課件-第2章1-火成巖結(jié)構(gòu)

一、火成巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的定義1.火成巖的結(jié)構(gòu)L

是指組成巖石物質(zhì)（礦物）的結(jié)晶程度、顆粒大小、形態(tài)以及它們之間的相互關(guān)系。2.火成巖的構(gòu)造L

是指組成巖石的各部分之間的相互排列、配置與充填方式關(guān)系?；鸪蓭r的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是火成巖的基本特征之一，它們不僅是巖石形態(tài)上的特征，而且與巖石的成分和形成條件有關(guān)。例如主要由Kf、Pl和Q組成的花崗巖是在深處由巖漿緩慢結(jié)晶形成的，故其組成礦物的顆粒粗大。與花崗巖成分相似的流紋巖是巖漿噴出地表后快速冷凝結(jié)晶而成的，所以礦物顆粒細(xì)小，且常有玻璃質(zhì)。GraniteRhyolite

porphyryBasaltGabbroBasalt

Porphyry！研究火成巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，不僅可以幫助

正確地鑒定巖石，而且據(jù)此可以了解巖石的形成條件。二、火成巖的結(jié)構(gòu)1.

確定火成巖結(jié)構(gòu)類型的四個(gè)要素：巖石中礦物的結(jié)晶程度巖石中礦物顆粒的大?。òń^對大小和相對大小）巖石中礦物的自形程度組成巖石的各礦物之間的關(guān)系（一）結(jié)構(gòu)的種類及其形成條件2.

根據(jù)各要素所區(qū)分的火成巖結(jié)構(gòu)的主要類型：

巖石全部由礦物組成，不含玻璃質(zhì)。&

全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)根據(jù)巖石中晶質(zhì)與非晶質(zhì)礦物的數(shù)量比，可以將巖石的結(jié)構(gòu)分為：（1）結(jié)晶程度這類結(jié)構(gòu)常是深成巖的特點(diǎn)，反映巖石是在緩慢條件下結(jié)晶，具有良好的結(jié)晶條件。Thin

section

of

graniteviewed

with

microscopeunder

polarized

lightGraniteIgneous

textures:

Rocks

that

solidify

slowly

underground,

as

didthis

granite

in

Yosemite

National

Park,

California,

havephaneritic

(coarse-granied)

textures.A

similar

rock

seenthrough

a

polarizingmicroscope.

Note

theinterlocking

crystal

grainsof

individualminerals.Coarse-grained

texturecharacteristic

of

plutonicrock.

Plagioclase

is

whiteand

quartz

is

gray;potassium

feldspar

hasbeenstained

yellow.

Smallgradiations

on

ruler

aremillimeters.&

半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)

巖石中既有礦物晶體，又有玻璃質(zhì)，在火山巖或次火山巖中常見這種結(jié)構(gòu)。This

crystal-rich

rhyolitecontains

phenocrysts

ofquartz,

K-feldspar

(sanidine),plagioclase,

and

biotite

inafine-grained

groundmass.Note

the

interesting

shof

the

(partially

resorbed?skeletal?)

quartz

grain

in

thecenter

of

the

photograph.Rhyolite

幾乎全部由非晶質(zhì)的玻璃組成，常見于噴出巖中，反映巖石是巖漿快速冷凝的產(chǎn)物。&

玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)（非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)）The

volcanic

solidobsidian

has

aglassy

texture(containingnocrystals)

because

itsolidifiesinstantaneously.玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖石在漫長的地質(zhì)演化過程中，會逐漸向結(jié)晶質(zhì)巖石轉(zhuǎn)變。由于脫?；饔玫挠绊?，所以在中生代以前古老的火山巖中很難見到玻璃質(zhì)，中生代火山巖中的玻璃大多數(shù)也已脫?；?，玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)

一般只見于

火山巖中。

玻璃由非晶質(zhì)向結(jié)晶質(zhì)轉(zhuǎn)變的地質(zhì)作用叫做脫?；饔?。在玻璃質(zhì)巖石脫玻化開始時(shí)常形成一些極細(xì)小的呈球狀、棒狀、毛發(fā)狀的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫雛晶。

雛晶一般沒有明顯的光性特征，在玻璃質(zhì)巖石中散布有這些雛晶的結(jié)構(gòu)就叫雛晶結(jié)構(gòu)。

雛晶進(jìn)一步發(fā)展則會出現(xiàn)骸晶或微晶。如果微晶呈纖維狀，并組成一個(gè)共同的中心向外呈放射狀生長的球狀體，則稱其為球粒。

球粒在正交鏡下常表現(xiàn)形消光。當(dāng)球粒主要由石英和堿性長石組成時(shí)稱為球粒結(jié)構(gòu),主要見于酸性熔巖中，如具球粒結(jié)構(gòu)的流紋巖稱球粒流紋巖.Spherulites

inrhyoliteSpherulites

are

radiating

masses

of

fibrous

crystals

in

a

glassy

matrix.

