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火成岩石学


火 成 岩

火成岩 ◆ 岩浆与火成岩 ◆ 矿物成分 ◆ 化学成分 ◇ 火成岩结构构造 ◆ 结构 ◆ 结晶顺序 ◆ 构造 ◇ 火成岩的产状和岩相 ◆ 喷出岩的产状 ◆ 喷出岩的相 ◆ 侵入岩的产状 ◆ 侵入岩的相 ◇ 火成岩的分类和命名 ◆ 分类原则 ◆ 命名原则 ◇ 火成岩各论 ◆ 超基性岩 ◆ 基性岩 ◆ 中性岩 ◆ 酸性岩 ◆ 碱性岩 ◆ 脉岩类 ◆ 月

岩 ◇ 标本陈列

地球上所见到的虽然千姿百态,五彩缤纷,但根据它们自身的特点、形成条件不 同,可分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类,其中以火成岩最多,它主要构成了 深部地壳和上地幔,约占整个地壳的 65%。通过对火成岩的研究,可探讨地球的 形成、演化、地壳运动等一些重要作用。

岩浆(magma) 岩浆(magma) 是指地球深部产生的一种炽热的、粘度较大的硅酸盐熔融 体。岩浆可以在上地幔或地壳深处运移,或喷出地表,它的主要成分是硅酸盐, 还含有大量的挥发组分及成矿金属。岩浆温度范围为 700-1200℃之间。 火成岩( rocks) 火成岩(igneous rocks)的英文名称来源于拉丁文,意为火焰,一般指由 地下深处炽热的岩浆(熔融或部分熔融物质)在地下或在地表冷凝形成的岩石。 火成岩和岩浆成分不完全相同,它是失去了大量挥发份的岩浆冷凝物。火成岩通 常分为喷出岩和侵入岩两类。

火成岩---矿物成分

火成岩---化学成分 地壳中所有元素在火成岩中均以发现, 但其含量却很不相同。 含量最多的是 O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K 和 Ti 等,这些元素称为造岩元素。它们的总 和约占火成岩总重量 99.25%。 在火成岩中,这些元素常用氧化物重量百分比表示,在不同的火成岩中它 们的含量变化较大。各种氧化物含量变化范围:SiO2 34-75%,Al2O3 10-20%, Fe2O3 0-5%,MgO 1-25%,CaO 0-15%,Na2O 0-10%,K2O 0-10%。火成岩中除了造 岩氧化物外,还有很多微量元素,如 Pb,Zn,W,Mo,Sn,Nb,Ta 等,这些元 素含量虽然很低,但可富集成矿,有着重要意义。 另外,岩浆的化学组成对矿物的形成影响很大。不同化学成分的火成岩会 有不同的矿物组合。

岩石是有由矿物组成的,矿物成分可以反映岩石的特征和成因。组成火成 岩的矿物,常见的约二十多种,主要由长石、石英、云母、角闪石、辉石和橄 榄石等硅酸盐矿物,及少量的磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石和榍石等副矿物 组成。这些构成岩石的矿物被称为造岩矿物。 按化学成分的特点和颜色,造岩矿物可分为两类: 硅铝矿物 SiO2 与 Al2O3 的含量较高,不含铁、镁的铝硅酸盐矿物。如石英, 长石和似长石类矿物。由于它们的颜色浅,故也被称为浅色或淡色矿物。 铁镁矿物 为富镁、铁、钛、铬的硅酸盐和氧化物矿物,如橄榄石、辉石、 角闪石和黑云母类等。由于颜色深,故被称为深色或暗色矿物。 浅色矿物和暗色矿物在火成岩中含量的比例是火成岩鉴定和分类的重要标 志之一。火成岩中暗色矿物的百分含量(体积%),通常称为色率 色率。根据火成岩 色率 中色率的大小,可大致推断岩石的化学成分和性质特征。

火成岩结构和构造 火成岩的结构和构造火成岩的基本特征之一。 结构(texture) 结构(texture)是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自型 程度以及它们之间的相互关系等; 构造(structure) 构造(structure)是指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组 成部分之间的排列和充填方式等。 火成岩的结构和构造反映岩石中的矿物或玻璃质组成岩石的方式,不仅可 用来鉴定岩石,作为火成岩分类的标志,而且可借以探讨岩石的形成条件。

