岩石学与地质学若干问题讲座 (北京) 南大地科系周新民 2010. 10. 25-28101025 第一讲 火山作用与火山岩 ppt画面166幅101026 第二讲 岩石大地构造与花岗岩地质 以华南花岗岩为例 ppt画面124幅 101027 （答疑-讨论或座谈会）101028 第三讲 教育-科研的价值观 与科学研究的选题-论文发表 ppt画面191幅12火山作用 与火山岩南京大学 地科系 周新民 E-mail: xuezhounju.edu.cn M: 1 3 7 7 0 5 0 7 1 2 6 2010 10 25中国地大(北京) : 育才之摇蓝在中国地质大学(北京) 讲座 13.五大连池火山五大连池火山火成岩命名与定义火成岩命名与定义火山景观与火山地质火山景观与火山地质大陆玄武岩：玄武岩定义玄武岩定义 岩相学岩相学 火山弹 捕虏体 捕虏晶 巨晶巨晶大洋玄武岩：洋脊玄武岩 洋岛玄武岩 洋壳剖面（蛇绿岩套）玄武岩研究岩石地球化学方法火山与地震火山喷发流 喷发类型 油气儲集空间 流纹岩流纹岩造山带火山岩系造山带火山岩系提提 纲纲4五 大 连 池 火 山中国近代火山一例5五大连池火山考察图五大连池火山考察图 五大连池五大连池 位于位于哈尔滨市西北约哈尔滨市西北约500km500km主主 要要考察点考察点 6 五个连池 康熙年间喷发的玄武岩 堵塞 白河 形成5个串珠状堰塞湖 称五大连池 纵长20余km 总面积40km2 容水1.7亿m3由于池水溶解熔岩矿物质不同 使池水呈色各异头池(最南)和二池的水 呈浅棕色 略带绿三池水 呈蓝色 并略紫四池池水 发黄 略透绿 五池 绿而浅黄此外 湖底还有各种颜色的沉 积物和藻类 与湖水相互衬托7 五大连池火山 简介(1)形成于距今几十万年至公元1721年的康熙年间其中老黑山 火烧山最晚喷发 为1719-21(即康熙58-60)年由15座火山+5个串珠状火山堰塞湖(即五大连池)组成 总积约1200km2所有火山 都位于NE向和NW向井字形断裂构造交汇点主体岩石为高钾碱性玄武岩老黑山海拔516m 面积59km2 漏斗状火口 深136m 内壁陡峭65-85内径350m火烧山位于老黑山北东3km 海拔390m (地面海拔217m) 面积9.5km2 火口内壁陡峭 直径400m 深63m 8 五大连池火山 简介(2) 重要火山景观如下重要火山景观如下 火山熔岩与漏斗形火山锥火山熔岩与漏斗形火山锥 熔岩隧道构造熔岩隧道构造 绳状熔岩绳状熔岩 ( ( 俗称俗称“ “石龙石龙” ” ) ) 自碎火山碎屑岩自碎火山碎屑岩 ( ( 俗称俗称“ “翻花石翻花石” ” ) ) 喷气锥与熔岩饼喷气锥与熔岩饼 火山弹火山弹 ( ( 异形异形 微形微形/ /巨形巨形 有核有核/ /无核无核 ) ) 冷矿泉冷矿泉9 漏斗形火口 老黑山火山 喷发于“1720.1.14” 至 “1721.3.18” 持续14个月 火烧山火山 喷发 于“1721.4.26” 至“1721.5.28” 持续1个多月向背的火山斜坡角一般小于碎屑静止角26 (五大连池火烧山)遥望火烧山遥望火烧山崩塌漏斗形火山口崩塌漏斗形火山口( (五大连池老黑山五大连池老黑山火口火口 直径直径350m350m 深深145m145m 内壁陡峭内壁陡峭 形成于康熙形成于康熙57-57-5858年年(1720-21)(1720-21)山顶山顶：N4842.992E12607.644N4842.992E12607.644高度高度514m)514m)炽热岩浆喷发后内部产生巨大气泡所留下空间 10夏威夷夏威夷 19631963绳状熔岩(俗称“石龙”)是中慢速运移玄武岩流特征性表层构造 岩流流速取决于粘滞度和地形坡度 慢速速率约6m/24h 而快速 可达60km/h 绳状体外凸弧顶 指示岩流前进方向向向向向流流流流 向向向向流 向流五 大 连 池 老 黑 山向11五大连池老黑山绳状熔岩 周海翔摄 引自中国国家地理2008年第10期12参考资料_厄瓜多尔 巴突罗姆岛 (1986 2 13)绳状熔岩构造：运动中的薄层玄武岩缓流 13趾状熔岩:五大连池老黑山 由平坦地势上缓慢 流动小股岩流形成14 喷气-熔岩锥 是近代火山特征构造 在五大连池火烧山东北 连绵散布几十座 成因是:类似火山弹的熔岩饼低空贱落于喷气孔近侧 堆砌而成五 大 连 池 火 烧 山 东 北五五 大大 连连 池池 火火 烧烧 山山 东东 北北15 喷气-熔岩锥成因的进一步解释 中薄层(2-3m)玄武岩流 缓慢“泛流” 其表层呈熔 渣状自碎中-小稜角形碎 块 中下部仍为未固结熔 岩 但其下伏湿地 使岩 流捕获湿地水份 发生喷 气并带出部分岩浆 呈饼 状 堆积在喷气孔四周五五 大大 连连 池池 火火 烧烧 山山16 是慢速运移的玄武岩流表层的特征构造 据对现代夏威夷火山观察 当岩流一昼夜前进6米时 其顶 侧 前峰表层 呈固化-半固化结壳而岩流内部仍呈流状 故继续慢移 并冲破表层 如此反复 构成上层渣状自碎碎屑岩与下部熔岩共存的双层结构火烧山老黑山老黑山结壳-渣状熔岩 实为熔岩自碎碎屑岩(俗称“翻花石”)冮苏句容赤山冮苏句容赤山1212层玄武岩流层玄武岩流及其顶部岩流及其顶部岩流自碎碎屑岩自碎碎屑岩19781978可能与之相仿的现代火山景观17类同于火烧山-老黑山的夏威夷基洛韦厄缓慢流动的“啊啊型”玄武岩流夏威夷基洛韦厄火山喷发一天/几小时后游客正在观看未全固化的绳状熔岩流动的“啊啊型”玄武岩流：其表层呈碎块 