巖漿與變質(zhì)作用

1、 第十三章 巖漿作用與變質(zhì)作用1第十三章 重點(diǎn)1、巖漿的演化； 2、變質(zhì)作用的方式及變質(zhì)作用的基本 類型。 2第一節(jié) 巖漿作用巖漿：是在地殼深處或上地幔形成的、以硅酸鹽為主要成分的、熾熱、粘稠、富含揮發(fā)分的熔融體 巖漿的主要成分為SiO2，其次為金屬硫化物、非金屬氧化物和揮發(fā)組分（H2O、CO2、CO、H2S、NH4）巖漿作用：巖漿形成后，沿著構(gòu)造軟弱帶上升到地殼上部或噴溢出地表，在上升、運(yùn)移過(guò)程中，由于物理化學(xué)條件的改變，巖漿的成分也不斷發(fā)生變化，最后冷凝成為巖石，這一復(fù)雜過(guò)程稱為巖漿作用巖漿巖：巖漿作用所形成的巖石 3根據(jù)巖漿是侵入地殼之中或是噴出地表，巖漿作用可分為侵入作用和噴出作用相應(yīng)

2、地，所形成的巖石分別稱為侵入巖和噴出巖（或火山巖）根據(jù)SiO2含量，巖漿可分為四種基本類型： 酸性巖漿（SiO263） 中性巖漿（5263） 基性巖漿（4552） 超基性巖漿（45） 化學(xué)成分礦物成分顏色SiO2降低,Fe,Mg增高淺色礦物降低,暗色礦物增高由 淺 變 深粘度密粘度度增減大小4一、噴出作用（一）火山噴發(fā)類型 噴出作用又稱為火山作用 按火山活動(dòng)時(shí)間分：死火山、休眠火山、活火山按火山通道的形狀，可分為: 裂隙式噴發(fā) 中心式噴發(fā)5裂隙式巖漿沿一個(gè)方向的大斷裂或斷裂帶上升，噴溢出地表。分布于大洋中脊、大陸裂谷6噴發(fā)物沿火山喉管噴出地面，平面上成點(diǎn)狀噴發(fā)。按照暴炸強(qiáng)度分為猛烈式、寧?kù)o式、

3、和遞變式中心式7猛烈式又稱培雷式 寧?kù)o式又稱夏威夷式 8（二）噴出作用的產(chǎn)物1、火山噴出物：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種 （1）氣態(tài)噴出物 氣體中以水蒸氣為主，含量常達(dá)7O以上；此外有CO2、SO2、N2、H2S以及少量CO、H2、HCl、NH3、NH4Cl、HF等。 9（2）液態(tài)噴出物稱為熔漿。熔漿與巖漿的差別在于熔漿揮發(fā)分較少。熔漿泠凝后形成的巖石稱為熔巖。熔漿分為三類： 基性熔漿（SiO2含量低，揮發(fā)組分少，溫度高，泠卻慢，粘性小，流動(dòng)快）泠凝后形成顏色較深的玄武巖?；匀蹪{水下噴發(fā)凝固形成的巖石稱枕狀熔巖。 酸性熔漿（富含SiO2和揮發(fā)組分，K、Na比Fe、Mg含量高，溫度較低，泠卻快，粘性大

4、，流動(dòng)慢）泠凝后形成顏色較淺的流紋巖 中性熔漿介于上述兩者之間，泠凝后形成安山巖10 （3）固態(tài)噴出物由于氣體的膨脹力及其所產(chǎn)生的沖擊作用，使火山喉管及火山口附近的巖石被炸碎并拋射出來(lái)，未冷凝的巖漿呈團(tuán)塊、細(xì)滴噴射出來(lái)并在空中或落地后凝結(jié)為固體，稱為火山碎屑物，可分為：火山彈（塊）100mm、火山砂（礫）2100mm、火山灰0.052mm、火山塵0.05mm四種類型 11火山碎屑巖：火山碎屑物經(jīng)堆積、壓實(shí)、膠結(jié)或熔結(jié)而形成的巖石。集塊巖：由火山彈（塊）膠結(jié)形成的巖石?；鹕浇堑[巖：由火山砂、火山礫膠結(jié)形成的巖石。凝灰?guī)r：由火山灰、火山塵膠結(jié)形成的巖石。122、火山錐的類型中心式噴發(fā)形成的地形呈錐

