地质学-第12章 岩浆作用与火成岩(1)

上述矿物中， • 石英、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，称为铁镁质矿物（mafic mineral）， 其色深，常为暗黑色，故又称为暗色矿物。 • 结晶分异作用得到许多地质事实的证实。
第十二章 岩浆作用 及其所形成的宝玉石矿床
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 喷出作用与喷出岩 侵入作用与侵入岩 火成岩的结构与构造 火成岩的主要类型 岩浆的形成与地球的内热 岩浆作用所形成的宝玉石矿床
• 火成岩（igneous rock）又称岩浆岩 （magmatite, magmatic rock），它是三大 类岩石的主体，占地壳岩石体积的64.7%。 它是由岩浆冷凝而形成的岩石，是岩浆作 用的最终产物。 • 岩浆作用（magmatism）是指岩浆的发育、 运动及其固结成岩的作用。 它包括喷出作用与侵入作用两个方面。
文象伟晶岩
碧玺
西瓜碧玺
黄玉——Al2SiO4(F，OH)2
• 黄玉是典型的气成热液矿物，产于花岗伟 晶岩、酸性火山岩的晶洞、云英岩和高温 热液钨锡石英脉中。 • 世界著名产地有巴西、俄罗斯的乌拉尔和 巴基斯坦的卡特朗。黄玉可作轴承及研磨 材料，质佳者可作贵重宝石。中国内蒙古 和江西等地出产黄玉。
中心式喷发又可分为三种情形： （1）宁静式：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。岩浆为基性。 （2）爆裂式：岩浆突然猛烈爆发。岩浆黏度大，气 体多，流速低。岩浆为中酸性。 （3）递变式：宁静和爆裂式递变，呈周期性。 喷出岩（eruptive rock）又称火山岩（volcanic rock） 次火山岩（sub-volcanic rock）
五、世界火山的分布
1．环太平洋火山带 • 火环（fire ring） • 安山岩线（andesite line） 2．地中海~印度尼西亚火山带 3．洋脊（ocean ridge）火山带 4．红海沿岸与东非火山带
第二节 侵入作用与侵入岩
一、侵入作用概述 • 侵入作用（intrusion）：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。 • 侵入岩（intrusive rock） • 侵入体（intrusive body） • 围岩（country rock） • 深成侵入岩（plutonic rock）——侵入深度大于5公 里。 • 浅成侵入岩（hypabyssal rock）——侵入深度小于 5公里。
熔岩流——熔浆
绳状熔岩
爬虫状熔roclast）： （1）火山灰（volcanic ash）：Φ <2mm. （2）火山砾（lapillus）: Φ =2-64mm. （3）火山渣（volcanic cinder） （4）火山弹（volcanic bomb） （5）火山块（volcanic block）: Φ >64mm.
新疆阿尔泰含稀有金属花岗伟晶 岩脉地质平面图
1—浮土；2—块状石英带；3—块状微 斜长岩带内带；4—小块状钠长石带； 5—石英-锂辉石带；6—锂辉石带； 7—石英—白云母巢状体带；8—块状 微斜长石带外带；9—细粒钠长石巢状 体带；10—文象花岗岩带；11—辉长 岩；12—锂云母带
文象结构：
•石英呈楔形镶嵌在钾长 石中，形似希伯来文字。 花岗伟晶岩的特有结构， 是石英和长石同时结晶的 产物。
五大连池火山爆发
• 五大连池最后一次火山爆发即老黑山和火烧山的喷发年代 史籍中有两次记载：《黑龙江外记》卷一载：“墨尔根东 南，一日地中忽出火，石块飞腾，声震四野，越数日，火 熄，其地遂成池沼。此康熙五十八年（康熙五十八年即公 元1719年）事，至今传以为异。” 。 • 《宁古塔记略》记载：“离城北五十里，有水荡,周围三 十里。于康熙五十九年六、七月间，忽烟火冲天，其声如 雷，昼夜不绝，声闻五六十里。其飞出者，皆黑石硫磺之 类，经年不断，竟成一山，兼有城郭。热气逼人，三十余 里，只可登远山而望。今热气渐衰，然隔数里，人仍不能 近。天使（皇帝的使者）到彼查看，亦只远望而已。嗅之， 唯硫磺气。至今如此，亦无有识者。”
