地质学基础 讲5-讲6-岩浆作用和岩浆岩.ppt

Magmatism & Igneous rock,第四章 岩浆作用和岩浆岩,,意大利维苏威火山,意大利庞培镇,火山灰中的庞培镇,,,安 山 岩,花 岗 岩,,,伟 晶 岩,无论是在中国还是在西方，均认为火山是山在燃烧古希腊哲学家亚里士多德（公元前384－322年）认为，火山爆发是一种风在地下活动，引起了那里的硫磺等易燃物燃烧的结果著名的德国地质学家，“水成说”倡导者魏尔纳（A. G. Verner,1749－1817）还认为所有岩石都是浑浊水在地球表面依次沉积而成，火山是煤层在地下燃烧的结果由于该学说符合洪水说，受到教会支持，在当时占统治地位正因为如此，尽管对火山的正确认识早就产生，却长期未得到重视古希腊哲学家、著名的医生恩培多克勒（Enpedokles,约公元前490－430年）在对西西里岛埃特纳（Etna）火山考察后提出，火山喷发是地下高温熔融物质（岩浆）喷出地表的结果据说他后来就是在继续考察这个火山时不幸掉进火山口而死十八世纪末，著名的英国地质学家赫顿（J. Hutton,1726－1797）提出“火成说”，认为玄武岩和花岗岩是由熔融物质（岩浆）的凝固作用形成火成说当时被教会视为异端，直到1820年魏尔纳死后不久，火成论者才获得了胜利。

十九世纪中叶，著名的英国地质学家莱伊尔（C. Lyell,1797-1875）在《地质学原理》（1833）中总结了水火之争，高度评价了火成说，把岩石分成水成岩、火山岩、深成岩、变质岩四类，肯定了岩浆的存在一、基本概念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：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 SiO2 >66%中性岩浆 SiO2：66－53％基性岩浆 SiO2：53－45％ 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）在上地幔和地壳深处形成的岩浆不是都能喷出地表的侵入作用：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二、火山作用及其现象,火山（volcano）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.火山喷发方式裂隙式喷发：岩浆沿大裂缝溢出地面；中心式喷发：岩浆沿一定的管状通道喷出3. 火山喷发产物气态、液态、固态4．世界活火山带分布环太平洋带 阿尔卑斯－喜马拉雅火山带 洋脊带,圣.海伦斯火山（St. Helens）位于美国华盛顿州，北纬49.20度,西经122.18度，海拔2,549米，圣.海伦斯火山是一座相对年轻的火山，大约在4万年前形成。

现代的火山机构是最近2千多年形成的在1980年喷发前，圣.海伦斯火山因形状匀称，山顶布满积雪，故被称为“美国的富士山”，吸引了众多旅游者1980年的喷发标志着这座火山从1857年沉睡123年后再次苏醒从此后发生了意想不到的变化1980年5月18日早晨8:23，一个5.1级地震震撼了圣.海伦斯火山的喷发掀掉了400m的山峰，并伴随浮石和火山灰的喷发62km2的山谷被碎屑崩塌所填充，650km2的度假村、木材场和私人住地被横向冲击波所破坏估计有1.5亿立方米的物质被火山泥流冲入河道57人死亡或失踪美国火山学家根据树轮年代学和长达几十年的全面考证和研究，确认历史上圣.海伦斯火山最后一次大规模喷发是在1802年，且较小规模的喷发一直延续到1857年2004年10月11日，圣海伦斯火山在平静了18年以后再度爆发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,,火山机构简图 1.火山锥； 2.火山口；3.火山喉管；,,长白山天池 天池水面海拔2198.7m，蓄水2ⅹ109m3,是我国最高最大的高原淡水湖,1．火山构造：包括火山锥，火山口，火山喉管和火山颈 (停积在火山喉管中 的冷凝的柱状岩体)。

世界活火山带分布环太平洋带 阿尔卑斯－喜马拉雅火山带 洋脊带,,2.火山喷发物 气态喷发物： 水蒸气和CO2 液态喷发物： 主要是硅酸盐熔浆,熔浆冷凝后形成熔岩 固态喷发物： 被炸碎的围岩和喷射到空中的熔浆冷凝后落到地上的碎屑物质火山集块：大于64mm； 火山角砾：2－64mm 火山灰：小于2mm,1、岩基；2、岩株；3、岩墙；4、岩床；5、岩盖；6、被剥蚀露出的岩盖； 7、火山颈；8、复式火山；9、岩流；10、火山灰流；11、小型破火山口；12、大型破火山口；13、火山碎屑流；14、小火山,火山喷发既是世界上最宏伟壮观的自然现象，也给人类带来巨大灾难和损失 “国际减灾十年”（IDNDR，1990－2000）组织列出的地震、滑坡、海啸、暴风、洪水、火山、大火、干旱等8项重大自然灾害 火山喷发不是罕见的事件，地球上每年约有50座火山喷发其中，安山质－流纹质岩浆产生的爆炸性喷发威力巨大，且常伴随地震、滑坡、海啸、洪水、大火等自然灾害，对地球环境和人类社会造成巨大威胁 火山灾害主要有下列五类： 1．高速运动的炽热火山碎屑流和横向冲击波可夺去人类生命1980年圣海伦斯火山喷发和1902年培利火山喷发惨剧就是实例； 2．炽热的火山碎屑和有毒气体可直接使人们埋没或窒息而死。

