《岩浆岩的成因》PPT课件.ppt
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1、岩浆岩岩石学岩浆岩岩石学岩浆岩岩石学岩浆岩岩石学第十一章第十一章 岩浆岩的成因岩浆岩的成因 岩浆岩种类繁多、性状各异岩浆岩种类繁多、性状各异 岩浆种类多样、来源复杂岩浆种类多样、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岩浆岩的成因仍在不断探索和研究中第十一章第十一章 岩浆岩的成因岩浆岩的成因一、原生岩浆问题一、原生岩浆问题 1原生岩浆定义原生岩浆定义 原生岩浆(原生岩浆(Primary magma):):上上地地慢慢物物质质局局部部熔熔融融及及地地壳壳物物质质全全部部或或部部分熔融而产生的最初的岩浆,又称母岩浆。分
2、熔融而产生的最初的岩浆,又称母岩浆。2原生岩浆的种类问题原生岩浆的种类问题(1)一元论观点)一元论观点 关于原生岩浆的种类问题,是一个长期争论的悬而关于原生岩浆的种类问题,是一个长期争论的悬而未决的问题,归纳起来有以下几种观点:未决的问题,归纳起来有以下几种观点:问题:问题:一元论观点难以解释大规模花岗岩的成因!一元论观点难以解释大规模花岗岩的成因!由由鲍鲍文文于于1928年年提提出出,他他认认为为自自然然界界仅仅存存在在一一种种玄玄武武岩岩浆浆,即即一一元元论论的的观观点点,所所有有的的岩岩石石都都是是由由玄玄武武岩岩浆浆通过结晶分异作用派生的。通过结晶分异作用派生的。(2)二元论观点)二元
3、论观点 问题:问题:在褶皱带存在着与花岗岩、玄武岩毫无联系在褶皱带存在着与花岗岩、玄武岩毫无联系而大小不等的孤立的超基性岩体,它们又多在大断裂发而大小不等的孤立的超基性岩体,它们又多在大断裂发展的早期产出,显然不可能由其它岩浆分异而成。展的早期产出,显然不可能由其它岩浆分异而成。十十九九世世纪纪末末,以以列列文文生生列列信信格格和和布布恩恩等等人人为为代代表表,根根据据花花岗岗岩岩和和玄玄武武岩岩同同为为地地壳壳中中分分布布最最广广的的岩岩浆浆岩岩这这一一事事实实,认认为为原原生生岩岩浆浆有有两两种种,即即玄玄武武岩岩浆浆和和花花岗岗岩岩浆浆。(3)三元论观点)三元论观点 赫斯和库兹涅佐夫等人
4、提出了原生岩浆有三种,赫斯和库兹涅佐夫等人提出了原生岩浆有三种,玄玄武岩浆武岩浆、花岗岩浆花岗岩浆和和超基性岩浆超基性岩浆,即三元论观点。即三元论观点。(4)多元论观点)多元论观点上上世世纪纪中中期期,环环太太平平洋洋安安山山岩岩及及阿阿尔尔卑卑斯斯超超基基性性侵侵入入岩岩的的研研究究,以以及及全全球球构构造造学学、岩岩理理学学、高高温温高高压压实实验验岩岩石石学学、地地球球化化学学及及地地球球物物理理的的研研究究,在在有有关关岩岩浆浆成成因因方方面面积积累累了了大大量量的的资资料料,多多元元论论的的观观点点逐逐渐渐被被人们所接受。人们所接受。目目前前多多数数人人认认为为:种种类类繁繁多多的的
5、岩岩浆浆岩岩是是由由橄橄榄榄岩岩浆浆、玄玄武武岩岩浆浆、安安山山岩岩浆浆和和花花岗岗岩岩浆浆通通过过复复杂杂的的演演化化而而成成的的。这这几几种种原原生生岩岩浆浆是是上上地地幔幔和和地地壳壳底底部部的的固固态态物质在一定条件下通过物质在一定条件下通过局部熔融(重熔)局部熔融(重熔)产生产生 的。的。3.局部熔融的概念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。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:一是岩石熔与单矿物比较,岩石熔融有两个特点:一是岩石熔化温度化温度低于低于其构成矿物各自单独熔化时的熔点;二其构成矿物各自单独熔化时的熔点;二是岩石从开始熔融
6、到全部熔化有一个是岩石从开始熔融到全部熔化有一个温度区间温度区间。岩石熔化时,不同矿物熔化顺序不同。岩石熔化时,不同矿物熔化顺序不同。矿物或岩石中矿物或岩石中SiO2 和和K2O含量愈高,即组份愈趋于含量愈高,即组份愈趋于酸性,愈易熔化,称为易熔组份。酸性,愈易熔化,称为易熔组份。矿物或岩石中矿物或岩石中FeO、MgO、CaO含量愈高,即组份含量愈高,即组份愈趋于基性,愈难熔化,称为难熔组份。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岩石开始溶化时产生的熔体中SiO2、K2O、Na2O 较较高,熔体偏于酸性;随着溶化温度的提高,熔体中高,熔体偏于酸性;随着溶化温度的提高,熔
7、体中FeO、MgO组份增加而渐趋于基性。组份增加而渐趋于基性。局部熔融局部熔融 在岩石开始溶化至全部溶化的温度区间内,岩石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,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。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,逐渐增加;当温度达到或超过岩石全部熔化的温度时,岩石全熔,熔体成分和被熔化的原岩成分一致。岩石全熔,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