Thesespherulites

are

probably

composed

of

alkali

feldspars

and

some

polymorph

of

SiO2,and

in

this

cross-polarized

shot,

appear

as

round

objects

with

dark

crosses.

Note

thelarge

phenocryst

which

forms

the

nucleus

of

one

of

the

spherulites

at

center-left.當(dāng)球粒主要由斜長石和普通輝石組成時(shí)則稱球顆結(jié)構(gòu)，主要見于基性熔巖中。!球粒的組成礦物是石英和堿性長石，球顆的組成礦物是斜長石和輝石.（2）礦物顆粒大小顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)粗粒結(jié)構(gòu)(d>5mm)中粒結(jié)構(gòu)(d=5~1mm)細(xì)粒結(jié)構(gòu)(d=1~0.1mm)連續(xù)不等粒結(jié)構(gòu)斑狀結(jié)構(gòu)似斑狀結(jié)構(gòu)等粒結(jié)構(gòu)不等粒結(jié)構(gòu)L

礦物顆粒在肉眼或放大鏡下可以分辨的結(jié)構(gòu).L

礦物顆粒非常細(xì)小,肉眼和放大鏡下不能分辨,但在顯微鏡下可以分辨的結(jié)構(gòu)，這種隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)又稱為顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu).顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)

隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)L

由長石和石英組成的顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)稱為霏

細(xì)結(jié)構(gòu).L

如果在顯微鏡下仍不能分辨礦物顆粒時(shí)，這種結(jié)構(gòu)就稱為顯微隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。

斑狀結(jié)構(gòu)L由二類大小明顯不同的顆粒組成,大的顆粒稱斑晶,小的稱基質(zhì),斑晶和基質(zhì)往往是二期結(jié)晶的礦物,斑晶形成早,基質(zhì)形成晚.L由數(shù)個(gè)斑晶相互靠近連接在一起的結(jié)構(gòu)稱為連斑結(jié)構(gòu)或聚斑結(jié)構(gòu).Plutonic

rocks,

Granite.Hand

specimen

photograph

of

typicalgranite

showing

the

characteristic

coarsecrystalline

texture

indicative

of

slowcooling

of

silicate

magma

at

depth,

as

wellas

mineral

composition

of

quartz(gray),potassium

feldspar

(pink),

andbiotite

mica(black).Q

顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)花崗巖(granite)閃長巖（diorite)輝長巖（gabbro)Q

顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)DioriteDuniteGabbroQ

顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)BasaltThin

section

of

basalt

viewed

withmicroscope

under

polarized

lightQ

隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)Volcanic

rocks

such

as

this

basalt,

because

they

solidify

rapidly

aboveground,

have

typically

aphanitic

(very

small-grained)textures.Q

隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)Porphyritic

andesitePhotomicrograph

of

thesame

rock.

The

photographwas

taken

through

amicroscope

that

usespolarized

light.

The

blackand

white

striped

grains

areplagioclase,

green

grains

areferromagnesianminerals.Q

斑狀結(jié)構(gòu)Porphyritic

andesite

from

Hakone

Volcano,

Japan.

The

plagioclase

glomerocrystsshow

several

types

of

zoning,

that

is

,

discontinuous,

oscillatory

and

convolute

zoning.Bands

of

inclusions

are

also

observed

near

the

margins

of

both

of

the

large

plagioclasecrystals.

Plagioclase

is

usually

the

most

abundant

phenocrysts

are

usually

complexlyzoned.

This

rock

also

contains

pyroxenes

and

Fe-Ti

oxides.

