2.岩浆岩的物质成分及结构构造

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中性 岩浆岩
酸性 岩浆岩
(Mg,Fe)2 SiO4
超基性岩浆岩
Ca(Mg,Fe,Al)[ Si, Al] 2O6
CaAl2Si2O8
Ca2Na (Mg,Fe)4( Al, Fe)[( Si, Al)4 O11](OH)2
K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2 NaAlSi3O8
KAlSi3O8 KAl2[AlSi3O10](OH)2
5. 外生矿物 岩浆受外营力,如地表风化形成的矿物,也称
表生矿物。如绢云母、高岭石。岩浆期后矿物,尤 其是一些自变质矿物常常与外生矿物难以区别,镜 下无法区分时,统称为次生矿物。
(四)矿物共生组合规律及其与化学成分的关系
共生矿物:同一成因、同一成岩(成矿)阶段生成 的,在空间上共同存在的不同矿物。
2. 次要元素 Pb,Zn,W,Mo,Sn,H,Mn,B等,不到1%。这些元素含 量虽然很低,但可富集成矿,有着重要意义。
3. 以氧化物表示
SiO2,Al2O3, Fe2O3,FeO, MgO,CaO, K2O,Na2O 和 H2O 等9种最重 要,占岩浆岩平 均化学成分的 99%以上。
4. SiO2是最重要的成分 是岩石酸性程度(基性程度)的度量标志。
3. 岩浆期后矿物
在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后,由于 受残余挥发份和岩浆期后溶液作用而生成的矿物 。它们往往交代原生矿物或充填在矿物的孔隙及 晶洞中。
4. 它生矿物 它们是由于岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的
。这类矿物的形成反映了岩浆中外来组分的参与。 如富铝矿物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同化 了富铝围岩的产物。
Mg→Fe→Ca→Na →K
1922年美国岩石学家鲍文根据硅酸盐熔浆的物 理化学实验及岩石中矿物生成顺序和结构特征的资 料,提出了玄武岩浆冷却过程中矿物结晶顺序的反 应系列,称为鲍文反应系列。
橄榄石 辉石
超基性岩浆岩 基性斜长石
角闪石
中性斜长石
黑云母
酸性斜长石
钾长石
白云母 石英
鲍文反应系列
基性 岩浆岩
鲍文反应原理说明了矿物结晶的顺序和矿物共生组合的规律,还说明了岩浆从 基性到酸性分异的趋势,一种玄武岩浆可以分异出多种岩浆岩的原因。
长石分类知识:
长石是长石族矿物的总称,它是一类含钙、 钠和钾的铝硅酸盐类矿物,在火成岩、变质岩、 沉积岩中都可出现。
长石类质同象替代很发育,它们的化学组成 常用OrxAbyAnz(x+y+z=100)表示。Or、 Ab和An分别代表KAlSi3O8、NaAlSi3O8和 CaAl2Si2O8 3种组分。
中性岩
闪长岩-安山岩类
正长岩-粗面岩类
霞石正长岩-响 岩类
酸性岩 花岗岩-流纹岩类
3.矿物结晶的鲍文反应系列
组成岩浆岩的主要矿物成份有六族:石英、长 石、云母、角闪石、辉石、橄榄石。岩浆岩类型就 是由这些矿物的组成比例决定的。
组成岩浆岩的各种矿物是随岩浆的冷却逐次析 出的,矿物的结晶次序是由岩浆作用过程中元素的 析出次序决定的:
岩浆岩岩石学
第二章 岩浆岩的物质成分
第二章 岩浆岩的物质成分
化学成分 矿物成分 共生组合与化学 成分的关系
一、岩浆岩的化学成分
地壳中所有元素在火成岩中均已发现,但其含量却 很不相同。
1. 主要元素 又称常量元素、造岩元素(petrogenetic elements) ,是指那些在岩石中(≠地壳中)含量大于1%的元素。 O,Si,Al,Fe,Mg,Ca,Na,K,Ti 等,其总 和约占岩浆 岩总重量的99.25%。 氧的含量最高,占岩浆岩重量的46.42%,占体积的 94.2%。
伴生矿物:不同成因或不在同一成岩(成矿)阶段 生成,但在空间上相伴而生的矿物。
一定地质作用的物理化学条件下若干共生矿物常出 现组合,即共生组合。 橄榄岩:橄榄石、辉石、铬尖晶石等。 花岗岩:长石、石英和黑云母等。
(四)矿物共生组合规律及其与化学成分的关系
如金伯利岩中,金刚石+橄榄石+金云母+铬透 辉石+少量镁铬铁矿和镁铝榴石的组合。
