岩浆岩与岩浆作用特征

岩浆作用及岩浆岩特征~

1.岩浆作用及岩浆岩
地下深处形成的岩浆，在其挥发分及地质应力的作用下，沿构造脆弱带上升到地壳上部或地表，岩浆在上升、运移过程中，由于物理化学条件的改变，不断地改变自己的成分，最后凝固成岩石，这一复杂过程，称为岩浆作用。由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。在岩浆冷却过程中由于失去大量挥发分，所以岩浆的成分与岩浆岩不完全相同。根据岩浆是侵入在地壳之中还是喷出地表，可将岩浆作用分为侵入作用和喷出作用。侵入作用形成的岩石称侵入岩，喷出作用形成的岩石称喷出岩。
喷出岩，又称火山岩，是指岩浆沿构造裂隙上升，由火山通道喷出地表后冷凝堆积而成的岩石。从火山喷溢流出的熔浆冷却而成的岩石称熔岩；从火山爆发出来的各种碎屑物堆积而成的岩石称火山碎屑岩。喷出岩包括熔岩和火山碎屑岩两部分。但有些人所称喷出岩，仅指熔岩（本书各论中采用此观点），而火山碎屑多作为专门一类研究。
侵入岩，是指岩浆在地表以下不同深度的部位冷凝而形成的一种岩石，由于冷却较慢，挥发分较多，所以侵入岩的矿物结晶颗粒一般较大，肉眼多能清楚地看出矿物结晶颗粒。侵入岩又可根据侵入岩形成的深度进一步分为深成岩和浅成岩，深成岩多为大岩体产出，浅成岩则呈小岩体出现。
2.岩浆岩基本特征
岩浆岩有别于变质岩和沉积岩，其主要特征如下：
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（在极少数情况下，在强烈断裂带才有玻化石）。
2）岩浆岩中有一些特有的矿物和结构构造，如霞石、白榴石等矿物和气孔构造和杏仁构造等。
3）岩浆岩体和围岩间一般有明显的界限，呈各种各样的形态存在于地层中，有的平行，有的切穿围岩的层理或片理，多具淬火边。
4）岩体中常含有围岩碎块（捕虏体），这些捕获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，大部分都可找到与其化学成分近似的现代火山岩。
6）岩浆岩中没有生物遗迹。
岩浆岩在地壳中以各种各样的形态占有一定的空间，它们是一定地质时期、地质结构发展的一定阶段产物，因此，我们必须把岩浆岩当作地质体来研究，要注意岩浆岩体产状、时代、形成过程、演化规律以及构造、矿产关系等。