5、狀，稱火山錐。 熔巖錐：由熔巖組成的火山錐。 火山碎屑巖錐：由火山碎屑巖組成的火山錐。 復(fù)合錐：由熔巖和火山碎屑巖互層組成的火山錐。 火山錐頂部的圓形低洼部位，稱火山口。 與火山口相連的巖漿通道，稱火山頸或火山喉管。13二、侵入作用巖漿侵入地殼中但未噴出地表時(shí)稱為侵入作用侵入的巖漿冷凝后形成的各種各樣的巖漿巖體稱為侵入體侵入體周圍的巖石叫圍巖根據(jù)巖漿侵入深度的不同，可分為深成侵入作用（深度3km）和淺成侵入作用（3km），相應(yīng)地，侵入體也分為深成侵入體和淺成侵入體 14(一) 深成侵入體深成侵入體是地下深處高溫高壓環(huán)境下形成的巖漿巖體，由于形成時(shí)的溫度和壓力均較高，因而巖漿冷凝緩慢，巖石多為全

6、晶質(zhì)中粗粒結(jié)構(gòu)，巖體規(guī)模較大。常見(jiàn)的類型有兩種：巖基、巖株15巖基是侵入體中規(guī)模最大的一類，面積大于100km2，最大可達(dá)數(shù)萬(wàn)平方公里。平面上一般呈長(zhǎng)圓形，長(zhǎng)數(shù)十公里，甚至幾千公里，寬可達(dá)100km以上。 巖基一般為中酸性巖漿冷凝而成，多由粒度較粗成分穩(wěn)定的花崗巖或花崗閃長(zhǎng)巖等組成。 16 巖株 是深處的巖漿侵入地殼薄弱地帶形成的一種侵入巖體，平面上近圓形或不規(guī)則狀，接觸面較陡，規(guī)模較大，面積小于100km2?？瑟?dú)立產(chǎn)出， 或與巖基相連，為巖基的頂部突起部分。 17(二) 淺成侵人體 是在地下較淺部位（通常為3km以內(nèi)）形成的侵入巖體。淺成侵入活動(dòng)接近地表，巖漿冷凝較快。礦物結(jié)晶顆粒細(xì)小，巖石

7、常為中細(xì)粒結(jié)構(gòu)或斑狀結(jié)構(gòu) 淺成侵入體的規(guī)模一般較小，常見(jiàn)的有巖床、巖蓋、巖墻、巖盆18巖床又稱巖席，是厚度較小而面積較大的層狀侵入體，與其頂、底板圍巖平行，接觸面平坦，中部稍厚，向邊部逐漸變薄以至尖滅 巖蓋(巖盤)，是上凸下平的穹窿狀侵入體。由巖蓋中部到邊部，其厚度迅速變小而尖滅。巖蓋規(guī)模一般不大，底部直徑約36km，最厚處通常小于1km，地表出露形態(tài)常為圓形、橢圓形19巖墻 厚度比較穩(wěn)定且近于直立的板狀侵入體，厚度一般幾十厘米至幾十米，長(zhǎng)幾十米甚至幾千米。在一個(gè)較大區(qū)域內(nèi)，巖墻很少單一產(chǎn)出，常常是幾十條、幾百條有規(guī)律地分布，形成巖墻群。巖墻又可稱巖脈 巖盆 中央部分厚度大，邊緣厚度小，中間微

