《巖石學》第1章巖漿及巖漿作用課件

第一章

巖漿及巖漿作用

第一節(jié)、巖漿一、巖漿的成分二、巖漿的物理性質第一節(jié)、巖漿

定義：巖漿是由地殼深處或上地幔巖石部分熔融產(chǎn)生的，含有揮發(fā)分也可含有少量固體物質，成分以硅酸鹽為主，是高溫粘稠的熔融體。一、巖漿的成分自然界中硅酸鹽巖漿占絕大多數(shù)，極少量是金屬硫化物巖漿和金屬氧化物巖漿（礦漿）及碳酸巖漿。

巖漿化學成分的確定：

（1）由火成巖的化學分析結果判斷（2）通過現(xiàn)代火山噴發(fā)的熔巖流取樣分析確定一、巖漿的成分

1、常量元素：O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Mn、Ti、P等元素組成，其中O最多。

巖漿的主要化學成分通常以氧化物形式來表示：如SiO2

、Al2O3

、Fe2O3

、

FeO

、MgO、CaO、Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5、H2O、CO2等。但實際上在巖漿中這些元素并非以氧化物形式存在，而多是呈離子、原子或離子團的形式存在，如：Mg2＋、Na

+、[SiO4]4-。1、常量元素：

硅酸鹽巖漿化學成分以SiO2含量最多，在巖漿中SiO2的含量與其它氧化物之間存在一定的消長關系（舉例）。

※根據(jù)SiO2含量將硅酸鹽巖漿分成4種類型：（1）酸性巖漿SiO2

>63％（2）中性巖漿SiO2

52～63％（3）基性巖漿SiO2

45～52％（4）超基性巖漿SiO2

<45％2、微量元素

微量元素：V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Th、U、Zn、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Ta、Au、Ag、Pt、W、Sb、Bi、Sn

這些元素在巖漿中含量雖然很少，但在一定條件下可以富集形成許多重要金屬礦產(chǎn)。3、揮發(fā)分：主要是H2O，其次是CO2、CO、SO2、N2、HCl、Cl2、HF、H2S等，其總量一般<6％。揮發(fā)分通常溶解在巖漿中，溶解度隨壓力增加而增大，隨溫度的增加而降低。

例如：流紋質巖漿：900℃、5×108Pa時含10%±的H2O900℃、1×105Pa時含0.5%±的H2O※火山爆發(fā)和巖漿熱液礦產(chǎn)與揮發(fā)分有關二、巖漿的物理性質1、巖漿的溫度：

噴出熔巖的溫度：

通常：700℃～1250℃基性熔巖：1000℃～1225℃中性熔漿：900℃~1000℃酸性熔巖：750℃～900℃

研究表明：350m深處厚約700m的玄武巖漿全部固結成巖需要9000年；地下厚約8000m的花崗巖漿固結成巖需要10Ma（Jaeger，1957）2、巖漿的粘度：（1）粘度：是液體或半流體流動的難易程度。單位：Pa.S（帕斯卡秒，相當于20度時水的粘度的1000倍）。

（2）影響粘度的因素a.氧化物：SiO2,Al2O3,Cr2O3

的存在使粘度增加，尤其SiO2。因此，基性巖粘度小，以溢流為主；酸性巖粘度大，多以爆發(fā)形式為主。b.揮發(fā)份：H2O降低巖漿的粘度，CO2增加巖漿的粘度。c.溫度：溫度下降時，[SiO4]4-聚合程度高，粘度隨之增加。d.固體物質含量：（晶體、源巖殘留晶和圍巖碎塊）其數(shù)量越多，巖漿粘度就越大。e.壓力：對于不含水的干巖漿，壓力升高，粘度增加。對于富水巖漿，較為復雜：I.壓力增加,揮發(fā)份溶解度增加,粘度降低;II.

