巖漿多樣性的原因-巖漿的演化課件

第五章巖漿的起源與演化巖漿的產(chǎn)生巖漿的演化機(jī)制巖漿的運(yùn)移與侵位1、巖漿產(chǎn)生的部位一、

巖漿的產(chǎn)生地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)分地幔（Mantle）:橄欖巖（Peridotite(ultramafic)）上地幔（Upper）to410km(橄欖石

?

尖晶石)

低速帶（LowVelocityLayer）

60-220km過渡帶（TransitionZone）：410-660km

波速迅速增加（spinel

?

perovskite）

下地幔（LowerMantle）：660-2898km

地震波的波速逐漸增加一、

巖漿的產(chǎn)生2、部分熔融作用及巖漿分凝聚集（1）部分熔融作用：地殼和上地幔物質(zhì)，當(dāng)巖石的溫度增高至固相線溫度時，相對低熔點(diǎn)的物質(zhì)，在共結(jié)點(diǎn)或同結(jié)線的位置首先熔融，產(chǎn)生近共結(jié)或低熔點(diǎn)的巖漿。開始時，最初出現(xiàn)的液體分布于兩種或三種礦物的交界部位，在這些部位實際上形成了一個局部的二元系或三元系，造成一個低溫熔融的溫度環(huán)境，隨熱量不斷輸入，熔融程度增高，熔體數(shù)量增多。一、

巖漿的產(chǎn)生xx2、部分熔融作用及巖漿分凝聚集概念：是指熔融的巖漿液滴從源區(qū)巖石的粒間分離集中的作用控制因素：

熔體分?jǐn)?shù)（即部分熔融程度）源區(qū)的滲透性熔體的密度與殘留固體的密度差產(chǎn)生的浮力殘留固體與熔體的粘度（2）巖漿的分凝聚集一、

巖漿的產(chǎn)生部分熔融作

用示意圖3、原生巖漿和派生巖漿（1）原生巖漿（primarymagma)：巖漿形成后成分未發(fā)生變化的巖漿－玄武巖漿、花崗質(zhì)巖漿、安山巖漿等（2）派生巖漿(derivativemagma):

由原生巖漿演化形成的巖漿一、

巖漿的產(chǎn)生4、巖漿形成的基本條件

A.源區(qū)巖石

B.溫度的升高

C.壓力的降低

D.揮發(fā)組分的加入一、

巖漿的產(chǎn)生

地球中的熱源（HeatSourcesintheEarth）

1.外界行星的撞擊

2.放射性元素衰變產(chǎn)生的熱

3.熱流（熱的物質(zhì)流或熱流體）的加入熱傳遞方式（HeatTransfer）

1.傳導(dǎo)（Conduction）

2.輻射（放射性）（Radiation）

3.對流（Convection）壓力和溫度隨深度的變化P=rgh；

r-密度，g-重力加速度，h-埋深.從地表到地幔幾乎呈線性關(guān)系：

0.1GPa/3.3km

地殼底部?1Gpa地核（Core）:

r快速增大壓力梯度（ThePressureGradient）：地幔巖石是如何熔融的

（Howdoesthemantlemelt?）B.溫度升高（Increasethetemperature）C.壓力降低（Lowerthepressure）

地幔底辟上升

減壓熔融：可達(dá)

30%絕熱線D.揮發(fā)組分的加入

（Addvolatiles

，especiallyH2O)地溫線水飽和二、巖漿的演化機(jī)制主要包括：熔離作用擴(kuò)散-對流作用分離結(jié)晶作用

1、分異作用：原來成分均勻的巖漿，在沒有外來物質(zhì)加入的情況下，依靠巖漿自身的演化，最終形成不同組成的火成巖。

巖漿從源區(qū)分離之后，溫度、壓力等條件發(fā)生了改變，隨即開始了巖漿演化歷程，從原生巖漿演化出派生巖漿，生成了多種巖石。在巖漿轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石的過程中都發(fā)生了什么作用呢？主要有：分異作用、巖漿混合作用、同化混染作用（1）熔離作用（LiquidImmiscibility

）

是指原來混溶的熔體因物理（如溫度、壓力的變化）或化學(xué)（如第三種組分的加入）的原因分離為不混溶或混溶程度低的兩種熔體的過程。1、分異作用二、巖漿的演化機(jī)制某些實例：SomeExamples在富鐵的拉斑玄武巖中可見到晚期的富硅的花崗質(zhì)不混溶體硫化物—硅酸鹽不混溶體

