7第七章 岩浆起源演化
第七章 岩浆作用与变质作用
第七章岩浆作用与变质作用第一节岩浆作用与岩浆岩目的要求岩浆作用是地球内部物质运动变化的一种重要方式。
实质上，岩浆作用就是液态的岩浆与固态的岩石之间的矛盾发展过程。
在一定的条件下，液态的岩浆转化为固态的岩石，这就是矛盾的暂时统一。
我们之所以讨论岩浆作用，研究它的基本规律，目的是为了寻找和开发与岩浆作用有关的矿产资源和热力资源，并为进一步学习专门性理论奠定基础。
课时：2学时授课内容•一、岩浆作用的概念•二、喷出作用o（一）火山喷发现象与喷发类型o（二）火山喷出作用的产物•三、侵入作用o（一）深成侵入体o（二）浅成侵入体•四、岩浆岩o（一）岩浆岩的结构构造o（二）岩浆岩的矿物成分o（三）岩浆岩的颜色o（四）岩浆岩的分类和分类表的应用重点1.在课时有限的情况下，讲授重点应放在岩浆作用的基本概念上，如什么是岩浆作用；岩浆的主要成分；岩浆在地下所处的环境和状态；岩浆为什么活动；它侵入地壳或喷出地表会形成什么岩石。
2.人们如何着手对岩浆进行研究。
3.岩浆侵入作用和喷出作用的表现特征和产物。
搬运作用的方式及不同营力搬运作用的特点是本节的重点。
难点本节课的难点在如何简要归述岩浆的演化和岩浆作用的时空规律。
教学方法本节课用多媒体以讲解为主，叙述为辅进行讲授。
讲授重点内容提要•一、岩浆作用的概念人们是如何着手对地下深处的岩浆作用进行研究的呢？主要从两方面着手：一是实地考察近代火山现象，研究历史资料。
二是从已经形成的岩浆岩着手去查明岩浆作用的规律。
o（一）岩浆的主要成分根据现代火山喷溢而出的熔岩得知，硅酸盐是岩浆的主要成分。
其中SiO2的含量在80—30%之间；金属氧化物如Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O等占20—60%。
其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等，它们的总量不超过5%。
此外，岩浆中还含有一些挥发性组分，其中主要是H2O、CO2、H2 S、F、Cl等。
o（二）岩浆（magma）岩浆在地下的温度可能达1300℃左右，压力达数千个大气压。
岩浆岩成因PPT课件
D扩ivBeor张guennd板taPryl块ate (EPR边, M界AR) Mid-洋Oce中an 脊Ridge
25
麻粒岩相岩石，由玄武岩或中酸性岩石变
下地壳 质形成很好而来
35 Moho
上地幔
中地壳 下地壳
地温增加
发生部分熔融, 形成中性、酸性岩浆
例如玄武质岩浆侵入
如：花岗岩绝大多数起源于下地壳
13
岩浆的演化
一、原生岩浆和次生岩浆
1. 原生岩浆——上地幔或者地壳物质经 局部熔融所形成的最初的岩浆。
2. 次生岩浆——原生岩浆通过发展和演 化所形成的岩浆。
由于岩浆 + 固体的岩石，往往只能改变岩浆局部的成分
判断同化混染的标志：
(1) 岩体中捕虏体多 (2) 颜色、结构、构造不均一，如斑杂构造 (3) 有非岩浆成因的矿物，如石榴石、刚玉等是同化围岩
的结果
17
3. 岩浆混合作用
两种或两种以上不同成分的岩浆，以不确定的比例 混合，产生一系列过渡类型的岩浆和岩浆岩。
布面积广，不与玄武岩共生）。
3、岩浆二元论：由列文生—列森格和肯尼迪
(Kenndy,1933)重新倡导存在花岗岩浆和玄武岩
浆
4、岩浆多元论：由于环太平洋“安山岩线”和
阿尔卑斯型超基性侵入岩的存在，提出存在安山
岩浆和橄榄岩浆 。
2
目前认为：
种类繁多的岩浆岩就是从橄榄岩浆、玄武岩 浆、安山岩浆、花岗岩浆通过复杂的演化作 用形成的。
Moho面，Vp突变至8.0-8.2km/s， 100-150km出现低速层，Vp, Vs均衰减，厚几十到200km，是部分熔融层，岩浆
高速度石榴石，地幔的主要矿物——Ol+Py+Grt > 80 %，但是均有高压相，如Ol有
岩浆的产生与演化
SiO2 = 40%～75% 挥发份 （＜6％） H2O, CO2, CO, N2, SO2, SO3, H2S, HCl, H2F 成矿金属元素
●（3）岩浆的温度
a .观察现代熔岩流的温度 通常：700℃～1200℃ 基性熔岩：1025℃～1225℃
酸性熔岩：735℃～890℃
一般来说，熔岩流的温度总是 比地下深处同成分的、正在结晶的 岩浆高，这是因为地下深处的岩浆 富含挥发份，挥发份可以使起熔温 度和液相线温度明显下降。
（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 始 熔 融 到 全 部 熔 化 有 一 个 温 度 区 间。
（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 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 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。