• 波状熔岩（绳状熔岩，pahoehoe）——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。 • 枕状熔岩——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。 • 块状熔岩（block lava）——粘度大，流速慢的熔浆，在冷 凝后会变成渣状或块状熔岩。
3．中性岩浆及其喷发特征 中性岩浆（intermediate magma）又称安山岩浆 （andesite magma），其SiO2含量为52%~65%， 铁镁氧化物的含量低于基性岩浆。 复式火山（composite volcanic cone）——火山熔岩 与火山碎屑岩交替出现。 安山岩（andesite）由中性熔岩形成的岩石，由中性 斜长石与角闪石组成。
黄玉晶体
二、侵入岩的产出状态
侵入岩的产出状态即产状（occurrence），指其形 态、大小及其与围岩的关系。由于岩浆冷凝的深 度、岩浆的规模与成分以及围岩的产出状态不同， 故侵入岩有多种产状。 1、岩墙（岩脉）（dyke）：切穿围岩层理或片理， 长度远大于厚度。 2、岩床（sill）：与围岩的层理一致的岩体。 3、岩盆（lopolith）：侵入层理之间，中心凹下。 4、岩盖（laccolith）：侵入层理之间，中心凸起。 5、岩株（stock）：出露面积小于100KM2。 6、岩基（batholith）：出露面积大于100KM2。
4、酸性岩浆及其喷发特征
酸性岩浆（acidic magma）又称花岗岩浆 （granitic magma），其SiO2含量>65%， 铁镁氧化物的含量更低。 流纹岩（liparite）由酸性熔岩形成的岩石， 由石英、钾长石与钠长石组成。
四、火山喷发的间歇性
• 破火山口（caldera）：一种在火山顶部的较大的圆形 拗陷。通常是岩浆回撤、火山自身塌陷时形成，或浅 部岩浆囊喷发而形成的。大量岩浆的撤退可能是由于 其构造支撑的丧失而造成的。其直径往往大于1英里。 • 火山口湖（crater lake）：破火山口，经风化和侵蚀后 扩大积水而成。 • 活火山（active volcano）：现在还在爆发的火山。 • 死火山（extinct volcano）:有人类活动以来不再爆发 的火山。
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
4、火山喷发的方式：
（1）熔透式喷发：地壳比较薄，地下岩浆将 地壳熔透，火山口比较大，岩浆直接向外 溢流。 （2）裂隙式喷发：岩浆沿大断裂喷出地表。 分布在洋中脊和大陆裂谷上的最为典型。空 间上呈带状或串珠状分布。 （3）中心式喷发：岩浆沿颈状管道喷出地表， 在地表形成火山锥。
与花岗伟晶岩建造有关的宝玉石矿床 Gem and Jade in Granite Pegmatite <<中国非金属矿工业导刊>>2003年 第03期 作者: 黄宣镇,
锂云母——火齐
复杂的花岗伟晶岩
• 矿物成分复杂，富含稀有元素和挥发分矿物，分带现象明 显。 • 一般情况下，从边部到核心伟晶岩脉可分为4个带： • ①边缘带。主要由细粒石英、长石组成。副矿物种类较少。 ②外侧带。位于边缘带的内侧，矿物颗粒较粗大，出现绿 柱石等稀有元素矿物。 • ③中间带。位于外侧带和内核带之间，带的厚度既宽又稳 定，矿物成分、种类复杂多样，颗粒粗大。 • ④内核带。位于伟晶岩脉的核心，主要为石英，亦称石英 核。与之有关的矿产有水晶、长石、白云母以及其他锂、 铍、铌、钽等稀有元素矿床和宝石矿床。
• 连续反应系列反映岩浆结晶过程中浅色矿 物（斜长石系列）的生成顺序； • 不连续系列表示深色矿物（橄榄石、辉石、 角闪石及黑云母系列）从岩浆中晶出的先 后顺序。
• 最后，上述两系列又联合起来形成一个不 连续的反应系列，依次结晶出钾长石、白 云母和石英。它们总称为鲍温反应系列 （Bowen’s reaction series）。
