高级岩浆岩岩石学 第二章 火成岩的结构构造.ppt

,第二章火成岩的结构构造,结构textures指组成岩石的矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度和矿物之间（包括玻璃）的相互关系。一般是手标本或显微镜尺度上可观察的特征，故又称为显微构造（microstructures构造structures指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合与其它组成部分之间的排列、充填方式等，一般是在露头尺度或手标本尺度上的性质，例如层理构造。二者无截然区别，在国外的教材中合称为组构（fabric,结构,,结晶程度,晶体大小,自形程度,相互关系,,,,,全晶质结构/玻璃质结构/半晶质结构,自形粒状结构/半自形粒结构/它形粒状结构,条纹结构/文象结构/蠕虫结构/反应边结构/环带结构/包含结构,绝对大小,相对大小,,等粒结构/不等粒结构斑状结构/似斑状结构,细粒结构/中粒结构/粗粒结构,,2mm5mm,,,,,,,,一、岩浆岩的结构,1．结晶程度是指岩石中结晶质部分和非晶质部分（玻璃）之间的比例。分为三级全晶质holocrystalline结构全部由已结晶的矿物组成玻璃质hyaline结构由未结晶的火玻璃组成半晶质hemicrystalline结构中既有结晶矿物又有玻璃,玻璃质脱玻化作用生成以下结构,,雏晶结构crystallitetexture由一些颗粒极细的雏晶组成，雏晶的形态各异，有球雏晶、串珠雏晶、针雏晶、发雏晶及羽雏晶等,进一步可形成微晶霏细结构felsitictexture主要由极细的、它形长英质矿物颗粒的集合体组成，颗粒之间的界线模糊球粒结构spherulitictexture长英质矿物形成放射状的球形的集合体，在正交偏光下呈十字消光-这是脱玻化的结果,雏晶结构,球粒结构,隐晶质结构颗粒一般小于0.02mm显晶质结构肉眼能分辨出矿物颗粒据粒径大小分为粗粒coarsegrained结构d5mm中粒mediumgrained结构d2-5mm细粒finegrained结构d0.2-2mm微粒microgranular结构d1cm的矿物，可称为巨晶，大于3cm称伟晶,2．岩石中矿物颗粒的大小（1）根据绝对大小分为隐晶质cryptocrystalline结构和显晶质phanerocrystalline结构,（2）据矿物颗粒的相对大小，可分为以下四种结构等粒equigranular结构同种主要矿物颗粒大小大致相等不等粒inequigranular结构同种主要矿物颗粒大小不等斑状Porphyritic结构矿物颗粒分为大小截然不同的两群，大的称为斑晶，小的及不结晶的玻璃质称为基质似斑状porphyaceous结构由两群大小不同的矿物颗粒组成，但基质为显晶质，与斑晶为同一世代的产物,斑状结构斑晶在地表条件下不稳定，常形成熔蚀resorption结构因压力降低使一斑晶矿物的熔点降低，或因岩浆在地表氧化，温度一度升高等，造成早已结晶的斑晶熔蚀形成的结构暗化边opacitic结构含挥发分的斑晶（角闪石、黑云母等），常因低压、高温氧化、脱水等原因，在斑晶的边部出现不透明的边缘,橄榄石的熔蚀结构角闪石的暗色边,3．岩石中矿物的自形程度自形程度指组成岩石的矿物的形态特点。据矿物自形程度可以分为三种结构自形粒状euhedral-granular结构矿物颗粒按自已的结晶习性发育成被规则的晶面所包围的自形晶它形粒状xenomorphic-granular结构矿物颗粒多呈不规则的形态－它形晶，少有完整规则的晶面半自形粒状hypidiomorphic-granular结构矿物颗粒按结晶习性发育一部分规则的晶面，其它的晶面发育不好呈不规则的形态,4．