岩浆(magma)是产生于地下的高温熔融体。其成分以硅酸盐为主,还具有数量不等的挥发性成分。岩浆沿着地壳薄弱带侵入地壳或喷出地表,温度降低,最后冷凝形成的岩石,称为岩浆岩(magmatite)。岩浆喷出地表后冷凝形成的岩石,称为喷出岩(extrusive rock);岩浆在地表下冷凝形成的岩石,称为侵入岩(intrusive rock)。在较深处形成的侵入岩,称为深成岩(plutonic rock);在较浅处形成的侵入岩,称为浅成岩(hypabyssal rock)。
(1)岩浆岩的矿物成分
组成岩浆岩的矿物种类很多,其主要矿物有石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、橄榄石及黑云母等。前三种矿物中硅、铝含量高,颜色浅,称为浅色矿物(light-colored mineral);后四种矿物中铁、镁含量高,颜色深,称为暗色矿物(dark-colored mineral)。
岩浆岩的矿物成分是岩浆化学成分的反映。岩浆的化学成分相当复杂,但含量高、对岩石的矿物成分影响最大的是二氧化硅(SiO2)。
(2)岩浆岩的产状
岩浆岩的产状是指岩浆岩体的形态、规模与围岩接触关系,形成时所处地质构造环境及距离当时地表的深度等。岩浆岩的产状可分为侵入岩岩体产状和喷出岩岩体产状两大类,如图1.21所示。
图1.21 侵入岩的产状
1)侵入岩的产状
①岩基 岩基是岩浆侵入到地壳内凝结形成的岩体中最大的一种。其横截面积大于100 km2,常达数百到数千平方千米。形态不规则,通常略向一个方向伸长,其边界弯曲,其边缘常以小规模的岩脉或岩株形式穿插到围岩中。岩基主要由花岗岩组成,岩基内常含有围岩的崩落碎块,称为捕虏体。
②岩脉 狭长形的侵入体,与围岩的层理和片理斜交。规模变化大,长由数米到数十千米,宽由数厘米到数十米。它是岩浆沿围岩的裂缝挤入后冷凝形成的。
③岩盘 岩盘又称岩盖。底平顶凸,并与围岩的成层方向吻合,呈伞状或蘑菇状,常由中酸性岩浆形成。
④岩床 侵入体为层状或板状,延伸方向与围岩层理平行,它是岩浆沿着围岩的层间空隙挤入后冷凝形成的,岩床的规模差别很大,厚为数米到数百米。
⑤岩株 分布面积较小,形态不规则,与围岩的接触面不平直。岩株的成分多样,但以酸性与中性较为普遍。
2)喷出岩的产状
喷出岩的产状受岩浆的成分、黏性、通道特征、围岩的构造及地表形态影响。常见喷出岩产状有熔岩流、火山锥及熔岩台地。
①熔岩流 岩浆多沿一定方向的裂隙喷发到地表且岩浆多是基性岩浆,黏度小、易流动,形成厚度不大、面积广大的熔岩流,由于火山喷发具有间歇性,所以岩流在垂直方向上具有不同喷发期的层状构造。在地表分布有一定厚度的熔岩流也称熔岩被。
②火山锥及熔岩台地 黏性较大的岩浆沿火山口喷出地表,流动性较小,常与火山碎屑物黏结在一起,形成以火山口为中心的锥状或钟状山体,称为火山锥或岩钟。当黏性较小,岩浆较缓慢的溢出地表,形成台状高地,称为熔岩台地。
(3)岩浆岩的结构与构造
①岩浆岩的结构(texture of magmatite) 它是指组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、形态及其相互关系的特征,这种结构特征是岩浆成分和岩浆冷凝环境的综合反映。
A.按结晶程度,岩浆岩的结构可分为:
