1、岩浆和岩浆作用

3.岩浆的性质
• 岩浆的密度：与成分、压力、温度有关 • 岩浆的粘度：与成分、结构、压力、温度、所含的
挥发组分有关； 影响岩浆上升的速度、火成岩的结构 构造、产状等.
• 岩浆的温度：
喷出熔岩温度的估计值： 玄武岩类： 1100-1300oC左右 玄武安山岩类：1000 -1100oC左右 流纹岩： 780-790 oC左右
– 地核（Core）: r快速增
大
•地温梯度
（The geothermal Gradient）
大洋和大陆稳定态时 的地温梯度估计范围
（用近地表测定热流值 的上下限估计的结果）
2.4 岩浆的形成
• 岩浆形成的基本 条件
A. 源区岩石
B. 热能的积累-温度 的升高
C. 压力的降低 D. 挥发组分的加入
岩石学
Petrology
绪 论
1. 课程的性质 2. 课程的内容和讲授方式 3. 目的和要求
4. 概念：岩石
5. 成因分类：按岩石的形成作用 过程： 火成岩 沉积岩 变质岩
三大岩类之间的转换
Magma
三大岩类之间的转换
6. 岩石学 概念：
岩相学：描述岩石学 岩理学：岩石成因 岩石学的发展：
7. 意义
gabbro）
The Earth’s Interior
超镁铁质岩石
(mantle)
ultramafic
大陆地壳（Continental Crust）
厚度（Thicker）: 20-90 km 平均厚度（average ）~35 km 成分变化大 平均成分（Average ） ~花岗闪长质（ granodiorite）
1. 辐射（放射性）（Radiation） 2. 传导（Conduction）
3. 对流（Convection）
2.3 压力和温度随深度的变化
•压力梯度（The Pressure Gradient ）：
• P = rgh； r-密度，g-重力加
速度，h-埋深. • 从地表到地幔几乎呈线性关系：
0.1GPa/3.3km 地壳底部 1 Gpa
地球内部结构的细分
地幔（Mantle）: 橄榄岩
（Peridotite (ultramafic)） 上地幔（Upper ）to 410 km (橄榄石 尖晶石) 低速带（Low Velocity Layer） 60-220 km 过渡带（Transition Zone ）：410-660km 波速迅速增加 （spinel perovskite） 下地幔（Lower Mantle）：660-2898km 地震波的波速逐渐增加
板内
• 我国的情况：
云南的腾冲（160年） 、吉林的长白山（1903 年） 、黑龙江的五大连池（1721年），等等.
• 现代火山的分布情况
• 现代火山产生的构造环境
岛弧
洋中脊-热点 （大西洋）
陆内-热点
洋中脊-热点 （太平洋） 活动陆缘
东非裂谷扩张中心
火山喷发的剖面 火山灰的平面分布 美国圣海伦斯火山1980 年火山喷发的景象
的浮力和热动力 C. 演化阶段：早期穹隆阶段 中期底辟上升阶段 晚期侧向挤段阶段 D. 特征：岩体的内部组构与产状 与围岩的片理产状一致，
岩体没根，整合岩体
2.6.2 顶蚀作用
过程：热的岩浆上升，
引起顶部围岩被 挖蚀、炸裂， 在顶部围岩炸裂块 体下沉的同时，岩 浆侵入到裂隙中， 如此反复，岩浆可 实现向上迁移、侵 位.
火山作用与环境
6. 地球中火成岩的分布
板块构造-火成岩成因 （Plate Tectonic - Igneous Genesis）
1. 洋中脊（Mid-ocean Ridges） 2. 陆内裂谷（Intracontinental Rifts） 3. 岛弧（Island Arcs） 4. 活动大陆边缘 （Active Continental Margins） 5. 弧后盆地（Back-arc basins） 6. 洋岛玄武岩（Ocean Island basalts） 7. 各种各样的陆内火成岩 （Miscellaneous Intra-Continental Activity） 金伯利岩（kimberlites） ， 碳酸岩（carbonatites） ， 斜长岩（ anorthosites）...