壓力達到一定值,揮發(fā)份飽和,粘度隨壓力升高而增加.壓力粘度飽合點3、巖漿的密度（一般為2.2g/cm3~3.1g/cm3）影響因素：巖漿的化學成分、壓力和溫度

（1）化學成分：基性巖漿密度大，酸性巖漿密度?。?/p>

（2）壓力增加，分子間距減小，體積變小，巖漿密度增大。

例如：玄武質巖漿p=1×105pa時，ρ＝2.63g/cm3

p=17×108pa時，ρ＝2.90g/cm3

（3）溫度增高，分子間距增大，體積膨脹，密度減小。二、巖漿的物理性質第一章

巖漿與巖漿作用第二節(jié)、巖漿作用與火成巖的產(chǎn)狀和相一、侵入巖二、火山巖

當巖漿產(chǎn)生后，沿構造薄弱帶或裂隙由深部高壓環(huán)境向淺部低壓環(huán)境運移，上升到地表或近地表的途中，直至最終固結成巖，把巖漿從產(chǎn)生、運移到冷凝固結成巖的整個過程稱為巖漿作用或巖漿活動。（1）侵入地殼之中－侵入作用－侵入巖（2）噴出地表－火山作用－噴出巖

巖漿作用（1）深成巖的特點：

a.礦物顆粒較粗

b.形成含水礦物（2）侵入體：某一成分巖漿一次侵入活動形成的具有獨立形態(tài)的單一地質體。（3）雜巖體：是多次侵入形成的單成分或復成分的巖體。（4）根據(jù)侵入巖形成深度不同，可將其劃分為：a.淺成巖（0～3km）b.深成巖（>3km)一、侵入巖（深成巖）巖漿在地下不同深度冷凝固結形成的巖石，巖漿結晶時被圍巖包圍，降溫緩慢，結晶時間充分，揮發(fā)分不易散失。

侵入巖的產(chǎn)狀和相（一）、侵入巖的產(chǎn)狀

侵入巖的產(chǎn)狀主要是指侵入體產(chǎn)出的形態(tài)、大小、與圍巖的關系以及侵入時的構造環(huán)境，等等。

1、整合侵入體：侵入體的接觸面基本上平行于圍巖層理或片理，是巖漿以其機械力沿層理或片理等空隙貫入形成。包括以下主要類型：

a.巖盆：巖漿侵入巖層之間，中部受巖漿靜壓力使底板下沉斷裂，形成中央微凹的盆狀侵入體。

b.巖蓋：又稱巖盤，上凸下平的穹隆狀水平整合侵入體。

巖蓋巖盆

（一）、侵入巖的產(chǎn)狀

1、整合侵入體：

c.巖床（巖席）：厚薄均勻的近水平產(chǎn)出的與地層整合的板狀侵入體。d.巖鞍：產(chǎn)于強烈褶皺區(qū)，褶皺過程中，巖漿擠入褶皺頂部軟弱帶－背斜鞍部或向斜槽部所形成的同生整合侵入體。2、不整合侵入體：

a.巖墻：厚度比較穩(wěn)定近于直立的板狀侵入體。是巖漿沿斷裂貫入的產(chǎn)物。

b.巖脈：一般指規(guī)模比較小，形態(tài)不規(guī)則，厚度小且變化大，有分叉及復合現(xiàn)象的脈絡狀巖體。

c.巖株：是一種常見的不整合的規(guī)模較大的侵入體，平面上近于圓形或不規(guī)則等軸形，接觸面陡立，似樹干狀延伸，又稱巖干，出露面積小于100km2。巖株邊部常有一些不規(guī)則的巖枝、巖鐮、巖瘤等。

d.巖基：屬巨型侵入體，面積大于100km2，平面上通常呈長圓形。

（一）、侵入巖的產(chǎn)狀巖基

侵入巖相的劃分主要是以巖石形成的深度為綱，深度不同，影響到巖漿的溫度、壓力、冷卻快慢、揮發(fā)份的散失等一系列物理化學條件的差異，而這些條件與巖石的成因及巖石外貌、成分等有不可分割的關系。目前一般將侵入巖分為三種相：