锯齿-尖角状岩块18 碎块熔岩(俗称“石海”/“石塘” 碎块最大直径5m) 由巨厚岩流 自碎形成 其成因与结壳-渣状玄武岩相仿 但因熔岩层巨厚(一般10m) 自碎碎块也就巨大 内蒙大兴安岭阿尔山五大连池 东-西龙门山碎块最大直径 5m19冬日“石海”_碎块熔岩:由巨厚岩流 自碎形成 其成因与结壳-渣状玄武岩相仿 但因熔岩层巨厚(一般10m) 自碎碎块也就巨大20冷泉与泥疗(药泉山)五大连池为世界三大冷泉之一(另二个是法国“维希”和俄罗斯“高加索”) 夏天刺骨凉感 含40种微量元素 因二氧化碳溶解于地下水为吸热反应所致 属重碳酸镁钙型矿泉水 21 羊羊 尾尾沟沟五大连池全新世火山 特征性地貌全新世-近代中心式喷发的火山 在地貌上 以单一外倾锥体 坡角一般小于26度碎屑静止角 显著羊尾沟 无中央岩株 无环状/放射状岩墙 无塌陷构造(倾向向背)为特征 俗称马尔火山(MAAR)如大同火山群 安徽女山 海南马鞍山等火山地貌与地质年龄圣圣海伦斯海伦斯 19801980大同火山是我国著名第四纪火山群之一2223火成岩分类 命名 和岩浆的产生24分类是人们认识自然的阶段性总结 不能不要火成岩分类有矿物分类和化学分类两种方法 前一种主要用于显晶质侵入岩 后一种主要用于稳晶质火山岩火山岩因喷发-固结快 相对于侵入岩而言就较少受岩浆 之外物质“污染” 因此是研究岩石化学属性主要对象鉴定岩石主要凭藉依据 依次是矿物-化学 而微量元素 基本不予考虑 除非前二种因素全失效 但微量元素在岩石成因示踪上有重要意义发生岩浆有三条件 即加热 加水 减压 满足其一即可基本观点:25 太阳系太阳系 行星有几颗行星有几颗? ? 060824 060824 布拉格布拉格 9/8/12/53 9/8/12/53 ? ? 水水 金金 地球地球 火火 木木 土土 天王天王 海王海王 冥王冥王星星大星系 由小星系碰撞而成形成历时 5+4亿年由17年前的太空哈勃镜摄回距地球6300万光年远火成岩分类和命名 是个古老的议题 反映人们对自然界认识的阶段性总结26 人人能做到的事: 看到全岩主量化学 即能 估计它所属岩石大类 矿物组成 反之亦然分类和命名 是不能不要的约定 又不要死守的约定 如何将数据“看活”了 影响分类命名因素的权重 矿物组合化学成分 主量元素微量元素 简单 复杂 词根 前缀 如何尊重命名优先权 岩石命名的原则 等化学岩石和岩系27 “ 地质教育中偏光显微镜： 是潮流 还是落后？ ” 拿学位的 要用过显微镜 (D Kile ELEMENTS 2006 2(4) 197 ) 岩石学家功底是善用“镜子”石榴石二辉橄榄岩石榴石二辉橄榄岩 福建明溪大洋窝福建明溪大洋窝流纹岩石泡 江苏溧阳凝灰岩 山东五莲微型玄武岩火山弹如何将数据(主量及微量比值) “看活” 了？28据火成岩矿物组合确定岩石名称与主量元素如果熟悉矿物化学资料如果熟悉矿物化学资料当知道了岩石主要实际当知道了岩石主要实际矿物含量或最主要氧化矿物含量或最主要氧化物含量物含量 (%) (%) 后后 就可估就可估计出对应的岩石大类和计出对应的岩石大类和最主要氧化物含量最主要氧化物含量 (%) (%) / / 最主要实际矿物组合最主要实际矿物组合PlPlKfKfQQPyPyAmpAmpMicaMicaClaysClaysOth-SilOth-SilNon-silNon-sil29据火成岩矿物组合 确定岩石名称与主量元素30.橄榄石橄榄石( (Fe,MgFe,Mg) )2 2SiOSiO4 4 SiO SiO2 2 39% MgO 40% 39% MgO 40%斜方辉石斜方辉石 ( (Fe,MgFe,Mg) )2 2SiSi2 2OO6 6 SiO SiO2 2 54% 54%普通辉石普通辉石 ( (CaNaKCaNaK) )AlAl( (AlSAlSi) i)2 2OO6 6 SiO SiO2 2 48%48%角闪石角闪石CaNaKCaNaK( (AlAl4 4OO1111) )2 2( (OHOH) )SiOSiO2 2 39% 39%黑云母黑云母KAlKAl( (AlSiOAlSiO3 3OO1010)( )(OHOH) ) SiO SiO2 2 39% K39% K2 2O 10%O 10%石石英英SiOSiO2 2 SiO SiO2 2100%100%钾长石钾长石KAlSiKAlSi3 3OO8 8 SiO SiO2 2 71% K 71% K2 2O 8%O 8%斜长石斜长石NaAlSiNaAlSi3 3/CaAl/CaAl2 2SiSi2 2OO8 8 SiOSiO2 2 68-50% 68-50%霞霞石石 NaAlSiONaAlSiO4 4 SiOSiO2 2 40% Na 40% Na2 2OO 16%16%例例 钾长石钾长石 SiOSiO2 2%的计算的计算K K2 2O AlO Al2 2OO3 3 6SiO 6SiO2 2 SiO SiO2 2=60.1 6 =60.1 6 /( /(44.2+102.4+60.1 644.2+102.4+60.1 6) ) = 71% = 71%实 用 矿 物 化 