• 变质岩岩石学 —1980 年全国统编教材， 地质出版社 • 王东坡、梁桂香，沉积岩岩石学 —1994 年，吉林科技出版社 • 曾允孚、夏文杰，沉积岩石学， 地质出 版社
第一篇
火成岩石学
Igneous Petrology
• 目的与要求
1.了解火成岩形成过程所涉及的基本作用与
原理 2. 初步掌如何运用物理-化学的一些基本原理 来解决岩浆形成与演化方面的问题 3.掌握火成岩的分类及不同类型火成岩的特 征与成因 4.了解火成岩共生组合及其岩石大地构造学 意义
岩颈
火成岩的产状
1.3 岩浆的类型
原生岩浆（primary magma)： 岩浆形成后成分未发生变化－玄武岩浆、 花岗质岩浆、安山岩浆
•
• 派生岩浆(derivative magma): 由原生岩浆演化形成的岩浆
2. 岩浆的形成与运移*
2.1 地球的结构 2.2 地球的分异 2.3 压力和温度随深度的变化 2.4 岩浆的形成*（ magama formation) 2.5 岩浆的分凝 (magma segregation) 2.6 岩浆的上升和侵位*(magma ascent and emplacement) 2.7 火口沉陷作用（cauldron subsidence)
• 岩浆活动与板块构造
• 现代火山产生的构造环境
岛弧
洋中脊-热点 （大西洋）
陆内-热点
洋中脊-热点 （太平洋） 活动陆缘
东非裂谷扩张中心
热液浸染 状矿床
伟晶岩矿床
火成岩的成矿作用
热液脉状矿 床
• 课程安排：讲授：16学时；实验：24学时
绪论（1学时） 第一章 岩浆与岩浆作用（1学时） 第二章 火成岩的结构与构造（2 +2 学时2 ） 第三章 火成岩的分类（1学时） 第四章 镁铁质—超镁铁质岩的共生组合与成因（ 3 +2学时） 第五章 中酸性侵入岩的岩石组合及成因（6 + 2 + 2学时） 第六章 火山熔岩的结构构造特征与矿物组合（1学时+3+2） 第七章 化学岩石学（2学时） 第八章 岩浆多样性的原因（1学时） 第九章 板块构造与火成岩组合（1学时+4） 综合测试（2学时）
• 了解地球的形成与演化历史 • 寻找矿产资源：固体矿产、油气资源
8. 研究方法：
岩石： 岩相学：手标本和显微镜下 矿物学、矿物化学 岩石化学 地球化学 实验岩石学：P-T条件 地球形成与演化历史：
8. 岩石在地球上的分布
8.参考书
• 林景仟主编. 1995. 岩浆岩岩类学与岩理 学. 地质出版社. • 邱家骧主编，1985. 岩浆岩岩石学. 地质 出版社. • 路凤香. 2002. 岩石学. 地质出版社 • Winter, J. D., 2001. An introduction to igneous and metamorphic petrology. Prentice Hall, 697pp.
4.3 同化混染作用：
岩浆和围岩或捕虏体之间的热和物质 成分交换，岩浆成分发生变化的过程.
4.4 岩浆混合作用：
由两种不同成分的岩浆以不同的比例 混合，产生一系列过渡类型岩浆的作用.