一、岩浆的基本特征
（一）岩浆的成分
岩浆的成分主要是硅酸盐和一些挥发分。
（1）硅酸盐：硅酸盐岩浆的化学成分千差万别，但主要由以下十余种元素按不同比例组成，它们是O、Si、Al、Ca、Na、K、Fe、Mg、Mn、Ti、P 等。氧元素最多，因此，常以氧化物的形式表示，主要的氧化物为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等。其中以SiO2含量最高，可以高达40%～75%。不同成分的岩浆，其氧化物的含量也不同，但这些氧化物之间存在着一定的内在联系。一般来说，随着SiO2含量的增高，K2O和Na2O随之升高，相反MgO、FeO（Fe2O3）则随之降低，因此，SiO2含量成为岩浆酸度划分的主要依据。通常可根据SiO2的含量，将岩浆划分为以下四种基本类别：①超基性岩浆（SiO2＜45%）；②基性岩浆（SiO245%～53%）；③中性岩浆（SiO253%～66%）④酸性岩浆（SiO2＞66%）
（2）挥发分：岩浆中含有大量挥发分，它们主要是 H2O，其次是 CO2、CO、N2、SO2、SO3、H2S、HCl、HF等。挥发分在岩浆中总量一般不超过6%～10%（质量分数），其中H2O约占2/3以上，在岩浆喷发之前，处于地下深处高温高压条件下，挥发分溶解于岩浆中。挥发分的存在可以降低岩浆的黏度，降低矿物的熔点，延长岩浆的结晶时间，并结晶出含挥发分难熔矿物；更有意义的是，随着结晶作用的进行，残余岩浆越来越富含水，在一定条件下，挥发分便能携带成矿金属元素或其化合物，在适宜的地段形成气水-热液矿床。此外，火山的强烈爆发，也是由于挥发分的大量富集，突然释放造成的。
（二）岩浆的温度
岩浆的温度，可以直接从现代火山喷出的熔岩流测定出来，也可用间接法估算。
（1）观察现代熔岩流的温度：一般用遥测装置测定熔岩流的温度。火山熔岩的温度范围一般在700～1300℃之间，玄武岩一般为1000～1300℃，安山岩为900～1000℃，流纹岩一般为700～900℃，成分愈酸性，温度愈低。同一熔岩流，其不同部位温度也不同，总的趋势是在近岩流表层下部温度最低，向岩流内部温度升高，但岩流表面上的温度又急剧升高，究其原因，可能是由于熔岩流喷出地表后，气体析出，产生氧化、燃烧以及部分结晶放出潜能，多形转变放出反应热等所致。地表所测得的熔岩流温度不能代表在地壳深度或上地幔中形成的岩浆温度。近代物理化学实验表明，随着体系内水压的增加，花岗岩、玄武岩及其有关硅酸盐矿物开始熔融的温度将明显地下降，所以，地下深处正在结晶的岩浆，一般比喷出地表的岩浆（熔岩流）的温度要低，其温度仅代表岩浆的近似温度。
（2）研究地质温度计：研究某些造岩矿物的形成温度和相变温度，可间接推测岩浆结晶时的温度，我们称为地质温度计。例如，在伟晶岩中发现有α-石英和β-石英，所以伟晶岩的形成温度为575℃左右，火山岩中黑云母、角闪石皆见暗化现象，反映其形成温度应介于840～1050℃。
（3）熔化岩浆岩的方法：通过岩浆岩重熔和再结晶实验，也可得知其大致温度。如基拉韦厄玄武岩，在一个大气压下熔融后，开始结晶的温度为1235～1160℃，完全结晶的温度是1060℃。葛朗松的实验材料证明，花岗岩熔点为950 ± 50℃，当压力为385×105Pa时，花岗岩熔浆的流动性在575℃时就非常显著，而在700℃时则呈完全流动状态。有人认为岩浆结晶温度常不能高于1170℃，许多情况下不超过870℃。
（三）岩浆的黏度
岩浆的重要性质之一是能够流动，具有流体的性质。岩浆的流动能力主要取决于自身的黏度，黏度愈大，岩浆愈难流动。
岩浆的黏度与岩浆成分、温度、压力及挥发分含量等因素有关。在岩浆成分中对岩浆黏度影响最大的是SiO2的含量，SiO2的含量愈高，岩浆的黏度越大。所以基性岩浆黏度较小，流速快，有时达16km/h，而酸性岩浆黏度大，流速慢，仅为几米/小时，甚至看不到流动。温度和压力也影响黏度，温度高，黏度低，温度低，黏度增大；压力大，黏度大，压力小，黏度小；挥发分也直接影响岩浆黏度，富含挥发分时，黏度降低。
二、岩浆作用与岩浆岩
（一）岩浆作用及岩浆岩
地下深处形成的岩浆，在挥发分及地应力的作用下，沿构造脆弱带上升到地壳上部或地表，岩浆在上升、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，最后冷凝固结成岩石，这一复杂过程的总体，称为岩浆作用。由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩。在岩浆冷却过程中由于失去大量挥发分，所以岩浆的成分与岩浆岩不完全相同。按岩浆侵入在地壳之中或喷出地表，可将岩浆作用分为侵入作用和喷出作用。侵入作用形成的岩石称侵入岩，喷出作用形成的岩石称喷出岩。
（1）侵入岩：是指岩浆在地表以下不同深度的部位冷凝而形成的一种岩石，由于冷却较慢，挥发分较多，所以侵入岩的矿物结晶颗粒一般较大，肉眼多能清楚地看出矿物结晶颗粒。侵入岩又可根据侵入岩形成的深度不同进一步分为深成岩和浅成岩：深成岩一般形成距地表3km以下，多呈大岩体产出；浅成岩形成深度小于3km，多呈小岩体出现。
（2）喷出岩：又称火山岩，是指岩浆沿构造裂隙上升，经火山通道喷出地表后冷凝堆积而成的岩石。从火山喷溢流出的熔浆冷却而成的岩石称熔岩；从火山爆发出来的各种碎屑物堆积而成的岩石称火山碎屑岩。喷出岩包括熔岩和火山碎屑岩两部分。但有些人称的喷出岩，仅指熔岩而言（本书采用的即为此），而火山碎屑岩多作为专门一类研究。
（二）岩浆岩的基本特征
岩浆岩有别于变质岩和沉积岩，其主要特征如下：
（1）岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部分为玻璃质岩石。
（2）岩浆岩中有一些特有的矿物、结构、构造，如霞石、白榴石等矿物和气孔构造和杏仁构造等。
（3）岩浆岩体和围岩间一般有明显的界线，呈各种各样的形态存在于地层中，有的平行，有的切穿围岩的层理或片理，多具淬火边。
（4）岩体中常含有围岩碎块（捕虏体），这些捕获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，大部分都可找到与其化学成分近似的现代火山岩。
（6）岩浆岩中没有生物遗迹。
岩浆岩在地壳中以各种各样的形态占有一定的空间，它们是一定地质时期、地质结构发展到一定阶段的产物，因此，我们必须把岩浆岩当作地质体来研究，要注意岩浆岩体的产状、时代、形成过程、演化规律以及与地壳构造运动、矿产的关系等。