Magnification

x24,XPL.Q斑狀結(jié)構(gòu)Thin

section

of

rhyolite

porphyry

viewedwith

microscope

under

polarized

lightRhyolite

porphyryQ

斑狀結(jié)構(gòu)&

火成巖的上述結(jié)構(gòu)可以通過成核密度和晶體

生長速度的關(guān)系來加以解釋。成核密度是指單位時(shí)間、單位體積內(nèi)產(chǎn)生的晶核數(shù)目，它與巖漿的過冷度(△T)密切相關(guān)，過冷度△T=TA-TB，TA、TB分別為巖漿的液相線溫度和晶體結(jié)晶的實(shí)際溫度。過冷度越大，成核密度越大！晶體生長速度是指單位時(shí)間內(nèi)晶體粒徑增長的線度大小。L

當(dāng)成核密度大，晶體生長速度小時(shí)，則易形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)；L

當(dāng)成核密度小，晶體生長速度大時(shí)，則易形成粗晶結(jié)構(gòu)。當(dāng)過冷度較小時(shí)，晶體的生長速度常大于成核密

度，這時(shí)易形成粗晶結(jié)構(gòu)，它常發(fā)生在深成巖中。當(dāng)過冷度較大時(shí)，則成核密度遠(yuǎn)高于晶體生長速度，這時(shí)易形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)甚至玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，它主要出現(xiàn)在噴出條件下。人工

花崗質(zhì)巖漿（加3.5wt%H2O)的成核密度和晶體生長曲線Pl-斜長石；Af-堿性長石；Q-石英粗線-生長速度；細(xì)線-成核密度

據(jù)Swanson

S

E(1977)（3）礦物的自形程度&

火成巖中的礦物根據(jù)其晶形發(fā)育的完善程度，可區(qū)分為：

自形晶

半自形晶

他形晶&

相應(yīng)地，火成巖的結(jié)構(gòu)根據(jù)礦物的自形程度分為:

全自形粒狀結(jié)構(gòu)

半自形粒狀結(jié)構(gòu)

他形粒狀結(jié)構(gòu)Q

全自形粒狀結(jié)構(gòu)L

巖石基本全部由自形晶礦物組成。在超鎂鐵巖（如純橄巖、輝石巖）中有時(shí)可見到這種結(jié)構(gòu)，它們往往是由巖漿早期結(jié)晶出的礦物堆積而成。Q

半自形粒狀結(jié)構(gòu)L

組成巖石的礦物自形程度不一致，既有自形，也有他形，但多數(shù)呈半自形，大部分侵入巖具有這種結(jié)構(gòu)，其中尤以花崗巖中最常見。Q

他形粒狀結(jié)構(gòu)L

巖石全由晶形不規(guī)則的他形晶礦物顆粒組成。&最常見的他形粒狀結(jié)構(gòu)發(fā)育于細(xì)晶巖中，由他形長石和石英所構(gòu)成，因此又稱為細(xì)晶結(jié)構(gòu)。（4）組成巖石礦物顆粒的相互關(guān)系&

火成巖根據(jù)礦物顆粒之間或礦物與玻璃質(zhì)之間的相互關(guān)系，可區(qū)分出一系列結(jié)構(gòu)，如輝長結(jié)構(gòu)、輝綠結(jié)構(gòu)、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)……..，這些結(jié)構(gòu)類型在講述各大類巖石時(shí)作詳細(xì)介紹。1利用火成巖結(jié)構(gòu)判斷礦物晶出順序的三條原則：(3)

相互關(guān)系L

大的結(jié)晶早，小的結(jié)晶晚。L

自形程度好的較自形程度差的形成早。（二）火成巖的礦物生成順序(1)

自形程度(2)

顆粒大小L被包者結(jié)晶早，這條原則在應(yīng)用時(shí)有例外，如固溶體的出溶，巖漿期后的蝕變均會導(dǎo)致相反的結(jié)論。2

反應(yīng)系列L巖漿在結(jié)晶過程中先析出的礦物由于物理化學(xué)條件的改變會與剩余巖漿發(fā)生反應(yīng)，使礦物成分發(fā)生變化并產(chǎn)生新的礦物，隨著溫度的降低，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，便有規(guī)律地產(chǎn)生一系列礦物。（1）主要內(nèi)容：Bowen’s

reaction

series,

showing

the

sequence

of

minerals

that

crystallize

as

aninitially

mafic

magma

cools

under

ideal

conditions

(such

that

the

early-formingcrystals

remain

in

contact

with

the

still-liquid

magma,

enabling

them

toexchangeionswith

it).A

zoned

plagioclasecrystal.

The

crystal’souter

layer

isdominated

by

sodiumions,

which

replacedearlier-bondingcalcium

ions

as

thecrystal

continued

toreact

with

ions

in

thesurrounding

magma

asit

cooled.Textures

illustrating

Bowen’sreaction

series.Zoned

plagioclase

crystal

inandesite,

pro