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巖漿巖
來源:互聯網

巖漿巖又稱火成巖,是由巖漿噴出地表或侵入地殼冷卻凝固所形成的巖石,有明顯的礦物晶體顆粒或氣孔,約占地殼總體積的65%,總質量的95%。巖漿是在地殼深處或上地幔產生的高溫熾熱、粘稠、含有揮發分 的硅酸鹽熔融體,是形成各種巖漿巖和巖漿礦床的母體。巖漿的發生、運移、聚集、變化及冷凝成巖的全部過程,稱為巖漿作用。常見的巖漿巖有花崗石正長石、安山石、玄武巖、花崗斑石、流紋巖、閃長石、輝長巖等。

釋義

巖漿巖(magmatic rock) 亦稱“火成巖”。巖漿侵入地殼或噴出地表后冷凝而成的巖石。是組成地殼的主要巖石。分侵入巖和噴出巖兩種。前者由于在地下深處冷凝,故結晶好,礦物成分一般肉眼即可辨認,常為塊狀構造,按其侵入部位深度的不同,分深成巖和淺成巖;后者為巖漿突然噴出地表,在溫度、壓力突變的條件下形成,礦物不易結晶,常具隱晶質或玻璃質結構,一般礦物肉眼較難辨認,常見的巖漿巖有花崗石、花崗斑石流紋巖正長石閃長石、安山石(中性鈣堿性噴出巖,二氧化硅含量52%-63%)、輝長巖玄武巖等。

形成特征

巖漿巖主要有侵入和噴出兩種產出情況。侵入在地殼一定深度上的巖漿經緩慢冷卻而形成的巖石,稱為侵入巖。侵入巖固結成巖需要的時間很長。地質學家們曾做過估算,一個2000米厚的花崗巖體完全結晶大約需要64000年;巖漿噴出或者溢流到地表,冷凝形成的巖石稱為噴出巖。噴出巖由于巖漿溫度急劇降低,固結成巖時間相對較短。1米厚的玄武巖全部結晶,需要12天,10米厚需要3年,700米厚需要9000年。可見,侵入巖固結所需要的時間比噴出巖要長得多。

黏度

黏度也是巖漿很重要的性質之一,它代表著巖漿流動的狀態和程度。巖漿二氧化硅的含量對黏度影響最大,其次是氧化鋁三氧化二鉻,它們的含量增高,巖漿黏度會明顯增大。酸性巖中二氧化硅,氧化鋁的含量很高,因此,黏度也最大;溶解在巖漿中的揮發份可以降低巖漿的黏度、降低礦物的熔點,使巖漿容易流動,結晶時間延長;此外,巖漿的溫度高,黏度相應變小;巖漿承受的壓力加大,巖漿的黏度也增大。

構造特征

巖漿巖中有一些自己特有的結構和構造特征,比如噴出巖是在溫度、壓力驟然降低的條件下形成的,造成溶解在巖漿中的揮發份以氣體形式大量逸出,形成氣孔狀構造。當氣孔十分繁多時,巖石會變得很輕,甚至可以漂在水面,形成浮巖。如果這些氣孔形成的空洞被后來的物質充填,就形成了杏仁狀構造。巖漿噴出到地表,熔巖在流動的過程中其表面常留下流動的痕跡,有時好像幾股繩子擰在一起,巖石學家稱之為流紋構造、繩狀構造。如果巖漿在水下噴發,熔巖在水的作用下會形成很多橢球體,稱之為枕狀構造。可見,這些特殊的構造只存在于巖漿巖中。

巖漿巖不論侵入到地下,還是噴出到地表,它們和周圍的巖石之間都有明顯的界限。如果巖漿沿著層理或片理等空隙侵入,常形成類似巖盆、巖床、巖蓋等形狀的侵入體,它們和圍巖的接觸面基本上和層理、片理平行,在地質學上稱為整合侵入;如果巖漿不是沿著層理或片理侵入,而是穿過圍巖層理或片理的斷裂、裂隙貫入,這種情況形成的侵入體被稱為不整合侵入體。人們通常所說的巖墻,就是穿過巖層近乎直立的板狀侵入體,其顏色通常較深且富含輝石角閃石等暗色礦物,厚度一般為幾十厘米到幾十米,長度可以從幾十米到數十公里,甚至數百公里。巖墻多由基性巖漿冷凝形成,其產狀受區域構造控制,常呈放射狀或環狀排列于火山機構周圍。