火成岩结构和构造---结构 根据确定岩石结构的四个要素:岩石的结晶程度,矿物颗粒大小,矿物自 形程度和矿物之间的关系,将岩石的结构划分如下表:

矿物结晶程 矿物颗粒相 度 对大小 全晶质结构 等粒结构

矿物自形程 度 自形粒状结 构

矿物之间的关系 煌斑结构 反应边结构 文象结构 蠕虫结构 响岩结构 粗面结构 交织结构 正斑结构

半晶质结构 显晶质结构 玻璃质结构 隐晶质结构 不等粒结构 连续不等粒 结构 斑状结构

半自形粒状 海绵陨铁结 结构 构 他形粒状结 构 辉长结构 间粒结构 间隐结构 填间结构 包含结构 二长结构

火成岩结构和构造---结晶顺序 1922 年鲍温模拟岩浆结晶作用的实验,从中总结出玄武岩演化过程中火成 岩的造岩矿物形成的一般规律--鲍温反应原理。其主要内容是:岩浆在结晶过 程中现析出的矿物由于物理化学条件的改变与剩余岩浆会发生反应,使矿物成 分发生变化并产生新的矿物。随着温度的降低,反应将继续进行,便有规律地 产生一系列矿物,叫做反应系列。 反应系列分两支:连续系列和不连续系列。连续系列反映岩浆结晶过程中 浅色矿物(斜长石系列)的生成顺序,不连续系列表示深色矿物从岩浆中晶出 的先后顺序。随着岩浆的冷却,两个分支在下部汇合成简单的不连续系,石英 是它的最后产物。

火成岩结构和构造---构造 构造分侵入岩的构造和喷出岩的构造。 常见的侵入岩构造 块状构造 带状构造 斑杂构造 球状构造 晶洞构造 流动构造 常见的喷出岩构造 气孔构造 杏仁构造 枕状构造 绳状构造 流纹构造 假流纹构造 柱状节理结构 珍珠构造

火成岩的产状和岩相 火成岩产状( rocks) 火成岩产状(occurrences of igneous rocks)主要指火成岩岩体的形态, 大小及其与围岩接触关系以及形成时所处的深度和构造环境等特征,可分为火 山岩产状和侵入岩产状。 火成岩相( facies) 火成岩相(igneous facies)是指火成岩体各部分因形成环境的差异所产 生的不同的岩石和岩体特征的总和。火成岩形成深度是划分火成岩相的主要依 据。由于形成深度不同,岩浆温度、压力、冷却速度等一系列物理化学条件就 有差异。 认识火成岩产状和相可以了解火成岩岩体形成的地质条件,帮助人们判断 火成岩的成因。 火成岩的产状和岩相---喷出岩产状 喷出岩常见的喷发类型有: 熔透式喷发: 熔透式喷发:熔透式喷发首先由美国岩石学家 R.A.戴利提出,他认为花岗 岩浆大规模侵入上升时,由于较高的温度及化学能,顶盘岩石熔透,因而岩浆 大量溢出地表。其特点是火山岩分布范围很大,火山岩和侵入岩过渡相连,喷 出通道大,而且不规则。这种喷发类型纯属理论推断。
裂隙式喷发 中心式喷发 破火山口

火成岩的产状和岩相---喷出岩的相 根据火山活动产物的产出形态及岩石特征,以中心式火山喷发为例岩形成 环境,分成以下相组: 溢流相: 溢流相:粘度较小的岩浆容易流动,常在强烈喷发后溢出,形成熔岩流或 熔岩被。最常见的溢流相岩石是玄武岩,其次为安山岩。 爆发相: 爆发相:火山强烈爆发而形成的火山碎屑物在地表的堆积,富含挥发份和 粘度大的中、酸性和碱性岩浆更有利于形成爆发相岩石。火山碎属物粒度与离 火山口的远近有一定关系, 粗大的火山角砾岩和集块岩一般堆积在火山口附近, 细粒的凝灰岩远离火山口。 侵出相: 侵出相:主要为粘度大、不易流动的中酸性、酸性和碱性岩浆,在气体大 量释放后,从火山口往外挤出而成。在火山口内及附近堆积成岩钟、岩针等熔 岩穹丘。一般形成在喷发晚期.特别是在猛烈喷发以后。 火山颈相: 火山颈相:通道中充填的岩浆物质或火山碎屑物质。常呈岩墙状或岩颈状 产出。 次火山岩相: 与喷出岩同源但为浅成侵入的岩体。 岩性特征与喷出岩相似, 次火山岩相: 一般晶体稍大。形成深度一般比较小,通常为 0.5-1.5 公里。它常具有熔岩的 外貌、而又具有侵入岩的产状,如岩墙、岩盖、岩床和岩株等。主要形成于火 山作用晚期。 火山沉积相: 火山沉积相:它是火山喷发和正常沉积作用的产物。正常的火山碎屑岩, 与正常沉积岩共生,有时夹有薄层熔岩,一般层理比较发育,多半分布在火山 口较远的地方,在火山作用相对平静期最为发育。