8、向下凹的盆狀侵入體。巖盆是巖漿侵入到巖層之間，其底部因受巖漿的重力而下沉，故中央下凹；或巖漿侵入到構(gòu)造盆地中形成的20三、巖漿的演化 原始巖漿是由上地幔以及地殼物質(zhì)局部熔融而產(chǎn)生的最初巖漿。原始巖漿從地殼深處上升，通過(guò)各種演化可以派生出種類較多的次生巖漿 原始巖漿的種類總是比較少的，但地殼上分布的巖漿巖卻很多，目前，地表見(jiàn)到的巖漿巖不下百余種。這主要是由于巖漿演化過(guò)程中發(fā)生的巖漿分異作用和同化混染作用的結(jié)果 21（一）巖漿的分異作用 巖漿的分異作用：是指成分均一的巖漿，在沒(méi)有外來(lái)物質(zhì)加入的條件下，由于物理化學(xué)條件的改變，分化為若干成分不同的巖漿的過(guò)程。分異方式主要有：熔離分異作用、結(jié)晶分異作用

9、和氣態(tài)分異作用22熔離分異作用 是指原來(lái)均勻的巖漿在冷卻過(guò)程中，主要受重力及溫度的影響，分成兩種或多種成分不同的互不混合的巖漿的過(guò)程。 這種分異作用是在巖漿結(jié)晶之前的液態(tài)狀況下發(fā)生的，所以又可叫液態(tài)分異作用。23結(jié)晶分異作用 在巖漿的緩慢冷卻過(guò)程中，各種組分因熔點(diǎn)溫度不一，按照一定順序先后結(jié)晶。在先結(jié)晶的礦物中比重大的下沉，輕的上浮，和未結(jié)晶的殘余巖漿分開(kāi)。在巖漿冷凝結(jié)晶過(guò)程中，各種成分按一定順序結(jié)晶從巖漿中逐漸分離出來(lái)的過(guò)程稱結(jié)晶分異作用 24氣態(tài)分異作用 分異作用到了最后階段，分化出來(lái)的殘余巖漿中含有很多揮發(fā)性物質(zhì)成分。它們的特點(diǎn)是熔點(diǎn)低，揮發(fā)分高，化學(xué)活潑性強(qiáng)，可以和巖漿中各種金屬元素，

10、特別是稀有元素結(jié)合成揮發(fā)性化合物。當(dāng)溫度和壓力減低時(shí)，它們便從巖漿中分離出來(lái)，集中在巖漿的上部或擴(kuò)散到圍巖的裂隙和空隙中去在巖漿分異作用的后期，大量揮發(fā)性成分從巖漿中分離出來(lái)的過(guò)程稱氣態(tài)分異作用。 25（二）同化混染作用 當(dāng)巖漿侵入到圍巖中時(shí)，巖漿熔化圍巖，使圍巖中某些化學(xué)成分通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或直接熔融而加入到巖漿中去，使巖漿成分發(fā)生改變的作用稱為同化混染作用 原始巖漿的種類雖是有限的，但通過(guò)巖漿的分異作用和同化混染作用會(huì)使其發(fā)生復(fù)雜變化，它是巖漿巖巖石類型多樣性的重要原因 26第二節(jié) 變質(zhì)作用 概念:在地下特定的地質(zhì)環(huán)境中，由于物理、化學(xué)條件的改變，使原有巖石基本上在固體狀態(tài)下發(fā)生物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)

11、、構(gòu)造變化而形成新巖石的地質(zhì)作用由變質(zhì)作用所形成的新巖石稱為變質(zhì)巖變質(zhì)作用的原巖可以是沉積巖、巖漿巖及變質(zhì)巖 27一、變質(zhì)作用的因素 1、溫度：是引起巖石變質(zhì)的主導(dǎo)因素它可以提供變質(zhì)作用所需要的能量，使巖石中礦物的原子、離子或分子具有較強(qiáng)的活動(dòng)性，促使一系列的化學(xué)反應(yīng)和結(jié)晶作用的進(jìn)行溫度增高還可使礦物的溶解度加大，使更多的礦物成分進(jìn)入巖石空隙中的流體內(nèi)，增強(qiáng)了流體的滲透性、擴(kuò)散性及化學(xué)活動(dòng)性，促進(jìn)了變質(zhì)作用的過(guò)程變質(zhì)作用的溫度范圍可由150200oC直到700900 28 2、壓力：壓力也是變質(zhì)作用的重要因素，根據(jù)壓力的性質(zhì)可分為靜壓力和動(dòng)壓力。 靜壓力又稱圍壓：是由上覆巖石的重量引起的壓力，

