 岩 浆 派 生 出 来 的. 这 一 理 论 无 法 解 释 地 壳 中 大 量 存 在 花 岗 岩 的 事 实. 2. 二 元 论 列 文 生- 列 信 格 和 肯 尼 迪(1933 年) 根 据 花 岗 岩 和 玄 武 岩 同 为 地 壳 中 分 布 最 广 的 岩 浆 岩 这 一 事 实, 重 新 倡 导 花 岗 岩 浆和 玄 武 岩 浆 两 种 原 生 岩 浆 的 论 点. 3. 多 元 论 本 世 纪 中 期, 环 太 平 洋 安 山 岩 及 阿 尔 卑 斯 超 基 性 侵 入 岩 的 研 究, 使 人 们 确 信 种 类 繁 多

4、 的 岩 浆 岩 是 由 橄 榄 岩 浆、 玄 武 岩 浆、 安 山 岩 浆 和 花 岗 岩 浆 通 过 复 杂 的 演 化 而 形 成 的。 这 几 种 原 生 岩 浆 是 上 地 幔 和 地 壳 底 部 的 固 态 物 质 在 一 定 条 件 下 通 过 局 部 熔 融（ 重 熔） 产 生 的。,（四） 局 部 熔 融 的 概 念 局 部 熔 融 是 现 代 岩 浆 成 因 的 一 个 基 本 概 念。 与 单 矿 物 比 较， 岩 石 熔 融 有 两 个 特 点： 一 是 岩 石 熔 化 温 度 低 于 其 构 成 矿 物 各 自 单 独 熔 化 时 的 熔 点； 二 是 岩 石 从 开

5、 始 熔 融 到 全 部 熔 化 有 一 个 温 度 区 间。 岩 石 熔 化 时， 不 同 矿 物 熔 化 顺 序 不 同。 矿 物 或 岩 石 中SiO2 和K2O 含 量 愈 高， 即 组 份 愈 趋于 酸 性， 愈 易 熔 化， 称 为 易 熔 组 份。 矿 物 或 岩 石 中FeO、 MgO、CaO含 量 愈 高， 即 组 份 愈 趋于 基 性， 愈 难 熔 化， 称 为 难 熔 组 份。,岩 石 开 始 溶 化 时 产 生 的 熔 体 中SiO2、K2O、Na2O 较 高， 熔 体 偏 于 酸 性； 随 着 溶 化 温 度 的 提 高， 熔 体 中FeO、 MgO 组 份 增 加

6、而 渐 趋 于 基 性。 局 部 熔 融 在 岩 石 开 始 溶 化 至 全 部 溶 化 的 温 度 区 间 内， 岩 石 中 的 易 熔 组 份（ 酸 性 组 份） 先 熔 化， 产 生 酸 性 熔 体， 残 留 体 为 较 基 性 的 难 熔 固 相 物 质。 随 着 温 度 的 升 高， 熔 体 数 量 增 加， 其 基 性 组 份 也 逐 渐 增 加； 当 温 度 达 到 或 超 过 岩 石 全 部 熔 化 的 温 度 时， 岩 石 全 部 熔 化， 熔 体 成 分 和 被 熔 化 的 原 岩 成 分 一 致。 岩石 的 局 部 熔 融 又 叫 重 熔 作 用 或 深 熔 作 用。,（

7、五） 原 生 岩 浆 的 成 因 机 制 1. 玄 武 岩 浆 是 上 地 幔 物 质（ 地 幔 岩） 局 部 熔 融 的 产 物。 在 上 地 幔 的 不 同 深 度 上 通 过 局 部 熔 融 产 生 三 种 主 要 岩 浆： 拉 斑 玄 武 岩 浆： 约15 公 里 高 铝 玄 武 岩 浆: 1535 公 里 碱 性 玄 武 岩 浆： 3575 公 里 从 玄 武 岩 浆 中 可 以 直 接 冷 凝 结 晶 成 玄 武 岩 和 辉 长 岩。 玄 武 岩 浆 通 过 分 异 作 用 可 以 形 成 少 量 中 性 岩 和 酸 性 岩。 玄 武 岩 浆通 过 重 力 结 晶 分 异 可 以

8、形 成 少 量 超 基 性 岩。, 2. 花 岗 岩 岩 浆 是 大 陆 地 壳 深 部 物 质 重 熔 的 产 物。 不 同 深 度 上 可 以 形 成 性 质 稍 有 差 异 的 花 岗 岩 岩 浆。 在 约10 公 里 处 形 成 活 动 性 很 弱 的 岩 浆， 许 多 巨 型 花 岗 岩 岩 基 就 是 这 种 岩 浆 形 成 的。 约 在20 公 里 深 度 上 可 形 成 活 动 性 很 强 的 岩 浆， 能 够 上 侵 至 浅 部 或 喷 出 地 表。 花 岗 岩 岩 浆 通 过 同 化 作 用 可 形 成 中 性 岩 和 碱 性 岩。 一 些 花 岗 岩 是 混 合 岩 化