第一节 喷出作用与喷出岩
一、岩浆的概念 地下高温熔融物质称为岩浆（magma）。 岩浆是具有较大粘性的流体。 温度是影响岩浆粘性大小的另一因素。 岩浆粘性的大小决定了火山喷发的猛烈程度。
二、喷出作用与喷发产物
岩浆喷出地表的作用称喷出作用（eruption），又称火 山作用（volcanism）。 喷发物有气体、固体和液体三类。
岩浆岩中的捕虏体
2．结晶分异作用
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 类的岩石，这种作用称之为结晶分异作用 （crystallization differentiation） 。
美国岩石学家鲍温（Bowen）通过实验证明 了上述结晶分异的过程。
在岩浆结晶分异过程中，矿物是按两个系列 结晶出来的。 • 一个是连续反应系列（continuous reaction series）； • 另一个是不连续反应系列（discontinuous reaction series）。
1．同化作用与混染作用
• 同化作用（assimilation）： 岩浆熔解围岩，将围岩改变成为岩浆的一部分。
• 捕(bǔ)虏体（xenolith）——在岩浆侵入作用
过程中，由于侵入作用的强大力量，经常使围 岩碎块落入岩浆中，称为捕虏体。 • 混染作用（contamination）： 岩浆因同化围岩而改变自己原有的成分。
5、火山的外部形态
熔岩台地、熔岩高原、火山锥、熔岩流、熔岩穹 等。 火山锥（volcanic cone） 火山口（crater） 火山通道（volcanic vent） 火山颈（volcanic neck）
6、火山锥的类型
（1）碎屑锥：主要由火山碎屑堆积而成。坡 度比较陡。爆裂式喷发而成。 （2）熔岩锥：主要由火山熔岩堆积而成。坡 度比较缓 ，形似盾牌。溢流式喷发而成。 （3）复合锥：由火山碎屑和熔岩交互而成。 递变式喷发而成。
1．气体喷发物 气体逸出状况的变化预示着火山活动的进程。 气体包括： H2O(>70%),CO2,SO2,N2,H2S,CO,H2,HCl,NH3,NH4Cl ,HF. 气体凝华产物：硫磺、氯化铵、氯化钾、硫化钾。
2．液体喷发
熔岩流（lava flow）——流动的熔浆。
液体喷发物冷凝后称为熔岩（lava）。
残余岩浆聚集在岩浆体的上部或贯入于围岩 之中，慢慢冷凝结晶，形成矿物晶体特别 粗大而且晶形较完好的岩石，称为伟晶岩 （pegmatite）。 • 常见伟晶岩：
– 花岗伟晶岩 – 文象伟晶岩
• 花岗伟晶岩的化学成分和矿物成分与花岗岩相
似，主要由钾长石、石英和云母等的粗大晶体所 组成。 • 但较花岗岩更富含稀有元素矿物，如锂云母、绿 柱石、铌钽铁矿、锆石等。 • 所以伟晶岩是稀有元素矿床的重要开采对象，它 可为工业提供压电石英、云母等材料；为陶瓷玻 璃工业提供石英、长石、粘土等原料；透明绿柱 石、电气石、金绿宝石、紫水晶等可作宝石之用。
火山弹——云南腾冲
由各种火山碎屑物堆积并固结而成的岩石，称 为火山碎屑岩（pyroclastic rock）。 由火山灰组成者称为凝灰岩（volcanic tuff）。 由火山砾及火山渣组成者称为火山角砾岩 （volcanic breccia）。 由火山块组成者称为集块岩（volcanic agglomerate）。
三、岩浆的类型及其喷发特征
1．超基性岩浆及其喷发特征
超基性岩浆（ultrabasic magma）中SiO2含量<45%，常 在30%~40%之间，富含铁、镁氧化物，缺少钠、钾氧 化物。
鬣(liè)刺结构：橄榄石、蛇纹石构成长条状的晶体集合
体。
2 ．基性岩浆及其喷发特征
基性岩浆（basic magma）又称玄武岩浆 （basaltic magma），其SiO2含量为 45%~52%，铁、镁氧化物的含量低于超基 性岩浆。 盾状火山锥（shield volcanic cone） 熔岩锥（lava volcanic cone） 枕状构造（pillow structure） 玄武岩（basalt）； 溢流玄武岩（flood basalt）