学31橄榄石橄榄石 磁铁矿磁铁矿/ /赤铁矿赤铁矿+Ol +Ol 钾长石钾长石 泥化泥化( (高岭高岭 蒙脱石蒙脱石+ +绿泥石混合绿泥石混合 石为主石为主) ) 较少绢云母化较少绢云母化 伊丁石伊丁石( (4 4种表现种表现) )辉辉 石石 绿泥石绿泥石/ /蛇纹石蛇纹石 斜长石斜长石 绢云母化绢云母化/ / 绿帘石绿帘石/ /绿鳞石绿鳞石/ /蒙脱石蒙脱石/ /长石长石 泥化泥化/ /葡萄石葡萄石/ /沸石沸石角闪石角闪石 绿泥石绿泥石/ /黑云母黑云母 石石 英英 不变化不变化/ /水化水化 纤闪石纤闪石/ /绿帘石绿帘石 / /磁铁矿磁铁矿黑云母黑云母 绿泥石绿泥石/ /白云毌白云毌 霞霞 石石 霜化霜化( (由沸由沸 / /磁铁矿磁铁矿/ /榍石榍石/ /方解石方解石/ /金红石金红石 石石+ +水铝石水铝石+ +水铝氧石等组成水铝氧石等组成) ) 高温氧化中温非氧化 低温氧化原生矿物原生矿物 次生矿物次生矿物 原生矿物原生矿物 次生矿物次生矿物如何进一步提高显微镜下鉴别能力：如何进一步提高显微镜下鉴别能力： 岩石由矿物组成岩石由矿物组成 岩相上鉴定岩石岩相上鉴定岩石 主要鉴别以下主要鉴别以下8 8种造岩矿物种造岩矿物 新鲜新鲜( (无变化无变化) )矿物的鉴别矿物的鉴别 按正常途径按正常途径 方法方法 和参数进行和参数进行 对已变化矿物鉴别的关鍵对已变化矿物鉴别的关鍵 在于识别它受变化后生成的新生矿物在于识别它受变化后生成的新生矿物32火成岩火成岩火成岩火成岩TASTAS分类图分类图分类图分类图 据据据据MiddlemostMiddlemost 1994 1994 ESRESR 37 215 37 21522422433火成岩的矿物分类火成岩的矿物分类( 据据 IUGS )分类分类 是人们对自然科学是人们对自然科学 认识的阶段性总结认识的阶段性总结34岩浆成分岩浆成分结晶条件结晶条件矿物成分矿物成分矿物组合矿物组合决定决定反映反映等化学岩石等化学岩石 实例实例 A A 流纹岩流纹岩 Q+Af (KfAb)Q+Af (KfAb) B B 碱长花岗岩碱长花岗岩 Q+Per (Kf+Ab)Q+Per (Kf+Ab) C C 花岗岩花岗岩 Q+Kf+AbQ+Kf+Ab Q SiO Q SiO2 2 SiO SiO2 2 100% 100% Kf KAlSi Kf KAlSi3 3OO8 8 65% 65% Ab NaAlSi Ab NaAlSi3 3OO8 8 68% 68%等 化 学 的 岩 石喷出喷出浅成浅成中深成中深成35.岩岩 系系 和和 岩岩 石石 碱碱 度度 CACA碱碱 性性亚亚 碱碱 性性碱性碱性碱钙性碱钙性钙碱性钙碱性钙性钙性 Opx Na-Pyr Hor* Na-Hor* Af Foid Q + + + +? + + + + + + + + + +CA CA 钙碱指数钙碱指数 里特曼指数里特曼指数 =( (NaNa2 2O+KO+K2 2OO) )2 2SiOSiO2 2 43439 3.3 1.89 3.3 1.851 56 6151 56 614+存在存在缺失缺失*限于侵入岩限于侵入岩36夏威夷基拉韦厄火山 产生岩浆三条件从根处提问 从第一原理出发增 温 玄武岩浆的底侵-供热(500) 是诱发长英质岩浆普遍途径 有复杂的与岩浆混杂的边界层 花岗岩中闪长质岩石包体远多于辉长质的原因 诱发玄武岩浆底侵的主因 是洋壳消减和地幔柱上升 消减作用与地幔柱活动可以结合: 北美西部 减 压 破裂导致围压降低 空隙增加 矿物岩石熔点 熔线下降 由此诱发部分熔融 生成初始岩浆 加 水(含挥发组分) 主要来自消减湿洋片岩浆的发生与分异37岩浆的发生与分异38产生岩浆的二个动力学体系全球两个独立的动力体系 地 幔 柱 耗热能 10 % 板 块 构 造 耗热能 85 % ( 据Davis 1999Dynamic Earth3940火山景观 与火山地质41100331 国际空间站宇航员从太空拍摄了位于萨尔瓦多境内的“中美洲火山弧”中段部分火山群：鏈状火山锥与放射状水系1万年之内由可可斯板块与加勒比板块碰撞-俯冲岩浆上升所致火火 山山 景景 观观图片编号ISS023-E-2241142071205 071205 一次大的火山喷发一次大的火山喷发厄瓜多尔火山喷发厄瓜多尔火山喷发 位于厄瓜多尔首都基多以南位于厄瓜多尔首都基多以南180km180km43火山喷口自然陷落 “天池”的一种成因 1980 5 美国 St.Hellens火山喷发 陷落 形成熔岩穹窿 威力相当500颗原子弹 D Farconer摄44白色白色 11501150金黄金黄 10901090 橙橙 900900鲜红鲜红 700700暗红暗红 600600岩浆颜色与岩浆温度45熔岩高原熔岩高原火山灰流火山灰流火山通道火山通道火山岩产状岩岩 床床岩岩 墙墙岩岩 基基岩岩 枝枝岩盖岩盖/ /岩盆岩盆火山颈与火山颈与放射状岩墙放射状岩墙熔岩流熔岩流火山灰锥火山灰锥与火山穹窿与火山穹窿层火山层火山地质图是地质图是地质图是地质图是艺术艺术艺术艺术是千万地质学家是千万地质学家是千万地质学家是千万地质学家 走来走去创造的走来走去创造的走来走去创造的走来走去创造的是地质思考的源泉是地质思考的源泉是地质思考的源泉是地质思考的源泉破火山口破火山口与火山渣锥与火山渣锥火山渣锥火山渣锥熔岩台地熔岩台地火山颈火山颈 