火成岩的产状和岩相---侵入岩产状 侵入体的产状主要是指侵入体产出的形态。由于侵入体形成后受构造运动和剥蚀 的影响,多已不能完整保存,只能根据它在地表的出露情况来判断起产状。根据侵入 体与围岩的接触关系,首先把侵入体的产状划分为整合侵入体和不整合侵入体两类。 整合侵入产状指侵入体与围岩的接触面平于围岩的层理或片理,是岩浆沿层理或 片理贯入而形成。不整合侵入产状是指那些切过围岩层理或片理的侵入体,是岩浆沿 斜交层理或片理的裂隙侵入而成,有些则是岩浆熔融交代作用形成的。根据侵入体的 形态,整合侵入产状和不整合侵入体可分为多种类型。

火成岩的产状和岩相---侵入岩的相 侵入岩岩相指侵入不同深度、 不同构造部位的侵入岩的不同外貌特 征,主要是结构构造的特征。侵入岩岩相一般分为:浅成相(形成深度 为 0.5-3 公里),中深成相 (3-10 公里)和深成相(>10 公里)。 浅成相: 浅成相:是岩浆侵入到离地表较浅处冷却形成的火成岩体,形成时 岩浆温度下降快, 结晶较细, 常有细粒、 隐晶质结构及斑状结构等特点。 岩体多为小型侵入体,如岩墙、岩床、岩盖和小型岩株等。 中深成相: 中深成相:其形成的深度介于浅成相与深成相之间,常形成中粒、 中粗粒以及似斑状结构,岩体产状多为岩株和规模较小的岩基,也有部 分为岩盆和岩墙等。 深成相: 深成相:是岩浆侵入在较深部后冷却形成的岩体,其温度下降慢, 故晶体一般较粗大,形成粗粒至巨粒结构,局部可出现伟晶结构,并常 以巨大的岩基出现, 岩体主要为花岗岩类, 岩体与围岩界线往往不清楚。

火成岩分类和命名 自然界的火成岩多种多样,现已经创立的名称就有 1000 多个。为了深入研 究和了解各种岩石的特征,对火成岩必须进行合理的科学分类,而每一种岩石 --岩石种就是分类的基本单位,也是命名的对象。 火成岩分类原则 火成岩的种类很多,不同学者从不同角度和标准提出许多分类方案。现有的 火成岩分类多半以岩石本身具有的特征为依据,它们主要是: 组成岩石矿物成分 不同的火成岩中浅色矿物和暗色矿物的种类和含量的变化是有规律的,根 据色率把火成岩分为 4 类: 浅色岩 色率 0-35;中色岩 色率 35-65;深色岩 色率 65-90;暗深色岩 色 率 90-100 岩石的化学成分 岩浆岩主要是由硅酸盐矿物组成,二氧化硅是最主要的组分,据其含量可 将火成岩划分为: 超基性岩 SiO2 <45%;基性岩 SiO2 45~52% 中性岩 SiO2 52~65%;酸性岩 SiO2 >65% 岩石的产出方式 根据其产出环境分为深成岩,浅成岩和喷出岩。深成岩常具全晶质结构, 喷出岩多为玻璃质或隐晶质。 定量矿物成分 火成岩命名原则 火成岩的名称来源很复杂,很多来源于古代,如 Basalt(玄武岩)和 Porphyry(斑岩)可回溯到罗马 时代。有很多岩石是采用首先发现这种岩石的国家中所通用或矿工习用的名称,如 Gabbro(辉长岩)来自意 大利托卡斯尼的土语。还有不少岩石是以岩石的特征命名,如 Trachyte(粗面岩),原是粗糙的意思,因为 岩石有粗糙的质感;有些岩石是以首先发现的地点来命名,如 Andesite(安山岩)和 Kimberlite(金伯利 岩)分别以安第斯山和南非金伯利岩地区命名。 在我国岩石名称大多数采用岩石中矿物组合的名称,如辉长岩、闪长岩等,有些采用外文意译,如粗面 岩和响岩,少数还借用日文汉字命名,如玄武岩和花岗岩。本馆采用的分类和命名见下表。