(massivesulfidedeposits)月球玄武巖中的富鐵球粒存在于富硅富鉀的玻璃基質(zhì)中（2）擴(kuò)散－對流作用含義：原來均一的巖漿，由于液態(tài)的巖漿體內(nèi)部及其與相接觸的圍巖間存在溫度梯度，導(dǎo)致產(chǎn)生成分梯度的作用。此時，熱量和物質(zhì)通過液－液界面進(jìn)行擴(kuò)散對流，使高熔點(diǎn)的組分向著低溫的熔體邊部遷移，冷凝較早，形成較基性富含高熔點(diǎn)組分的的邊緣帶；而低熔點(diǎn)的組分則向高溫的熔體內(nèi)部遷移，冷凝較晚，生成了較酸性富含低熔點(diǎn)組分的內(nèi)部帶。1、分異作用巖漿中物質(zhì)擴(kuò)散的驅(qū)動力：溫度梯度、濃度梯度或化學(xué)位梯度實例：

巖體的邊部暗色組分的富集－－對流巖漿房中的側(cè)壁結(jié)晶分異作用

1、分異作用（3）分離結(jié)晶作用(結(jié)晶分異作用)

概念：是指由于巖漿中結(jié)晶的固相物質(zhì)的分離，使殘余巖漿成分發(fā)生變化的作用。

類型：

A.流動分異作用

B.重力分離結(jié)晶作用二、巖漿的演化機(jī)制A.流動分異作用特點(diǎn)：主要發(fā)生在流速變化較大的巖漿通道內(nèi)，如巖墻和巖脈中原因：巖漿與上侵通道側(cè)壁圍巖間的粘滯摩擦作用使流速從通道中心向邊緣降低，導(dǎo)致礦物晶體向流速高的中心帶集中，使結(jié)晶的礦物與熔體分離。規(guī)模：影響有限，大巖體僅限于巖體與圍巖的接觸帶（3）分離結(jié)晶作用1、分異作用流動分異作用的特點(diǎn)：Flowsegregation相對位移顆粒分散壓力圍巖B.重力分離結(jié)晶作用

早結(jié)晶的礦物因其與巖漿之間的密度差下沉到巖漿房的底部，或上浮到巖漿房頂部。影響晶體能否從巖漿中沉降分離的因素：晶體與巖漿的密度差晶體直徑（B）的大小巖漿的粘度（3）分離結(jié)晶作用晶體的沉降速度遵循：Stoke’sLawV =礦物沉降速度

(cm/sec)g =重力加速度

(980cm/sec)r =球形顆粒的半徑

(cm)rs

=固態(tài)球形顆粒的密度

(g/cm3)rl =熔體的密度

(g/cm3)h =熔體的粘度

(1c/cm.sec=1poise)V2gr()92=-rrhsl舉例：玄武巖中的橄欖石：Olivineinbasalt橄欖石

(rs=3.3g/cm3,r=0.1cm)玄武質(zhì)熔體

(rl=2.65g/cm3,h=1000poise)V=2×980×0.12(3.3-2.65)/9×1000=0.0013cm/sec舉例：流紋質(zhì)熔體：Rhyoliticmelth=107poiseandrl=2.3g/cm3角閃石晶體

(rs=3.2g/cm3,r=0.1cm)V=2×10-7cm/sec,or6cm/year

長石

(rl=2.7g/cm3)V=2cm/year則在104年時形成200m厚的巖石（冷卻形成巖株）假如晶體半徑為0.5cm，將會每年沉淀0.65m,或6.5km/104

年。礦物分離結(jié)晶的順序－－鮑文（Bowen,1928）反應(yīng)系列橄欖石基性斜長石斜方輝石單斜輝石角閃石黑云母（尖晶石）溫度升高方向鉀長石白云母石英

酸性斜長石不連續(xù)系列連續(xù)系列基中性斜長石中性斜長石鮑文反應(yīng)系列的巖石學(xué)意義橄欖石基性斜長石斜方輝石單斜輝石角閃石黑云母（尖晶石）溫度升高方向鉀長石白云母石英

酸性斜長石不連續(xù)系列連續(xù)系列基中性斜長石中性斜長石1）解釋巖漿中礦物結(jié)晶順序2）解釋巖漿中礦物共生規(guī)律，兩個系列結(jié)晶溫度相當(dāng)?shù)牡V物可以共生3）解釋暗色礦物間的反應(yīng)變結(jié)構(gòu)和斜長石正環(huán)帶結(jié)構(gòu)4）玄武質(zhì)巖漿經(jīng)分離結(jié)晶作用可逐步形成酸性巖漿玄武巖漿分離結(jié)晶作用形成的層狀侵入體分離結(jié)晶形成的堆積結(jié)構(gòu)橄欖石堆積造成的巖漿成分變化：1959KilaueaeruptioninHawaii.

