第1讲 岩浆及岩浆作用汇总

第二章 岩浆及岩浆作用
一、岩浆的概念 二、岩浆的形成与运移 三、岩浆的性质 四、岩浆分异、混合、同化作用的基本概念 五、岩浆活动的位置及现代火山活动
一、岩浆的概念
有关岩浆的概念有： 岩浆、原生岩浆、母岩浆和派生
岩浆四个
1.岩浆（ magma ）
岩浆是上地幔或地壳部分熔融形 成的高温、粘稠、含挥发分的硅酸盐 熔融体 2．原生岩浆（Primary magma）
(1)底辟作用（Diapirism） (2) 顶蚀作用（Stoping） (3)岩墙扩展作用 (Dike Propagation) (4)火山口沉陷作用（Cauldron subsidence）
(1)底辟作用（Diapirism）
底辟作用是岩浆通过加热顶部围岩使其粘度 降低，自身则因浮力上升，迫使围岩向下流动， 并占据其腾出的空间上升侵位过程。
第一章 岩石及其地质分布
2．研究意义
1)岩石是地质历史的记录
有关岩石的成因，形成时的物理化学环境、结晶年龄及其时 空分布规律的研究，可以对解决地质历史演化中的不少问题作出 贡献。
2)岩石学研究还可以作为地球深部的“探针”
地球主要由岩石组成，科学家可以通过不同的途径获得不 同深度的岩石样品，已有资料表明，获得的样品最大深度达 200km 。应用这些样品，可以而揭示地球深部的组成、热状态 及流变学特征。
由地幔或地壳岩石经熔融或部分熔融作用形成的成分未遭 受变异的岩浆。它不强调源区的岩石是否已经遭受过熔融作用 或成分的变异，但强调形成的岩浆一定未遭受过成分的变化。
原生岩浆类型较多，但主要有玄武岩浆、花岗质岩浆和安 山岩浆。原生岩浆直接冷却结晶成不同的火成岩，或者通过各 种作用形成了派生岩浆后再冷却结晶最终形成了地球表面多种 多样的火成岩
第一章 岩石及其地质分布-岩石的概念及其成因分类
第一章 岩石及其地质分布-岩石的概念及其成因分类
（3） 变质岩
是由先已存在的岩石(火 成岩及沉积岩)在温度、压 力及应力条件发生变化的情 况下，为适应新的环境而形 成的岩石。
它们的矿物成分及结构构造 都因为温度和压力的改变以及应 力的作用而发生变化，但它们并 未经过熔融的过程，主要是在固 体状态下发生的。变质岩形成的 温、压条件介于地表的沉积作用 及岩石的熔融作用之间。
岩石圈:由地壳和上部地幔组成的构造层，具有刚性特征。 60km 至200km，平均为150km 。
软流层:为高温塑性的层圈，为固态的地幔岩石含部分熔融的熔体
2.地球表层岩石的分布
在陆地, 表层沉积岩约占66%，其余的火成岩及变质岩大约各占 一半。
在大洋下面，沉积物及沉积岩形成薄层状，下部为火成岩及变 质岩，后两种岩石组成了大洋地壳的主体。
（3）岩浆在地下滞留时间短，结晶程度低:
由原生岩浆直接固结形成的火成岩，因保存了大量有关源区的物 理化学信息，因此常用来反演源区温压条件及组成，在火山岩研究 中具较重要的意义。
3．母岩浆（Parent magma） 通过各种作用（分异作用、同化作用、混合作用
等）产生出不同成分的岩浆岩浆称为母岩浆。
岩相学：以研究岩石分类和描述岩石特征为主，立足于 详细的野外及室内的观察与测试，如对岩石的结构构造、 矿物成分和野外产状以及他们的化学成分作出研究,可以对 各类岩石作出进一步的分类和命名，并作出成因解释。
岩理学：将岩相学知识结合实验研究和理论分析通过归 纳和演绎得到有关岩石成因, 形成演化及构造背景的结论.
例3：沉积岩与低级变质岩的过渡 若埋藏深度逐渐变大，受地温梯度的影响，温度也随压力加大
而增高，矿物会转变为新的矿物类型，结构构造也相应发生变化。 与变质作用中的埋藏变质及低度变质过渡，而所形成的岩石类型 也呈现出了过渡的特点。
第一章 岩石及其地质分布
二、岩石学及学习的目的
1．岩石学有关概念
岩石学是研究天然岩石的学科。 岩石学包括了岩相学和岩理学两部分:
风化，沉积
变
质
变质
重熔
变质岩
第一章 岩石及其地质分布-岩石的概念及其成因分类
互相过渡：
例1：火山碎屑岩与沉积岩的的过渡
例2：混合岩与岩浆岩的过渡
混合岩是一种由浅色和暗色的 两种岩石组成的，暗色的是先存的 变质岩,而浅色的是经就地熔融产生 的富硅、铝质的火成岩，它们是两 种不同作用形成的过渡类型，但通 常将其列入变质岩类中。
第一章 岩石及其地质分布-岩石的概念及其成因分类
2．岩石分类 自然界的岩石可以划分为三大类：火成岩、沉积岩和变质岩。 （1） 火成岩：
是由地幔或地壳的岩石经熔融或部分熔融形成岩浆继而冷却 固结的产物。
岩浆可侵入到地表以下形成侵入岩，也可以喷出到地表形成 火山岩。
第一章 岩石及其地质分布-岩石的概念及其成因分类
岩浆发生底辟上升后，常常以气球膨胀的方 式连续侵位
3)岩石学是许多其它地学学科的基础
构造、地层、矿产以及工程地质等学科，都需要有岩石学方 面的基础。
三、岩石在地球上的分布