第七章 岩浆作用与变质作用
图7－6 火山锥示意图
在火山锥顶部常有 低洼的部位，略呈圆 形，边缘很陡，火山 物质由此喷出，称为 火山口。火山再次喷 发时可以将原有的火 山口炸掉一部分，使 火山口顶部扩大，成 为更大的洼地，叫破 火山口。与火山口相 连的岩浆通道叫火山 喉管（也称火山颈） 。
日本富士山
天池——火山口湖
1—岩基；2—岩株；3—岩墙；4—岩床； 5—岩盖；6—被侵蚀露出的岩盖；7—火 山颈;8—复式火山；9—熔岩流；10—熔渣 锥；11—小型破火山口；12—大型破火山 口；13—火山碎屑流；14—小火山； 15—火山颈；16—熔岩台地；17—熔岩 高原
图7－1 美国 西部圣海伦斯 火山1980年的 猛烈式喷发
（2）液态喷出物 称为熔浆。熔浆 与岩浆的差别在于熔浆挥发分较少。熔浆 冷凝后形成的岩石称为熔岩。 基性熔浆SiO２含量低，挥发组分较 少，温度高，冷却慢，粘性小，流动快。 冷却后形成颜色较深的岩石，称玄武岩。 如果基性熔浆表面冷凝成塑性薄壳，下部 熔浆继续流动就会拖曳上部薄壳使其产生 波状起伏，形成波状熔岩；如果下部熔浆 进一步继续流动，上部薄壳就会被拖引成 绳状构造，则形成绳状熔岩。
(二)岩浆在侵入作用过程中的演化 (1)原生岩浆及起源 现在一般认为可能存在多种不同性质的原生岩 浆，它们的形成、性质与分布主要与板块的相互 作用及深部热活动（如地幔热柱）有关。但在原 始岩浆向上运移过程中，还可进一步演化，从而 形成各种各样的岩浆岩。这种岩浆的进一步演化 主要是通过分异作用和同化混染作用来完成的。
图7－1 美国 西部圣海伦斯 火山1980年的 猛烈式喷发
哥斯达黎加，Arenal火山的喷发
随着地球演化和地壳加厚，火山 活动有逐渐减弱的趋势。 根据火山活动的时间，可将火山分 为：死火山，即人类历史以来不再活动 的火山；休眠火山，是在人类历史上曾 有过活动而近百年来停止活动的火山； 活火山，是现在正在活动或近百年来有 过活动的火山。死火山也有可能再度活 动而变为活火山。 按火山通道的形状，可分为裂隙式 喷发和中心式喷发。
火山岩中的地幔源岩浆演化
火山岩中的地幔源岩浆演化火山岩是由地壳下部熔融岩浆经火山喷发形成的岩石。
而火山岩中的地幔源岩浆演化，是指地幔物质在地壳上升过程中的变化和演化。
这一过程对于我们了解地球内部的构造和地质演化有着重要意义。
地幔是地球内部的一个重要构造层，位于地壳之下，厚约2900公里。
地幔主要由橄榄石、辉石、硅灰石等矿物组成，是地球内部最大的岩石圈层。
当地幔物质经过各种地质力学作用，如地震、板块运动等，发生上升过程，形成岩浆。
这些岩浆逐渐上升到地壳，从而形成了火山岩。
在火山岩中，我们可以通过研究其中的矿物组成、岩浆化学成分等参数，来探索地幔源岩浆的演化过程。
首先，我们来看火山岩的矿物组成。
火山岩中的矿物主要包括辉石、橄榄石、角闪石等，这些矿物在地幔中相对较为常见。
矿物的组成和结构可以反映出地幔源岩浆起源的地理位置和岩浆形成过程。
其次，我们来研究火山岩的岩浆成分。
火山岩中的岩浆成分主要受到地幔物质的影响。
地幔中富含的铁、镁等元素会在上升过程中与地壳岩石反应，形成火山岩中的熔融物质。
通过研究火山岩中的岩浆成分，我们可以了解到地幔物质的组成、温度等信息，从而对地幔的状态和演化有更深入的了解。
另外，火山岩中的同位素组成也是研究地幔源岩浆演化的重要指标之一。
同位素是元素具有相同的原子序数但质量不同的同族元素。
不同的同位素在地球内部的分布不均，反映了地幔物质的来源和演化过程。
研究火山岩中的同位素组成，可以帮助我们了解地球内部物质的运动和混合过程，揭示地幔源岩浆的来源和轨迹。
最后，通过对火山岩的年代学研究，可以追溯地幔源岩浆的形成时代。
地球的演化是一个长期的过程，在不同的时期会有不同的地幔源岩浆形成。
通过对火山岩中的年代学研究，我们可以获得地幔源岩浆演化的时间轴，进而了解地球内部物质的运动、地壳板块的运动等重要的地质过程。
综上所述，火山岩中的地幔源岩浆演化是一个复杂而精彩的过程，通过研究火山岩的矿物组成、岩浆化学成分、同位素组成以及年代学等参数，我们可以深入地了解地幔的结构、演化和地球内部的物质运动过程。
岩浆演化
岩浆作用对地壳成因的意义
大洋壳由玄武岩构成，而玄武岩来自软流圈上涌（降压）而产生的岩浆产物； 与大陆壳相比，洋壳较薄而更年轻，这是由于洋壳在洋脊缓慢形成而在俯冲带 循环回地幔的结果；大洋壳的平均年龄为~75Ma (范围为0－250Ma); 大陆壳，相当于花岗闪长岩成分，必须至少经历两阶段岩浆事件才能产生： （1）地幔物质熔融产生镁铁质岩浆；
Source of Melts
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600 km
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?