岩石中矿物颗粒间的相互关系包括矿物之间的相互关系和矿物及隐晶质之间的相互关系，常见的有,1条纹perthitic结构主要见于条纹长石,表现为钾长石和钠长石有规律地交生正条纹orthoperthitic主晶为钾长石反条纹antiperthitic主晶为钠长石,成因固溶体分离交代,2文象Graphic结构石英呈一定的外形（如象形文字）有规律地镶嵌在钾长石中，这些石英在正交偏光下同时消光。肉眼可见的叫文象结构，镜下才能见到的叫显微文象结构3蠕虫Myrmekitic结构许多细小的形似蠕虫状或指状的石英穿插生长在长石中，其中石英的消光位一致,4反应边Reactionrim结构早生成的矿物或捕掳晶，与岩浆发生反应，环绕早生成矿物形成一个新矿物边。橄榄石外围具辉石反应边辉石外围又具角闪石,橄榄石的辉石反应边,5环带zoned结构同种矿物成分从中心到边缘规律变化斜长石中心基性，边缘酸性，正环带中心酸性，边缘基性，反环带6包含poikilitic结构较大矿物颗粒包含有较小矿物颗粒,,二、火成岩的构造,1、侵入岩构造块状构造岩石各部分矿物与结构分布均匀带状构造表现为不同颜色、粒度的矿物相间排列，成带出现。斑杂构造指岩石的不同部位，其成分、颜色、结构差别很大，整个岩石显得杂乱无章。面理、线理包括流面、流线构造。流面片状、板状矿物及扁平状捕掳体平行排列流线柱、针状矿物与长条状捕掳体定向排列而形成。它们反映了岩浆流动的情况。,2、喷出岩的构造,气孔构造冷凝熔岩中，尚未逃逸的气体冷凝后留下的成群孔洞。杏仁构造气孔被后期矿物方解石、绿泥石充填。流纹构造由不同颜色、成分的条带、条纹定向排列及拉长气孔表现出来的一种流动构造，常见于酸性喷出岩中。枕状构造水下熔岩喷发时，变成椭球状、袋状、面包状的枕状体，代表了海底及水下喷发。柱状节理构造熔岩由规则的多边形柱体组成，是由于熔浆均匀而缓慢地冷却收缩条件下形成。,层状构造或带状构造,气孔构造杏仁构造,枕状构造流纹构造,,柱状节理构造,火成岩常见的构造,侵入岩常见构造块状massive构造带状striped构造斑杂taxtic构造面理/线理foliation构造球状orbicvlar构造晶洞druse构造流动fluxion构造原生片麻状primarygneissic构造,喷出岩常见构造气孔fumarolic构造杏仁amygdaloidal构造枕状pillow构造流纹rhyolitic构造柱状节理columnarjoint构造,侵入岩相、结构、构造及产状之间的关系表,（1）过冷度（undercooling的概念岩浆的液相线温度TA与岩浆中晶体析出的实际温度TB的差值称为过冷度。过冷度的大小，用ΔT表示ΔTTA-TB它直接影响着岩浆中晶体的成核密度和生长速度,三、火成岩结构的成因,1.过冷度与岩石结构,（3）过冷度与岩浆岩结构的关系过冷度低（为ΔT1时），成核密度低，生长速率高形成数量少个体大的晶体，可以形成伟晶岩或巨晶B.若过冷度较大时（为ΔT2时），成核密度和生长速率都较大，往往形成数量和个体中等的半自形粒状结构、中-细粒结构等C.若过冷度很大（为ΔT3时），成核密度高，生长速率低，岩石形成细粒-隐晶质结构,,,,2.鲍文反应序列Bowen’sReactionSeries与环带和反应边结构,一种矿物在另一种矿物上形成反应边，或单个矿物内部不同成分的环带，说明岩浆与早形成的矿物之间是不平衡的。例如，玄武岩中可见橄榄石有紫苏辉石的反应边；安山岩中常见环带状斜长石。