（二）侵入巖的相

a.淺成相（0～3km）:細粒、隱晶質及斑狀結構等，可見熔蝕暗化現(xiàn)象。多見高溫礦物，巖體規(guī)模較小。

※淺成相與次火山相特征很相似，區(qū)別是看它們是否與火山巖有成因聯(lián)系，如果與火山巖有關系，則為次火山巖；否則就是淺成巖。

b.中深成相（3～10km〕：中粒、中粗粒、似斑狀結構；多為中低溫礦物；巖體規(guī)模較大。

c.深成相（>10km)：巖體規(guī)模較大；結晶粗大，多為塊狀規(guī)則；多為低溫礦物。1、火山巖的特點：a.結晶程度差或呈玻璃b.含水礦物少或無2、廣義火山巖包括：

a.火山熔巖：由火山管道或裂隙溢流出地表的巖漿冷凝形成的巖石（狹義火山巖）。b.次火山巖：與火山活動有關的超淺成侵入巖。c.火山碎屑巖：由火山爆發(fā)所產(chǎn)生的各種火山碎屑物堆積、膠結而成的巖石。二、火山巖（噴出巖）火山噴發(fā)廣義火山巖1、火山噴發(fā)方式（1）根據(jù)火山通道或火山口的形態(tài)劃分為：

a.裂隙式噴發(fā):

巖漿沿構造裂隙或斷裂噴出地表，沿地面泛流，形成熔巖被和熔巖流。面積大，常形成熔巖高原。b.中心式噴發(fā):

巖漿沿管狀通道噴發(fā)至地表，并伴有強烈的爆發(fā)，除噴出大量的氣體之外，還有大量的火山碎屑物，如火山彈、火山礫和火山灰等。形成的火山巖產(chǎn)狀有火山錐、火山口、熔巖流和巖鐘、巖針等。

c.頂蝕式噴發(fā)：也稱面式噴發(fā)，是由于巖漿房頂板被巖漿融透而呈溢流式噴發(fā)，常形成大面積的熔巖流。（2）根據(jù)火山爆發(fā)強度劃分為：夏威夷式、斯通薄利式、普林尼式、武爾卡諾式、培雷式等，主要是針對現(xiàn)代中心式火山噴發(fā)而劃分的。2、火山巖的產(chǎn)狀常見的火山巖產(chǎn)狀類型

火山錐：由熔巖和火山碎屑巖圍繞火山通道堆積形成的錐狀體。

火山碎屑巖錐:組成火山錐的物質全部為火山碎屑。

熔巖火山錐:

以又稱盾火山，組成火山錐的物質全部或幾乎為熔巖溢流產(chǎn)物為主，主要是玄武巖

。

復合火山錐:

又稱層火山，由熔巖與火山碎屑巖互層組成?；鹕藉F－富士山火山錐－富士山碎屑錐熔巖錐群混合錐復合錐示意圖火山噴發(fā)與火山錐火山噴發(fā)灰云破火山口:

是指經(jīng)過破壞的火山口及其周圍的洼陷，其成因有三:a.侵蝕破火山口:

是火山口被流水侵蝕加大的結果。b.爆發(fā)破火山口:

是火山強烈爆發(fā)、崩毀了火山口上部大量巖石和火山口周圍的火山錐，形成比原來火山口大的凹坑，大者稱爆發(fā)洼地。c.崩塌破火山口:

是由于巖漿物質大量噴發(fā)后，巖漿房空虛，而火山口附近上覆物質增多，因支撐不住而崩塌沉陷形成的火山構造。塌陷破火山口塌陷破火山口a.瑪珥湖b.火山凝灰環(huán)c.