高高420m420mSHOPROCK SHOPROCK NEW MEXICONEW MEXICO0079 8 24(0079 8 24(相当东汉相当东汉) ) 火山喷发火山喷发18h18h内内 城市消失城市消失 喷发物最厚喷发物最厚23m23m17201720年年 五大连池老黑五大连池老黑山山 漏斗形塌陷火口漏斗形塌陷火口 d=350md=350mVEAUVIUS V VEAUVIUS V POMPEII ITALYPOMPEII ITALY46火山湖的剖面图火山湖的剖面图岩岩 浆浆湖湖海下裂缝处海下裂缝处出现新火山出现新火山海床裂缝处形成的枕状熔海床裂缝处形成的枕状熔岩袋状部分是快速冷却造岩袋状部分是快速冷却造成的成的地下热水供给的地下热水供给的热喷泉和间歇泉热喷泉和间歇泉岩株之间岩株之间凝固的岩凝固的岩浆浆岩浆岩浆(红色红色)火山通道火山通道火山灰碎石火山灰碎石层的火山锥层的火山锥寄生火山寄生火山锥锥云状火山灰及气云状火山灰及气体体溅出火山溅出火山灰灰火山火山弹弹熔岩高原熔岩高原古老火山口古老火山口中的次火山中的次火山锥锥古老的熔岩古老的熔岩流流部分浸没在海水部分浸没在海水中的火山喷口中的火山喷口火山火山 地貌图地貌图47近年火山 12010年6月4日 危地马拉帕卡亚火山喷发涌出大量熔岩 迫使周边数千居民疏散48近年火山 22010年3月至4月冰岛南部艾雅法拉火山两次爆发岩浆融化约厚200米冰盖 引发洪水火山喷发释放的大量气体 火山灰 (2- 0.1mm) 和尘(16.5%的拉斑玄武岩 实为暗色安山岩 碱性橄榄玄武岩 斑晶含Ol 填隙物为Af/Zeo 可含少量Ne-norm粗面玄武岩 基质含Or更长玄武岩 又名橄榄粗安岩 含K质Olig中长玄武岩 又名夏威夷岩 含K质And苦橄岩 含Ol1/3-1/2 又称苦橄玄武岩/大洋岩粒玄岩 一般结晶较粗碧玄岩 Ol10% 含Ne/Leu-Norm5% 则称Ne/Leu-碧玄岩碱玄岩 Ol70% 高FeO 无Fe2O3 高TiO261著名玄武岩分布区地 区 面 积 最大厚度 地 质 时 代哥伦比亚河高原 20万km2 1500m N1 (17-6Ma)印度德干高原 52万km2 2000m K-E之间冰岛 9万km2 E3-今南非 卡鲁 14万km2 9000m J1-J2(206-66Ma) 巴西-纳米比亚(南美-西非) 128万km2 1800m K1(140-110Ma)北大西洋火成岩区 100万km2 2000m K2-E(65-50Ma)西北利亚暗色岩 150万km2 3500m P2-T(248-218Ma)峨嵋玄武岩(川黔滇) 26万km2 3000m P2末塔里木玄武岩 20万km2 P2末62过冷结晶与火山岩结构 无斑晶无斑晶/ /极少斑晶极少斑晶 玻璃质基质玻璃质基质含大量斑晶含大量斑晶可达可达30306060全晶质基质全晶质基质斑晶的有无斑晶的有无 多寡多寡 和基质的结晶状态和基质的结晶状态 主要取决于岩浆组分主要取决于岩浆组分 冷却冷却- -过冷速率及其变化：过冷速率及其变化：含少量斑晶含少量斑晶基质可由微晶基质可由微晶骸晶和玻璃组成骸晶和玻璃组成63过冷结晶与骸晶结构过过冷冷度度 增增加加Af 在液相线下40内结晶为板状 更大过冷呈球粒状 或骸晶-树枝状Ol 呈鬛刺结构 形成于强过冷强饱和条件下Cpx 淬冷时呈中空骸晶或树枝状Ap 过冷使之长:宽比值大于100 呈长针状Il 钛铁矿呈不寻常板状Pl 过冷结晶与骸晶结构如下图 随过冷度增加 呈柱/板-骸晶-树叉-球粒/束状 其他矿物如辉石磷灰石等 也有类同情况64 钠长石中空骸晶结构 拉斑玄武岩中 安徽黟县 860MaBP 也见于现今大洋玄武岩 但富钙 An80Mt 骸晶花束状钠长石钠长石中空骸晶结构中空骸晶结构梳状玻璃65 辉石中空骸晶结构辉石中空骸晶结构 拉斑玄武岩中拉斑玄武岩中广西罗城中元古代广西罗城中元古代辉石纵切面辉石纵切面辉石横断面辉石横断面基基 质质66Rhy/ARhy/AndndTHTH复理石磨拉石UMUM几千几千- -几万米几万米1/21/2总厚度总厚度1/520%) (20%) 辉石岩质辉石岩质 和玄武质和玄武质(12) CaO/Al(1 K1 K2 2O0.9 TiOO0.9 TiO2 20.90.9 Sr Sri i=0.7028-35 =0.7028-35 贫贫REE REE 更贫更贫LREELREE 形成于形成于1450-15001450-1500鬛刺结构鬛刺结构 见于距见于距岩流顶面的岩流顶面的1/31/3位位科马提岩 本质上是个地质问题 橄榄石鬛刺结构仅为过冷现象 其他矿物过冷中空骸晶结构更非科马提岩标志KOMATIITEKOMATIITE67 拉斑玄武岩(TH) 碱性玄武岩(AB)橄榄石 无 或少并有Opx反应边 少或多 并无Opx反应边普通辉石 低Ca 贫T i 高Ca Ti Al 可具砂钟构造斜方辉石 Br 或 Hyp 不含斜长石 An50-An80 An40-An60斜长石 (同斑晶) An20-60单斜辉石 Aug+Pig Aug/Ti-Aug橄揽石 无 可有 富Si K玻璃 富Na玻璃 或Q/Q+Af组合(相当低共熔Gr)两类玄武岩 