岩浆岩石学（1）.ppt

岩浆岩与变质岩岩石学,牛花朋,电话010-89733290E-mailniuhuapeng,课程性质必修课总计学时32学时，其中讲课16学时，实验课16学时,WhyWhatHow,教材,矿物岩石学陈世悦主编岩浆岩变质岩实验指导书朱毅秀主编,课程学习,记笔记至少记提纲（多媒体中彩色字体）（有利于宏观把握整体内容和思路）,积极参与遵守课堂纪律,课程考核,考核方式实验考试（手标本薄片）＋理论考试（闭卷）理论考试题型名词解释、填空、简答和问答题、多重选择成绩组成平时成绩10％＋试验考试10理论考试80％（3次不参加上课或3次不交作业，不得参加考试）,岩石是由一种或几种造岩矿物或部分天然玻璃组成的、具有一定结构、构造和稳定外形的固态集合体；它是组成地壳的主要物质，是地壳发展和演化过程中由于各种地质作用所形成的天然产物；是具一定结构、构造的矿物集合体。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。,绪论,按地壳表层分布面积计算，沉积岩占大陆面积的75，洋底几乎全由沉积岩所覆盖。按地壳16Km深度范围内体积计算，岩浆岩和变质岩二者占总体积95；,岩石学概念是研究岩石的物质成分、结构、构造、成因、共生组合、分布规律以及成矿关系的一门科学，是地质学中一门独立的学科。属地质科学中的重要的基础学科。三大基础学科,研究内容（1）研究岩石本身的特征，即各种岩石的矿物成分、化学成分、结构、构造以及岩石的分类命名；（2）研究岩体的产状、时代及其共生组合，各种岩石在时间和空间上的分布规律，确定他们与地质构造之间的关系；（3）研究岩石和成矿作用的关系以及各类岩石成矿的专属性；（4）研究岩石形成的各种地质作用、物理化学条件、生产环境，研究岩石的成因来源及其演化等问题。,现在岩石学正沿着岩浆岩石学、沉积岩石学和变质岩石学三个主要的分支方向发展。,第一篇岩浆岩石学,第一章岩浆岩的基本特征,第一节岩浆与岩浆岩的概念第二节岩浆岩的物质成分第三节岩浆岩的结构与构造第四节岩浆岩的产状与相第五节岩浆岩的分类,第一节岩浆和岩浆岩的概念,岩浆Magma是在地下深处50-200公里形成的，含有挥发物质的、高温700-1200℃、高压、炽热而粘稠的以硅酸盐为主要成分的熔融体。,岩浆岩在内力地质作用的影响下，由地下深处高温高压下形成的岩浆熔融体在上侵运移过程中与周围环境不断交换能量及成分并逐渐冷却而形成的岩石。岩浆岩按其生成环境不同，通常分为侵入岩和喷出岩岩浆岩的成分＝岩浆,第一章岩浆岩的基本特征,第一节岩浆与岩浆岩的概念第二节岩浆岩的物质成分第三节岩浆岩的结构与构造第四节岩浆岩的产状与相第五节岩浆岩的分类,,第二节岩浆岩的物质成分,一化学成分,1岩浆岩的平均化学成分（岩浆岩的化学成分非常复杂，它几乎包括了地壳中所有的元素，但含量相差悬殊）“造岩元素”岩浆岩内含量最多的是O、Si、A1、Fe、Mg、Ca、K、Na、Ti等九种元素，它们的总和约占岩浆岩总量的99.25％，其中氧占46.59％，硅占27.59％。除上述九种元素外，周期表内其他元素在岩浆岩中的总量不超过1％，称之为“微量元素”（可局部富集成矿）。,岩浆岩的化学成份常用氧化物来表示造岩元素对应的十种氧化物（造岩氧化物）SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O、TiO2，它们的总和约占岩浆岩总量的99％，其中SiO2最高，约59.14％，Al2O3为15.34％。