第八章岩浆作用.ppt
第八章 岩浆作用,岩浆作用是地球内能向外释放的另一种表现形式。岩浆是包含各种气体、过热水及蒸汽的硅酸盐熔融体。根据岩浆是喷出地表还是在地下冷凝可以把岩浆作用分为两大类，火山作用和侵入作用，由此形成的两类岩石分别称为火山岩（喷出岩）和侵入岩（深成岩）。还可以有其它一些与岩浆作用有关的岩石。火山喷发也是一种常见的地质灾害，火山的破坏作用虽不如地震强烈，但火山喷出物对环境的危害程度却远大于地震。,公元79年意大利维苏威火山爆发，火山灰掩埋了附近的三座城市（庞贝、希科拉尼、斯达卑）,8.1 火山作用,8.1.1 火山作用过程,岩浆一般形成于上地幔的软流圈，并逐渐向上运移注入岩浆房。此时岩浆的成分是玄武质的，并包含了溶解状态的气体和水蒸汽。当岩浆的温度下降到1200C时，岩浆开始分异出单独的气体和水蒸汽。由于岩浆向上运移过程中，上覆的压力逐渐减少，气体在热的作用下膨胀，使得岩浆的压力急剧增加，并力图向上运动，并以一股强大的力量向上开辟自己的通道。由于S波不能在岩浆中传播，采用这种方法可以确定岩浆房的存在。维苏威火山岩浆房的体积是5104km3，顶界深度为5km。,岩浆通过火山口喷出地表的瞬间标志着火山过程主阶段的开始。各类火山喷发的过程是不一样的，可以分为融透式、裂隙式和中心式三大类。固体的、流体的火山喷出物一般集中在火山口附近，形成锥状的火山，在火山的顶部常形成漏斗状的火山口。火山口底部与火山通道（火山颈）相连。,火山机构示意图1火山口2外轮山3火山锥4火山颈5破火山口6岩浆源,黑龙江五大莲池火山,老黑山火山口,由岩浆直接熔透地壳，并大面积地出露地表的火山作用称为熔透式火山喷发。这种火山喷发的形式在大陆上已经没有，在大洋中可能一些台地属于这种类型，其原因是大洋地壳较薄，较大规模的地幔柱可以直接熔透大洋地壳。虽然现今大陆没有熔透式的火山喷发现象，但在地质历史中，尤其是太古宙，这种喷发方式可能是普遍存在的，因为当时的地壳可能比现在薄一些。从加拿大、苏格兰等地太古宙的岩石中火山岩与侵入岩呈渐变的接触关系看，用熔透式火山喷发过程来解释是比较合理的。,岩浆沿着地壳的巨大裂隙溢出地表的喷发方式称为裂隙式喷发，岩浆喷出口不是圆形，而是沿着数十千米长的裂隙溢出或者由一系列火山口呈串珠状排列一起的喷发。这种喷发方式在陆地上目前只有冰岛可见。裂隙式的火山喷发在古生代、中生代都很普遍，而且分布很广，中国大陆到第三纪仍有裂隙式的火山喷发。如二叠系的峨眉山玄武岩覆盖了我国西南三省的广大地区，第三纪的汉诺坝玄武岩也覆盖了内蒙古、河北1000多平方千米的地区，熔岩厚度300多米。世界上最大规模的高原玄武岩出露在印度的德干地区，面积达50多万平方千米。,发生在冰岛的裂隙式火山喷发,1983年基拉维尔火山喷发,岩浆由喉管状通道喷出地表的方式称为中心式喷发，这是现代火山喷发的主要方式。由于现代地壳已经大大加厚，尤其是大陆地壳，平均厚度达到了35千米，大规模的岩浆溢出地表需要巨大的能量，限制了其他方式的火山喷发，岩浆大多从地壳的薄弱处（如裂隙的交叉处）喷出，形成中心式火山喷发。根据火山喷发的激烈程度又可将其分为：爆发式、宁静式和中间式。,1902年喷发的培雷火山,2001年正在喷发的菲律宾马荣火山,中心式喷发,这一阶段的主要特点是火山的活动性已经大为减弱，岩浆已经不能溢出地表，但可流出大量的火山气流或热水。火山气流称为火山喷气，气体的成分非常复杂。喷发水蒸汽也是火山期后阶段的特点之一。由于水被加热成蒸汽，因此有很大的压力而形成喷泉。火山可以把泥浆与水一起喷发出来，形成泥火山。,15.1.2 火山喷发的产物,火山喷发的液体产物就是岩浆，当岩浆冷却固结后即形成火山岩（喷出岩）。火山岩的分类主要依据其化学成分可分为四大类：酸性、中性、基性和超基性岩。