测区构造-岩浆作用十分活跃,其中侵入岩经历了较为完整的开合过程,因而十分引人注目,其研究程度亦相对较高,我们以花岗岩动力学和大陆地壳生长等新的花岗岩地质研究理论为指导,从构造和地球化学方法入手,将测区侵入岩划分为六个构造-岩浆旋回,67次不同时代不同阶段的侵入岩。

而关于火山岩,除了广泛发育白垩纪陆相火山岩及偶尔报道有晚古生代海相火山岩外,其他时代火山岩的报道几乎是空白。我们在野外地质调查过程中,在陆川县石窝镇、米场镇至北流市清水口镇一带原定为“云开群”的变质岩系中发现了一套MORB型(洋中脊型)火山岩,并在该MORB型火山岩带(石窝—清水口构造(蛇绿)混杂岩带)两侧古老微陆块周围的云开岩群中发现了一系列岛弧型火山岩。

(一)侵入岩

测区酸性岩浆活动频繁,从新元古代至中生代均有发育,并以石窝—清水口构造(蛇绿)混杂岩带(洋脊型火山岩带)为界,形成一系列规模十分壮观的构造-岩浆岩带。

1.晋宁期构造-岩浆岩带

主要分布于构造(蛇绿)混杂岩带(洋脊型火山岩带)南东侧的云开地块中,以天堂山复式岩体为代表,其岩性主要为片麻状黑云二长花岗岩或二长花岗质片麻岩,具S型花岗岩特征,属同碰撞或碰撞晚期花岗岩类。获得其离子探针质谱法(SHRIMP)锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄为(906±24)Ma,说明其可能是华夏古陆与扬子板块在Grenville期(晋宁期)发生碰撞造山作用形成统一的Rodinia超大陆阶段的产物。

2.加里东期构造-岩浆岩带

主要分布于构造(蛇绿)混杂岩带(洋脊型火山岩带)北西侧的博白宁潭—岑溪市昙容镇一带,以宁潭复式岩体和原定为晚二叠世双元单元的强烈变形部分为代表,其岩性主要为含眼球状斑晶的片麻状黑云二长花岗岩和片麻状斑状堇青黑云二长花岗岩,岩石韧性变形较强烈。在构造环境判别图解上多落入同碰撞花岗岩区内。获得其U-Pb法同位素年龄为440~457Ma。

3.华力西期构造-岩浆岩带

华力西期构造-岩浆岩带有两条,一条基本沿着构造(蛇绿)混杂岩带(洋脊型火山岩带)两侧分布,以金坑嶂、铁屎嶂复式岩体为代表;另一条分布于广东省高州市那务镇—广西岑溪市水汶镇一带,以六杨和北界复式岩体为代表。岩性以含白云母的二长花岗岩为主体,早期出现花岗闪长岩,而晚期出现钾长花岗岩等岩石类型,具S型花岗岩特征。获得其U-Pb法或Rb-Sr法同位素年龄为315~387Ma。在构造环境判别图解上,早期花岗闪长岩一般落入非造山A型花岗岩区或幔源分异型花岗岩区内,可能代表加里东期造山运动之后拉张环境下岩浆活动的产物;而主体的含白云母二长花岗岩落入碰撞前、同碰撞、碰撞晚期花岗岩区内均有,其均应为华力西期造山运动岩浆活动的产物,晚期的个别花岗岩点还落入非造山A型花岗岩区内,代表华力期造山运动的结束。另外,值得指出的是,沿这两条构造-岩浆岩带还发育有白垩纪的花岗岩或火山岩;一些白垩纪陆相盆地亦基本沿着这两条构造-岩浆岩带展布,后期新构造活动也十分强烈,地震活动沿着这两条构造-岩浆岩带呈带状分布,并发育有一系列温泉。更有意思的是,在那务镇—水汶镇华力西期构造-岩浆岩带西南端,晚古生代地层呈狭长的“海沟”延伸进来;北东端的水汶盆地底下亦出露有晚古生代地层;而在岩浆岩中则往往分布有一系列由镁质碳酸盐岩(白云岩、白云质灰岩等)蚀变形成的蛇纹石化玉石矿。但其两端的晚古生代“海沟”是否曾经相连通目前尚不清楚。