在岩相学上的鉴别斑 晶 基 质填 隙 物说明：从岩相上鉴别两类玄武岩 是对玄武岩类型的最终鉴定 如果用主量或微量元素区别玄武岩类型结果 与岩相学有矛盾则以岩相学为准 因为化学上准则是由岩相特征确切的玄武岩类型外推的 两类玄武岩在起源演化上各异 因此必需区分它们 上表中Pig要用EPMA测定 其他皆可光学识别San Nep ZeoCpxQOpxNeOlPlSiO2 %Na2O+K2O+%ABTH45 50 5554321Q-THNepOl-BasAlk=0.37SiO2-3968SiOSiO2 2 %(Na(Na2 2O+KO+K2 2O)%O)%ABABTHTH5432145 50 5545 50 55两类玄武岩 在化学上的区别(Macdonad C A & Katasula T 1964 J P)Alk = 0.37SiO2-3969CpxQOpxNeOlPl玄武岩系统四面体图解 (norm ) (Yoder H S & Tilley C E 1962 JP)近似的低压热界面近似的低压热界面存在于无水存在于无水 10kb10kb10kb 含水含水/ /氧化环境氧化环境THTH和和ABAB间过渡玄武岩间过渡玄武岩70福建福建 龙海龙海 牛头山牛头山海口市海口市 金牛岭金牛岭 拉斑玄武岩 与鳞英铁尖晶岩板状鳞英铁尖晶岩“包体”铁尖晶石古铜辉石古铜辉石拉斑玄武岩鳞石英71 伊丁石化橄榄石 见于碱性玄武岩中 形成于火山期后热液低温氧化条件 由橄榄石转变来 伊丁石系矿物混合物：针铁矿+赤铁矿+蒙脱石+绿泥石 镁硅酸等 有类似黑云母光学表现 呈红褐-橙色 金黄-黄色 褐-褐绿色 或亮橙-红橙色 橄榄石的高温氧化产物是 Fo+Hem(600-1000) Mag+En(820-1000)混合物 橄榄石的中温氧化产物是 Chl+Mon混合物 呈高双折射率和正突起 即介于Chl和Mon之间光性斑 晶填 间72辉石横断面变化辉石横断面变化 是辉石种属的光是辉石种属的光性鉴定标志性鉴定标志霞石岩霞石岩 安徽女山安徽女山碱性玄武岩与霞石岩碱性玄武岩碱性玄武岩 基质填间结构基质填间结构碱性玄武岩碱性玄武岩 无锡无锡 锡惠公园旁锡惠公园旁100110010 透辉石普通辉石霓辉石霓石(右2类见于响岩碱性正长岩碱性花岗岩中)Ti-AugTi-Aug钛普通辉石砂钟构造钛普通辉石砂钟构造 是是缓慢结晶条件下缓慢结晶条件下 不同生不同生长方向上园锥体形地长方向上园锥体形地 对对元素选择性吸收的结果元素选择性吸收的结果透辉石微晶透辉石微晶基质霞石基质霞石73细碧岩: 海相玄武岩? 海水有多深?含碧玉细碧岩浙江肖山楼塔细碧岩与碧玉 江西德兴焦坑细碧岩中围绕同生岩块的涡旋状流动 形成于海浪作用的浅海环境 江西德兴焦坑细碧岩中同生岩块 陕南 勉县 碧口群海浪的作用力 OpxOlOpx Cpx+ Cpx+ Sp/Gt Sp/GtSp Lher +p -p+p -p+p -pOl -Sp -Sp 密度增加10.6%Al-Pyr MgFe-Gt 密度增加10%地震波第一次大改变Si配位数 4(四面体) 6(八面体) 密度更大地震波第二次大改变1000109kb 116kb 350-450km800km800km内内 650-700km(1kb 3.3km)83.岩石圈地幔 软流圈地幔与D” 的位置 性质84低速带 即软流圈地幔 含1%略多的熔体85 Vp8-10km/s湍流导致磁场外核-内核-地幔的物态 转速Vp的差异 是地球动力之源86碱性玄武岩中最常见的包体 包括上地幔捕虏体 辉石岩类岩块捕虏体 各种单矿物巨晶(捕虏于深源)中中/ /歪长石歪长石( ( 地壳地壳- - 40km 40km ) )富富AlAl普通辉普通辉石石 ( 50-( 50- 100km) 100km)辉石石类辉石石类 ( ( 50- 50- 100km) 100km)二辉橄二辉橄 榄榄岩类岩类( ( 60km)60km)87尖晶石二辉橄榄岩捕虏体一般代表30-65km上地幔顶部组分最常见于碱性玄武岩 特别是火山碎屑岩中 全世界300余处产地样品分析表明 其矿物组成和主量元素异常稳定 但因受岩浆-流体交代而生成微量Amp Phl和富集不相容元素 由此构成富集地幔铬透辉石铬透辉石 含含CrCr2 2O O3 30.8% 0.8% 翠绿色翠绿色88橄榄石 扭折带 系橄榄石变形叶片 叶片接合面为(100) 滑动方向平行c轴 形成于生长应力/负荷压力下 橄榄石可以有既垂直三个结晶轴又分别平行100 /010 /001 三平行板面的解理 因此不会发生该方位双晶 除非双晶接合面平行于110 扭折带叶片对接合面并非对称消光弱变形橄榄石扭折带强变形橄榄石扭折带 呈阶梯状消光橄榄石晶粒边缘斜坡呈现干涉色等色圈该橄榄石切面为垂直光轴切面因暗灰干涉色 系橄榄石光轴色散所致89SpGtGt 二辉橄榄岩 形成于65-70km以下的 上地幔的 p-t 条件( ( ( (- -) ) ) )( ( ( (+ +) ) ) )Sp Gt 二辉橄榄岩 形成于Sp与Gt两相共存 的 p-t 条件90石榴石二辉橄榄岩 捕 虏 体 系65km以下的上地幔组分 被碱性玄武岩浆爆发式喷发时 快速挟带至地表 故保存良好 较少受岩浆反应和同化 一般赋存于火山碎屑岩风化后形貌Gt-Lherz 福建 