12、它具有均向性，并且隨著深度增加而增大。靜壓力導(dǎo)致礦物中原子、分子或離子間的距離縮小，促使礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變，形成密度大、體積小的新礦物。 動(dòng)壓力：是由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的定向壓力。由于動(dòng)壓力只存在于一定的方向上，因而使得巖石在不同方向上產(chǎn)生了壓力差。它可以引起礦物的壓溶作用，導(dǎo)致原巖發(fā)生礦物的重新分異與聚集，造成礦物定向排列；也可以使原巖破碎或產(chǎn)生變形，從而改造了原巖的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。 29 3、化學(xué)活動(dòng)性流體是指在變質(zhì)作用過(guò)程中存在于巖石空隙中的一種具有很大的揮發(fā)性和活動(dòng)性的流體。這種流體的組分以H2O及CO2為主，并包含有多種其它易揮發(fā)物質(zhì)及溶解的礦物成分 可以促使礦物組分的溶解和遷移，引起原巖物質(zhì)

13、成分的變化； 可作為固體與固體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的媒介，加快固體與固體之間的物質(zhì)組分的交換。30二、變質(zhì)作用的方式1、重結(jié)晶作用：巖石在固態(tài)下，同種礦物經(jīng)過(guò)有限（局部）的顆粒溶解、組分遷移，然后又重新結(jié)晶成粗大顆粒的作用，在這一過(guò)程中并未形成新礦物。 重結(jié)晶作用對(duì)原巖的改造主要是使其粒度加大、顆粒相對(duì)大小均一化、顆粒外形變得較規(guī)則。重結(jié)晶作用一般無(wú)物質(zhì)的帶入與帶出，亦無(wú)新礦物的產(chǎn)生。 如：隱晶質(zhì)的石灰?guī)r經(jīng)重結(jié)晶作用后變成顆粒粗大的大理巖（主要礦物成分均為方解石）。31 2、重組合作用：在變質(zhì)作用的溫度、壓力范圍內(nèi)，在原巖總體化學(xué)成分基本保持不變的情況下（揮發(fā)分除外），原有礦物或礦物組合轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌?/p>

14、礦物或礦物組合的作用。 重組合作用的特點(diǎn)：除水和二氧化碳參與外，一般無(wú)物質(zhì)的帶入帶出，有新礦物的形成和原礦物的消失。 32 (1) 同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變:不包含H2O和CO2的釋放或吸收的固相之間的變質(zhì)反應(yīng)。 紅柱石、 藍(lán)晶石 、夕線石（Al2SiO5）之間的轉(zhuǎn)變（低溫低壓）（低溫高壓）（高溫高壓） 它們的成分相同，但在不同溫壓下表現(xiàn)為三種不同的礦物（質(zhì)點(diǎn)排列方式結(jié)構(gòu)發(fā)生變化）。 (2)脫水（及水化）反應(yīng)：原有礦物或礦物組合隨溫度升高，釋放出水而形成另一種礦物的過(guò)程。 Al4(Si4O10)(OH)18+4SiO22Al2Si4O10(OH)2+2H2O 高嶺石 石英 葉臘石 Al(Si4O10)(O