霞石
液相
NaAlSi3O8 钠长石
KAlSiO4 + 2SiO2
白榴石
液相
KAlSi3O8 正长石
饱和矿物:岩浆中可以与石英共生的矿物。 不饱和矿物:岩浆中不能与石英共生的矿物。
过饱和岩石 饱和岩石 不饱和岩石
六种典型的岩浆岩矿物共生组合
(1) 橄榄石-辉石组合:相当于超基性岩,钙、铁、镁多而硅少,且贫 碱,出现大量镁铁矿物(橄榄石-辉石等),不出现石英和长石。
2. 碱质含量对矿物共生组合的影响
岩浆岩中,碱质含量一般随SiO2含量的增加而增加, 但在SiO2含量相同的岩石中,有些岩石K2O+Na2O含量偏 高,就会形成富含碱质的岩石。
通常根据岩石中SiO2及K2O+Na2O含量以及里特曼指 数,可将岩石划分为:
钙碱性系列: σ<3.3
碱性系列: σ=3.3~9
SiO2
鲍文反应系列
基性 岩浆岩
中性 岩浆岩
酸性 岩浆岩
1.纵行表示矿物结晶顺序,随着温度下降,造岩 矿物分作两个系列并行结晶:
深色矿物的结晶顺序是:橄榄石→辉石→角 闪石→黑云母。 这是一个不连续反应系列。
浅色矿物的结晶顺序是:基性斜长石→中性 斜长石→酸性斜长石。
随着温度的进一步下降,两个系列变成单一 系列:结晶出正长石→白云母→石英。
正常矿物 直接从岩浆中结晶出来而且在岩石形成 过程中稳定的矿物。
残余矿物
矿物从岩浆中析出后,因温度、压力、 成分等发生变化,使这些矿物受到部分 溶蚀、反应或分解。其中尚未遭受变化 的残余部分叫残余矿物。
反应矿物 已经受反应、分解而形成的新矿物称反 应矿物。如橄榄石的辉石反应边。
2. 成岩矿物
在岩浆完全结晶后,由于外界物理化学条件 的变化(主要是温度和压力的降低),使原生岩 浆矿物发生转变而新形成的矿物叫成岩矿物。如 透长石→正长石,α石英→ β石英 。
浅色矿物和暗色矿物对岩石的影响
岩石种类 硅铝矿物 铁镁矿物 岩石颜色 比重 (浅色矿物) (暗色矿物)
超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩
增多
减少
变浅 减小
(二)主要矿物、次要矿物、副矿物-矿物含量分类
主要矿物 次要矿物 副矿物
在岩石中含量众多,对于确定岩石名 称是不可缺少的,在分类命名上起主 要作用。如石英、钾长石是花岗岩的 主要组成矿物。 在岩石中含量次于主要矿物,对于划 分岩石大类不起主要作用,但对确定 岩石种属起一定作用的那些矿物。如 闪长岩中的石英,含量约2%,没有石 英含量也很叫少闪,长常岩小;于当1%石,英个达别到情5况%可时达,5则% 叫,在石一英般闪的长分岩类。命名中均不起作用。但它
岩浆(岩)中存在大量微量元素:
Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、 Zr、Nb、Ba、Ta、Pb、Th、U 等。这些元素含量 甚微,其总量一般不超过千分之一,其含量通常以 ppm来表示。
➢富集成矿; ➢微量元素丰度及其比值(如 K/Rb、K/Ba、Rb/Sr
、Nb/Ta、Th/U 等),对探讨岩石成因和岩浆演化 有重要意义。
铁镁矿物
富含二价Fe、Mg阳离子的矿物,SiO2含量 较低,大部 分呈岛状、链状、层状硅酸盐 以及少数金属氧化物。 包括橄榄石、 辉 石类、角闪石类 、黑云母类及磁铁矿、铬 铁矿等。 这些矿物颜色一般较深,比重较 大,所以又叫暗色矿物。
主要造岩矿物——浅色矿物
石英 白云母
正长石 斜长石
主要造岩矿物——暗色矿物
长石类矿物一般分为斜长石系列和碱性长石系列。
斜长石系列(Ab-An) :是NaAlSi3O8--CaAl2Si2O8两个 端元组分构成的完全类质同像系列,一般按An(钙长石) 的含量100-90,90-70,70-50,50-30,30-10,10-0分为钙长石、 培长石、拉长石、中长石、更(奥)长石和钠长石。
●岩浆岩的矿物成分,对于了解岩石的化学成分、 生成条件,以及岩石成因都有重大意义。同时, 它也是岩浆岩分类和鉴别的主要依据。
●组成岩浆岩的矿物,常见的不过20几种,这些构 成 岩石的矿物统称为造岩矿物。
(一)硅铝矿物和铁镁矿物-化学成分分类
硅铝矿物
包括游离的SiO2及富含钾、钠的铝硅酸盐 矿物,如石英、 斜长石、钾长石、副长石 等。大部分是架状结构,SiO2 和 Al2O3 含 量较高,不含铁镁。这些矿物颜色均较浅 ,比重较小,所以又叫浅色矿物。