明溪大洋窝 采自稻田里91(+)(+)( (+ +) )(-)(-)(-)(-) 地幔岩捕虏体 四类重要结构 (依次发育)1 原始粒状结构 Ol4mm2 残碎斑状结构 Ol/En呈残碎斑晶 叶理良好 Di Sp 被分散3 等粒状结构 重结 晶结构 三联点发 育4 板状结构 超塑性 条件下定向构造碎裂“峡谷”斜坡上 呈现对称干涉色色谱级序等粒状结构板状结构92GtSp 深绿( ( ( (+ +) ) ) )( ( ( (- -) ) ) )( ( ( (- -) ) ) )( ( ( (- -) ) ) )( ( ( (+ +) ) ) )( ( ( (+ +) ) ) )Gt尖晶石-石榴石辉石岩单斜辉石岩岩石榴石辉石岩辉石岩类 捕虏体在25-100km左右深度 从玄武岩浆中结晶形成 呈岩块 /脉 /平板状产出 其中Cpx是估算 p-t最佳对象93自形碎块重682g 安徽嘉山县女山第四纪火山碎屑岩中富Al-普通辉石 巨晶是碱性玄武质火山碎屑岩或熔岩中最常见的巨晶 一般结晶于玄武岩浆处于地下50-100km深度时 其中的Al含量和单位晶胞体积大小是其形成深度的标志 呈黑曜岩状玻璃状 但镜下显现发育的 110解理 时呈阶梯状应力变形 常含金属硫化物(?)包裹体 常披坚固致密状灰白色外壳 受岩浆反应而成 由Cpx Fo Mag Feld Sp Glass组成 Cpx为主( ( ( (- -) ) ) )( ( ( (+ +) ) ) )94Ol Ol 捕虏晶捕虏晶Pl Pl 捕虏晶捕虏晶Sp Sp 捕虏晶捕虏晶捕虏晶区别于斑晶的特点 非自形/ /碎屑状/ /受破碎 分布不均匀 成分与全岩不协调(“矛盾”) 可有波状消光/ /变形叶片黑色反应边黑色反应边 富富Fe AlFe Al95 En 捕虏晶 反应边 = Ol+Glass(n=1.49-51)( ( ( (+ +) ) ) )( ( ( (+ +) ) ) )LherLher支解物支解物:Ol En Di Sp Gt:Ol En Di Sp Gt长英岩支解长英岩支解: Q Af Pl: Q Af Pl巨晶巨晶: Aug Anor Pl En Amp Phl Q : Aug Anor Pl En Amp Phl Q 起源起源96Q 捕虏晶 自内向外有三带(可缺一):Ca质Cpx往往垂直边界 - 针状方英石带 - 玻璃带97皖东女山地区地壳-上地幔岩性柱状剖面HQ-13地震测深剖面地震测深剖面 自符离集至奉贤自符离集至奉贤正好经过女山正好经过女山1991年制年制用两辉石地质温度计 估算成岩温度 用透辉石Al2O3 Al 和 Na含量 估算压力/ /埋深98年轻的麻粒岩捕虏体 是下地壳熔融 产生花岗岩浆的热源 它由底侵玄武岩浆 成岩/ /转变而来辉长麻粒岩 采自广东汕头普宁麒麟花岗岩中的玄武质火山角砾岩 筒 全岩-矿物 Sm-Nd法同位素年龄值:11218Ma(1992) 张家口大麻坪辉长麻粒岩 单粒锆石年龄值 140-120 Ma ( 樊祺诚1998 ) “南北呼应” 成为中国东部存在白垩纪玄武岩底侵的最初物质证据广东年轻辉长麻粒广东年轻辉长麻粒岩岩麻粒岩结构：弱定向鞋状排列99麻粒岩相斜长辉石岩麻粒岩相斜长辉石岩( (层状辉长岩麻粒岩层状辉长岩麻粒岩) )榴辉岩相石榴辉石岩榴辉岩相石榴辉石岩GtPyr华北克拉通 壳幔过渡带(M-面之上下) 发生的岩浆作用 与变质作用资资料料来来自自樊樊褀褀诚诚尖晶石二辉橄榄岩尖晶石二辉橄榄岩下地壳下地壳 140-124Ma140-124Ma ( (锆石稀释法锆石稀释法1998)1998)上地幔顶部上地幔顶部Sp-LherSp-Lher被辉石岩脉贯入被辉石岩脉贯入100101大洋玄武岩:洋壳剖面:蛇绿岩套洋脊玄武岩洋岛玄武岩102早晚海底火山喷发:2009年3月18日南太平洋岛国汤加首都努库阿洛法海滨103夏威夷摩罗基尼坑火山冰岛的苏特西岛 美国加州莫洛岩石冰岛埃尔德菲尔火山日本琉璜岛海底火山新西兰兄弟火山三维图.日本NW-罗塔1火山加勒比海基克姆詹尼海底火山南极洲布兰斯菲尔德海峡海底火山全球著名 海底火山 104中国“大洋一号” 090317凯旋返青岛在印度洋中脊和超慢速洋中脊在印度洋中脊和超慢速洋中脊首次发现首次发现“黑烟囱黑烟囱”海底多金属硫化物海底多金属硫化物科研人员离船前合影留念 090317 “大洋一号” 进青岛港 水下机器人ABE 第200次下水 “黑烟囱”喷口 在二、三千米深海底上百米的范围 排出温度高400的热液 大量金属硫化物 形成几千吨 甚至约一亿吨的矿床 金属硫化物105现今洋壳剖面：蛇绿岩套106洋壳玄武岩: 洋脊玄武岩 洋岛玄武岩107洋 脊在全球洋底延展6.5万km高2.5km宽2500km总体积几百百万km3海底扩张速率1-5cm/y洋壳形成平均速率约每年每公里1km3据水下2000-3500m深处钻探结果洋脊玄武岩主要由洋脊涌出在海底扩张/更新过程构成洋底主要组成转换断层太平洋 大西洋洋脊热泉中管状细菌黑 烟 囱108洋脊玄武岩(MORB/N-MORB) 原称为深海拉斑玄武岩或大洋拉斑玄武岩以含标准矿物ol+hyq为特征故称为Ol-TH其中辉石仅Aug全岩低K2O和TiO2其量分别小于0.2和2.0%但含较高铝故含钙质斜长石An含量可80%并可构成班晶和具精致的因过冷形成因的中空骸晶结构K/Rb异常高 