4.华力西—印支期构造-岩浆岩带

主要分布于六万山—大容山隆起区内,呈北东向巨型岩基分布,根据岩性可分为四套岩石类型:①含堇青石的花岗闪长岩,以永安和水口等岩体为代表,具典型S型花岗岩特征,获得其U-Pb法同位素年龄为286Ma。在构造环境判别图解上多落入碰撞前花岗岩区内,说明其应为华力西期造山作用早期岩浆活动的产物;②含褐帘石、角闪石的二长—钾长花岗岩、花岗斑岩,以旺冲复式岩体为代表,具S型向I型过渡的花岗岩特征,获得其ArA-r法同位素年龄为258Ma。在构造环境判别图解上多落入造山晚期或非造山A型花岗岩区内,其可能代表华力西期造山运动后拉张环境下岩浆活动的产物;③含堇青石的过铝花岗岩,以六万山、大容山和葵山等复式岩体为代表,具典型S型花岗岩特征,获得其U-Pb法或ArA-r法同位素年龄为258~239Ma。在构造环境判别图解上多落入同碰撞花岗岩区内,说明其应为印支期造山作用的产物;④含紫苏辉石、堇青石的二长花岗岩、花岗斑岩,以石南复式岩体为代表,具典型S型花岗岩特征,获得其Ar-Ar法同位素年龄为212~250Ma。在构造环境判别图解上落入同碰撞和碰撞晚期花岗岩区内均有,说明其应为印支期(后期)造山运动岩浆活动的产物。

5.燕山早期非造山型钾玄质侵入岩

该类岩体分带性不明显,以马山、南渡、清湖等复式岩体为代表,主要为由辉石岩、角闪石岩、二长闪长岩、二长岩、正长岩、石英二长(碱长)花岗岩等岩石组成的碱性岩杂岩体。据李献华等的研究,这些钾玄质侵入岩富集大离子亲石元素、高场强元素和稀土元素,无明显的Nb、Ta亏损,与板内玄武岩的微量元素组成特征相似,属板内型钾玄岩,表明其形成与岛弧无关,而很可能是在中生代区域软流圈地幔上涌和岩石圈伸展构造背景下形成的,可能是印支期造山运动之后拉张环境形成的产物。

6.燕山期构造-岩浆岩带

除前述各时期构造-岩浆岩带中见有零星分布外,其主要分布于构造(蛇绿)混杂岩带(洋脊型火山岩带)北西侧的陆川—岑溪一带,以长岗顶复式岩体、杨梅复式岩体、米场复式岩体和陆川复式岩体为代表,其中长岗顶复式岩体和杨梅复式岩体岩性主要为二长花岗岩—钾长花岗岩,在构造环境判别图解上多落入同碰撞花岗岩区内,获得其U-Pb法或ArA-r法同位素年龄为152~160Ma,其应为燕山早期造山运动岩浆活动的产物;米场复式岩体岩性主要是二长闪长岩—花岗闪长斑岩,在构造环境判别图解上多落入碰撞前花岗岩区内,获得其U-Pb法或KAr-法同位素年龄为110~120Ma,其应为燕山早期和燕山晚期造山运动过渡时期岩浆活动的产物;陆川复式岩体岩性主要是二长花岗岩—钾长花岗岩,在构造环境判别图解上多落入同碰撞花岗岩区内,获得其U-Pb法或K-rA法同位素年龄为65~102Ma,其应为燕山晚期造山运动岩浆活动的产物。