1．地球内部的圈层结构及物质组成(垂向分布)
根据地球物理的资料，地球可划分为三个一级层圈：地核、地 幔 和地壳
地核：占地球总体积的16.2% 地幔：占83.2%，分上地幔、过渡带（软流层）及下地幔，由 富Mg的岩石所组成（上地幔为二辉橄榄岩）。 地幔与地壳之间的界面称为莫霍面
(6)其他因素
地幔或地壳内部由于粘性剪切力的作用也可以导致 局部增温诱发岩浆熔融。地幔粘度大（1021泊）在剪切 应力与应变速率高的地段, 如在上地幔靠近俯冲带的区域 或地壳内沿大断裂带的地区都有可能产生异常热能并发 生不同规模的熔融作用。
2.岩浆的上升和侵位
岩浆怎样克服上覆围岩阻力上升、以何种方式 在地壳中占据空间的问题，就是侵位机制要研究的 问题，岩浆上升侵位的机制有以下几类：
原生岩浆的识别标志
原生岩浆因早期曾与源区残余矿物有过物理化学上的平衡，常 存在一些可供识别的标志。例如，由地幔源区产生的玄武质原生岩 浆，上升侵位后直接冷凝固结形成的玄武岩可具以下特征：
（1）含地幔岩捕虏体：表明岩浆在深部很少结晶，晶体的沉淀 作用更不可能发生。
（2）Mg*值（Mg/Mg+Fe2+）高: 界于0.68-0.75之间。高温高压 实验证明，岩浆与橄榄石之间的Fe2+ - Mg分配系数（KD）近似为常 数（KD=0.30±0.03），上地幔橄榄岩中橄榄石的成分较固定，Fo 在91±1附近，因此与其处于平衡状定态的原生玄武质岩浆的 Mg’ 值也较固定。原生幔源岩浆中的Ni、Cr丰度较高，与地幔岩平衡的 玄武质岩浆的Ni为295×10-6-500×10-6 ，Cr为300×10-6-400×10-6
1.岩浆形成的条件 (1)源区的岩石
即岩浆发生之前已经存在于地幔或地壳的岩石作为熔融岩浆的母岩；上地 幔及地壳中的所有岩石在适当的条件下，都可以成为岩浆的源岩.
确定岩浆源区岩石的性质，其途径有三种：
①寻找岩浆中的深源捕虏体
例如：在碱性玄武岩类、金伯利岩中的橄榄岩 捕虏体 是地幔岩石熔融的残余。
②通过火成岩的化学特征来反演源区状态
例如由地幔橄榄岩熔融导源的原生玄武岩岩浆 Mg′{= Mg/(Mg+Fe2+)}值变化于0.67-0.73。同时还富 Ni、Cr等耐熔元素
③通过高温高压实验研究
应用不同类型的岩石作为源岩，在不同的压力（代表不同深度）、不同温 度乖条件下进行熔融实验，从而获得在不同熔融比例下的岩浆类型。
(2)热能的累积(温度升高)
（2）沉积岩：
是地表岩石经风化作用形成的物质经过 搬运、沉积和成岩固结作用形成的岩石。
化学及生物风化——化学溶液及胶体的 沉淀——化学沉积（岩）
剥蚀及机械破碎——碎屑物质（岩石碎 屑、矿物碎屑或生物碎屑）——陆源碎屑 岩
两种作用的综合产物沉积——混积岩
沉积岩常形成层状。沉积岩形成过程 中也可以有结晶作用的发生，但不同于火 成岩的结晶作用。前者结晶于地表或近地 表的温度、压力条件，而且是在水溶液或 胶体溶液中结晶的。
4. 派生岩浆（Derivative magma） 由母岩浆通过各种作用产生的不同成分的岩浆称
为派生岩浆（或进化岩浆）。 例如玄武质岩浆可作为母岩浆,通过分异作用产生
安山岩和英安岩等派生岩浆。 原生岩浆可以成为母岩浆，但母岩浆不一定是原
生岩浆。
亏损地幔（barren, depleted 或infertile mantle）
地球除去外地核及极 少量赋存于地壳及上 地幔中的熔体外，主 要是由固态的岩石组 成，但在垂向上成分 具明显的分异。
地壳：占0.6% ，主要由铝硅酸盐矿物组成（相当于花岗质岩石 ）
大洋地壳:平均为10km，为硅镁质组成（相当于玄武质岩石） 大陆地壳:平均为33km，上部是硅铝层，下部为硅铝质及硅镁质 两种组分
第一章 岩石及其地质分布
一、岩石及其成因分类 二、岩石学及学习的目的 三、岩石在地球上的分布
第一章 岩石及其第地质一分章布 岩石及其地质分布
一、岩石的概念及其成因分类
1.岩石的概念： 岩石是天然形成的,由矿物或类似 矿物的物质（如有机质、玻璃、非 晶质等）组成的固体集合体。 (1) 多 数 岩 石 是 由 不 同 矿 物 组 成 ，单矿物的岩石相对较少 (2)岩石也可是由玻璃质(如黑曜 岩)、有机质（如沥青）、胶体物 质等组成 (3) 岩 石 ， 一 般 是 指 自 然 界 产 出 的，人工合成的矿物集合体，称作 工业岩石, 不在本教材学习的范围
地幔或地壳源区的岩石只 有当该区的热能累积到一定的 程度，温度达到岩石熔融的温 度（固相线温度）并持续热能 的累积岩浆才会发生。目前所 公认的热能来源主要有两个:
•一种是有热流（热的物质流或热流体流）进入某地区产生热 对流（Thermal — Convection），导致了热能的积累及温度 上升， •一种是源区含有不移动的放射性生热元素（如K、U、Th）， 通过长期衰变产生热能导致该区温度升高。