达700-1700 Th/U非常低 87Sr/86Sr低至 0.7029- 0.7035 洋脊玄武岩的87Sr/86Sr为0.703低值和贫RbK说明起源于亏损地幔海 底 地 貌 略 图据卫星信息 显示洋脊 深海底 海山斜长石中空骸晶结构109E-MORB / P-MORB N-MORB / D-MORB富集型-/地幔柱型-正常型-/亏损型-与热点有关富湿亲石元素Rb/Sr0.040.01La/Ta1015Hf/Ta27Th/U4287Sr/86Sr0.70270.7023-7143Nd/144Nd13为 TH ; 3为CAB)虚线为过渡带玄武岩构造环境：用Th-Hf-Ta元素判别113消减带玄武岩微量元素(据孙贤鉥等1989)亏 损 富 集高场强元素NbTaTiZrHf 因这些元素不溶于水而滞留重稀土元素YbY大离子亲石元素RbCsBaSrPbUThK来自亏损地幔 因它们溶于水随下降洋壳水上升轻稀土元素La、Ce来自俯冲洋壳板块如出现Ce负异常是板块携带海洋沉积物标志因富PO4的深海沉积低纬度红泥以及氧化环境中沉积物皆明显亏Ce洋岛玄武岩洋岛玄武岩高高K消减带玄武岩消减带玄武岩低低K消减带玄武岩消减带玄武岩114月球玄武岩分布于占月球表面17%的月海即低洼区而月球斜长岩则分布于高地月球玄武岩由OlCpxPig(富Fe)Pl和钛铁矿组成其中斜长石An含量高达75-96%为钙长石型结构月球玄武岩从化学上为三类它们的Mg/Mg+Fe比值相仿而Ti相差明显由此分出高Ti低Ti和很低Ti三类(左下图)月球玄武岩形成于O2逸疲特低环境铁为Fe或Fe2+故无磁铁矿尖晶石重要无含OH矿物但有时呈多孔状原因不详月球玄武岩和月球斜长岩之间的明显差别是REE总量和Eu的正/负(左图)月球玄武岩形成于距今39-32亿年前此值几乎接近地球岩石最古老值月球玄武岩月球玄武岩 与 月球斜长岩玄武岩玄武岩斜长岩115据矿物成分的变化 ( Ol Pl ) 鉴别洋壳剖面和火成堆晶岩索马里蛇绿岩套剖面斯卡嘠达火成堆晶岩剖面116200Ma BP(J1)85Ma BP(K2)135Ma BP(K1)现现 今今潘基亚超大陆破裂后的全球构造格局 显示超大陆 - 冈瓦纳大陆 - 劳亚大陆 - 特提斯海 - 大洋 117118玄武岩研究 岩石地球化学方法119检 测 术 语灵敏度：即检出下限 指某分析方法在一确定分析条件下能可靠检测出试样中某元素的最低含量 它与分析方案 检测仪器内部噪音两方面因素有关精 度：即精密度 又称再现性和重现性 指对某一样品在相同条件下多次检测所得数据彼此的接近程度 常用相对标准差 即RSD% 表示精密度准确度：检测含量与元素含量之间差异程度 即测定值与真实值的差异 可用地球化学标样 即标准参考物质 进行检查120元素/元素比值 在岩石中固定比值 Nb/Ta 比值球粒陨石 17玄武岩 17不饱和玄武岩 2223（ 较高SiO2 ）花岗岩 12壳源花岗岩 9（ 有 Rut Hb 残留）演化花岗岩 Nb TaLi F Ba（低度低共熔） TE1,3 1.00）因Nb Ta价态 离子半径相同/相似 故在同源火成岩中 比值也相似121Zr/Hf 比值球粒陨石38洋脊玄武岩、大陆泛流玄武岩造山带玄武岩 皆3340（平均 36）金伯利岩、花岗岩 其中 ：消减带玄武岩37.24.1（ Nb11ppm ） 洋岛玄武岩44.6 2.3（ Nb8ppm ） 洋脊玄武岩36.62.9 大陆和板内玄武岩3887 （ 因与水作用 ） 一般花岗岩39（ n=327 ）伟晶岩25（ n=107 ）高演化花岗岩 939（ TE1,31.00 ）20（ TE1,31.10 ）花岗岩节理中的地下水88 （ 随花岗岩熔体演化及其与水（富F）相互作用 Zr/Hf在固相中明显减少 在水相中则很高 ）Zr/Hf1/TE1,3因Zr Hf的价态 离子半径 分配系数 在各矿物中相近 故同类岩石中有相似比值和变化趋势122/Ho 比值球粒陨石 28各类岩石 28 消减带玄武岩 29.0 1.15 弧后盆地玄武岩 28.4 1.05 洋岛玄武岩 28.8 1.10 一般花岗岩 28 28 50（Y/HoTE1,3 过铝花岗岩 F 参与作用 ）28 （与重碳酸盐作用）对REE作图时 Y可插入Ho和Er之间123K/Rb 比值消减带玄武岩 242岩浆岩 平均 230大多数地壳岩石150350高演化花岗岩 随演化 Rb 优先进入残（ 低度低共熔 ） 可50 余熔体； 常有流体卷入 非单一岩浆过程所致伟晶岩 100 (富 F H2O K/Rb1/TE1,3)Sr/Eu 比值球粒陨石139随花岗岩演化由 70 5000 多数 100 300 Sr/Eu TE1,3因 Eu 在残余熔体中增加124REE配分曲线不遵守Masuda-Coryell规则(对数直线关系) 而呈现每四个元素成一组 各组同时上凸或下凹的形态 称四重效应M-型：高演化浅色花岗岩（低度 低共熔）和伟晶岩 是岩 浆与富 F Cl 流体相互作 用所致 其强弱与整体花 岗岩演化同步 与矿物分 馏无关W-型：海水(生物、灰岩) 浅位地 下水 也是液-液反应所致REE四重效应 （ 又称四分组效应又称四分组效应又称四分组效应又称四分组效应 Tetrad