各种氧化物含量变化范围SiO23475，Al2O31020MgO125，CaO015，Fe2O305Na2O010，K2O010。,2岩浆岩的化学成分分类SiO2是岩浆岩中最主要的化学成分根据SiO2含量多寡，可将岩浆岩分为超基性岩小于45％、基性岩45％～52％、中性岩52％一65％、酸性岩大于65％。岩浆岩的酸度岩浆岩中是否有足够的SiO2与金属氧化物相结合，称为SiO2的饱和程度。既岩浆岩的酸度。岩浆岩的碱度岩浆岩中Na2OK2O的含量称为碱质，碱质饱和程度（与SiO2及其它氧化物相结合）称为岩浆岩的碱度。,3化学成分的变化规律岩浆岩中各类氧化物之间存在着密切的关系，而且在各类岩浆岩中随着SiO2的含量变化，其他氧化物亦随之变化。,从超基性岩至酸性岩，其化学成分变化如图所示,二矿物成分,岩浆岩的矿物成分及其组合规律，对于判断岩浆岩的化学成分、生成条件和岩石成因等方面都是必不可少的。它是岩浆岩分类的重要基础之一，也是我们认识岩浆岩的最直观的标志。通赏把组成岩浆岩最主要的矿物称为造岩矿物（2030种），如十种矿物12％石英、59％长石-碱性长石与斜长石、17％角闪石辉石、4％云母、7％其他矿物（橄榄石、霞石、白榴石、磁铁矿、磷灰石），其和占岩浆岩总量的99％，其中石英、长石占3/4。,1主要矿物指那些在岩浆岩中出现数量最多（大于15）的矿物，对划分岩石大类起决定性作用的矿物。例如花岗岩中的石英（20）和钾长石（40）都是主要矿物，没有它们也就不能称为花岗岩。2次要矿物含量小于15，对划分岩石大类不起主要作用，但可作为确定岩石种属的矿物。例如闪长岩中的石英，它的存在与否对确定闪长岩大类没有影响。若有石英时，则视含量多少可称为石英闪长岩（石英10-20）或含石英闪长岩（石英大于5）。3副矿物含量最少，通常少于1％，在岩石的分类和命名中不起作用。最常见的副矿物有磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石等。,（一）矿物成分分类,1．根据矿物在岩浆岩分类和命名中的作用分类（三种）,1暗色矿物铁镁矿物带有深暗不同的各种颜色，在成分上富含Fe、Mg，而相对贫SiO2的矿物。如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等。暗色矿物在岩浆岩中的百分含量叫做“色率”。色率越高，岩浆岩越偏基性。2浅色矿物硅铝矿物无色或颜色较浅者，在成分上富含SiO2、Al2O3，不含Fe、Mg的矿物。如长石、石英等。,2．根据矿物的颜色和化学成分分类（两类）,3．根据矿物的成因类型分类（三类）,原生（结晶）、他生（同化围岩和捕虏体等）与次生矿物（风化或热液蚀变）,在一定的时空范围内和一定的物理化学条件控制下，由一定的自然作用所形成的几种矿物的集合，称为矿物共生组合。满足“同时间”、“同介质”、“同条件”影响因素温度、压力，以及岩浆岩的化学成分，特别是SiO2的含量。