1、岩石学考研复习精讲笔记2015年岩石学考研复习精讲笔记(火成岩部分)一、岩浆(magma)和岩浆作用(magmatism)1、岩浆的概念:利用火山喷发图象资料使学生建立感观认识,再介绍岩浆的概念和性质,加深学生对岩浆的理解。 岩浆是天然形成于地壳深部和上地幔的、以硅酸盐为主要成分的、富含挥发份的、高温粘稠的熔融体。岩浆的概念指出了岩浆形成的天然属性、化学属性和物理属性。2、硅酸盐岩浆的化学成分:(1)、常量元素:O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、Mn、Ti、P、H、C等,其中O最多。在岩浆结晶过程中这些元素相互结合,组成各种矿物。 岩浆的主要化学成分通常以氧化物形式来表示:如SiO2
2、 、Al2O3 、Fe2O3 、 FeO 、MgO、CaO、Na2O、K2O、MnO、TiO2、P2O5、H2O、CO2 等。但实际上在岩浆中这些元素并非以氧化物形式存在,而多是呈离子、原子或离子团的形式存在,如: Mg2、 Na +、SiO44-。 硅酸盐岩浆化学成分以SiO2含量最多,举例说明岩浆中SiO2的含量与其它氧化物之间存在一定的消长关系。 根据SiO2含量将硅酸盐岩浆分成4种类型: 酸性岩浆 SiO2 63(wt%) 中性岩浆 SiO2 5263(wt%) 基性岩浆 SiO2 4552(wt%) 超基性岩浆 SiO2 45(wt%)(2)微量元素和稀土元素:微量元素:Li、V、C
3、r、Co、Ni、Cu、Pb、Th、U、Zn、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Ta、Au、Ag、Pt、W、Sb、Bi、Sn 稀土元素:La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y微量元素和稀土元素虽然在岩浆中的含量很少,但对其研究具有重要的理论意义和实际意义。在一定条件下可以富集形成许多重要金属矿产(举例);稀土元素和一些重要的微量元素比值对研究岩浆起源、演化具有重要意义(举例)。(3)挥发分:主要是H2O和CO2 ,其次是 SO2、 SO3 、 CO 、 N2、HCl、Cl2、F、H2S 、CH4 ,其总量一般3 km)喷出岩(extrusive roc
4、ks)(1)火山岩的特点:. 结晶程度差或呈玻璃; b. 含水矿物少或无(2)广义火山岩包括: a. 火山熔岩:由火山管道或裂隙溢流出地表的岩浆冷凝形成的岩石(狭义火山岩)。 b. 次火山岩 :与火山活动有关的超浅成侵入岩。 c. 火山碎屑岩:由火山爆发所产生的各种火山碎屑物堆积、胶结而成的岩石。 学生课外学习引导 1、如何理解岩浆的含义。2、岩浆的粘度受哪些因素的控制。3、岩浆中的挥发分对火山作用具有怎样的影响。4、简述岩浆作用的主要类型及其产物。第二章 火成岩的基本特征与分类 一、火成岩的物质成分火成岩物质成分研究的意义:(1) 火成岩物质成分是火成岩分类命名的基本依据;(2)为研究岩浆起
5、源、演化和岩浆物理性质提供重要依据 ;(3)为岩浆岩浆形成时的大地构造背景和岩石圈层的演化提高重要信息。(一)火成岩的化学成分1. 主要元素(Major elements) : O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, P, H, Mn, C等,其中氧的含量最高。 常用氧化物的形式表示火成岩的成分,即:SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、K2O、Na2O、 P2O5 、H2O和CO2等13 种,每种氧化物含量一般0.1%,占火成岩平均化学成分的98%左右。几种主要造岩氧化物(1)SiO2 :是最重要的成分,含量高,是岩石酸性程