火成岩各论---超基性岩 超基性岩( rocks) 超基性岩(ultrobasic rocks) SiO2 含量小于 45%,常与超基性岩并用的 术语是超镁铁岩, 指镁铁矿物含量超过 75%的暗色岩石。 大多数超基性岩都是超 镁铁岩。 超基性岩在地球上的分布有限, 出露面积不超过火成岩总面积的 0.5%, 而且主要是深成岩。 矿物组成 主要造岩矿物是橄榄石、单斜辉石和角闪石。次要矿物为石榴子 石、云母和斜长石等。副矿物有铬铁矿、尖晶石、钛铁矿、金属硫化物、铂族 矿物和磷灰石等。 化学成分 超基性岩在化学成分上属硅酸不饱和系列。除辉石岩外,SiO2 的 含量均小于 45%,Al2O3、Na2O、K2O 含量低,而 MgO、FeO 含量很高。超基性岩多 经蚀变作用,其中 H2O、CO2 含量往往较高,致使岩石的化学成分变化很大。 矿产 与超基性岩有关的矿产主要是铬铁矿、铜镍矿、钛铁矿、磁铁矿、铂 矿、金刚石等。 代表性岩类有: 代表性岩类有: 侵入岩:深成相 橄榄岩 浅成相 金伯利岩 喷出岩:麦美奇岩

科马提岩 蛇绿岩套

火成岩各论---基性岩 基性岩(basic 基性岩(basic rock) SiO2 含量为 45-52%,稍高于超基性岩。在矿物成分上 以辉石和基性斜长石为主要组分,有时含有橄榄石,不含石英。色率一般为 35-65,呈中色至深色。 代表性岩类有: 代表性岩类有: 侵入岩:深成相 辉长岩 斜长岩 浅成相 辉绿岩 喷出岩:玄武岩 细碧岩
火成岩各论---中性岩 中性岩 SiO2 含量中等,为 52-65,在矿物成分上,浅色矿物以长石为主,色率一般为 20-35,呈中色-浅色。根据斜长石占全部长石的比例可进一步划分,具体见下表。

斜长石/长石 深成岩 喷出岩

>2/3 闪长岩 安山岩

1/3-2/3 二长岩 粗面安山岩

<1/3 正长岩 粗面岩 角斑岩

火成岩各论---酸性岩 酸性岩( rock) 酸性岩(Acid rock) SiO2 含量大于 65%,碱质含量较高,约 7-8%。在矿物成分上表 现为石英大量出现,占 20%以上,钾长石和酸性斜长石含量增高,占岩石体积的 50%以上。 由于浅色矿物含量大大超过深色矿物含量,所以该类岩石色率一般小于 15,呈浅色。 本类岩石分布极广,但主要是深成岩。花岗岩是组成上部陆壳的主要酸性岩,它约占 陆壳所有火成岩的一半以上。与酸性岩有关的最重要矿产是钨、锡、铍、铜、铅、锌、铁、 金、铌、钽、稀土以及沸石、叶蜡石、明矾石、萤石等。 代表性岩石: 代表性岩石: 侵入岩:深成岩 花岗岩 花岗闪长岩 英云闪长岩 更长环斑花岗岩 紫苏花岗岩 浅成岩 花岗斑岩 喷出岩:流纹岩