15、H)2 Al2SiO5 + 3SiO2 + H2O 葉臘石 紅柱石 石英 (3)脫碳反應(yīng):是指鈣質(zhì)沉積巖隨溫度升高釋放出CO2而形成新的礦物的過(guò)程。 CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2 方解石 石英 硅灰石33 3、交代作用：變質(zhì)過(guò)程中，化學(xué)活動(dòng)性流體與固體巖石之間發(fā)生的物質(zhì)置換或交換作用，其結(jié)果不僅形成新礦物，而且?guī)r石的總體化學(xué)成分發(fā)生改變。 如：含 Na+的流體與鉀長(zhǎng)石發(fā)生交代作用而置換出K+，形成新礦物鈉長(zhǎng)石（斜長(zhǎng)石的一種），有物質(zhì)的帶入和帶出： Na+ + KAlSiO3O8NaAlSi3O8 + K+ (帶入) （鉀長(zhǎng)石） 鈉長(zhǎng)石 （帶出）34三、變質(zhì)作用的基本類型1、接觸

16、變質(zhì)作用： 在巖漿侵入體與圍巖的接觸帶上，主要由巖漿活動(dòng)所帶來(lái)的熱量（溫度）及揮發(fā)性流體（化學(xué)活動(dòng)性流體）所引起的一種變質(zhì)作用。接觸變質(zhì)作用的主要變質(zhì)因素是溫度及化學(xué)活動(dòng)性流體，壓力居比較次要的地位。接觸變質(zhì)作用是發(fā)生在高溫、低壓的變質(zhì)環(huán)境之中。35按引起接觸變質(zhì)的主導(dǎo)因素及變質(zhì)作用方式的不同，接觸變質(zhì)作用可分為:接觸熱變質(zhì)作用 引起接觸變質(zhì)的主導(dǎo)因素是巖漿侵入造成的溫度升高，變質(zhì)作用的方式主要為重結(jié)晶作用和重組合作用，變質(zhì)作用前后巖石的總體化學(xué)成分無(wú)顯著改變 。如石灰?guī)r變成大理巖，石英砂巖變成石英巖36接觸交代變質(zhì)作用 引起變質(zhì)的因素除溫度以外，從巖漿中分泌的揮發(fā)性物質(zhì)所產(chǎn)生的交代作用。 在

17、這一過(guò)程中有物質(zhì)成分的帶入和帶出，變質(zhì)前后原巖總體化學(xué)成分有顯著變化，同時(shí)伴有大量新礦物產(chǎn)生 。 如:石灰?guī)r與中、酸性巖漿巖相接觸時(shí)形成矽卡巖 (鈣鋁或鐵鋁硅酸鹽)37 2、動(dòng)力變質(zhì)作用： 在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的定向壓力作用下，巖石發(fā)生的破碎、變形以及伴隨的重結(jié)晶等的作用。這種變質(zhì)作用主要發(fā)生在兩個(gè)巖石塊體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的接觸帶（斷裂帶或斷層帶）上，所以，動(dòng)力變質(zhì)作用又被稱為斷裂（或斷層）變質(zhì)作用動(dòng)力變質(zhì)巖稱斷層巖，如碎裂巖、糜棱巖。 383、區(qū)域變質(zhì)作用區(qū)域變質(zhì)作用是在廣大范圍內(nèi)發(fā)生并由溫度、壓力及化學(xué)活動(dòng)性流體等多種因素共同引起的一種變質(zhì)作用；影響的范圍可達(dá)數(shù)千至數(shù)萬(wàn)平方公里以上，影響深度可達(dá)30km以上。溫度約200800，受靜壓力和較強(qiáng)的定向壓力作用 區(qū)域變質(zhì)作用按照所處的壓力（圍壓）與溫度環(huán)境分為:低壓、中壓、高壓區(qū)域變質(zhì)作用39低壓區(qū)域變質(zhì)作用 深度較淺，一般小于10km；壓力較小，一般為200400MPa；溫度通常較高，可達(dá)600C以上；局部或暫時(shí)性的地溫梯度很高，約256OC/km，通常屬于高熱流或地?zé)岙惓^(qū)。中壓區(qū)域變質(zhì)作用 深度較大，一般大于10km；壓力較大，一般30080OMPa；區(qū)域地溫梯度中等，一般1625C/km，平均20Ckm；溫