(二)火山岩

主要有中—新元古代基性火山岩、晚白垩世火山岩和少量的晚古生代火山岩

1.中—新元古代基性火山岩

主要分布于石窝—清水口构造(蛇绿)混杂岩带中,两侧的云开岩群中亦见有分布。往往呈似层状或透镜状“残块”产出,宽度多在几米至十几米,在石窝镇西南旺村一带的河沟中发现一层宽达30多米,在陆川县米场镇和北流市清水口镇一带由于受到岩体侵入破坏,常见其呈大小不一的残留体分布于岩体中。主要岩性为斜长角闪岩和斜长角闪片麻岩,局部为绿帘角闪石岩、透辉角闪石岩和含石榴斜长角闪岩等。岩石为暗绿色—深黑绿色,具片麻理构造,细粒鳞片柱粒状变晶结构,局部还残余有变余斑状结构,主要组成矿物有角闪石和斜长石,个别岩石中出现辉石等,由于后期又发生退变质作用,角闪石常发生退变现象,形成绿泥石、绿帘石等矿物,部分样品镜下显示出强烈的剪切片理化现象,岩性已变为斜长角闪片岩。

岩石化学和地球化学研究结果表明,本区基性火山岩可区分为性质完全不同的两组:一组洋脊型(MORB)火山岩,另一组为岛弧型火山岩。沿陆川县石窝镇、米场镇至北流市清水口镇一带呈北东向分布的洋脊型火山岩,无论是其稀土元素特征,还是不活动痕量元素特征均表明其为典型的大洋拉斑玄武岩(MORB型玄武岩)。因此,其可能代表本区消失了的古洋壳岩石,是洋壳蛇绿岩组成部分。而分布于广东省信宜市大井镇木广垌—将军、博白县黄凌镇、容县杨村镇和岑溪市马路镇—水汶镇云开岩群中的基性火山岩,就其火山岩组成和地球化学特征看,它们并非洋中脊扩张过程中岩浆活动的产物,而是大洋岛弧的组成部分,是典型的大洋板块内部岩浆作用产物。

2.晚古生代火山岩

仅在博白县周垌一带的中泥盆统中见有分布,其夹持于灰岩中,可见厚度大于20m,长度大于600m。岩性主要为石英角斑岩,呈灰色及灰白色,具球粒结构的斑状结构,因受动力变质作用使岩石具残余显微嵌晶结构。斑晶由钠长石(3%~20%)、石英(0~5%)、黑云母(0~7%)所组成,基质主要由长英物质(78%~95%),火山玻璃及铁矿类(褐铁矿、磁铁矿、钛铁矿等)(0~2%)及次生的绢云母与粘土矿物所组成。使岩石具流动构造。

3.晚白垩世火山岩

晚白垩世火山岩主要分布于较大的断陷盆地中,受控于NE向深断裂和NNW向断裂的复合部位,或与NW向断裂的交汇处。为一套中酸性陆相火山岩建造,根据造山带内陆相火山岩与上覆和下伏地层的接触关系、火山岩中沉积夹层中所含古生物化石及火山岩同位素年龄数据分析,其形成的时代为晚白垩世,主要分布于岑溪市水汶、玉林市等断陷盆地的西垌组中,在博白等盆地仅零星分布,为一套以熔岩、火山碎屑岩为主的岩石组合,是中生代火山活动第Ⅲ旋回的产物。其中水汶盆地火山岩地层发育最好,自下而上可分出5个岩性(相)段:①熔结角砾岩及熔结凝灰岩(火山碎屑流相);②流纹岩及黑曜岩(喷溢相);③熔结凝灰岩及熔结角砾岩(火山碎屑流相);④流纹岩及黑曜岩(喷溢相);⑤碎斑熔岩(火山侵出相)。玉林、博白等盆地火山喷出产物以安山岩为主,少量为英安质,并向流纹质演化,安山质火山喷发多以强烈爆发开始,形成较厚的安山质、英安质火山碎屑岩,整个喷发旋回中有多次的间隙,形成数个韵律。

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伊吾县15036129195： 岩浆到岩浆岩的地质作用 - ？
少邹心安： 岩浆岩又称火成岩,是由岩浆喷出地表或侵入地壳冷却凝固所形成的岩石.岩浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程,称为岩浆作用.

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伊吾县15036129195： 岩浆是不是岩石融化的? - ？
少邹心安：[答案] 岩浆不是岩石熔化形成的. 岩浆(Magma)火山岩浆火山在活动时不但有蒸汽、石块、晶屑和熔浆团块自火山口喷出,而且还有炽热粘稠的熔融物质自火山口溢流出来.前者被称为挥发分(volatilecomponent)和火山碎屑物质(volcaniclasticmaterial...