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化学成分上： 更富MgO、Cr、Ni、Co 贫K2O、Na2O，Rb、 Ba、Sr、Th、U、LREE 矿物成分上： 橄榄石（Fo>88%） 斜方辉石（En>85%）
单斜辉石(主要为透辉石)
斜长石、尖晶石或石榴石 分别只存在于各自稳定的 常见种属：
（2）分离结晶 / 或结晶分异
发生于岩浆结晶作用阶段， 早结晶的高熔点矿物可因下述的 两种原因之一与熔体分离，并使 残余岩浆的成分发生连续的变化 。 重力分离作用（/或重力沉降） ：即早结晶的矿物，可因其与岩 浆的密度差下沉到岩浆房的底部 ，或上浮到岩浆房顶部。
Magmatic Cross-Beds in Skaergaard Layered Intrusion
（2）镁铁质岩浆分异产生花岗岩留下更富铁镁的堆积岩，或镁铁质岩浆重熔产生 花岗质熔体和更富铁镁的残余；
（3）富铁镁的堆积岩或残余再循环返回到地幔－拆沉作用或热剥蚀作用。
4. 组成,结构及常见类型
2) 碱性系列 A. 常见组分 主要矿物: 基性斜长石 (比较偏酸性, 拉 An < 70) 碱性长石
（3）熔离作用
是指原来混溶的熔体因物理或化学的原因分离为不混熔或混溶程度 低的两种熔体的过程。物理因素可以是温度、压力的变化，化学因素则与 第三种成分的加入有关。 如在炼钢炉中加入CaCO3和CaF2可使铁水和炉渣分为互不混熔的液层。 由熔离作用导致的分异，在岩浆过程中并不多见。目前认为，某些基 性和超基性岩体中的铜镍氧化物、铬铁矿及钒钛磁铁矿床，可能是从岩浆 中熔离出来的，也有人用熔离作用来解释与碱性岩共生的碳酸盐岩浆的成 因。另外火成岩中的一些特殊结构，如球珠、球颗结构，被认为是熔离的 乳滴状物质冷凝形成的。
南秦岭早古生代玄武岩的岩浆源区及演化过程
南秦岭构造带北侧以商丹缝合带为界与北秦岭相接，南 侧以勉略 缝 合 带 为 界 与 扬 子 板 块 毗 邻 （张 国 伟 等，２００１； ＤｏｎｇａｎｄＳａｎｔｏｓｈ，２０１６）。南秦岭在晚古生代之前属于扬子 板块北缘的一部分，并接受被动陆缘沉积（ＤｏｎｇａｎｄＳａｎｔｏｓｈ， ２０１６）。研究区位于南秦岭北大巴山造山带内部（图 １ａ），区 内主要出露 早 古 生 代 地 层，局 部 出 露 郧 西 群 与 耀 岭 河 群 等 中新元古代浅变质岩系。研究区内发育有大量 ＮＷＷＳＥＥ 向逆冲推覆断层，其中以红椿坝断裂和大巴山弧形断裂为２１４９６２ ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报
ｄｏｉ：１０１８６５４／１００００５６９／２０２００７１５
南秦岭早古生代玄武岩的岩浆源区及演化过程
张方毅１ 赖绍聪１ 秦江锋１ 朱韧之１ 赵少伟２ 杨航１ 朱毓１ 张泽中１ ＺＨＡＮＧＦａｎｇＹｉ１，ＬＡＩＳｈａｏＣｏｎｇ１ ，ＱＩＮＪｉａｎｇＦｅｎｇ１，ＺＨＵＲｅｎＺｈｉ１，ＺＨＡＯＳｈａｏＷｅｉ２，ＹＡＮＧＨａｎｇ１，ＺＨＵＹｕ１ａｎｄＺＨＡＮＧＺｅＺｈｏｎｇ１
２ 样品采集和岩相学特征
本文研究的玄武岩样品（ＴＤＷ２）采自岚皋县铜洞湾（图 １ｂ）。玄武岩整体呈暗灰绿色（图 ２ａ），具斑状结构（图 ２ｃ）， 块状构造。斑晶矿物以单斜辉石为主，前人将该套玄武岩定 名为辉石玢岩（图 ２ｃ；黄月华等，１９９２），仅在部分金伯利岩 亚类及辉橄玢岩中发现少量橄榄石假象（徐学义等，２００１）， 此外还在部分火山岩中发现少量钛闪石与斜长石斑晶（陈友 章等，２０１０；Ｗａｎｇｅｔａｌ，２０１５）。本文所研究的玄武岩样品 中单斜辉石为唯一的斑晶矿物，其含量为 ２０％ ～４０％，自形 程度较高，粒径在 ０５～４ｍｍ之间。单 斜 辉 石 发 育 环 带 结 构，自核部至边部 Ｍｇ含量逐渐降低，而 Ｆｅ含量逐渐升高。 单斜辉石富铁的边部会出现少量磁铁矿及榍石的包裹体，反 映了辉石与熔体再平衡作用。玄武岩基质具间隐至间粒结 构，主要由斜长石、单斜辉石微晶、玻璃质、磷灰石、榍石及绿 泥石组成。部分样品中发育有杏仁构造，杏仁内部填充有方 解石。
7 岩浆作用
第七章岩浆作用喷发式火山熔岩火山裂隙式火山火山碎屑岩是主要由火山碎屑物质组成的岩石。
是介于火山岩与沉积岩之间的岩石类型，兼有两者的特点，又与两者相互过渡。
在沉积岩系中它属于碎屑沉积岩中的一种特殊类型。
地壳深处的局部地段和软流圈中确实存在着一种由硅酸盐及部分金属氧化物、硫化物和挥发组分组成的熔融物质，即岩浆（magma）。
在1000℃左右甚至更高温度和巨大压力下具有极大的潜在膨胀力。
一旦由于构造运动破坏了地下平衡或使局部压力降低时，这种物质就会向着压力减小的地方（如隆起、破裂）流动，侵入地壳上部或喷出地表。
在运动过程中岩浆与围岩相互作用，不断改变着围岩与自身的化学成分和物理状态。
岩浆作用（magmatism）这种从岩浆的形成、演化、直至冷凝,岩浆本身发生的变化以及对周围岩石影响的全部地质作用过程称为岩浆活动或岩浆作用。
根据岩浆活动的特点，可分为两种活动方式：侵入作用：岩浆从深部发源地上升但没有达到地表就冷凝形成岩石，这种作用过程叫侵入作用（intrusion），冷凝后形成的岩石叫侵入岩；喷出作用：岩浆直接溢出地面，甚至喷到空中，这种作用过程叫喷出作用（extrusion）或火山作用（volcanism）。
熔浆（lava）冷却后所形成的岩石叫熔岩或喷出岩（extrusive rock）。
第一节喷出作用一、火山概述火山：岩浆沿地壳某些通道喷出地表的现象，称为火山（volcano）。
(见下页图)习惯上把火山分为：活火山——现在仍继续活动的火山；休眠火山——人类历史上喷发过近代处于相对稳定的火山；死火山——没有活动能力的火山，这些火山在人类历史前喷发过，在人类历史上没有再喷发的记载，只保留有火山形态和遗迹。
一个典型的火山机构包括火山锥、火山口、火山喉管三部分:火山锥火山喷发的固态和液态物质常堆积成圆锥形火山。
火山喉管物质从地下涌出地面的通道。
火山颈火山颈喉管中充填的是由岩浆冷凝成的柱状岩体。
火山口火山物质溢出地面的位置。
岩浆岩起源与演化
Transform Plate Boundaries
Where the motion of two plates is parallel to their boundary, lithosphere is neither created nor deformed, but strain is concentrated and seismicity is common.