6、度(基性程度)的标志。随着SiO2含量的变化,其它氧化物呈现规律性的增加或减少。 超基性岩 SiO263%(2)Al2O3 :在火成岩中含量仅次于SiO2,SiO2 、Al2O3 与 CaO、Na2O、 K2O一起组成长石和副长石类矿物;与FeO*、MgO、CaO等结合形成辉石、角闪石、黑云母等矿物。(3) Na2O 和K2O :是碱性长石的主要组成部分,当其含量较高时还可形成碱性暗色矿物和副长石。a. Al2O3 Na2O +K2O+CaO(分子数比):铝过饱和岩石c. Na2O +K2O Al2O3 Na2O +K2O+CaO :钙碱性岩(4) FeO*、MgO、MnO与SiO2 结合形成
7、橄榄石、辉石等矿物。 (5) TiO2与FeO 组成钛铁矿,与CaO结合生成榍石,与P2O5、CaO结合则形成磷灰石。2. 痕量元素(Trace elements): 含量甚微,usually 90% 浅色岩:习惯上把花岗岩、正长岩等浅色矿物占优势的岩石称为浅色岩。其色率在030之间。 暗色岩:色率在60100,以暗色矿物占优势的岩石称为暗色岩。如橄榄岩 、辉长岩等。(3)、 据矿物在岩石中的含量 主要矿物: 在岩石中含量多,对火成岩大类的划分和定名起决定作用的矿物。 如石英、长石是花岗岩的主要矿物。 次要矿物: 在岩石中含量次于主要矿物,不影响火成岩大类的划分和定名, 但对确定岩石种属的进一
8、步划分可起作用矿物。 如闪长岩中的石英,含量约2,没有石英也叫闪长岩;当石英5时,则叫石英闪长岩。 副矿物: 含量很少,常小于1,通常不参与岩石分类和命名。 但它们对于了解一个岩体的形成条件,确定岩体时代有重要意义。常见的有磁铁矿、磷灰石、锆石、独居石、榍石、褐帘石等。(4)、据矿物的成因类型 原生矿物: 岩浆冷凝过程中形成的矿物。 高温矿物; 低温矿物 次生矿物:在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后,由于受残余挥发份和岩浆期后流体作用(蚀变、交代、充填)而生成的矿物,常交代原生矿物或充填在矿物的孔隙及晶洞中。其中原生矿物常发生以水化或碳酸盐化为主的蚀变作用,生成蚀变矿物 。 它生矿物:它们是由于
9、岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的。这类矿物的形成反映了岩浆中外来组分的参与。 如有些富铝矿物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同化了富铝围岩的产物。2、火成岩中的矿物共生组合规律- 6 种典型的岩浆岩矿物共生组合 (1)橄榄石辉石组合: 相当于超基性岩,钙、铁、镁多而硅少,且贫碱,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,铝和钙较多,铁、镁和硅均较充分,主要形成基性斜长石和辉石,二者近于1:1,不出现石英。(3)中性斜长石角闪石组合:相当于中性岩,钠、钾略有增加,铝、硅、钙、铁、镁均较充分,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
10、。浅色矿物:暗色矿物2:1。(4)石英钾长石酸性斜长石黑云母组合:相当于酸性岩,钠、钾、硅含量高,铁、镁、钙低,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)霞石白榴石钾长石碱性暗色矿物组合: 其SiO2 接近于基性岩(平均53.36),钠、钾含量很高,出现霞石、白榴石等矿物,因钠过多,故常出现碱性暗色矿物。(三)火成岩化学成分与矿物共生组合的关系1. SiO2 饱和度对矿物共生组合的影响 (1)岩浆中SiO2 过饱和:石英游离的SiO2 结晶产物,属硅酸过饱和矿物。 (2)岩浆中SiO2不饱和:镁橄