5. 现代火山活动
• 研究意义
1.现代火山活动与现今构造
2.岩浆物化性质的研究 3.火山活动与防灾减灾
• 分布：板块边界-岛弧和陆缘（2/3）、洋脊，少数为
3）岩浆在地下滞留时间短，结晶程度低 意义—反演岩浆源区的温压条件和组成
4.2 分异作用
A.概念：原成分均匀的岩浆，在没有外来物质 加入的情况下，依靠本身的演化，最 终产生不同组分的火成岩的作用. B.类型： 岩浆分异作用：未发生相的分离 扩散作用—温度差 熔离作用——物化条件的变化 岩浆分异作用：发生了结晶相和流体相的分离 分离结晶作用——重力作用 气体搬运作用——溶解、过饱和、减压、沉淀
A. 源区岩石如何确定？
• 深源包体
• 火成岩化学成分反演
• 高温高压实验
地幔岩石是如何熔融的 （How does the mantle melt?）
B. 温度升高（Increase the temperature）
C. 压力降低（Lower the pressure） 地幔底辟上升 减压熔融：可达 30%
特征：不整合岩体，斑杂
构造等
2.6.3 岩墙扩展作用
含义：指的是岩浆在 压力的驱驶下，注入 围岩裂隙，并通过挤 压围岩使其扩展成狭 窄的岩浆通道（岩 墙），并沿该通道上 升。 例子：洋壳中的辉绿 岩岩墙 环境：张性
2.6.4 火口沉陷作用(cauldron subsidence)
代表环 形杂岩 体特征 的一种 侵位机 制
2.1 地球的内部结构
地壳（Crust）： 大洋地壳（Oceanic crust）
厚度: 10 km 组成：= 蛇绿岩套 （ophiolite suite）:
• • • • • 沉积物（Sediments） 枕状玄武岩（pillow basalt） 席状岩墙（sheeted dikes） 块状辉长岩（ massive
D. 挥发组分的加入
（Add volatiles ，especially H2O)
2.5 岩浆的分凝
• 概念：是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集
中的作用.
• 控制因素：
熔体分数（即部分熔融程度） 源区的渗透性 熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力 残留固体与熔体的流变性质（粘度） 源区的范围
地球内部结构的细分
地核（Core）:
组成：Fe-Ni 合金（metallic alloy） 外核（ Outer Core ）：液体

没有横波（No S-waves）
内核（Inner Core）： 固体（solid）
纵波（P）和 横波（S）随 深度变化的情 况
（引自Kearey and Vine， 1990）
2.6 岩浆的上升和侵位
• 岩浆上升的动力—密度差和由于张开裂隙而
发生的减压作用
• 平衡浮力高度：当岩浆上升至与其密度相当
的围岩时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一 位置可称为平衡浮力高度
2.6 岩浆的上升和侵位
• 机制
2.6.1 底辟作用 A.底辟上升和侵位是连续的过程 B.底辟侵位的主要驱动力—岩浆
3.高温粘稠的熔融体
1.2 岩浆作用（Magmatism）：
当岩浆产生后，在通过地幔和/或地壳上升到地表或近 地表的途中，发生各种变化的复杂过程.
侵入作用：侵入岩（intrusive rocks) 火山作用：喷出岩(extrusive rocks)
侵入岩和火山岩的区分——产状
火山口 火来自百度文库岩
岩墙
岩床
• 岩浆中的挥发组分：
H2O-99%；CO2、CH4、SO2（高温）、H2S（低温）等
4. 岩浆的分异、混合和同化作用
4.1 原生岩浆的判别及研究意义 1）含地幔岩包体 2）Mg#及微量元素（Cr、Ni）丰度
Mg#=Mg/(Mg+Fe2+): 0.65-0.75 Co: 27-80 ppm; Ni: 90-670 ppm
2.2 地球的分异
•地球的物质组 成：
七种常见元素的 相对原子丰度
它们构成了地球 质量的97%。
•地球的分异—热能变化
• 地球中的热源（Heat Sources in the Earth） 1.地球增生过程中外界行星的撞击 2.放射性元素衰变产生的热 3.地球内部的重力压 •热传递方式（Heat Transfer）
第一章 岩浆和岩浆作用
1. 岩浆的概念* 2. 岩浆的形成与运移* 3. 岩浆的性质* 4. 岩浆的分异、混合和同化作用 5. 现代火山活动 6. 地球中火成岩的分布
1. 岩浆的概念
1.1 岩浆（Magma）*：
1.上地幔或地壳部分熔融的产物 2.绝大多数岩浆成分：硅酸盐为主，含有少量挥发分， 也可含有少量固体物