英安岩 火山玻璃岩

火成岩各论---酸性岩 酸性岩( rock) 酸性岩(Acid rock) SiO2 含量大于 65%,碱质含量较高,约 7-8%。在矿物成分上表 现为石英大量出现,占 20%以上,钾长石和酸性斜长石含量增高,占岩石体积的 50%以上。 由于浅色矿物含量大大超过深色矿物含量,所以该类岩石色率一般小于 15,呈浅色。 本类岩石分布极广,但主要是深成岩。花岗岩是组成上部陆壳的主要酸性岩,它约占 陆壳所有火成岩的一半以上。与酸性岩有关的最重要矿产是钨、锡、铍、铜、铅、锌、铁、 金、铌、钽、稀土以及沸石、叶蜡石、明矾石、萤石等。 代表性岩石: 代表性岩石: 侵入岩:深成岩 花岗岩 花岗闪长岩 英云闪长岩 更长环斑花岗岩 紫苏花岗岩 浅成岩 花岗斑岩 喷出岩:流纹岩 英安岩 火山玻璃岩 火成岩各论---碱性岩 碱性岩( ( rock) 由于 SiO2 为不饱和, 碱金属 Na2O+K2O 碱性岩 alkaline rock) 碱性岩在化学成分上, 含量高,所以通常含似长石和碱性深色矿物,如钠质辉石(碱性辉石),钠质角闪石(碱 性角闪石)等。 根据 SiO2 含量,本类岩石分为三个亚类: 中性碱性岩类 中性碱性岩类:SiO2 含量为 52-65%,岩石主要由似长石,碱性长石、钠质辉石和(或) 钠质角闪石组成; 基性碱性岩类:SiO2 含量为 45-52%,岩石由似长石和碱性深色矿物组成,还存在少量 基性碱性岩类 长石; 超基性碱性岩类: 超基性碱性岩类:SiO2 含量小于 45%,岩石由似长石和碱性深色矿物组成,不含长石; 该类岩石在地壳上分布较少,而且一般都是小岩体,常与碱性正长岩、碱性花岗岩、 碱性辉长岩以及碳酸岩共生。它多分布在地盾、地台的边缘、隆起区或裂谷带和已固结的 褶皱带中。常出现在构造-岩浆旋回晚期和末期较稳定的地质环境是生成碱性岩浆的重要 条件。 古生代以前的碱性岩以侵入体占优势,而中、新生代的碱性岩则以喷出岩居多。与碱 性岩有关的有经济价值的成矿矿物主要为 Nb、Ti、Zr、REE、Al、Be 的氧化物、硅酸盐。 代表性岩石: 代表性岩石:深成相 霞石正长岩 喷出岩 响岩

火成岩各论---脉岩类 脉岩 在火成岩体,尤其在深成岩体内部或附近的围岩中,常见到一些火成岩成脉状体 产出,它们经常充填裂隙而构成岩墙和岩脉等产状,这类岩石统称脉岩。这类岩体规模不 大,多数形成深度较浅,它们具有特有的结构和构造。 代表岩类: 代表岩类:伟晶岩 细晶岩 煌斑岩 火成岩各论---月岩 月岩( rocks) 月岩(Moon rocks) 月球是地 球唯一的卫星, 整个月球表面覆盖着 一层松散层,由岩石碎块、角砾状岩 块、砂和尘土组成,称为月壤。根据 对月壤的研究, 组成月球的岩石主要 有以下几类: 斜长岩和苏长岩 月海玄武岩 月球角砾岩 玻璃质岩石 月岩风化层

月球采样点示意图

文象花岗岩

花岗岩

鳞云母花岗岩

黑云母花岗岩

黑云母花岗岩

绿泥石花岗岩

绿泥石花岗岩

辉石花岗岩

电气石花岗岩

文象花岗岩

伟晶岩

细晶岩

白云母细晶岩

花岗斑岩

花岗斑岩

花斑岩

云英岩

微花岗岩

石英斑岩

石英斑岩

石英斑岩

霏细斑岩

霏细斑岩

松脂岩

松脂岩

文象花岗岩

花岗岩

鳞云母花岗岩

黑云母花岗岩

黑云母花岗岩

绿泥石花岗岩

绿泥石花岗岩

辉石花岗岩

电气石花岗岩

文象花岗岩

伟晶岩

细晶岩

白云母细晶岩

花岗斑岩

花岗斑岩

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石英斑岩

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霏细斑岩

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松脂岩

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