a.全晶质结构(crystalline):岩石全部由矿物晶体组成。它是在温度、压力降低缓慢,结晶充分条件下形成的。这种结构是侵入岩,尤其是深成侵入岩的结构。
b.非晶质结构(glassy):它又称为玻璃质结构,岩石全部由火山玻璃组成。它是在岩浆温度、压力快速下降时冷凝形成的。这种结构多见于酸性喷出岩,也可见于浅成侵入体边缘。
c.半晶质结构(subcrystalline):岩石由矿物晶体和部分未结晶的玻璃质组成,多见于喷出岩和浅成岩边缘。
B.按矿物颗粒大小,岩浆岩的结构可分为:
a.等粒结构(equigranular):岩石中矿物为全晶质,同种矿物颗粒大小相近(图1.22中的2,4)。按粒径大小可分为肉眼(包括用放大镜)可识别出矿物颗粒的显晶质结构(phaneritic)和需要显微镜才能识别矿物颗粒的隐晶质结构(aphanitic)。
显晶质结构又可根据矿物颗粒大小进一步分为粗粒结构(矿物的结晶颗粒粒径大于5 mm)、中粒结构(矿物的结晶颗粒粒径2~5 mm)、细粒结构(矿物的结晶颗粒粒径0.2~2 mm)和微粒结构(矿物的结晶颗粒粒径小于0.2 mm)。
图1.22 岩浆石的结构
1—等粒结构;2—不等粒结构;3—斑状结构;4—似斑状结构
b.不等粒结构(inequigranular):岩石中同种矿物粒径大小悬殊。矿物颗粒可以从大到小连续变化,也可以明显地分成大小不同的两部分,其中晶形比较完好的粗大颗粒称为斑晶(phenocryst),小的结晶颗粒称为基质(groundmass)。如果基质为隐晶质或玻璃质,则称为斑状结构(图1.22中的1,3);如果基质为显晶质而斑晶与基质成分基本相同者,则称为似斑状结构。这是岩浆在地下深处温压较高,上升过程中温压缓慢降低,部分先结晶的矿物形成个体大的斑晶,随着岩浆上升到地壳浅部或喷出地表,未凝固的岩浆在温压降低较快的条件下迅速冷凝成隐晶质或玻璃质的基质。因而形成大小不等的两部分,即早期在地壳深处形成的斑晶和晚期在地壳浅处或地表形成的基质。斑状结构是浅成岩和喷出岩的重要特征之一。似斑状结构中的基质在地下较深处形成,一般为中粗粒矿物,主要出现于浅成岩和部分深成岩中。
②岩浆岩的构造(structure of magmatite) 它是指岩石中不同矿物与其他组成部分的排列填充方式所表现出来的外貌特征。构造的特征,主要取决于岩浆冷凝时的环境。岩浆岩最常见的构造有:(www.daowen.com)
a.块状构造(massive):组成岩石的矿物颗粒无一定排列方向,而是均匀地分布在岩石中,不显层次,呈致密块状,这是侵入岩常见的构造。
b.流纹状构造(rhyotaxitic):岩石中不同颜色的条纹和拉长的气孔等沿一定方向排列所形成的外貌特征,这种构造是喷出地表的熔浆在流动过程中冷却形成的。
c.气孔状构造(vesicular):岩浆凝固时,挥发性的气体未能及时逸出,以致在岩石中留下许多圆形、椭圆形或长管形的孔洞。在玄武岩等喷出岩中常常可见到气孔构造。
d.杏仁状构造(amygdaloidal):岩石中的气孔为后期矿物(如方解石、石英等)充填所形成的一种形似杏仁的构造,如某些玄武岩和安山岩的构造。其中流纹状构造、气孔状构造和杏仁状构造为喷出岩所特有的构造。
结构和构造特征反映了岩浆岩的生成环境,因此,它是岩浆岩分类和鉴定的重要标志,也是研究岩浆作用方式的依据之一。
(4)岩浆岩的分类及常见的岩浆岩
