论火成岩的形成与构造

论火成岩的形成与构造论文提要地质学是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史的知识体系。

在地质学的服务领域，一个重要方面是开发地球资源，其中有关矿产资源和新能源的研究，仍处于最重要的地位。

同时，由于区域成矿研究的需要，将进一步加强区域地质的综合研究，并促进地层学、古生物学、沉积学、构造地质学、地质年代学，以及区域岩浆活动研究、变质地质研究等向新的水平发展。

在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，岩石是天然产出的具一定结构构造的矿物集合体，是构成地壳和上地幔的物质基础。

按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

在这里我所要探讨的是火成岩。

正文一、火成岩地球上所见到的虽然千姿百态，五彩缤纷，但根据它们自身的特点、形成条件不同，可分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类，其中以火成岩最多，它主要构成了深部地壳和上地幔，约占整个地壳的65%。

通过对火成岩的研究，可探讨地球的形成、演化、地壳运动等一些重要作用。

（一）、岩浆与火成岩岩浆是指地球深部产生的一种炽热的、粘度较大的硅酸盐熔融体。

岩浆可以在上地幔或地壳深处运移，或喷出地表，它的主要成分是硅酸盐，还含有大量的挥发组分及成矿金属。

岩浆温度范围为700-1200℃之间。

火成岩英文名称来源于拉丁文，意为火焰，一般指由地下深处炽热的岩浆（熔融或部分熔融物质）在地下或在地表冷凝形成的岩石。

火成岩和岩浆成分不完全相同，它是失去了大量挥发份的岩浆冷凝物。

火成岩通常分为喷出岩和侵入岩两类。

（二）、矿物成分岩石是有由矿物组成的，矿物成分可以反映岩石的特征和成因。

组成火成岩的矿物，常见的约二十多种，主要由长石、石英、云母、角闪石、辉石和橄榄石等硅酸盐矿物，及少量的磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石和榍石等副矿物组成。

这些构成岩石的矿物被称为造岩矿物。

按化学成分的特点和颜色，造岩矿物可分为两类：硅铝矿物SiO2与Al2O3的含量较高，不含铁、镁的铝硅酸盐矿物。

如石英，长石和似长石类矿物。

由于它们的颜色浅，故也被称为浅色或淡色矿物。

铁镁矿物为富镁、铁、钛、铬的硅酸盐和氧化物矿物，如橄榄石、辉石、角闪石和黑云母类等。

由于颜色深，故被称为深色或暗色矿物。

浅色矿物和暗色矿物在火成岩中含量的比例是火成岩鉴定和分类的重要标志之一。

火成岩中暗色矿物的百分含量（体积%），通常称为色率。

根据火成岩中色率的大小，可大致推断岩石的化学成分和性质特征。

（三）、化学成分地壳中所有元素在火成岩中均以发现，但其含量却很不相同。

含量最多的是O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K和Ti等，这些元素称为造岩元素。

它们的总和约占火成岩总重量99.25%。

在火成岩中，这些元素常用氧化物重量百分比表示，在不同的火成岩中它们的含量变化较大。

各种氧化物含量变化范围：SiO234-75%，Al2O310-20%，Fe2O30-5%，MgO 1-25%，CaO 0-15%，Na2O 0-10%，K2O 0-10%。

火成岩中除了造岩氧化物外，还有很多微量元素，如Pb，Zn，W，Mo，Sn，Nb，Ta等，这些元素含量虽然很低，但可富集成矿，有着重要意义。

另外，岩浆的化学组成对矿物的形成影响很大。

不同化学成分的火成岩会有不同的矿物组合。

图表1岩浆的化学组成对矿物的影响二、火成岩结构构造火成岩的结构和构造火成岩的基本特征之一。

结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自型程度以及它们之间的相互关系等；构造是指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的排列和充填方式等。

火成岩的结构和构造反映岩石中的矿物或玻璃质组成岩石的方式，不仅可用来鉴定岩石，作为火成岩分类的标志，而且可借以探讨岩石的形成条件根据确定岩石结构的四个要素：岩石的结晶程度，矿物颗粒大小，矿物自形程度和矿物之间的关系，将岩石的结构划分如下表：图表 2 岩石结构划分（二）、结晶顺序1922年鲍温模拟岩浆结晶作用的实验，从中总结出玄武岩演化过程中火成岩的造岩矿物形成的一般规律--鲍温反应原理。