,（据Holtenetal.,1997,镁铁质矿物,硅铝质矿物,byN.L.Bowen,1928,橄榄石,辉石,角闪石,黑云母,钙长石,钙/钠斜长石,钠长石,正长石,白云母,石英,架状硅酸盐,岛状,单链,双链,层状,不连续系列,连续系列,N.L.Bowen1887-1956O.FrankTuttle1916-1983,1200oC,1000o,Bowen反应序列与岩浆类型,Twoseriesofmineralsedduringcrystallizationofmagma,,,,,,Intrus.Extrus.GabbroBasaltDioriteAndesiteGraniteRhyolite,LowSilicaMagma,HighSilicaMagma,,,,,Frame-DoubleSingleIsolatedworkSheetChainChain,,,,,TemperatureofCrystallization,,750o,反应边与环带,3.相图phasediagram对岩石结构成因的解释（1）相平衡PhaseEquilibrium和相律phaserule,fC2-P表示了平衡体系中自由度（f）、相数（P）和独立组分数（C）之间的关系。式中的“2”指影响体系平衡的外界因素（温度、压力）。自由度fredom指体系中的可变因素如温度、压力或浓度的数目，这些因素在一定范围内任意改变，不引起相的改变。独立组分数independentcomponentsnumber指能足以构成平衡体系中各相所需要的最少组分的数目。相phase指任一聚集态内部的物理和化学性质均匀的部分，可以用机械方法将其分开。意义可确定岩浆体系平衡结晶最终（f0时）出现的平衡共生矿物种数（相数）,相律举例,考虑C1的情况P1常见P2少见P3在特定的温压条件下才出现,FC-P2,Al2SiO5,（2）相图应用实例1）二元共结系以Di-An透辉石-钙长石二元共结系相图为例，由于该相图是在恒压（1bar）下作出的，因此fC1-P该相图被两条液相线AE、BE、一条固相线（FG）和一个共结点（E）分为四个区。独立组分数C2,成分为X1的岩浆1、当温度位于液相线之上时，只有单一的液相存在2、当温度下降至液相线时，开始晶出固相，液相和晶出的固相（透辉石）2相共存。P2，f1，即体系中要保持固相和液相的平衡，温度和浓度中只有一个变量可独立变化，另一变量只能作相应的变化3、温度下降至Tt，晶出的透辉石含量增加，此时残余岩浆的成分变化至S点4、温度继续下降至TE时，液相组成到达共结点E，开始结晶钙长石，体系中出现AnDi液相3个相，P3、f0，要维持体系中该三相的平衡共存，温度和浓度均不能改变，此时体系向环境传导的热损失，得到岩浆结晶潜热（结晶放出的热）的补充，直至液相完全结晶，最后体系中只有DiAn两个固相,成分为X2,X3时，可作类似分析,X2,共结点（辉长结构）X3,辉绿结构,,Augitesbeforeplagioclase,Thissontheleftsideoftheeutectic深部辉石先结晶）,,（辉长结构）,Plagioclasesbeforeaugite,Thissontherightsideoftheeutectic近地表低压环境，斜长石先结晶）,Ophitictexture,Diabasedike,,辉绿结构,,2）Fo-Q二元近结系相图特点意义可较好地解释反应边结构的成因，说明在火成岩中石英与Fo不可能平衡共生,举例以图中相当于X、Y组分的岩浆为例在温度下降至液相线时，晶出Fo，温度下降至TR，液相组成沿液相线变到近结点R，在该点残余液相富SiO2，将与先晶出的Fo反应生成反应矿物En。如岩浆组成为X，最终将使液相耗尽，形成残存的Fo与En共生，在Fo周围就可能形成En的反应边。如原始岩浆组成为Y，则Fo将最终耗尽，体系中只有En液相,温度继续下降，随着En的晶出，液相成分渐变至共结点E，石英（Q）与En共结,最终形成EnQ的矿物组合，但如果温度下降太快，在R点Ol与残余液相反应不彻底，亦可能在En中保存有Ol的反应残余，形成反应边结构,