8、熔作用或深熔作用。岩石的局部熔融又叫重熔作用或深熔作用。二、原生岩浆的成因机制二、原生岩浆的成因机制 1.玄武岩浆玄武岩浆 是上地幔物质(地幔岩)局部熔融的产物。在上地幔是上地幔物质(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:的不同深度上通过局部熔融产生三种主要岩浆:拉斑玄武岩浆拉斑玄武岩浆:约约15 公里公里 高铝玄武岩浆高铝玄武岩浆:1535 公里公里 碱性玄武岩浆碱性玄武岩浆:3575 公里公里从玄武岩浆中可直接冷凝结晶成玄武岩和辉长岩。从玄武岩浆中可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。玄武岩浆通过分异作用可以形成
9、少量中性岩和酸性岩。玄武岩浆通过重力结晶分异可以形成少量超基性岩。玄武岩浆通过重力结晶分异可以形成少量超基性岩。2.花岗岩浆花岗岩浆是大陆地壳深部物质重熔的产物。不同深度上可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以形成性质稍有差异的花岗岩岩浆:在约在约10公里处形成活动性很弱的岩浆,许多巨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。型花岗岩岩基就是这种岩浆形成的。约在约在20公里深度上可形成活动性很强的岩浆,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。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。花
10、岗岩岩浆通过同化作用可形成中性岩和碱性岩。一一些花岗岩是混合岩化作用形成的。些花岗岩是混合岩化作用形成的。3.安山岩浆安山岩浆 环太平洋地区广泛分布有安山岩。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。当俯冲深度达岩浆。当俯冲深度达95 公里时即可发生这一作公里时即可发生这一作用。用。大陆内部的安山岩,是地壳深部局部熔融产生大陆内部的安山岩,是地壳深部局部熔融产生的,其深度约为的,其深度约为60公里。公里。4.橄榄岩浆橄榄岩浆 是上地幔物质大约
11、在是上地幔物质大约在80160公里的深度上局部公里的深度上局部熔融的产物。熔融的产物。关于原生岩浆及其起源的问题极其复杂,尚待进关于原生岩浆及其起源的问题极其复杂,尚待进一步研究。一步研究。三、岩浆的演化三、岩浆的演化 原生岩浆的种类目前一般认为不过几种,但地原生岩浆的种类目前一般认为不过几种,但地壳上分布的火成岩种类可达千种以上,少数几种原壳上分布的火成岩种类可达千种以上,少数几种原生岩浆何以能形成如此种类繁多的火成岩呢?生岩浆何以能形成如此种类繁多的火成岩呢?原因在于岩浆的演化,即原因在于岩浆的演化,即岩浆从开始产生直到岩浆从开始产生直到固结成岩,始终处在不断的变化固结成岩,始终处在不断的
12、变化演化演化过程之中。过程之中。岩浆演化的机理目前可归结为:岩浆演化的机理目前可归结为:分异作用、同分异作用、同化混染作用和混合作用化混染作用和混合作用。有些矿床本身就是这种岩浆演化的结果。有些矿床本身就是这种岩浆演化的结果。(一)岩浆分异作用(一)岩浆分异作用 岩岩浆浆分分异异作作用用(Magmatic differentiation):是是指指原原来来成成分分均均匀匀的的岩岩浆浆,在在没没有有外外来来物物质质的的加加入入下下依依靠靠本身的演化,最终分化为多种成分岩浆的作用。本身的演化,最终分化为多种成分岩浆的作用。主要有以下几种方式:主要有以下几种方式:熔离作用(熔离作用(Liquatio
13、n):):原来均一的岩浆,随着温原来均一的岩浆,随着温度和压力的降低,使其分为互不混溶的两种岩浆,即度和压力的降低,使其分为互不混溶的两种岩浆,即称为岩浆的熔离作用。称为岩浆的熔离作用。天然岩浆中天然岩浆中硫化物硫化物、氧化物氧化物与与硅酸盐熔体硅酸盐熔体可以发可以发生熔离作用。生熔离作用。与超基性岩有关的与超基性岩有关的铜镍硫化物矿床铜镍硫化物矿床、钒钛磁铁矿钒钛磁铁矿床可能与熔离作用有关。床可能与熔离作用有关。扩扩散散作作用用(Diffusion):岩岩浆浆熔熔体体由由中中心心至至边边缘缘部部位位间间的的温温度度差差异异,会会导导致致高高熔熔点点的的组组分分向向温度低的部位集中,这样就引起