火山錐bca塌陷破火山口侵蝕破火山口侵蝕破火山口熔巖流：是巖漿以寧靜的方式至火山口流出，主要為粘度小的基性巖漿，酸性巖漿少見。溢流出來的巖漿可形成熔巖被、線狀熔巖流、熔巖臺地等。巖鐘和巖針：粘度較大、揮發(fā)分大量散失的酸性和堿性巖漿，難以流動，在火山口上方堆積形成陡立的形態(tài)為巖鐘；若因粘度大失去爆發(fā)能力，只能想擠牙膏似地被動擠出火山口形成陡立的尖頂狀柱體，為巖針?；鹕筋i：火山堆被剝蝕后，露出的火山管道中的充填物。熔巖流和熔巖湖熔巖湖熔巖湖熔巖流熔巖流熔巖流熔巖流及熔巖的表面形態(tài)熔巖錐熔巖丘熔巖丘熔巖被及其表面形態(tài)特殊的熔巖產(chǎn)狀熔巖的表面形態(tài)熔巖的表面形態(tài)火山彈熔巖被熔巖流熔巖流熔巖被熔巖被冷卻后的熔巖被熔巖被熔巖被（流）熔巖丘熔巖錐熔巖流入海熔巖流入海熔巖流入海熔巖流入海熔巖流瀑布熔巖流瀑布熔巖流瀑布熔巖流瀑布冷卻后的熔巖流瀑布冷卻后的熔巖流瀑布3、火山巖的相相

是不同地質條件下生成的巖石或巖體總的特征。以中心式噴發(fā)為例，大致可分為以下幾個相：

●溢流相：由從火山通道中溢流出來的熔巖組成，形成于火山噴發(fā)的各個階段。●爆發(fā)相：火山噴發(fā)開始階段和高潮階段最為發(fā)育。由強烈火山爆發(fā)產(chǎn)生的碎屑物堆積而成的火山碎屑巖組成，粘度大的巖漿常見，尤以中酸性、堿性更有利于爆發(fā)。●侵出相：多見于火山作用末期，在巖漿分異晚期，粘度大、溫度低，而揮發(fā)份少到不能爆發(fā)的情況下，殘余巖漿從火山通道上部或火山口旁側裂隙中被擠出地表形成的陡峭巖丘，如巖鐘、巖針等?！窕鹕筋i相：是火山錐被剝蝕后，殘存的具充填物的火山通道，又稱巖頸、巖筒、巖管，等?！翊位鹕较啵菏桥c火山巖同源的、呈侵入產(chǎn)狀的巖體。它與火山巖有四同：

同時間但一般較晚；同空間但分布范圍較寬；同外貌但結晶程度較好；同成分但變化范圍及堿度較大。

侵入深度一般<3.0km.●

火山沉積相：在火山作用過程中皆可產(chǎn)出，但以火山噴發(fā)的低潮期－間隙期最為發(fā)育，是火山作用迭加沉積作用的產(chǎn)物?？尚纬捎陉懙兀部尚纬捎谒w中。

侵入巖的產(chǎn)狀：巖基(batholith)巖株(stock)巖床(sill)巖墻(dike)巖盤(laccolith)火山巖的產(chǎn)狀：火山錐(volcaniccone)熔巖流(lavaflow)火山頸(volcanicneck)第一章

巖漿與巖漿作用

第三節(jié)、巖漿的侵位機制一、底辟作用二、巖墻擴展作用三、頂蝕作用四、火山口塌陷作用巖漿形成后,如果其密度低于源區(qū)的巖石，將產(chǎn)生重力不穩(wěn)定性及浮力，導致巖漿上升，當巖漿上升至上部巖石的密度與其相當時，巖漿體停止移動形成侵入巖。這一位置可稱為平衡浮力高度。然而當巖漿形成于高壓條件下，在減壓時它也可以上升至高于這一位置，直至噴出地表。第三節(jié)、巖漿的侵位機制巖漿怎樣克服上覆圍巖阻力上升、以何種方式在地殼中占據(jù)空間的問題，就是侵位機制要研究的問題，巖漿上升侵位的機制