Vs=gΔρB2/18η
Bowen’s Reaction Series
(Spinel)
olivine
Calcic plagioclase
Mg pyroxene
Calci-alkalic plagioclase
Mg-Ca pyroxene
Continuous
alkali-calcic plagioclase
zoned
Crystal Settling
plag
Perthitic pyroxene
Gabbro - Plane Polarized Light
Plagioclase zoning
Magmatic Cross-Beds in Skaergaard Layered Intrusion
From: /~dogsci/kays/313/plutonic.html
火成岩成分的多样性
46.7% （1）分散在 宽的范围内
53.3% 的样品聚积在 中心带内（2，3，4）
Analyses of a global sample of 41,000 igneous rocks of all ages
分异作用的主要类型
1、封闭系统的分异作用 （1）结晶分异作用（晶体－熔体之间的分异）： 重力分异、流动分异、压滤作用、熔体对流分异 （2）不混熔熔体的物理分异 （3）熔体－流体分离 2、开放系统的分异作用 （1）围岩混染物的同化作用 （2）两种或多种不同岩浆的混合 （3）AFC (同时发生结晶分异与同化混染）
岩浆运动知识点总结高中
岩浆运动知识点总结高中岩浆是地球内部的高温熔融岩石，它主要是由熔岩混合物组成，包括硅酸盐矿物和氧化物。
岩浆作为地球内部热力运动的产物，常常会对地表和地壳产生重大的影响。
本文将围绕岩浆运动的知识点进行总结，包括岩浆的形成、流动、喷发、岩浆作用等方面的内容。
一、岩浆的形成1. 熔岩的来源岩浆主要来源于地球内部的部分熔融岩石，其主要形成于地幔和地壳的熔融带。
地幔中的岩石经过高温高压的作用，部分熔融形成了熔岩。
而地壳中的火山、火山岩等也是岩浆的主要来源。
2. 熔岩的组成岩浆主要由硅酸盐矿物和氧化物组成，其中包括长石、石英、辉石、角闪石等硅酸盐矿物，以及含铁、镁、铝等的氧化物。
不同的岩浆成分和含量决定了岩浆的性质和特点。
3. 岩浆的温度和粘度岩浆的温度通常在800℃以上，而且粘度较高，常常呈现出流动性和黏稠性。
这种温度和粘度的特点对岩浆的运动和喷发具有重要影响。
二、岩浆的流动1. 构造运动引发的岩浆流动地球内部的构造运动常常引发岩浆的流动，特别是在板块运动的过程中，地壳和地幔的相互运动会导致岩浆的流动，形成火山喷发或者地质活动。
2. 岩浆的流动特点岩浆的流动主要表现为熔岩从火山口或者岩浆池中喷发出来，形成熔岩流，常常对周围的环境和地貌产生重大的影响，同时也会对附近的生态环境和人类活动产生一定的影响。
三、岩浆的喷发1. 岩浆的喷发形式岩浆的喷发形式主要有火山爆发、喷流式喷发和喷雾式喷发等，其中，火山爆发是最常见的喷发形式，它常常伴随着岩浆的喷发和火山灰的落下。
而喷流式喷发和喷雾式喷发则主要由高压岩浆喷发形成。
2. 岩浆喷发的影响岩浆的喷发对地表和地壳产生了重大的影响，首先，它会改变当地的地貌和地形，形成新的火山和山体，其次，岩浆的喷发会对周围的生态环境和人类活动产生一定的影响，包括地震和地质灾害等。
四、岩浆作用1. 岩浆对地壳的影响岩浆的活动对地壳的构造和形成产生了重大的影响，它促进了地质作用和地表的变化，同时也为矿物资源的形成和富集提供了重要的条件。
岩浆的形成与演化
[3]
姜芳仪 岩浆的演化过程[A].中国地球物理学会.1993年中国地 球物理学会第九届学术年会论文集[C]. 北京：中国地球物理 学会，1993:1~6.