其主要内容是：岩浆在结晶过程中现析出的矿物由于物理化学条件的改变与剩余岩浆会发生反应，使矿物成分发生变化并产生新的矿物。

随着温度的降低，反应将继续进行，便有规律地产生一系列矿物，叫做反应系列。

反应系列分两支：连续系列和不连续系列。

连续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从岩浆中晶出的先后顺序。

随着岩浆的冷却，两个分支在下部汇合成简单的不连续系，石英是它的最后产物。

图表 3 鲍温反应系列图构造分侵入岩的构造和喷出岩的构造图表 4 侵入岩与喷出岩构造三、火成岩的产状和岩相火成岩产状主要指火成岩岩体的形态，大小及其与围岩接触关系以及形成时所处的深度和构造环境等特征，可分为火山岩产状和侵入岩产状。

火成岩相是指火成岩体各部分因形成环境的差异所产生的不同的岩石和岩体特征的总和。

火成岩形成深度是划分火成岩相的主要依据。

由于形成深度不同，岩浆温度、压力、冷却速度等一系列物理化学条件就有差异。

认识火成岩产状和相可以了解火成岩岩体形成的地质条件，帮助人们判断火成岩的成因。

（一）、喷出岩的产状喷出岩常见的喷发类型有：熔透式喷发：熔透式喷发首先由美国岩石学家R.A.戴利提出，他认为花岗岩浆大规模侵入上升时，由于较高的温度及化学能，顶盘岩石熔透，因而岩浆大量溢出地表。

其特点是火山岩分布范围很大，火山岩和侵入岩过渡相连，喷出通道大，而且不规则。

这种喷发类型纯属理论推断。

图表 5 裂隙式喷发图表 6 中心式喷发图表7 破火山口（二）喷出岩的相根据火山活动产物的产出形态及岩石特征，以中心式火山喷发为例岩形成环境，分成以下相组：溢流相：粘度较小的岩浆容易流动，常在强烈喷发后溢出，形成熔岩流或熔岩被。