,（二）岩浆岩的矿物共生组合规律,1、鲍温反应系列,（1）结晶顺序（2）共生组合的一般规律（3）岩浆岩多样性的成因（4）某些结构特征（如环带和反应边）,2、各类岩浆岩中矿物成分的分布及变化规律（从超基性岩至碱性岩，矿物种类及其各类矿物含量的变化如下图）,（1）各类矿物含量的变化从超基性岩至酸性岩，浅色矿物逐渐增加，与此相反，暗色矿物逐渐减少，至碱性岩时，又略有增多的趋势（2）矿物种类的变化斜长石由基性变为酸性，而且从中性岩开始出现钾长石和石英，在酸性岩中两者大量出现；而且暗色矿物由富铁镁的岛状、链状硅酸盐矿物（橄榄石、辉石）逐渐变为层状的黑云母。在碱性岩中，出现霞石，石英已经不存在。,●（1）橄榄石－辉石组合相当于超基性岩，出现大量镁铁矿物（橄榄石－辉石等），不出现石英和长石；●（2）基性斜长石－辉石组合相当于基性岩，主要形成基性斜长石和辉石，二者近于11，不出现石英；●（3）中性斜长石－角闪石组合相当于中性岩，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≈21；,3、矿物的共生组合,六种典型的岩浆岩矿物共生组合,●（4）石英－钾长石－酸性斜长石组合相当于酸性岩，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。,由于橄榄石、霞石、白榴石、石英、能够反映岩浆岩中硅酸（SiO2）的饱和程度酸度指示矿物。酸度指示矿物对于岩浆岩的分类和鉴定较为重要，利用他们可以区分出岩石的大类，如（1）有橄榄石存在的岩石，一般为SiO2不饱和岩石，多为超基性或基性岩（2）有副长石（霞石、白榴石）存在的岩石，为SiO2不饱和、碱质过饱和的岩石，即为碱性岩类（霞石正长岩）（3）石英大量出现的岩石为SiO2过饱和岩石，即酸性岩,（三）矿物成分与化学成分关系,1暗色矿物随FeO、MgO含量减少而减少。2随Si02含量的增加，斜长石由基性变为酸性，钾长石含量逐渐增多。3随SiO2饱和程度增加，石英从无到有，当SiO2达到过饱和时可出现大量石英。4随碱质（K2O、Na2O）含量的增加，出现碱性长石、副长石和碱性暗色矿物。,第一章岩浆岩的基本特征,第一节岩浆与岩浆岩的概念第二节岩浆岩的物质成分第三节岩浆岩的结构与构造第四节岩浆岩的产状与相第五节岩浆岩的分类,第三节岩浆岩的结构构造,一、结构结构是指岩石的结晶程度、矿物颗粒大小、形态、自形程度及其相互间的关系。结构是岩石本身的特征，是矿物颗粒大小、形状等反映在岩石构成方面的特点，并非指组成岩石的矿物具有某种结构。主要包括矿物的结晶程度、颗粒大小（绝对大小和相对大小）、自形程度、以及矿物颗粒之间的相互关系四个方面,全晶质结构岩石全部由矿物的晶体组成，不含玻璃质。是岩浆在温度变化缓慢的条件下结晶而成，主要见于深成侵入岩中。半晶质结构岩石由结晶物质和少量玻璃质组成，多见于浅成岩或部分喷出岩中。玻璃质结构岩石几乎全部由天然玻璃质组成，玻璃质结构是由于岩浆温度快速下降，各组分来不及结晶即冷凝而形成，主要见于喷出岩或部分超浅成侵入岩中。,1岩浆岩的结晶程度,,橄榄辉长岩,2岩石中矿物颗粒大小（绝对大小和相对大小）,显晶质结构矿物晶粒肉眼或放大镜下可以分辨的结构。多出现下侵入岩中。（1）粗粒结构（颗粒直径5mm）（2）中粒结构（颗粒直径2-5mm）（3）细粒结构（颗粒直径0.2-2mm）（4）微粒结构（颗粒直径652辉长岩铁镁矿物含量3565，硅铝矿物含量也为3565。典型辉长岩辉石和斜长石的含量比近于58423浅色辉长岩铁镁矿物含量仅为10354斜长岩铁镁矿物含量90,二、侵入岩的主要类型,辉长岩还可以按照岩石中次要矿物的种类可划分为如下种属橄榄辉长岩、角闪辉长岩、和正长辉长岩等。