岩石温度增加会导致地温梯度高于正常的地温梯度地温梯度线与岩石的固相线相交或者重合导致岩石发生部分熔融图中b以美国为例俯冲带造山带与大陆内部相比越剧烈的摩擦与挤压产生越多的热量相同深度情况下造山带温度最高俯冲带次之大陆内部最低
地质学2课堂第6小组
第一部分 岩浆的形成
主讲：李雅
1.上地幔
2.大陆地壳
地核（Core）: r快速增大。
压力降低，图中B点下移至B’点，与 岩石的固相线重合，此时岩石发生部 分熔融。 地幔岩石的减压熔融是洋中脊、大陆 裂谷和洋岛等构造延伸区产生大量玄 武质岩浆的重要方式。 大洋中脊向外的扩张，就是这样一个 降压的过程。前几年的冰岛火山爆发 也不难理解，冰岛处于大西洋的洋中 脊上。或者是陆地上的裂谷，如东非 大裂谷，就给岩浆的产生提供了条件 。 伴随着挥发分的加入，干固相线在相 图中左移，B点所在区域由固相区变 为液相区，岩石发生部分熔融。
3.消减洋壳及其上的地幔楔形区
在地球内部当物理和化学条件具备时，地 幔及地壳的某些部位可以发生熔融。起始 熔融时液相熔体仅在固相颗粒的隙间产生， 比例也很少，随着熔融作用的继续熔体的 比例增加并逐渐集中形成岩浆。
上地幔中超镁铁质岩石的局部熔融，可产 生出不同组成的原生岩浆。
起源于上地幔可能的原生岩浆的组成规律 是：随着深度的加大，局部熔融产生的岩 浆的SiO2不饱和程度逐渐升高。
从玄武岩-流纹岩的原生岩浆系列。
岛弧地带安山岩岩浆的形成一般 都要经历复杂的变异作用过程， 包括不同源岩形成的熔浆的相互 混合，含H2O的液体对上覆地幔 的作用，相对富SiO2的熔浆，与 地幔橄榄岩的反应，在深处形成 的富含H2O岩浆的不可避免的结 晶分离作用，以及岩浆与地壳岩 石的相互作用等等。
岩浆起源与演化课件
岩浆的起源
上地幔部分熔融时，橄榄石和辉石共存的液 相如何发生变化，对岩浆成因研究很重要。
对玄武质岩浆，要确定橄榄石与斜方辉石初 始结晶区边界位置，受以下因素影响：
主要氧化物组成 压力 H2O CO2
自然银
该机制主要发生在上地幔中。
END
的分离结晶趋势。
影响玄武岩浆分离结晶作用趋势的因素有：岩浆 组成、氧逸度以及角闪石的行为等。
2．大洋地壳的部分熔融
大洋地壳向地幔内部俯冲时，玄武质地壳通 过相转换变化为石英榴辉岩，进一步俯冲时因温 度提高，石英榴辉岩开始熔融。约在3GPa下部分 熔融生成相当于安山岩成分的初始液相。
Ringwood（1974）提出安山岩浆成因的二阶 段模式：俯冲板块部分熔融生成安山岩质或英安 岩质岩浆，其与俯冲板块上面的橄榄岩反应生成 辉石岩。辉石岩因密度小浮于橄榄岩上，再经部 分熔融生成钙碱性安山岩浆。
2．熔体的分离与聚集
熔体分离的机制：
① 压实作用：通过固态残晶与熔体间存在的密度差 ② 扩张破裂分凝作用：应力差高时，低度熔融的岩 石也能发生扩张破裂作用，促进熔体向断裂带的流 动和熔体与残晶的分离 ③ 变形诱发的抽汲作用：变形使岩石体积增大，产 生裂隙．熔体便被汲进到裂隙中而聚集 ④ 小体积熔体囊的上升：在浮力等作用下发生聚集， 形成数厘米大小的岩浆囊。
上地幔物质
较高程度部分熔融
安山岩质岩浆起源
安山岩同玄武岩一样，可出现不同系列。其中 分布最广而且具有重要地质意义的是钙碱性安山 岩。出现于活动大陆边缘造山带，是造山带岩浆 起源的中心问题。 钙碱性安山岩浆的成因假说：
第7章 岩浆的演化
岩浆熔离作 用：图中n 点的演化轨 迹 玄武质熔体 －花岗质熔 体的形成
方英石
镁橄榄石 顽火辉石 鳞石英
某些实例：Some Examples
• 在富铁的拉斑玄武岩中可见到晚期的富硅 的花岗质不混溶体 • 硫化物—硅酸盐不混溶体 (massive sulfide deposits)
• 月球玄武岩中的富铁球粒存在于富硅富钾 的玻璃基质中
第五章 岩浆的演化
• 岩浆的流变学性质
*重点与难点
• 岩浆的演化 岩浆的分异作用* 岩浆的混合作用 岩浆的同化混染作用 • 岩浆的上升与侵位
一. 岩浆的流变学性质
• 岩浆作用过程： 热力学—岩浆体系是一个复杂的物理化学体 系，岩浆的结晶和演化受物理化学 规律（相律、鲍文反应系列）制约 流体动力学—岩浆是一种粘性流体，许多岩 浆作用过程也是一种流体动力学过程 • 描述流体动力学性质的动力学参数 粘度（）：指剪切应力与应变速率的比值 密度（）： 屈服强度（o）：粘性流体可分为—牛顿流体和非牛顿流体
Discontinuous Series
amphibole alkalic plagioclase biotite
Continuous Series
potash feldspar muscovite quartz
鲍文反应系列的岩石学意义
1）纵向：解释岩浆中矿物结晶顺序 2）横向：解释岩浆中矿物共生规律，两个系列结晶温度 相当的矿物可以共生 3）解释暗色矿物间的反应边结构和斜长石正环带结构 4）玄武质岩浆经分离结晶作用可逐步形成酸性岩浆
岩浆中物质扩散的驱动力： 温度梯度、浓度梯度或化学位梯度
实例： 岩体的边
部暗色组分的
富集－－对流 岩浆房中的侧 壁结晶分异作 用
7第七章岩浆作用及其产物7-2
（3）气态分异作用 岩浆分异到了最后阶段，当 温度和压力降低时，很多挥发性物质成分便从岩浆中 分离出来，集中在岩浆上部或扩散到围岩的裂隙中去， 这就是气态分异作用。
气态组分活泼性强，易于形成多种矿床，故又称其 为矿化剂。由于挥发组分的作用，在此期间形成的矿 物颗粒粗大，所构成的岩石称伟晶岩。
2．岩浆的同化混染作用 当岩浆熔化了围岩及 围岩捕掳体时或与其发生反应使岩浆的成分发生 改变称同化作用。不完全的同化作用称混染作用， 由此而改变了成分的岩浆称混染岩浆。岩浆的温 度越高，岩浆量越大，同化混染作用越强。
均由玄武岩浆经过结晶分异作用而派生的。 2.二元论：1933年列文生—列信格等岩石学家随后提出；世