橄榄石关概念:
色 率:岩浆岩中暗色矿物(橄榄石、辉石、角 闪石、云母等)的百分含量称为色率。 根据色率可以粗略判断岩石的成分和酸 性程度。
浅色岩:习惯上把浅色矿物占优势的岩石称为浅 色岩,其色率在0~30之间。
暗色岩:色率在60~100, 以暗色矿物占优势的岩 石称为暗色岩。如 橄榄岩、辉长岩等。
(2)基性斜长石-辉石组合:相当于基性岩,铝和钙较多,铁、镁和硅 均较充分,主要形成基性斜长石和辉石,二者近于1:1,不出现石 英。
(3)中性斜长石-角闪石组合:相当于中性岩,钠、钾略有增加,铝、 硅、钙、铁、镁均较充分,主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母 ,可能出现少量石英和钾长石,浅色矿物:暗色矿物≈2:1。
超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩
SiO2<45% SiO2=45~53% SiO2=53~66% SiO2>66%
此外,少数岩石K、Na含量特别大,而 Al2O3和SiO2(或二者之一)的含量偏低,这 类岩石称为碱性岩(霞石正长岩、响岩)。
5. 岩 浆 岩 化 学 成 分 变 化 规 律
6. 微量元素
7. 同位素及其比值
某些元素的同位素丰度及比值,对于探索岩浆 的起源及其演化历史也是很有意义的,如Sr87/Sr86 、Pb206/Pb204、Pb207/Pb204 等;而O18/O16, S34/S32 等非放射性同位素,对于判断岩浆晚期或岩浆岩冷 却的过程有很重要的意义。
二.岩浆岩的矿物成分
过碱性系列: σ>9
里特曼指数:
也称组合指数,是用以反应岩浆岩组 合及岩浆岩碱性特征的参数,由里特 曼1957年提出。
σ (K 2O Na2O)2 SiO 2 43
钙碱性系列
碱性系列
过碱性系列
超基性岩 橄榄岩-苦橄岩类
金伯利岩
霓霞岩-霞石岩 类和碳酸岩类
基性岩
辉长岩-玄武岩类
碱性辉长岩和碱 性玄武岩
(4)石英-钾长石-酸性斜长石组合:相当于酸性岩,钠、钾、硅含量 高,铁、镁、钙低,石英、钾长石、酸性斜长石等浅色矿物为主。
(5)钾长石-黑云母-角闪石组合:其SiO2相当于中性岩,钠、钾高而 铁、镁低,大量出现钾长石。
(6)霞石-钾长石组合:其SiO2接近于基性岩(平均53.36%〕,钠、钾 含量很高,出现霞石,因钠过多,故常出现碱性暗色矿物。
一定的矿物共生组合的出现,取决于元素的地 球化学性质和一定地质作用中一定的物理化学条件 (如温度、压力、组分浓度、pH值、Eh值等)。
因此,研究矿物共生组合规律,可以预测某些 地质环境中可能找到的有用矿物,以指导找矿;还 有助于阐明成矿规律、确定矿石类型、推断矿床成 因以及研究和鉴别矿物。
(四)矿物共生组合规律及其与化学成分的关系
2.横行表示矿物的共生组合规律,同一水平位置上深色矿物和浅色矿物共生,组 合成一定类型的岩石。如辉石和基性斜长石组合成为基性岩;角闪石和中性斜长石 组合成中性岩;石英、正长石、酸性斜长石、黑云母组合成酸性岩。
3.在纵行上相距不远的矿物有共生的可能性,如中性岩中可以有少量的辉石和黑 云母,基性岩中可以有少量的橄榄石和角闪石。反之,在纵行上相距很远的矿物共 生的可能性很小,如橄榄石和石英根本不能共生,称为标志岩浆岩中含量的指示矿 物。橄榄石的出现标志岩石为硅酸不饱和,石英的出现标志岩石为硅酸过饱和岩。
们对于了解一个岩体的形成条件,对比不 同岩体,确定岩体时代以及研究稀散元素 有重要意义。
( 三)岩浆岩矿物的成因类型 按矿物形成阶段及形成时的物理化学条件划
分:
➢原生岩浆矿物 ➢成岩矿物 ➢岩浆期后矿物 ➢它生矿物 ➢外生矿物
1. 原生岩浆矿物 岩浆冷凝过程中形成的矿物。按成因特点又可分
为以下三类:
1. SiO2含量对矿物共生组合的影响 石英→游离的SiO2结晶产物→岩浆中SiO2 过饱和指
示矿物
镁橄榄石→岩浆中SiO2不足(不饱和)指示矿物 岩浆中石英与镁橄榄石不共生
Mg2SiO4 + SiO2
镁橄榄石 液相
MgSiO3(1557℃)
顽火辉石
霞石、白榴石等似长石类矿物与石英不共生
NaAlSiO4 + 2SiO2
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