11、榄石、副长石类及黑榴石、黄长石和刚玉等,它们不能与石英平衡共生,属硅酸不饱和矿物 Mg2SiO4(镁橄榄石 )+ SiO2(液相) MgSiO3(顽火辉石)(1557) NaAlSiO4(霞石)+2SiO2(液 相)NaAlSi3O8(钠长石) KAlSiO4(白榴石)+2SiO2(液相) KAlSi3O8(正长石) (3)岩浆中SiO2 饱和:除上述以外的一些矿物,如铁橄榄石、大多数辉石、角闪石类、云母类和长石类矿物都属于硅酸饱和矿物,都可以与石英平衡共生。2、Al2O3和K2O+Na2O的含量对矿物成分的影响 不同的碱和Al2O3含量火成岩,其矿物组合有很大差别。具体可简单总结如下:(1)
12、过饱和岩石(过铝质岩石): Al2O3 (CaO+ K2O+ Na2O) ,特征是常出现富铝的矿物,如白云母、黄玉、电气石、锰铝铁铝榴石、刚玉、红柱石和矽线石,斜长石、钾长石和石英是常见矿物。(2) 钙碱性岩石(偏铝质岩石): (K2O+Na2O)Al2O3(CaO+K2O+Na2O) , 出现的矿物是黑云母、普通角闪石、普通辉石、透辉石、斜长石、碱性长石和石英。不见碱度高的暗色矿物。(3) 碱过饱和岩石(过碱质岩石): Al2O395%。 熔岩锥: 以溢流产物为主,火山碎屑物质常10%。 混合锥: 火山碎屑物与熔岩互层组成的火山锥,为喷发和溢流交替出现的火山活动产物。火山锥;熔岩流; 熔岩被
13、; 熔岩瀑布; 岩钟; 岩针; 熔岩丘; 熔岩高原; 熔岩台地;次火山岩; 火山颈;火山沉积岩 (3)破火山口: 是指经过破坏的火山口及其周围的洼陷 a. 侵蚀破火山口: 是火山口被流水侵蚀加大的结果。b. 爆发破火山口: 是火山强烈爆发、崩毁了火山口上部大量岩石和火山口周围的火山锥,形成比原来火山口大的凹坑,大 者称爆发洼地。 c. 崩塌破火山口: 是由于岩浆物质大量喷发后,岩浆房空虚,而火山口附近上覆物质增多,因支撑不住而崩塌沉陷形成的火山构造。2、 火山岩的相相是不同地质条件下生成的岩石或岩体总的特征。以中心式喷发为例,大致可分为以下几个相:溢流相:成分从超基性到酸性皆有,以基性最发育,
14、可形成于火山喷发的各个时期,但以强烈爆发之后出现为主。 爆发相:成分不定,但以含挥发份多、粘度大的岩浆常见,尤以中酸性、碱性更有利于爆发,可形成于各个时期,但以早期和高潮期最发育。 侵出相:多见于火山作用末期,在岩浆分异晚期,粘度大、温度低,而挥发份少到不能爆发的情况下,堵塞通道粘度很大的熔浆被推挤出地表,堆积于火山颈之上部,形成直径小 厚度大、产状陡的穹丘。 火山颈相:是火山锥被剥蚀后,残存的具充填物的火山通道,又称岩颈、岩筒、岩管等。 次火山相:是与火山岩同源的、呈侵入产状的岩体。它与火山岩有四同: 同时间但一般较晚;同空间但分布范围较宽;同外貌但结晶程度较好;同成分但变化范围及碱度较大。
15、 侵入深度一般10km):岩体规模较大;结晶粗大,多为块状规则;多为低温矿物。四、火成岩的分类火成岩的分类依据主要有地质产状(成因)、化学成分、矿物成分、结构构造、特殊地名等,分类因素之多使得火成岩的分类原则尚不统一,因此经常出现错解的现象,对此,国际地科联岩石学委员会火成岩分委会提出了一个统一的分类方案,这是本章重点教授的内容。(一)常用的火成岩分类方案1、火成岩的成因分类:深成岩、浅成岩、火山(熔)岩、 火山碎屑岩。2、火成岩的矿物分类(1)火成岩中常见矿物:石英、钾长石、斜长石、似长石(白榴石、霞石)、橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、白云母(2)有关矿物的常用术语:硅铝矿物(浅色矿物)-铁镁矿物(暗色矿物)、主要矿物-次要矿物-副矿物、原生矿物-次生矿物(3)火成岩的
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