3．火山碎屑在火山喷发结束很久以后仍然有危险性1985年哥伦比亚鲁伊斯火山一个没有危险的一次小喷发之后，山顶冰川融化，引起巨大的火山泥流奔腾而下，冲毁了几十km外的阿尔梅罗城，使23,000余人因此丧生 4．水下喷发可以引起被称为海啸的巨大海浪例如1883年8月印度尼西亚克拉卡托火山喷发引发海啸，40m高的巨浪到达爪哇海滨，造成36,000人死亡 5．火山碎屑流和熔岩泛流都可破坏庄稼、农田、杀死牲畜，使人们因饥荒而死1783年冰岛拉基火山喷发，熔岩泛流破坏了房屋和食品供应、杀死了牲畜、淹没了农田，造成的饥荒饿死了9,336人挖掘出的庞培城，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,,三、侵入体的特点,1．侵入体的产状侵入体产出的形态，大小和围岩的接触关系A 不整合侵入体：侵入体与为围岩的接触面切穿围岩的层理或片理岩基：出露面积大于100km2，在平面上多呈长圆形或条带状；岩株：出露面积小于100km2，平面上多近圆形或不规则；岩墙：产状陡立且厚度稳定的板状侵入体；岩脉：厚度不大且很不规则的小型侵入体；B 整合侵入体：侵入体与围岩接触面基本与围岩的层理或片理平行岩盆：中央微向下凹的大型侵入体；岩床：厚度稳定的板状侵入体；岩鞍：侵入于褶皱转折端虚脱空间内侵入体，呈新月形或鞍状；,1、岩基；2、岩株；3、岩墙；4、岩床；5、岩鞍；6、被剥蚀露出的岩鞍； 7、火山颈；8、复式火山；9、熔岩流；10、火山灰流；11、小型破火山口；12、大型破火山口；13、火山碎屑流；14、小火山,,燕塞湖采石场的一条正长斑岩岩墙（深灰色）侵入于斑状石英正长岩（浅色）之中； 沙锅店东山梁侵入于早奥陶世亮甲山组灰岩之中的花岗斑岩岩墙（浅色），岩墙产状陡立。

厚度较大（约10m），由于与灰岩围岩相比抗风化能力明显较强，象城墙一样突出于地面 王家生摄于2003,实例 秦皇岛燕塞湖采石场与沙锅店,,实例分析 秦皇岛燕塞湖采石场,A．正长斑岩（2）侵入于先存的斑状石英正长岩（1）之中，在正长斑岩岩体 边部出现冷凝带（CZ），而在接触面附近斑状石英正长岩中出现退色显示出的烘烤带（BZ）； B.片麻状花岗岩（2）中包有先存的角闪岩捕虏体（1），晚期伟晶岩（3）侵入切割了二者的定向构造，秦皇岛金山咀 王家生2003年摄,实例分析北京周口店房山岩体,房山岩体中央相主要组成矿物,2．侵入岩的相： 生成环境不同而产生不同侵入岩和岩体的总的外貌和特征四、侵入体和喷出体的原生构造1．侵入体的原生构造 包括原生流动构造和原生破裂构造流动构造 流面：片状，板状矿物平行排列形成的构造流线：线状矿物平行排列形成的构造2．喷出体的原生构造似层状构造，枕状构造，绳状构造，流纹构造，柱状节理浅成相：0-3km，岩石多细晶，隐晶质或斑状结构，流动或角砾状构造，一般是小型侵入体； 中深成相：3-10km，岩石中粗粒或似斑状结构，块状构造，多为岩株或岩基； 深成相：大于10km，岩石中粗粒结构，块状构造，多以大型岩基产出；,花岗岩和流纹岩的手标本和镜下薄片,判别原生流动构造（房山岩体中央相流线、包体）,第二节 岩浆岩的基本特征与分类,一、岩浆岩的物质成分1．化学成分造岩元素：O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg其中SiO2的含量可将岩浆岩划分为4类。

里特曼指数：σ＝(K2O+Na2O)2/(SiO2-43)， 全碱指数：(K2O+Na2O)钙碱性岩 σ<3.3 碱性岩 σ：3.3－9 2．矿物成分主要造岩矿物：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3．岩浆岩中矿物共生组合规律,矿物共生组合：某种矿物常与一些矿物共同出现，并且是同一成因的矿物组合主要取决于两方面：化学成分和温压条件鲍文反应序列：玄武岩浆在冷凝过程中矿物先后晶出的关系橄榄石,,Mg辉石,,Mg-Ca辉石,,角闪石,,黑云母,,钾长石 白云母 石英,Ca质斜长石,,Ca-碱质斜长石,,碱-Ca质斜长石,,碱质斜长石,,当SiO2含量很多时，SiO2除形成各种硅酸盐矿物外，剩余SiO2结晶形成石英，石英是SiO2过饱和产物，它不与SiO2不饱和矿物共生，如橄榄石，似长石等二、岩浆岩的结构构造,1．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：⑴ 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⑵ 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,花 岗 岩,B 隐晶质结构：颗粒很细，肉眼无法分辨矿物颗粒C 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 D 矿物颗粒的相互关系文象结构：伟晶岩中石英呈楔形镶嵌于钾长石巨晶中条纹结构：钾长石与斜长石呈有规律的交生。