由于巖漿巖和圍巖有很密切的接觸關系,因此,圍巖的碎塊常被帶到巖漿中,成為巖漿的捕虜體。但是生物化石和生物活動遺跡在巖漿巖中是不存在的。

巖漿從上地幔地殼深處沿著一定的通道上升到地殼形成侵入巖或噴出到地表形成噴出巖的過程中,由于溫度、壓力等物理化學條件的改變,巖漿的性質、化學成分、礦物成分也隨之不斷地變化,因此,在自然界中形成的巖漿巖是多種多樣、千變萬化的,如基性巖、中性巖、酸性巖,還有堿性巖、碳酸鹽巖等巖類,也充分說明了巖漿成分的復雜多樣性。

巖石分類

在劃分巖漿巖類型時,巖石化學成分中的酸度和堿度是主要考慮因素之一。巖石的酸度,是指巖石中含有SiO2 的重量百分數。通常,SiO2含量高時,酸度也高;SiO2含量低時,酸度也低。而巖石酸度低時,說明它的基性程度比較高。

SiO2是巖漿巖中最主要的一種氧化物,因此,它的含量有規律的變化是巖漿巖分類的主要基礎。根據酸度,也就是SiO2含量,可以把巖漿巖分成四個大類:超基性巖(SiO2 <45%)、基性巖(SiO2 45-52%)、中性巖(SiO2 52-66%)和酸性巖(SiO2 >66%)。

巖石的堿度即指巖石中堿的飽和程度,巖石的堿度與堿含量多少有一定關系。通常把Na2O+K2O的重量百分比之和,稱為全堿含量。Na2O+K2O含量越高,巖石的堿度越大。 A.Rittmann 1957年考慮SiO2和Na2O+K2O之間的關系,提出了確定巖石堿度比較常用的組合指數(σ)。σ值越大,巖石的堿性程度越強。每一大類巖石都可以根據堿度大小劃分出鈣堿性、堿性和過堿性巖三種類型。σ< 3.3時,為鈣堿性巖;σ= 3.3-9.0時,為堿性巖;σ> 9時,為過堿性巖。

除了巖石化學成分之外,礦物成分也是巖漿巖分類的依據之一。在巖漿巖中常見的一些礦物,它們的成分和含量由于巖石類型不同而隨之發生有規律的變化。如石英長石呈白色或肉色,被稱為淺色礦物;橄欖石輝石角閃石和云母呈暗綠色、暗褐色,被稱為暗色礦物。通常,超基性巖中沒有石英,長石也很少,主要由暗色礦物組成;而酸性巖中暗色礦物很少,主要由淺色礦物組成;基性巖和中性巖的礦物組成位于兩者之間,淺色礦物和暗色礦物各占有一定的比例。

根據產狀,也就是根據巖石侵入到地下還是噴出到地表,巖漿巖又可以分為侵入巖和噴出巖。侵入巖根據形成深度的不同,又細分為深成巖和淺成巖。每個大類的侵入巖和噴出巖在化學成分上是一致的,但是由于形成環境不同,它們的結構和構造有明顯的差別。深成巖位于地下深處,巖漿冷凝速度慢,巖石多為全晶質、礦物結晶顆粒也比較大,常常形成大的斑晶;淺成巖靠近地表,常具細粒結構和斑狀結構;而噴出巖由于冷凝速度快,礦物來不及結晶,常形成隱晶質和玻璃質的巖石。

根據上述原則,首先把巖漿巖按酸度分成四大類,然后再按堿度把每大類巖石分出幾個巖類,它們就是構成巖漿巖大家族的主要成員。比如超基性巖大類:鈣堿性系列的巖石是橄欖巖苦橄巖類;偏堿性的巖石是含金剛石的金伯利巖;過堿性巖石為霓霞巖霞石巖類和碳酸巖類。基性巖大類:鈣堿性系列的巖石是輝長巖玄武巖類;相應的堿性巖類是堿性輝長巖和堿性玄武巖。中性巖大類:鈣堿性系列為閃長巖安山巖類;堿性系列為正長巖-粗面巖類;過堿性巖石為霞石正長巖響石類。酸性巖類:主要為鈣堿性系列的花崗石流紋巖類。

超基性巖類

在四大巖類中,超基性巖類在地表分布很少,是四大巖類中最小的一個分支,僅占巖漿巖總面積的0.4%。超基性巖體的規模也不大,常形成外觀象透鏡狀、扁豆狀的巖體,它們好像一串大小不同的珠子一樣沿著一定方向延伸,斷斷續續排列,有時可以追索上千公里。