萃取的橄欖石橄欖石聚集橄欖石抽出母巖漿刻度突變2、巖漿混合作用（MagmaMixing

）（1）概念：由兩種或兩種以上的不同成分的巖漿以不同的比例混合，形成一系列過渡類型巖漿的作用。（2）識別標(biāo)志：

1）混合不徹底時，基性端元和酸性端元及二者間的過渡巖石同時出現(xiàn)；在巖體中可見到一些基性端元的巖石團(tuán)塊、微粒包體等

2）礦物間出現(xiàn)明顯的不平衡現(xiàn)象：兩種成分差別較大的斜長石的共存等

3）混合徹底：對于一套巖石來說，端元組分與混合組分在

Harker-type變異圖上應(yīng)該呈一條直線花崗質(zhì)巖漿房底部出現(xiàn)玄武巖枕狀堆積體玄武巖和流紋巖呈互層狀3、同化混染作用(assimilation)（1）概念：巖漿熔化或溶解圍巖或捕虜?shù)膰鷰r碎塊，將改變巖漿的成分，當(dāng)熔化或溶解較徹底時，稱同化作用；不徹底時可有未熔物質(zhì)的殘留，稱為混染作用。（2）同化混染的可能方式：

1）巖漿熔化比自己熔點(diǎn)低的圍巖物質(zhì)，使熔體的總成分發(fā)生改變。

2）巖漿不能熔化比自己熔點(diǎn)更高的圍巖，只能通過離子交換反應(yīng)，改變圍巖及捕虜體成分，使之達(dá)到平衡。

3）與巖漿相適應(yīng)的圍巖物質(zhì)可在巖漿中保持穩(wěn)定，如玄武巖中的地幔橄欖巖包體。（3）同化混染作用的鑒別標(biāo)志：

1）主要出現(xiàn)在大型侵入體的邊緣帶，與圍巖之間常形成漸變過渡帶；

2）在同化混染帶，常含有圍巖的捕虜體或捕虜晶，出現(xiàn)不平衡礦物和不平衡結(jié)構(gòu)，如花崗巖中出現(xiàn)硅輝石；

3）巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不均一，出現(xiàn)斑雜構(gòu)造。本節(jié)提示：（1）自然界中火成巖類型復(fù)雜多樣的原因之一，就是與巖漿演化有關(guān)。（2）

巖漿演化過程中，所涉及到的作用往往是多種作用的結(jié)合。比如，巖漿的同化混染作用和巖漿的分離結(jié)晶作用可能是同時發(fā)生的；分離結(jié)晶作用和更原始巖漿的再注入可能是同時發(fā)生的。AFC：assimilation+FractionalcrystallizationFractionalcrystallization+rechargeofmoreprimitivemagma三、巖漿的上升和侵位巖漿上升的動力—密度差和由于張開裂隙而發(fā)生的減壓作用平衡浮力高度：當(dāng)巖漿上升至與其密度相當(dāng)?shù)膰鷰r時，巖漿體停止移動形成侵入巖。這一位置可稱為平衡浮力高度三、巖漿侵位機(jī)制A.底辟上升和侵位是連續(xù)的過程B.底辟侵位的主要驅(qū)動力—巖漿的浮力和熱動力C.演化階段：早期穹隆階段、中期底辟上升階段、晚期側(cè)向擠斷（氣球膨脹）階段D.特征：巖體的內(nèi)部組構(gòu)及產(chǎn)狀與圍巖的片理產(chǎn)狀一致，巖體沒根，整合巖體1、底辟作用演化階段：早期穹隆階段中期底辟上升階段晚期側(cè)向擠斷（氣球膨脹）階段底辟作用的3個演化階段過程：熱的巖漿上升，引起頂部圍巖被挖蝕、炸裂，在頂部圍巖炸裂塊體下沉的同時，巖漿侵入到裂隙中，如此反復(fù)，巖漿可實現(xiàn)向上遷移、侵位。特征：巖體與圍巖層理面產(chǎn)狀相切，形成不整合侵入體，巖體邊