如暗色矿物全部为橄榄石时称为橄长岩。,1、辉长岩颜色为黑色、灰黑色。主要矿物基性斜长石和单斜辉石。次要矿物为斜方辉石、橄榄石、角闪石和黑云母，偶见正长石和石英。副矿物磁铁矿、钛铁矿、尖晶石、铬铁矿、磷灰石等。斜长石通常是拉长石或培长石，多呈厚板状，双晶宽而清晰。常易发生“钠黝帘石化”，即被钠长石、黝帘石或绿帘石的集合体交代，通常还有不定量的绢云母、绿泥石、方解石等。,单斜辉石多为透辉石、异剥石、普通辉石，大多为它形晶粒。有时有铁矿物包裹体呈定向分布，形成希列构造，或出现角闪石反应边，如发生蚀变，可形成绿泥石、纤状角闪石。斜方辉石多为紫苏辉石或古铜辉石，它形粒状或自形粒状。有时组成橄榄石的反应边，可为绿泥石、滑石或蛇纹石交代。,橄榄石多成细小圆粒状，包于辉石中或分布于辉石间，可被蛇纹石交代。角闪石一般为褐色或褐绿色的普通角闪石，半自形柱状或它形。黑云母棕褐色，常分布于磁铁矿周围。,结构中粗粒半自形粒状结构，部分可有反应边结构，辉长结构。辉长结构基性斜长石和辉石的自形程度相近，都成近等轴形的半自形一它形粒状，是两者在岩浆中近同时析出形成。构造块状构造，带状构造少见。次生变化阳起石化、透闪石化和斜长石的钠黝帘石化等。,斜长岩（anorthosite）为颜色极浅的一种辉长岩，主要由斜长石组成，含量大于90，斜长石一般为拉长石，亦可培长石或中长石；暗色矿物为橄榄石、普通辉石或角闪石等，总和不足10。斜长岩具有自形或半自形粗粒结构。,2、辉绿岩为基性岩的浅成岩。颜色为暗绿色、黑色。主要矿物斜长石、辉石。专属性结构为辉绿结构自形长条状的微晶斜长石杂乱交错组成空隙，被它形粒状的微晶辉石充填。构造为块状构造。次生变化辉石的绿泥石化和斜长石的钠黝帘石化等。,正交偏光镜下,三、喷出岩的主要类型基性岩类的主要喷出岩是玄武岩。1、玄武岩钢灰色或灰黑色，有玻璃质时，多呈褐色或橙黄色、橙红色。矿物成分与辉长岩相同，主要矿物是斜长石（拉长石）和辉石，其次为橄榄石，有时见角闪石、黑云母、偶见石英、正长石。副矿物为钛铁矿和磁铁矿。,其中，辉石为富钙的普通辉石或透辉石，也可为贫钙的易变辉石或紫苏辉石。普通辉石可呈斑晶也可为基质，而易变辉石只出现于基质中。紫苏辉石正相反，只呈斑晶。橄榄石常呈自形斑晶或在基质中呈它形粒状产出。在早期变化作用影响下，可全部或部分变为褐红色的伊丁石和铁矿物；,玄武岩的结构主要是斑状结构和无斑隐晶质结构，基质典型结构则有粗玄（间粒）结构、间隐结构、拉斑玄武结构（间粒间隐，又叫填间结构）、交织结构、玻璃质结构、玻基斑状结构等。粗玄间粒结构在较自形的长板状斜长石微晶组成的三角形空隙中充填了多个辉石或磁铁矿的细小颗粒。,间隐结构在密集的斜长石微晶间隙中充填着玻璃物质。如果充填的是绿泥石，则称间片结构。拉斑玄武结构（间粒间隐，又叫填间）是间粒结构和间隔结构之间的过渡型结构。在自形的斜长石微晶组成的三角形空隙中除了粒状辉石、磁铁矿外，还有玻璃质。交织结构斜长石微晶呈平行状或近乎平行状密集排列，其间夹有辉石或金属矿物显微颗粒，不含或含玻璃很少玻璃质结构几乎全部为玻璃质组成。玻基斑状结构斑晶为辉石、橄榄石和基性斜长石，基质是急速冷却条件下的产物。,玄武岩的构造常具气孔构造，气孔圆形、椭圆形或不规则状，常随流动状态而变化。气孔数量不等，量多时成熔渣状构造。气孔可被方解石、绿泥石、绿帘石、蛋白石、玉髓、沸石等充填，则构成杏仁构造。