火山岩中最常见的构造有：流动构造、绳状构造、气孔状构造、杏仁状构造、枕状构造、柱状节理等。常见的结构有：隐晶质结构、斑状结构、细晶结构等。岩浆有时被抛至空中，在空中旋转运动，并在空中冷却形成火山蛋。,气 孔 状 构 造,大多数火山在喷出液体产物的同时喷出大量的固体产物，这些固体产物经成岩作用以后形成火山碎屑岩。根据火山碎屑物颗粒的大小可以将火山碎屑岩分为凝灰岩、火山角砾岩、火山集块岩等。火山喷发过程中有大量的气体喷出，气体成分复杂。,15.3 火山的地理分布,世界上火山的分布极不均匀，第四纪以来活动火山大多数分布在三个带上。环太平洋带 有活火山约340座，约占世界活火山总数的2/3。第三纪-第四纪的死火山主要分布在大陆一侧，活火山主要分布在大洋一侧。特提斯带 有近150座火山活动，印尼和地中海分布更集中。大西洋带 主要分布在大西洋中脊地区。,15.4 侵入作用与侵入岩,在许多情况下，岩浆并未到达地表，而是停留在地壳中的某个位置上，并逐渐冷却，最终形成侵入岩。侵入岩体根据其规模和产出状态，可分为岩基、岩株、岩墙、岩床。与火山岩一样，根据侵入岩的SiO2含量可将侵入岩分为酸性、中性、基性和超基性岩。,侵入岩的特征：块状构造、等粒结构为主。在侵入体内往往可以见到围岩的残片，称为“捕掳体”。在侵入体与围岩接触的地方可以看见岩浆侵入到围岩的裂隙中的穿插现象。还可以看见侵入体对围岩加热形成的烘烤边。大的侵入体可以使围岩发生热接触变质。侵入岩往往有流面、流线等自己的原生构造，是矿物结晶过程中的定向排列所形成的。,15.5 岩浆成因的多样性,岩浆大多起源于地幔或地壳物质的部分熔融，最可能发生熔融的区域是软流圈。岩浆形成的途径主要来自两个方面：依靠热对流从地幔的更深处获得热源，岩浆源区的物质熔融，形成岩浆。由于构造作用使岩浆源区发生温度、压力条件的变化，使源区物质发生熔融或者相变。,15.5.1 岩浆产生的多样性,对于玄武质岩浆来说主要发源于地幔，但发源地的不同将形成不同类型的岩浆系列：拉斑系列 属于正常的地幔物质分熔产生的岩浆，拉斑玄武岩是世界上分布最广的岩石类型，主要分布在大洋地区、岛弧靠大洋的一侧，大陆的高原地区也常分布有溢流玄武岩。碱性系列 一般认为，碱性玄武岩浆来自地幔的更深处，主要分布在大洋岛、水下火山、大陆裂谷地区。主要的岩石类型是碱性玄武岩、碱性花岗岩、正长岩等。,钙碱系列 钙碱系列是另一大类岩浆岩，岩浆重要形成与俯冲带和大陆碰撞带，主要分布于造山带、岛弧靠大陆的一侧。岩石类型有：玄武岩、安山岩、流纹岩和大部分的花岗岩。花岗岩浆 花岗岩浆的成因是目前争议最大的，由于幔源岩浆是玄武质的岩浆，很难分异出酸性的岩浆来，或者只能分异出少量的酸性岩浆，而大陆地壳中却遍布了大规模的花岗岩岩基。因此大多数地质学家认为，花岗岩岩浆主要来自地壳，由地壳岩石经过超变质作用重熔形成的。,15.5.2 岩浆的分异,岩浆在形成和结晶过程中都会发生分异。岩浆在熔融过程中，由于各种物质熔融的温压条件不一，因此有不同成分的岩浆在同一岩浆源区产出。分熔作用可以形成具有经济价值的岩石。同样岩浆在冷凝结晶过程中由于各种矿物结晶的条件不一样，便会有结晶的先后顺序。结晶过程从熔点高的矿物开始，并遵守鲍温反应系列的规律。结晶分异过程中由于重力的作用可以产生类似沉积过程的堆晶构造。,橄 榄 石,辉 石,角 闪 石,黑 云 母,石 英,白 云 母,钾 长 石,钠 长 石,中 长 石,钙 长 石,岩浆在向上运动中与围岩相互作用，并经常重熔和吸收围岩的成分加入到岩浆中，使岩浆的成分发生改变，这种现象称为同化作用。大规模的花岗岩岩基常发生同化作用，由于同化作用，在岩体和围岩接触的地方岩石的成分会有较大的变化。当第一次岩浆侵入尚为完全冷凝固结时，第二次岩浆的侵入有可能造成两种不同类型岩浆的混合，所形成的岩石具有两种岩浆混染的特征，称为混染作用。,
