第三章 岩石 第一节 岩浆作用和岩浆岩

中心式爆发
中心式爆发
1980年喷发前的圣.海伦斯火山
1980年5月18日喷发
1980年5月19日的圣.海伦斯火山
2004年10月11日喷发
3.火山喷发产物 4.现代火山的分布 目前世界上大约有8000多座活火山，2000多座死火山，主 要分布在下列地带： (1)环太平洋带：即板块俯冲带 (2)地中海－印尼带（阿尔卑斯－喜马拉雅带）即板块闭合带。 (3)洋中脊和东非大裂谷及红海沿岸：即板块增生带。
侵入作用：岩浆从源区向岩石圈浅处运动并冷凝成岩石的 过程； 喷出作用：岩浆喷出地表冷凝成岩石的过程。
3. 喷出作用：又称火山作用 volcanism）。 （1）气体喷发物：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。 气体逸出状况的变化预示着火山活动的进程。 （2）固体喷发物： 火山碎屑物（pyroclast）： （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. （3）液体喷发物：又称熔岩（lawa）
中心式喷发又可分为三种情形： a.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。 b.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。 c.递变式：宁静和爆裂式递变，呈周期性。
裂隙式喷发
1974年
裂隙式喷发
1984年
花 岗 岩
B 隐晶质结构：颗粒很细，肉眼无法分辨矿物颗粒。 3. 颗粒相对大小： 等粒结构：同种矿物颗粒大致相等。 不等粒结构：同种主要矿物颗粒大小不等，但相差不大。 斑状结构，似斑状结构：矿物颗粒大小悬殊，大的是斑晶， 小的为基质; 基质是隐晶质或玻璃质的结构是斑状结构。 基质是显晶质的称似斑状结构lcano）是火山喷发形成的，由熔岩和火山碎屑组成的地貌景观。 活火山（近百年有喷发记录）、休眠火山（有喷发记录，近百年没有 喷发记录）、死火山（史前曾喷发过，近五千年来没有喷发记录） 1.火山构造 火山锥、火山口、火山喉管、火山颈 2.火山喷发类型 3.火山喷发产物 气态、液态、固态 4．世界活火山带分布
火山弹——云南腾冲
（3）液体喷发物：熔岩流（lava flow）——流动的熔浆。 液体喷发物冷凝后称为熔岩（lava）。 a.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。 b.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。 c.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。
分布特点：地壳深处和上地幔的上部主要由岩浆岩和变质岩 组成。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%， 洋底几乎全部为沉积物所覆盖。
一、岩浆作用与岩浆岩的概念 （一）岩浆作用 1．岩浆(Magma)：是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐 为主要成分的炽热、粘稠、含有挥发分的熔融体（熔体）， 岩浆之中还可以含少量固体物质（矿物晶体和岩石）。 岩浆岩（igneous rock）是由岩浆冷却固结形成的岩石。 岩石圈深处形成的富含挥发份的粘稠的硅酸盐熔融体。 2．特 征：
熔岩流——熔浆
绳状熔岩
爬虫状熔岩
枕状熔岩
4.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3公里。 浅成侵入岩（hypabyssal rock）——侵入深度小于3公里。 （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。
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（maficmineral），其色深，常为暗黑色，故又称为 暗色矿物。
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）。 （二）岩浆岩的概念： 由岩浆冷凝固结而成的岩石成为岩浆岩。 分为：侵入岩和火山岩（喷出岩和火山碎屑岩）。
