岩浆岩岩石学西北大学地质系

赖绍聪

2005 年 4 月

岩浆岩岩石学西北大学地质系

赖绍聪

2005 年 4 月

第一章 绪论 1 观察与事实

● （ 1 ） 地球上存在大量火山（活火山、死火山、休眠火山〕

● （ 2 ） . 现代火山喷发

现代火山喷发

● （ 3 ） . 火山喷溢产物－挥发份、碎屑

火山喷发产物－挥发份

火山喷发产物－挥发份

火山喷发产物－挥发份

火山喷发产物－挥发份

火山喷发产物－岩浆

现 代 火 山 喷 发

现 代 火 山 喷 发

现代火山喷发的实地观测

火山锥

２地球圈层结构与岩浆起源条件

（ 1 ） 地球的圈层结构

（ 2 ） 岩浆的起源条件

3 岩浆岩及其研究意义● （ 1 ） 岩石类型及其鉴别特征

● （ 2 ） 岩石系列与组合

● （ 3 ） 岩石成因

● （ 4 ）岩浆作用与构造环境

● （ 5 ）火成岩岩石探针与当代地球科学前缘

4 基本概念

● （ 1 〕岩石：天然产出的，由一种或多种矿物或火山玻璃、生物遗骸、胶体组成的固态 集 合体。

● （ 2 ）岩浆岩（ Magmatic rocks,Igneous rocks ） : 它是由地壳深处或上地幔中形成的高温 熔融的岩浆，在侵入地下或喷出地表冷凝而成的岩石。也可称之为火成岩 。或简单地说，由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。

● （ 3 ）岩石学（ Petrology ）：是专门研究地壳、地幔及其它星体产出的岩石的分布、产 状、成分、结构、构造、分类、命名、成因、演化等方面的科学。

a. 岩类学：或称描述岩石学或岩相学，它主要是研究岩石的产状、分布、组成、分类 、命名等方面的问题。

b. 岩理学：又称理论岩石学或成因岩石学，它主要是研究岩石的形成条件及成因等方 面的问题。

● （ 4 〕岩浆岩岩石学：是研究岩浆的起源、运移、演化、结晶及岩浆岩的组成、结构、 构造、产状、分布、分类、命名、共生组合、成因机理及与构造、矿产关 系等的一门独立科学。

5 岩浆岩不同于沉积岩和变质岩的 主要判别标志

● （ 1 ）岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。具有玻璃质的岩 石一般是岩浆岩，只有极少数情况下，在强烈断裂带内才有玻化岩。

● （ 2 ）岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造。霞石、白榴石、气孔、杏仁构 造。

● （ 3 ）岩浆岩体与围岩间一般都有明显的界线，呈各种各样的形态存在在于地 层中，有 的平行，有的切穿围岩的层理和片理。

● （ 4 ）岩体中常含有围岩碎块（捕虏体〕，这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭 受热变质作用。

● （ 5 ）各地质时期形成的主要岩浆岩类，大部分都可以找到与其化学成分近似 的现代火山岩。

● （ 6 ）岩浆岩中没有任何生物遗迹。

6 关于岩浆的讨论● （ 1 ）岩浆的概念

岩浆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、含有挥发份的熔融体（熔体）。

少数情况下存在有碳酸盐岩浆、金属硫化物及金属氧化物岩浆，后者也称为矿浆。

现代火山喷发使我们能够直接观察到岩浆。

● （ 2 ）岩浆的成份

主要成分：硅酸盐

以氧化物形式表示 SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2

O

SiO2 = 40%～ 75%

挥发份 （＜ 6％）H2O, CO2, CO, N2, SO2, SO3, H2S, HCl, H2F

成矿金属元素

● （ 3 ）岩浆的温度

a . 观察现代熔岩流的温度

通常： 700℃～ 1200℃

基性熔岩： 1025℃～ 1225℃

酸性熔岩： 735℃～ 890℃

一般来说，熔岩流的温度总是比地下深处同成分的、正在结晶的岩浆高，这是因为地下深处的岩浆富含挥发份，挥发份可以使起熔温度和液相线温度明显下降。

b. 研究地质温度计：

某些造岩矿物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结晶时的温度。例如：

方石英转变为鳞石英： 1470℃

正长石分解为白榴石和二氧化硅： 1170℃

普通角闪石暗化： 1050℃

大气压下黑云母分解、暗化： 1050～ 840℃

鳞石英转变为 β －石英： 870℃

棕色角闪石转变为绿色角闪石： 750℃

β －石英转变为 α －石英： 575℃

c.熔化岩浆岩的方法

通过岩浆岩的重熔和再结晶实验，也可得知其大致温度。

一个大气压下，玄武岩开始结晶的温度为 1235～ 1160℃ 完全结晶是 1060℃。

一个大气压下，花岗岩的熔点为 950±50℃

d. 玻璃包裹体均一法测温

霞石岩中

橄榄石均一温度为 1220～ 1290℃

辉石均一温度为 1120～ 1280℃

流纹岩中

石英均一温度为 790～ 1220℃

透长石均一温度为 1100～ 1200℃

e. 地质温度计及地质压力计

热力学、 岩 石 物 理 化 学、 实 验 岩 石 学 资 料

能 斯 特 分 配 定 律

平 衡 共 生 矿 物 共 有 成 分 分 配 函 数

计 算 矿 物 结 晶 温 度

二 长 石 温 度 计、 二 辉 石 温 度 计、 钛 铁 氧 化 物 温 度 计 等

● （ 4 ） 岩 浆 的 粘 度

粘 度： 是 液 体 或 半 流 体 流 动 的 难 易 程 度。 单 位： Pa.S 帕 斯 卡. 秒）（ 相 当 于 20 度 时 水 的 粘 度 的 1000 倍〕。

影 响 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 岩 粘 度 小， 以 溢 流 为 主； 酸 性 岩 粘 度 大 ， 多 以 爆 发 形 式 为 主。

b. 挥 发 份： 其 存 在 将 显 著 降 低 岩 浆 粘 度。 挥 发 份 增 加， 粘 度 降 低。

c. 温 度： 温 度 升 高， 粘 度 降 低。

d. 压 力： 对 于 不 含 水 的 干 岩 浆， 压 力 升 高， 粘 度 增 加。 对 于 富 水 岩 浆， 较 为 复 杂：

I. 压力增加 , 挥发份溶解度增加 , 粘度降低 ;

II. 压力达到一定值 , 挥发份饱和 , 粘度随压力升高而增加 .

压力

粘度

饱合点

7. 岩 浆 作 用

● 地 下 深 处 的 岩 浆， 在 其 挥 发 份 和 地 质 应 力 的 作 用 下， 沿 构 造 脆 弱 带 上 升 到 地 壳 上 部 或 地 表， 岩 浆 上 升 运 移 过 程 中， 由 于 物 理 化 学 条 件 的 改 变， 又 不 断 地 改 变 自 己 的 成 分， 最 后 凝 固 成 岩 浆 岩， 这 一 复 杂 过 程， 称 为 岩 浆 作 用。

● 侵 入 地 壳 之 中－ 侵 入 作 用－ 侵 入 岩

● 喷 出 地 表－ 喷 出 作 用－ 喷 出 岩