上存在两种岩浆，即玄武岩浆与花岗岩浆，其它岩浆是 由这两种岩浆派生出来的。 3.多元论：近年来，通过各种手段和方法研究发现，自然界 中存在着多种类型的原生岩浆。原生岩浆的类型常与岩 浆的来源、母岩的化学成分等多种因素有关。即原生岩 浆的多元论观点。
第七章 岩浆作用及其产物
• 本章共有三个知识点 • 一、岩浆及岩浆作用 • 二、岩浆的成因与演化 • 三、岩浆岩体原生构造
• 知识点2：
•
•
岩浆的成因与演化
主要内容
一、原生岩浆问题 二、岩浆的演化
一、原生岩浆问题
本世纪30年代以来，岩石学家对原生岩浆的种类提出不同 看法，概括起来可分为一元论、二元论和多元异和熔离分异都是重力分异因素造成的， 但前者是结晶体下沉，而后者是熔体下沉。
在时间上，熔离分异往往早于结晶分异。 在结晶分异过程中，暗色矿物比重大下沉，而浅 色矿物比重小上升。
岩浆的结晶分异
鲍文（N.L., Bowen等，1922）系列：暗色矿物系列按橄榄石、辉石、角闪石、黑 云母的顺序结晶；浅色矿物系列按培长石、拉长石、中长石、更长石、钠长石的顺 序结晶，然后是钾长石、白云母和石英。由于结晶分异的结果，一些比重大的暗色 矿物在下部增多，暗色矿物与对应的浅色矿物同时结晶，如辉石与拉长石同时结晶 形成辉长岩，角闪石与中长石形成闪长岩。
7第七章 岩浆起源、上升与侵位
4、不同源区的产生的岩浆类型 、 玄武岩浆、碧玄岩浆、霞石岩浆、苦橄岩浆、 地 幔：玄武岩浆、碧玄岩浆、霞石岩浆、苦橄岩浆、 科马提岩浆、金伯利岩浆、碳酸岩岩浆； 科马提岩浆、金伯利岩浆、碳酸岩岩浆； 花岗岩类； 地 壳：花岗岩类； 俯冲带（地幔、洋壳、陆壳）： 俯冲带（地幔、洋壳、陆壳）： a.俯冲洋壳 由于脱水，产生含Si高的流体， 俯冲洋壳： Si高的流体 a.俯冲洋壳：由于脱水，产生含Si高的流体，以 产生“ 埃达克岩(adakite) 产生“ 安山岩浆 ”, 埃达克岩(adakite) b.地幔楔性区 地幔楔性区： b.地幔楔性区：从靠近大洋的岛弧拉斑玄武岩 (TH)，向大陆K增高， (TH)，向大陆K增高，变成碱性玄武岩浆 c.陆壳 钙碱性I 陆壳： c.陆壳：钙碱性I型花岗岩和酸性火山岩
Continental crust is a granodiorite
Melt this for rhyolite
Ocean crust is basalt What melts reach surface easiest through cont. and ocean crust? What composition volcanic rocks are observed most?
岩浆是如何开辟占位空间的 How is room made for the magma?
Controls on magmas rising or sinking;
Temp Pressure Composition/mineralogy
中性浮力理论（Neutral buoyancy)
Mafic and ultramafic magmas are less dense than peridotite (magma source) Magmas are positively buoyant and rise
南秦岭早古生代玄武岩的岩浆源区及演化过程
２１５０
ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报 ２０２０，３６（７）
秦岭造山带是分隔中国南北大陆的复合型碰撞造山带， 北部的商丹缝合带及南部的勉略缝合带将其划分为北秦岭 及南秦岭两个构造单元（张国伟等，１９９６，２００１；赖绍聪等， ２００３）。南秦岭构造带处于秦岭造山带与扬子板块的接合部 位，其构造位置的特殊性及构造演化的复杂性长久以来受到 学者的广泛关注（赵国春等，２００３；Ｄｏｎｇｅｔａｌ，２０１７；Ｚｈａｏ ａｎｄＡｓｉｍｏｗ，２０１８）。在南秦岭北大巴山地区早古生代地层 中广泛出露一套 由 碱 性 超 镁 铁 质镁 铁 质 岩 脉、双 峰 式 碱 性 火山杂岩（碱性玄武岩和粗面岩）及少量碳酸岩正长岩杂岩 组成的岩浆杂岩带，为秦岭造山带早古生代构造演化、深部 地幔状态和地球动力学过程等问题的探讨提供了重要的地 质载体（张成立等，２００２，２００７；Ｘｕｅｔａｌ，２００８；王存智等， ２００９；邹先武等，２０１１；陈虹等，２０１４；万俊等，２０１６）。前 人已对区内的基性岩墙、碱性玄武岩及其携带的幔源捕掳体 开展了岩石学、矿物学及地球化学研究（黄月华等，１９９２；黄 月华，１９９３；夏林圻等，１９９４；徐学义等，１９９６，１９９７，２００１； Ｗａｎｇｅｔａｌ，２０１５）。多数学者认为该套岩系中的粗面岩与 玄武岩为同期岩浆产物，共同构成了双峰式火山岩组合，代 表了早古生代晚期南秦岭被动陆缘裂陷拉张作用的产物（黄 月华等，１９９２；张成立等，２００２，２００７；Ｚｈａｎｇｅｔａｌ，２０１７）； 部分学者则认为这套基性岩墙和碱质火山杂岩形成于弧后 拉伸环境（王宗起等，２００９；Ｗａｎｇｅｔａｌ，２０１５）；此外，还有 学者认为碱质火山岩与伴生的沉积岩地层形成于大洋板内 环境（向忠金等，２０１０，２０１６）。前人研究多聚焦于碱质火山 岩及超镁铁质镁铁质岩脉，但对同期产出的钙碱质 ／拉斑质 岩浆岩却鲜有报道。共生岩石组合研究的缺失也是造成碱 性岩石成因及构造属性争议的原因。本文以岚皋地区新发 现的亚碱性玄武岩为研究对象，通过系统的矿物学及岩石地 球化学研究来探讨火山岩的演化过程、源区属性及其深部动 力学过程，为认识秦岭造山带早古生代岩浆作用及构造背景 提供进一步的参考和制约。
岩浆怎么形成的
岩浆怎么形成的根据现代火山喷溢而出的熔岩得知，硅酸盐是岩浆的主要成分。
而岩浆的形成又是如何的呢?下面就让店铺来给你科普一下岩浆怎么形成的。
岩浆形成的过程岩浆分为原生岩浆和再生岩浆。
原生岩浆是地核俘获的熔融物质形成的。
地核俘获熔融物质和其他一些物质形成巨厚的熔融层。
这些物质其成分是不均的。