水下喷出的玄武岩可具枕状构造。,种属划分及其特征首先按结构构造可分为粗玄岩、玄武岩、玻璃玄武岩、玻基玄武岩、气孔玄武岩、杏仁玄武岩等。粗玄岩，全晶质，细粒，部分可达中粒，可有斑晶，基质具间粒结构。玻璃玄武岩，全由玻璃质组成，致密状。玻璃质可重结晶。气孔玄武岩，具气孔构造，常为无斑隐晶质结构。当气孔被后期矿物充填，则成杏仁状玄武岩。,按玄武岩的斑晶矿物成分可分为橄榄玄武岩，为富含橄榄石的玄武岩，如橄榄石全已变为伊丁石，可称为伊丁玄武岩图153。辉石玄武岩，为富含辉石的玄武岩。斜长石玄武岩,斑晶为辉石、橄榄石、基性斜长石，基质为橙黄色玻璃质，岩石具玻基斑状结构。,伊丁玄武岩具拉斑玄武结构，斑晶为伊丁石化的橄榄石和辉石，基质为斜长石、辉石、磁铁矿、玻璃质，视域中心为杏仁体。,2、细碧岩为基性岩的海底喷出岩。颜色为浅绿色。矿物多为钠长石、绿泥石、绿帘石、方解石等。隐晶质结构或斑状结构，斑晶为钠长石、辉石。构造为杏仁构造和枕状构造。次生变化辉石被阳起石、绿泥石、绿帘石交代。常与角斑岩及石英斑岩组成细碧-石英角斑岩系。,由长粒状钠长石杂乱排列，格架间隙为粒状绿帘石、绿泥石及少量碳酸盐。,产状和分布及矿产基性喷出岩是岩浆岩中分布仅次于酸性侵入岩的一类岩石，在喷出岩中分布最广，约占岩浆岩总面积的35.1。基性喷出岩多见裂隙式喷发而形成巨厚的大面积分布的熔岩流或熔岩被。四川、河北及东部地区的中新生代都有玄武岩的大量分布。玄武岩与铜、钴等矿床有密切联系。玄武岩气孔中常充填有泡沸石、冰洲石、玛瑙等次生矿物，有时可形成有价值的矿床。玄武岩和辉绿岩一样，是铸石的理想原料。值得指出的是，近年来我国渤海湾地区各沉积盆地下第三系玄武岩中也找到油气，如山东惠民凹陷玉皇庙油田就是玄武岩的裂隙储油。显然，火成岩被列为找油禁区的观点被实践证明是错误的。,又称奥菲岩套,是褶皱带初期岩浆活动喷出和侵入而形成的超镁铁岩、基性岩的总称，包括细碧岩、玄武岩至辉长岩、橄榄岩或夹放射虫硅质岩。这些岩石一般经受弱变质作用，形成蛇纹石、阳起石片岩、绿帘石片岩等。蛇绿岩套这一术语的涵义并不代表一类岩石或岩性单位，而是代表一套超基性和基性岩石的组合。,四、蛇绿岩套（ophiolite）,蛇绿岩套一般由三部分组成。自下而上为纯橄榄岩、斜方辉橄岩、二辉橄榄岩以及由它们蚀变而形成的蛇纹岩组成的第一套组合；由辉长岩及基性岩墙杂岩组成的第二套岩石组合；由拉斑玄武岩、细碧岩、角斑岩、石英角斑岩等枕状熔岩以及硅质岩组成的第三套岩石组合。由上述三套岩石组合构成的完整的蛇绿岩套并不多见，一般仅见部分错断的或缺失某些组成部分的岩套。蛇绿岩套主要分布于优地槽区，大洋中脊或板块碰撞带。其成因目前仍属争论问题。,研究表明，大陆上的“蛇绿岩套”亦见于大洋地壳的深层，即相当于地幔的上部和大洋地壳的玄武岩层。这表明现在大陆上的蛇绿岩套可能是推覆上来的海洋地壳的碎块，从而可以证明，凡是陆地上有蛇绿岩套的地方，就曾经是古板块边缘上地幔物质上升的地方。因此蛇绿岩套在板块构造的研究中，具有重要意义。在我国地槽区及板块接触带的边缘有蛇绿岩套的出露。如沿雅鲁藏布江出露了断续长达1400km的蛇绿岩，形成于燕山运动末期至喜马拉雅期，中段的蛇绿岩发育最完整，除有几十个长几十公里至百余公里的超基性岩体，还有辉长辉绿岩体、细碧岩及紫红色的硅质岩，这条岩带也就是中、生代以来印度板块和欧亚板块的缝合线带。,