超基性巖顏色比較深,大部分都是黑灰色、墨綠色,比重也很大,一般都在3.0以上,因此很堅硬,常具致密塊狀構造。它的化學成分特征是酸度最低,SiO2含量小于 45%;堿度也很低,一般情況下 K2O+Na2O不足1%;但鐵、鎂含量高,通常FeO+氧化鐵在 8-16%之間, MgO 含量范圍較寬,在12-46%之間。

超基性巖基本上由暗色礦物組成,主要是橄欖石輝石,二者含量可以超過70%。其次為角閃石黑云母;不含石英長石也很少。

這類巖石最常見侵入巖是橄欖巖類,噴出巖是苦橄巖類。

基性巖類

基性巖類巖石顏色比超基性巖淺,比重也稍小,一般在3左右。侵入巖很致密,噴出巖常具有氣孔狀和杏仁狀構造。其化學成分的特征是SiO2為45-52%,Al2O3可達15%,CaO可達10%;而鐵鎂含量約各占6%左右。在礦物成分上,鐵鎂礦物約占40%,而且以輝石為主,其次是橄欖石、角閃石和黑云母。基性巖和超基性巖的另一個區別是出現了大量斜長石

這類巖石的侵入巖是輝長巖,分布較少;而噴出巖-玄武巖,卻有大面積分布。雖然玄武巖構成的火山和臺地在陸地上比較多見,但是和海洋底部玄武巖的分布情況相比,就遜色得多,因為海洋底部幾乎全部由玄武巖形成。

輝長巖的成分和玄武巖很相近,但是結構上差別較大。輝長巖因為在地下深處,斜長石和輝石同時結晶,因此,礦物顆粒形態發育比較完整,大小也差不多。玄武巖一般由斑晶礦物和基質兩部分組成,斑晶主要是培長石、輝石、橄欖石,基質就是巖漿噴發時沒有來得及結晶的玻璃質或者是只有在顯微鏡下才能看出的隱晶質。

中性巖類

中性巖類巖石顏色較淺,多呈淺灰色,比重比基性巖要小。化學成分特征是SiO2為52-65%,鐵、鎂、鈣比基性巖低,Al2O3 16-17%,比基性巖略高,而Na2O+K2O可達5%,比基性巖明顯增多。

就象這個巖類的名稱一樣,它是在基性巖和酸性巖中間的過渡類型。侵入巖是閃長巖,相應的噴出巖是安山巖。閃長巖既可以向基性巖輝長巖過渡,也可以向酸性巖花崗石過渡。同樣,噴出巖之間也關系密切,安山巖和玄武巖流紋巖也常常共生在一起。

酸性巖類

酸性巖類中以人們熟悉的花崗巖類出露最多,是在大陸殼中分布最廣的一類深成巖,常形成巨大的巖體。噴出巖是流紋巖和英安巖。這類巖石的SiO2含量最高,一般超過66%,K2O+Na2O平均在6-8%之間,鐵、鈣含量不高。

礦物成分的特點是淺色礦物大量出現,主要是石英堿性長石和酸性斜長石。暗色礦物含量很少,大約只占10%。

巖石成分

巖漿巖的化學成分

主要造巖元素包括:O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na、Ti等,還有少量的P、H、N、C、Mn等。主要化合物由SiO2、Al2O3、氧化鐵、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等九種氧化物組成。

二氧化硅是最重要的一種氧化物,它是反映巖漿性質和直接影響礦物成分變化的主要因素。

隨著二氧化硅含量的增加,FeO和Mg逐漸減少;而氧化鈉氧化鉀則漸趨增加。 CaO、氧化鋁在純橄欖巖中含量很低,但在輝長巖中則隨二氧化硅含量的增加而增加,尤其是后者更為顯著,而后隨著SiO2含量的增加又逐漸降低。

巖漿巖的礦物成分

1、主要礦物、次要礦物、副礦物。主要礦物指在巖石中含量多,并在確定巖石大類名稱上起主要作用的礦物。次要礦物指在巖石中含量少于主要礦物的礦物。副礦物指在巖石中含量很少,在一般巖石分類命名中不起作用的礦物。

2、硅鋁礦物和鐵鎂礦物。硅鋁礦物也稱為淺色礦物,指SiO2和Al2O3的含量較高,不含鐵鎂的礦物。如石英長石等。鐵鎂礦物也稱暗色礦物,指FeO與MgO含量較高,SiO2含量較低的礦物。如橄欖石輝石角閃石黑云母等礦物。