原生岩浆凝固形成最原始的地球外壳。
我们所见到的各类侵入岩，如超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩和碱性岩等，以及火山喷发出的各类岩浆，它们都是再生岩浆，只是来源深度、通道物质成分及分异程度不同而已。
再生岩浆包括原生岩浆变异出的岩浆和重熔岩浆。
地球液态层是由原生岩浆经变异形成的再生岩浆组成的——经过温度、成分和物态的改变而形成的。
岩浆岩的形成原因岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。
侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石，称为侵入岩。
侵入岩固结成岩需要的时间很长。
地质学家们曾做过估算，一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年;岩浆喷出或者溢流到地表，冷凝形成的岩石称为喷出岩。
喷出岩由于岩浆温度急聚降低，固结成岩时间相对较短。
1米厚的玄武岩全部结晶，需要12天，10米厚需要3年，700米厚需要9000年。
可见，侵入岩固结所需要的时间比喷出岩要长得多。
黏度也是岩浆很重要的性质之一，它代表着岩浆流动的状态和程度。
岩浆中SiO₂的含量对黏度影响最大，其次是Al₂O₃，Cr₂O₃，它们的含量增高，岩浆黏度会明显增大。
酸性岩中SiO₂，Al₂O₃的含量很高，因此，黏度也最大;溶解在岩浆中的挥发份可以降低岩浆的黏度、降低矿物的熔点，使岩浆容易流动，结晶时间延长;此外，岩浆的温度高，黏度相应变小;岩浆承受的压力加大，岩浆的黏度也增大。
岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征，比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的，造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出，形成气孔状构造。
当气孔十分发育时，岩石会变得很轻，甚至可以漂在水面，形成浮岩。
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颗粒之间二面角 （ dihedral angle (θ) ）的大小影响 熔体的连通性： 在c中，二面角大， 孤立的液滴
Illustration of the dihedral angle (θ) of melt droplets that typically form at multiple grain junctions. After Hunter (1987) In I. Parsons (ed.), Origins of Igneous Layering. Reidel, Dordrecht, pp. 473-504.
花岗岩质熔体源区判别(A/MF,C/MF为摩尔比值） (B图据Altherr et al.(2000, Lithos,50,51~73)
εNd(t)- εSr(t)图解
二、岩浆演化（分异） （Differentiation of Magmas)
46.7% （1）分散在 宽的范围内 53.3% 的样品聚积在 中心带内（2，3，4）
2、Why & Where：熔融原因和环境？
湿固 相线 干固 相线
-Increase T 升温 -Decrease P 降压 -Add Water 加水
（1）热的作用
温度随深度增加，俯冲板片被加热而发生熔融（火 成岩矿物的熔融温度一般为700o－1100oC) 在伸展背景下地幔对流（软流圈上涌），使上部岩 石加热 玄武岩浆底侵作用，导致 下地壳被加同化混染作用
主要是通过与固态高熔 点的围岩或捕掳体发生反 应，改造它们，而使得花 岗岩浆成分发生改变 如同化混染了含Fe、 Mg较高的围岩，可使岩 浆基性程度增高，可以形 成闪长岩或花岗闪长岩， 同化碳酸盐岩，由于Ca增 Si减，也可形成闪长岩或 花岗闪长岩。若花岗岩浆 同化了泥质岩，岩浆中Al 增加，可形成一些富Al矿 物，如安徽某花岗岩普遍 含红柱石。
Magmatic Differentiation: Magma Mixing
Why two magmas? Partial Melting of mantle and lower crust
Comingled basalt-Rhyolite Mt. McLoughlin, Oregon
Figure 11-8 From Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall
＝ 幔源岩浆分异 or 洋壳熔融并受到地幔楔交代
3) 埃达克岩 (adakite)
＝ 洋壳深俯冲后自身的部分熔融
残留： 改造后的洋壳 掉落到地幔深部
Conceptual framework of subduction factory， after Yoshiyuki, 2006, JMPS
用化学成分判断岩浆源区的例子： 熔融实验资料作出的判别图
湿 固 相 线
干 固 相 线
3、不同源区的产生的岩浆类型 地 幔：玄武岩浆、碧玄岩浆、霞石岩浆、苦橄岩浆、 科马提岩浆、金伯利岩浆、碳酸岩岩浆； 地 壳：花岗岩类； 俯冲带（地幔、洋壳、陆壳）： a.俯冲洋壳：由于脱水，产生含Si高的流体，产 生“ 安山岩浆 ”及埃达克岩(adakite)岩浆 b.地幔楔性区：从靠近大洋的岛弧拉斑玄武岩 (TH)，向大陆K增高，变成碱性玄武岩浆 c.陆壳：钙碱性I型花岗岩和酸性火山岩
Analyses of a global sample of 41,000 igneous rocks of all ages
自然界岩浆岩类型多种多样，产生这种多样性的原因？
Why igneous rocks and igneous rocks?