根据岩浆岩中SiO2的含量,岩浆岩可分为下面几类:
①酸性岩类(SiO2含量高于65%) 矿物成分以石英、正长石为主,并含有少量的黑云母和角闪石。岩石的颜色浅,重度小。
②中性岩类(SiO2含量52%~65%) 矿物成分以正长石、斜长石、角闪石为主,并含有少量的黑云母及辉石。岩石的颜色比较深,重度比较大。
③基性岩类(SiO2含量45%~52%) 矿物成分以斜长石、辉石为主,含有少量的角闪石及橄榄石。岩石的颜色深,重度也比较大。
④超基性岩类(SiO2含量低于45%) 矿物成分以橄榄石、辉石为主,其次有角闪石,一般不含硅铝矿物。岩石的颜色很深,重度很大。
常见的岩浆岩分类见表1.3。
表1.3 常见的岩浆岩分类
常见的岩浆岩描述如下:
1)酸性岩类
花岗岩(granite):深成侵入岩。多呈肉红色、灰色或灰白色,矿物成分主要为石英(含量高于20%)、正长石和斜长石,其次有黑云母、角闪石等次要矿物。全晶质等粒结构(也有不等粒或似斑状结构),块状构造。根据所含暗色矿物的不同,可进一步分为黑云母花岗岩、角闪石花岗岩等。花岗岩分布广泛,性质均匀坚固,是良好的建筑石料。
花岗斑岩(granite-porphyry):浅成侵入岩。斑状结构,斑晶为钾长石或石英,基质多由细小的长石、石英及其他矿物组成。颜色和构造同花岗岩。
流纹岩(rhyolite):喷出岩。常呈灰白、浅灰或灰红色,具典型的流纹构造,斑状结构,细小的斑晶常由石英或透长石组成。
2)中性岩类
正长岩(syenite):深成侵入岩。肉红色、浅灰或浅黄色,全晶质中粒等粒结构,块状构造。主要矿物成分为正长石,含黑云母和角闪石,石英含量极少。其物理力学性质与花岗岩相似,但不如花岗岩坚硬,且易风化。
正长斑岩(syenite-porphyry):浅成侵入岩。与正长岩所不同的是具斑状结构,斑晶主要是正长石,基质比较致密。一般呈棕灰色或浅红褐色。
闪长岩(diorite):深成侵入岩。灰白、深灰至灰绿色,主要矿物为斜长石和角闪石,其次有黑云母和辉石。全晶质中粗粒等粒结构,块状构造。闪长岩结构致密,强度高,且具有较高的韧性和抗风化能力,是良好的建筑石料。
闪长玢岩(diorite-porphyrite):浅成侵入岩。灰色或灰绿色,矿物成分与闪长岩相同,斑状结构,斑晶为斜长石或角闪石。基质为中细粒或微粒结构。
安山岩(andesite):喷出岩。灰色、紫色或绿色。主要矿物成分为斜长石、角闪石,无石英或石英极少。斑状结构,斑晶常为斜长石。有时具有气孔状或杏仁状构造。
3)基性岩类
辉长岩(gabbro):深成侵入岩。灰黑、暗绿色,全晶质中等等粒结构,块状构造。组成矿物以斜长石和辉石为主,有少量橄榄石、角闪石和黑云母。辉长岩强度高,抗风化能力强。
辉绿岩(diabase):浅成侵入岩。灰绿或黑绿色,结晶质细粒结构,块状构造。矿物成分与辉长岩相似,强度也高。
玄武岩(basalt):喷出岩。灰黑至黑色,矿物成分与辉长岩相似。具隐晶、细晶或斑状结构,常具气孔或杏仁状构造。玄武岩致密坚硬,性脆,强度很高。
4)超基性岩类
橄榄岩(peridotite):深成岩。暗绿色或黑色,组成矿物以橄榄石、辉石为主,其次为角闪石等,很少或无长石。中粒等粒结构、块状构造。
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