A、主要成分是K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Fe2+,Fe3+,Al3+阳离子和硅 酸根络阴离子，含少量（0.2－3％）的气体（挥发分），主要是 水蒸气和CO2（占气体总量的98％以上)。以岩浆中SiO2含量， 可划分为： 酸性岩浆 中性岩浆 基性岩浆 SiO2 >65% SiO2：65－52％ SiO2：52－45％
主要造岩矿物：含量较多，是确定岩石名称不可缺少的矿物。 次要造岩矿物：含量较少，对划分岩石大类不起作用，但可作为确定岩石 种属名称的矿物。 副矿物：含量低于1％，对岩浆岩的分类命名不起作用。 色 率：铁鎂矿物在岩浆岩中的百分含量。
（三）矿物共生组合规律及其与化学成分的关系 依据矿物组成的差别，岩浆岩可分为四类 (1) 超基性岩 ：二氧化硅含量小于45％，多铁 镁而 少钾 钠，主要矿物为橄榄石和辉石，代表岩石为橄榄石。 (2) 基性岩：二氧化硅含量为45％～52％，主要矿物 为辉石 钙斜长石，亦有少量橄榄石和角闪石，代表性岩 石为辉长石 玄武岩。 (3)中性岩 ：二氧化硅含量52％～65％，主要矿物为 角闪石和长石，兼有少量石英 辉石 黑云母，代表性岩 石为闪长岩 、安山岩 、 正长石与粗面岩。 (4)酸性岩：二氧化硅含量65％以上，多钾 钠而少 铁 镁，主要矿物为长石 、 石英和云母，代表性岩石为 花岗岩与流纹岩。
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
•
挖掘出的庞培城，背景为著名的维苏威火山；
B. 公元79年维苏威火山喷发灾难中窒息而死的庞培城居民铸模 维苏威（Visuvius）火山位于意大利南部突然喷发，喷出的炽热有毒气体使罗 马附近庞培城约2,000居民窒息死亡，火山碎屑把庞培城埋在地下5～8m深处， 直到1784年才被挖掘发现
超基性岩浆
SiO2 ：<45％
B 温度：一般是指喷出地表的岩浆的温度，由于岩浆中挥发份已逃逸，
其温度不能代表地下深处岩浆的温度。 C 粘度： 与温度，压力和SiO2，Al2O3，挥发份的含量有关。 温度越高，粘度越小；压力增大，粘度增大； SiO2，Al2O3含量越大，粘度越大； 挥发份越多，粘度越小 D 岩浆作用（magmatism）是岩浆的形成、演化及侵入、喷出和冷凝 结晶最终形成火成岩的复杂过程,包括侵入作用和喷出作用（火山作 用）
二、岩浆岩的物质成分
（一）岩浆岩的化学成分 造岩元素： O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti等元 素占总量的99％以上。 若以氧化物计，则以 SiO2(59.14%)、Al2O3(15.34%)、 FeO(3.80%)、Fe203(3.08%)、 CaO(5.08%)、Na2O(3.84%)、 K20(3.13%)、Mg0(3.49%)、 H2O(1.15%)、TiO2(1.05%)等为主， 同样也占总量的99％以上。 （二）矿物成分
安 山 岩
斑杂构造
流纹构造
四、岩浆岩的产状
1. 定义：由岩浆冷凝固结而成的岩体的大小、形状及其与周围岩石相接 触的关系，称为岩浆岩的产状。 2.岩浆岩的产状：根据岩体在地壳中形成的深度和方式，可分为喷出岩体 (11-15)和侵入岩体(1-10)，后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。按岩体的 形状及其与上覆岩层的关系，可分为岩盆(②)、岩盖(④)、岩床(③)、岩鞍 (⑤)、岩株(⑥)、岩瘤(⑧)、岩脉(⑨)等。见下图，其中①是岩基，⑦是岩 浆底辟
三、岩浆岩的结构构造
（一）岩浆岩的结构
组成物质的结晶程度，颗粒大小，自形程度及其相互关系。决定于岩 石形成时的温度，压力，粘度，冷却速度等条件。 主要类型： 1. 结晶程度 全晶质结构：岩石全部由结晶矿物组成。 半晶质结构：岩石由结晶矿物和玻璃质组成。 玻璃质结构：岩石全部是玻璃质组成。 2. 矿物颗粒大小 A 显晶质结构：肉眼基本可分辨矿物颗粒。 伟晶结构：颗粒直径〉10mm 粗粒结构：颗粒直径10-5mm 中粒结构：颗粒直径5-2mm 细粒结构：颗粒直径2-0.1mm
（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）。