最常见的溢流相岩石是玄武岩，其次为安山岩。

爆发相：火山强烈爆发而形成的火山碎屑物在地表的堆积，富含挥发份和粘度大的中、酸性和碱性岩浆更有利于形成爆发相岩石。

火山碎属物粒度与离火山口的远近有一定关系，粗大的火山角砾岩和集块岩一般堆积在火山口附近，细粒的凝灰岩远离火山口。

侵出相：主要为粘度大、不易流动的中酸性、酸性和碱性岩浆，在气体大量释放后，从火山口往外挤出而成。

在火山口内及附近堆积成岩钟、岩针等熔岩穹丘。

一般形成在喷发晚期．特别是在猛烈喷发以后。

火山颈相：通道中充填的岩浆物质或火山碎屑物质。

常呈岩墙状或岩颈状产出。

次火山岩相：与喷出岩同源但为浅成侵入的岩体。

岩性特征与喷出岩相似，一般晶体稍大。

形成深度一般比较小，通常为0.5-1.5公里。

它常具有熔岩的外貌、而又具有侵入岩的产状，如岩墙、岩盖、岩床和岩株等。

主要形成于火山作用晚期。

火山沉积相：它是火山喷发和正常沉积作用的产物。

正常的火山碎屑岩，与正常沉积岩共生，有时夹有薄层熔岩，一般层理比较发育，多半分布在火山口较远的地方，在火山作用相对平静期最为发育。

（三）、侵入岩的产状侵入体的产状主要是指侵入体产出的形态。

由于侵入体形成后受构造运动和剥蚀的影响，多已不能完整保存，只能根据它在地表的出露情况来判断起产状。

根据侵入体与围岩的接触关系，首先把侵入体的产状划分为整合侵入体和不整合侵入体两类。

整合侵入产状指侵入体与围岩的接触面平于围岩的层理或片理，是岩浆沿层理或片理贯入而形成。

不整合侵入产状是指那些切过围岩层理或片理的侵入体，是岩浆沿斜交层理或片理的裂隙侵入而成，有些则是岩浆熔融交代作用形成的。

根据侵入体的形态，整合侵入产状和不整合侵入体可分为多种类型。

图表8 侵入岩产状（四）侵入岩的相侵入岩岩相指侵入不同深度、不同构造部位的侵入岩的不同外貌特征，主要是结构构造的特征。

侵入岩岩相一般分为：浅成相（形成深度为0.5-3公里），中深成相（3-10公里）和深成相（＞10公里）。

浅成相：是岩浆侵入到离地表较浅处冷却形成的火成岩体，形成时岩浆温度下降快，结晶较细，常有细粒、隐晶质结构及斑状结构等特点。

岩体多为小型侵入体，如岩墙、岩床、岩盖和小型岩株等。

中深成相：其形成的深度介于浅成相与深成相之间，常形成中粒、中粗粒以及似斑状结构，岩体产状多为岩株和规模较小的岩基，也有部分为岩盆和岩墙等。

深成相：是岩浆侵入在较深部后冷却形成的岩体，其温度下降慢，故晶体一般较粗大，形成粗粒至巨粒结构，局部可出现伟晶结构，并常以巨大的岩基出现，岩体主要为花岗岩类，岩体与围岩界线往往不清楚。

四、火成岩的分类和命名自然界的火成岩多种多样，现已经创立的名称就有1000多个。

为了深入研究和了解各种岩石的特征，对火成岩必须进行合理的科学分类，而每一种岩石--岩石种就是分类的基本单位，也是命名的对象。

（一）分类原则火成岩的种类很多，不同学者从不同角度和标准提出许多分类方案。

现有的火成岩分类多半以岩石本身具有的特征为依据，它们主要是：组成岩石矿物成分不同的火成岩中浅色矿物和暗色矿物的种类和含量的变化是有规律的，根据色率把浅色岩色率0-35；中色岩色率35-65；深色岩色率65-90；暗深色岩色率90-100 岩石的化学成分岩浆岩主要是由硅酸盐矿物组成，二氧化硅是最主要的组分，据其含量可将火成岩划分为：超基性岩 SiO2＜45%；基性岩 SiO245～52%中性岩 SiO2 52～65%；酸性岩 SiO2＞65%岩石的产出方式根据其产出环境分为深成岩，浅成岩和喷出岩。

深成岩常具全晶质结构，喷出岩多为玻璃质或隐晶质。

（二）、命名原则火成岩的名称来源很复杂，很多来源于古代，如玄武岩和斑岩可回溯到罗马时代。

有很多岩石是采用首先发现这种岩石的国家中所通用或矿工习用的名称，如辉长岩来自意大利托卡斯尼的土语。

还有不少岩石是以岩石的特征命名，如粗面岩，原是粗糙的意思，因为岩石有粗糙的质感；有些岩石是以首先发现的地点来命名，如安山岩和金伯利岩分别以安第斯山和南非金伯利岩地区命名。

在我国岩石名称大多数采用岩石中矿物组合的名称，如辉长岩、闪长岩等，有些采用外文意译，如粗面岩和响岩，少数还借用日文汉字命名，如玄武岩和花岗岩。

本论文采用的分类和命名见下表。

图表9 火成岩的分类与命名（一）、超基性岩超基性岩SiO2含量小于45%，常与超基性岩并用的术语是超镁铁岩，指镁铁矿物含量超过75%的暗色岩石。

大多数超基性岩都是超镁铁岩。

超基性岩在地球上的分布有限，出露面积不超过火成岩总面积的0.5%，而且主要是深成岩。

矿物组成主要造岩矿物是橄榄石、单斜辉石和角闪石。

次要矿物为石榴子石、云母和斜长石等。

副矿物有铬铁矿、尖晶石、钛铁矿、金属硫化物、铂族矿物和磷灰石等。

化学成分超基性岩在化学成分上属硅酸不饱和系列。

除辉石岩外，SiO2的含量均小于45%，Al2O3、Na2O、K2O含量低，而MgO、FeO含量很高。