3、巖漿巖礦物的成因類型。按礦物成因可分為原生礦物、他生礦物及次生礦物。原生礦物是指在巖漿結晶過程中形成的礦物。他生礦物是指由巖漿同化圍巖和俘虜體使其成分改變而形成的礦物。次生礦物是指在巖漿形成后,由于受到風化作用和巖漿期后熱液蝕變作用,原來的礦物發生變化而形成的新礦物。

結構分類

巖石結構:是指巖石的組成部分的結晶程度、顆粒大小、自形程度及其相互間的關系。

結晶程度 是指巖石中結晶物質和非結晶玻璃質的含量比例。巖漿巖的結構分為三大類:

A、全晶質結構:巖石全部由結晶礦物組成。

B、半晶質結構:巖石由結晶物質和玻璃質兩部分組成。

C、玻璃質結構:巖石全部由玻璃質組成。

礦物顆粒的大小

是指巖石中礦物顆粒的絕對大小和相對大小。

A、顯晶質結構按顆粒的絕對大小分為:偉晶(顆粒直徑>1cm),粗晶結構(顆粒直徑5mm-1cm),中晶結構(顆粒直徑2-5mm),細晶結構(顆粒直徑2-0.2mm),微粒結構(顆粒直徑<0.2mm)。

B、顯晶質結構按顆粒的相對大小分為:等粒結構是指巖石中同種主要礦物顆粒大小大致相等。不等粒結構是指巖石中同種主要礦物顆粒大小不等。斑狀結構,巖石中礦物顆粒分為大小截然不同的兩群,大的為斑晶,小的及未結晶的玻璃質的為基質。似斑狀結構外貌類似于斑狀結構,只是基質為顯晶質的。

3、礦物的自形程度 指礦物晶體發育的完整程度。根據全晶質巖石中的礦物的自形程度可以分為三種結構:

自形結構、它形結構整、半自形結構。

巖石顆粒相互關系

根據礦物顆粒間的相互關系可分為:

文象結構:巖石中正長石石英呈有規則的交生,石英具獨特的棱角形或楔形有規律地鑲嵌在鉀長石中,形似希伯萊文字,稱為文象結構。

組成分類

巖漿巖依據成分特征(以二氧化硅含量為主),可劃分為超基性巖、基性巖、中性巖和酸性巖。

超基性巖:二氧化硅的含量小于45%,如橄欖巖輝石巖,苦欖巖等。

基性巖:二氧化硅的含量大于45%,小于52%,如玄武巖輝長巖等。

中性巖:二氧化硅的含量大于52%,小于65%,如閃長巖安山巖等。

酸性巖:二氧化硅的含量大于65%,如花崗石流紋巖等。

常見巖石

花崗巖

是分布最廣的深成侵入巖。主要礦物成分是石英長石和云母,淺灰色和肉紅色最為常見,具有等粒狀結構和塊狀構造。按次要礦物成分的不同,可分為黑云母花崗巖角閃石花崗巖等。很多金屬礦產,如鎢、錫、鉛、鋅、汞、金等,ree及放射性元素與花崗巖類有密切關系。花崗巖既美觀抗壓強度又高,是優質建筑材料。

橄欖巖

侵入巖的一種。主要礦物成分為橄欖石輝石,深綠色或綠黑色,比重大,粒狀結構。是鉑及鉻礦的唯一母巖,、金剛石石棉菱鐵礦滑石等也同這類巖石有關。

玄武巖

一種分布最廣的噴出巖。礦物成分以培長石、輝石為主,黑色或灰黑色,具有氣孔構造和苦杏仁狀構造,斑狀結構。根據次要礦物成分,可分為橄欖玄武巖、角閃玄武巖等。銅、鈷、方解石晶體等有用礦產常產于玄武巖氣孔中,玄武巖本身可用作優良耐磨耐酸的鑄石原料。

安山巖

安山巖是中性鈣堿性噴出巖,二氧化硅含量為52%-63%。噴出巖之一,分布很廣,僅次于玄武巖。主要礦物成分是斜長石角閃石和少量的輝石等。新鮮時呈灰黑、灰綠或棕色,具斑狀結構。與安山巖有關的礦產主要是銅,其次是金、鉛、鋅等。

流紋巖

是一種與花崗石化學成分相當的噴出巖。一般色淺,多為淺紅、灰白或灰紅色,具斑狀結構,流紋構造。流紋巖性質堅硬致密,可作建筑材料

參考資料 >

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