①岩浆的不同起源 →原生岩浆的多样性(不同源区， 不同熔融条件-温度、压力、挥发分） ②岩浆的复杂演化 →进化岩浆的多样性（同一种原生 岩浆又会变为不同的岩石） 岩浆主要通过以下作用而发生成分改变：分异、 同化混染、岩浆混合作用
gases can move independently and escape from the magma through the surrounding rock or via the magma itself.
（一）结晶分异作用（分离结晶） Fractional Crystallization
(二）同化混染作用Assimilation
1、玄武岩浆的同化作用
(1)玄武岩浆同化酸性岩(浆岩)：可以使岩浆成分变得更酸性， 并能促进玄武岩浆的分离结晶作用(降低了岩浆温度，并 且结晶加速) (2)同化泥质岩(含Al高)：以Al2O3和SiO2为主的岩石 透辉石＋Al2O3＋SiO2==An＋Py 这样就可以形成苏长岩，因此有人认为苏长岩是同化混染 作用形成的。
部分熔融（partial melting)： 岩石中仅部分矿物 发生熔融 在加热过程中，具有最低熔融温度的矿物首先熔 融； 在冷凝过程中具最低熔融温度的矿物最后结晶； 部分熔融体是富硅（SiO2)的,未熔的残余是富 FeO,MgO的； 大洋（玄武岩）地壳是由贫硅的地幔岩部分熔融 形成的； 部分熔融形成的岩浆会聚积和迁移进入岩浆房 （分凝和上升作用）
This is probably a relatively minor effect
Differenciation分异作用
Always towards high SiO2 contents向富硅方向 Depending on the initial composition, this can mean…取决于初始成分
（晶体－熔体之间的分异）： 重力分异、流动分异、压滤作用、 熔体对流分异 岩浆中晶体的重力沉降分 异，需要克服岩浆对晶体 的浮力和与岩浆之间的粘 滞摩擦力以及岩浆上升速 度。晶体能否从岩浆中沉 降分异，取决于晶体与岩 浆的密度差(Δρ) 、晶体直 径(B) 和岩浆的粘度(η)。当 岩浆中晶体的含量不高时， 晶体在岩浆中的下沉速度 可用斯托克斯定律来计算 Vs=gΔρB2/18η
湿 固 相 线
干 固 相 线
减压熔融与 MORB岩浆的产生
（3）挥发份的作用：降低熔融温度
Plagioclase Water-saturated（黑线） vs. Dry Solidi（红线）
俯冲洋壳(板片）脱水，地幔 楔熔融，形成钙碱性岩浆 板片（slab)自身熔融，可形成 埃达克岩浆
Volatile Fluxing Mantle Wedge
第七章 岩浆起源与演化 Origin and Differentiation of Magmas
授课教员： 马昌前 869542844@
一、岩浆起源 （Magmatic origin)
1、熔融与部分熔融
熔 融 作 用（melting)：源岩发生熔融形成岩浆的 过程 富硅的矿物先熔融（熔融温度较低），后结晶； 富铁镁的矿物后熔融，早结晶 深熔作用（anatexis):指的是变质岩尤其是混合岩 形成过程中地壳岩石发生分异和部分熔融的过程。
Evolution towards saturated rocks (rhyolites), as in sub-alkaline series Evolution towards under-saturated rocks (phonolites), as in alkaline series Little or no evolution… if the initial magma was already SiO2-rich !
Crustal Geothermal Gradients
在板块内部， 地温达不到 岩石熔融的 温度，但在 岛弧和活动 大陆边缘地 区，地温显 著增大，有 利于熔融作 用发生。 Crustal Rocks Melt!
（2）压力的作用
随压力降低，矿物的熔融温 度降低； 热的地幔岩石会由于压力降 低而发生熔融 例子：热点和洋中脊
镁值（Mg-number） ~ SiO2/Al2O3图 （据Kempton et al., 1997, J. Petrol)
岛弧安山岩浆成因（洋－陆 和 洋－洋 俯冲带）
原料： 大洋地壳， 大陆地壳 岩石圈地幔， 地幔楔 产物： 1) 钙碱性岩系中的安山岩
＝ 俯冲洋壳的脱水导致地幔楔的部分熔融
2) 高Mg安山岩
A. Crystal Settling 重力分异
Fractional crystallisation
Fractional_crystallization
MAGMA & EARLY FORMING CRYSTALS
Plagioclase Differentiation Mechanisms
zoned plag
幔源原生岩浆（Primitive magma）的识别 根据《Basaltic Volcanism on the Terrestrial Planets》(p409)和 《Igneous Petrogenesis》（p.22),上地幔产生的原生岩浆，有比 较高的Mg值和Ca/(Ca+Na)比值，高的Ni, Cr含量和低的不相容 元素含量（由于橄榄石、辉石等的分异，使残余岩浆中 Mg,Ni,Cr含量降低，而不相容元素增高）： (1) >11%的MgO (镁值 Mg’=Mg/(Mg+Fe2+)=0.68-0.75） (2)高Ni(>400-500ppm),高 Cr(>1000 ppm),SiO2<50% (3) 含超镁铁质岩包体：主要见于 碱性玄武岩中，部分拉斑玄武岩中 也有，包体的存在说明岩浆上升速 度至少在1~5cm/s内，岩浆上升过 程中不可能发生分异。
From: /~dogsci/kays/313/plutonic.html
流动分异
Flow segregation & fractionation