9、作 用 形 成 的。, 3. 安 山 岩 浆 环 太 平 洋 地 区 广 泛 分 布 有 安 山 岩。 玄 武 质 洋 壳 到 达 海 沟 并 向 下 俯 冲， 玄 武 岩 及 其 上 覆 的 洋 底 沉 积 物 发 生 局 部 熔 融 即 可 形 成 安 山 岩 浆。 当 俯 冲 深 度 达95 公 里 时 即 可 发 生 这 一 作 用。 大 陆 内 部 的 安 山 岩， 是 地 壳 深 部 局 部 熔 融 产 生 的， 其 深 度 约 为60 公 里。, 4. 橄 榄 岩 岩 浆 是 上 地 幔 物 质 大 约 在80160 公 里 的 深 度 上 局 部 熔 融 的 产 物。 关 于

10、原 生 岩 浆 及 其 起 源 的 问 题 极 其 复 杂， 尚 待 进 一 步 研 究。,二、 岩 浆 的 演 化岩 浆 从 开 始 产 生 直 到 固 结 成 岩， 始 终 处 在 不 断 的 变 化 过 程 中。 岩 浆 演 化 的 基 本 过 程 是 通 过 分 异 作 用 和 同 化 作 用， 由 少 数 几 种 岩 浆 形 成 多 种 多 样 的 岩 浆 岩。 在 适 宜 的 条 件 下 形 成 一 定 的 矿 床。,（一） 岩 浆 分 异 作 用 1. 熔 离 作 用 原 来 均 一 的 岩 浆， 随 着 温 度 和 压 力 的 降 低 或 者 由 于 外 来 组 分 的 加 入

11、， 使 其 分 为 互 不 混 溶 的 两 种 岩 浆， 即 称 为 岩 浆 的 熔 离 作 用。 天 然 岩 浆 中 硫 化 物、 氧 化 物 与 硅 酸 盐 熔 体 可 以 发 生 熔 离 作 用。 与 超 基 性 岩 有 关 的 铜 镍 硫 化 物 矿 床、 钒 钛 磁 铁 矿 床 可 能 与 熔 离 作 用 有 关。, 2. 结 晶 分 异 作 用 矿 物 的 结 晶 温 度 有 高 有 低， 因 此， 矿 物 从 岩 浆 中 结 晶 析 出 的 次 序 也 有 先 有 后。 在 岩 浆 冷 凝 过 程 中 矿 物 按 其 结 晶 温 度 的 高 低 先 后 同 岩 浆 发 生 分 离

12、 的 现 象 叫 结 晶 分 异 作 用。 结 晶 分 异 作 用 在 玄 武 岩 浆 中 研 究 得 最 为 完 备， 由 鲍 文 和 贝 莱 于 本 世 纪20 年 代 即 完 成 了 实 验 和 地 质 方 面 的 经 典 研 究。 结 晶 分 异 作 用 乃 是 岩 浆 演 化 的 理 论 支 柱 之 一。,（二）同 化 混 染 作 用 由 于 岩 浆 温 度 很 高， 并 且 有 很 强 的 化 学 活 动 能 力， 因 此 它 可 以 熔 化 或 溶 解 与 之 相 接 触 的 围 岩 或 所 捕 虏 的 围 岩 块， 从 而 改 变 原 来 岩 浆 的 成 分。 若 岩 浆 把 围 岩 彻 底 熔 化 或 溶 解， 使 之 同 岩 浆 完 全 均 一， 则 称 同 化 作 用； 若 熔 化 或 溶 解 不 彻 底， 不 同 程 度 的 保 留 有 围 岩 的 痕 迹（ 如 斑 杂 构 造 等， 则 称 混 染 作 用。 因 同 化 和 混 染 往 往 并 存， 故 又 统 称 同 化 混 染 作 用。 基 性 岩 浆 同 化 酸 性 的 围 岩 时， 岩 浆 向 酸 性 变 化。 酸 性 岩 浆 同 化 基 性 围 岩 时， 岩 浆 向 基 性 方 向 变 化。 基 性 岩 浆 可 以 同 化 酸 性 围 岩， 但 酸 性 岩 浆 难 于 同 化 基 性 围 岩。,