14、了浓度的变化。温度低的部位集中,这样就引起了浓度的变化。气气运运作作用用(Gas transportation):是是指指岩岩浆浆中中的的气气体体(包包括括挥挥发发组组分分),在在岩岩浆浆分分异异过过程程中中搬搬运运和和携携带带了了某某些些组组分分一一起起运运移移,从从而而使使岩岩浆浆成成分分发发生生改变的一种分异作用。改变的一种分异作用。分离结晶作用分离结晶作用(Fractional crystallization):岩浆随着温度的逐渐降低,按一定顺序先后结晶出岩浆随着温度的逐渐降低,按一定顺序先后结晶出不同矿物,从而使岩浆成分不断地发生变化,不同矿物,从而使岩浆成分不断地发生变化,分异分异
15、出出不同成分的岩浆。不同成分的岩浆。分异机制:分异机制:重力分异、摩擦作用、压滤分异重力分异、摩擦作用、压滤分异 重重力力分分异异(Gravitation differentiation):熔熔浆浆中中早早期期结结晶晶的的矿矿物物在在重重力力作作用用下下与与熔熔体体分分离离,使使熔熔浆浆成成分发生分异,从而形成成分不同的一系列岩石。分发生分异,从而形成成分不同的一系列岩石。岩岩浆浆中中晶晶体体的的重重力力沉沉降降分分异异,需需要要克克服服岩岩浆浆对对晶晶体体的的浮浮力力和和与与岩岩浆浆之之间间的的粘粘滞滞摩摩擦擦力力以以及及岩岩浆浆上上升升速速度度。晶晶体体能能否否从从岩岩浆浆中中沉沉降降分分
16、异异,取取决决于于晶晶体体与与岩岩浆浆的的密密度度差差、晶晶体直径和岩浆的粘度。体直径和岩浆的粘度。摩摩擦擦作作用用(Fractional action)岩岩浆浆在在流流动动过过程程中中,早早期期结结晶晶的的矿矿物物晶晶体体可可能能与与围围岩岩发发生生摩摩擦擦而而滞滞留留,结结果引起岩浆分异。果引起岩浆分异。压压滤滤分分异异作作用用(Pressure filtration differentiation):岩岩浆浆演演化化到到晚晚期期阶阶段段,正正在在结结晶晶的的岩岩浆浆房房不不断断受受到到围围岩岩的的压压力力,使使岩岩浆浆房房中中尚尚未未结结晶晶的的残残余余熔熔浆浆从从已已晶晶出出的的密密集
17、集的晶体中压滤出来,从而使晶体与熔浆分离。的晶体中压滤出来,从而使晶体与熔浆分离。(二)同化混染作用(二)同化混染作用由于岩浆温度很高,且有很强的化学活动能力,因此由于岩浆温度很高,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,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。从而改变原来岩浆的成分。若岩浆把围岩若岩浆把围岩彻底彻底熔化或溶解,使之同岩浆完全均一熔化或溶解,使之同岩浆完全均一化,则称化,则称同化作用同化作用(Assimilation);若熔化或溶解若熔化或溶解不彻底不彻底,不同程度的保留有围岩的痕迹,不同程度的保留有围岩的
18、痕迹(如斑杂构造等),则称(如斑杂构造等),则称混染作用混染作用(Contamination)。因同化和混染往往并存,故又统称同化混染作用。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。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。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岩浆可以同化酸性围岩,但酸性岩浆难于同化基性围岩。基性围岩。(三)岩浆的混合作用(三)岩浆的混合作用 岩岩浆浆的的混混合合作作用用(Magma mixing):是是指指由由两两种种不不同同成成分分
19、的的岩岩浆浆以以不不同同的的比比例例混混合合产产生生一一系系列列过过渡渡类类型型的的岩岩浆浆的的作作用用。如如冰冰岛岛熔熔岩岩是是由由玄玄武武岩岩浆浆与与流流纹纹岩岩浆浆以以不不同同比比例混合的产物。例混合的产物。一一般般认认为为,发发生生混混合合作作用用的的岩岩石石证证据据,主主要要是是出出现现了了矿矿物物之之间间明明显显的的不不平平衡衡现现象象,如如两两种种成成分分差差别别较较大大的的斜斜长长石同时存在;斜长石或石英被辉石包裹等。石同时存在;斜长石或石英被辉石包裹等。岩浆混合作用证据标志岩浆混合作用证据标志(1)野外露头)野外露头在酸性岩侵入岩中见基性岩石团块、微粒包体;在酸性岩侵入岩中见
20、基性岩石团块、微粒包体;酸性火山熔岩中见明显流变特征的基性熔岩条带;酸性火山熔岩中见明显流变特征的基性熔岩条带;酸性岩中见基性岩墙及其边缘的机械混合带和成分酸性岩中见基性岩墙及其边缘的机械混合带和成分过渡带。过渡带。(2)镜下特征)镜下特征 矿物之间存在明显的不平衡现象:矿物之间存在明显的不平衡现象:如成分差别较大的斜长石共存、斜长石反环带、矿如成分差别较大的斜长石共存、斜长石反环带、矿物间的反应结构发育,基性包体中出现钾长石巨晶和石英,物间的反应结构发育,基性包体中出现钾长石巨晶和石英,花岗岩中出现辉石等。花岗岩中出现辉石等。四、主要类型岩浆岩的成因四、主要类型岩浆岩的成因(一)超基性岩类的
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