Effect Tetrad Effect ）125四重效应强弱程度(TE1,3)量化TE1,3=(t1t3)0.5t1=(Ce/CetPr/Prt)0.5t3=(Tb/TbtDy/Dyt)0.5Ce/Cet=CeCN/(La2/3CNNd1/3CN)Pr/Prt=PrCN/(La1/3CNNd2/3CN)Tb/Tbt=TbCN/(Gd2/3CNHo1/3CN)Dy/Dyt=DyCN/(Gd1/3CNHo2/3CN)126127128 各类火成岩 玄武岩 花岗岩 Nb/Ta 17 12 壳源花岗岩 9（有 Rut Hb 残留） 演化花岗岩(低共熔) Nb Ta Li F Ba TE1,3 1.00） Zr/Hf 36 大陆和板内玄武岩3887 （因与水作用） 高演化花岗岩 939 （TE1,31.00) / 20（TE1,31.10）/Ho 28 过铝花岗岩 28 / 50（Y/Ho TE1,3 F 参与作用） 28（与重碳酸盐作用有关） K/Rb 230 高演化花岗岩 可50随演化 Rb优先进入残余熔体 常有流体卷入 伟晶岩100 (富 F H2O K/Rb1/TE1,3)上述元素对的离子半径相同/相似 故同源火成岩中 比值也相似近代岩石学 岩石岩相矿物+元素(主 微 同)+大构造 几个重要的元素/元素“固定”比值及其变化129 M-型: 高演化浅色花岗岩(低度低共熔)和伟晶岩 是岩浆与富F Cl 流体相互作用所致 其强弱与整体花岗岩演化同步 与矿物分馏无关W-型：海水(生物 灰岩) 浅位地下水 也是液-液反应所致REE 四分组效应 (Tetrad Effect) REE配分曲线不遵守Masuda-Coryell规则(对数直线关系)而呈现每四个元素成一组 各组同时上凸或下凹的形态 称四重效应四重效应强弱程度 (TE1,3) 量化TE1,3= (t1t3)0.5 t1= (Ce/CetPr/Prt)0.5 t3= (Tb/TbtDy/Dyt)0.5Ce/Cet = CeCN /(La2/3CNNd1/3CN)Pr/Prt = PrCN /(La1/3CNNd2/3CN)Tb/Tbt= TbCN /(Gd2/3CNHo1/3CN)Dy/Dyt= DyCN /(Gd1/3CNHo2/3CN)130Hart (Nature 1984 309 7537)DMM EMI EMII HIMU 亏损地幔 是MORB的源区富集I型地幔 是受软流圈流体作用的 交代地幔或是智利型俯冲带下插的大洋遭构造剥蚀作用形成富集II型地幔 是俯冲和再循环的大陆物质与地幔岩发生混合作用产物异常高 238U/204Pb 型地幔代表古老变质洋壳131.132火 山 与 地 震火山与地震 几乎都不能预报地震瞬间成灾 其突然性远比火山喷发可怕火山喷发前往往有地震 故可作一定预测 但灾害波及大二者 几乎都与地质构造活动有关133.全球火山分布全球火山分布1990-20001990-2000from SI ( )from SI ( )全球地震全球地震震中分布震中分布from USOSfrom USOS全球火山 与 震中分布( (一致与不致性同在一致与不致性同在) )134中国潜在地震区域中国潜在地震区域 红色越深红色越深 地震发生的危险性越大地震发生的危险性越大 from from 中国中国西部西部地震地震 起因于印度起因于印度板块和欧亚板块碰撞板块和欧亚板块碰撞 from from /mail2vijayreddy/WorldAtla/mail2vijayreddy/WorldAtlas/photo#51766594s/photo#51766594 中国西部中国西部地震起因与地震起因与 潜在危险潜在危险135地震 “一条线” ：地震起因之一136137火 山 喷发流 喷发类型 油气儲集空间 138 熔熔 岩岩 流流 火火 山山 灰灰 流流 泡泡 沫沫 流流性质性质熔岩流熔岩流气相气相 包裹着岩浆包裹着岩浆“ “碎块碎块” ”的火山灰流的火山灰流包裹着大量包裹着大量气体的熔岩流气体的熔岩流成分成分超基性超基性- -酸性酸性中酸性为主中酸性为主( (含碱性含碱性) )中酸性为主中酸性为主分布分布远远/ /近火口近火口远远/ /近火口近火口近火口近火口多种产状多种产状流速流速规模规模取决于粘度取决于粘度 坡度坡度变化大变化大最大最大120-160 km/h120-160 km/h几十至几十至200 km200 km几十至上千几十至上千 kmkm3 3介于岩流与介于岩流与灰流之间灰流之间规模很小规模很小成岩成岩温度温度玄武岩玄武岩1000-225C1000-225C流纹岩流纹岩790-990C790-990C成岩后体积变化小成岩后体积变化小迅速涌出迅速涌出 600-800C600-800C635C635C开始熔结开始熔结535C535C全熔结全熔结体积缩小体积缩小1/2-1/31/2-1/3体重体重1.32.41.32.4介于岩流与介于岩流与灰流之间灰流之间鉴别鉴别斑晶为主斑晶为主(+(+晶屑晶屑+ + 捕虏晶捕虏晶) )基质：微晶基质：微晶+ +玻璃玻璃晶屑为主晶屑为主( (含斑晶含斑晶) )变形玻屑变形玻屑+ +火山尘火山尘斑晶斑晶 晶屑晶屑浆屑浆屑熔岩熔岩三种火山喷发流139识别裂隙式中心式火山的地质标志裂隙式喷 发喷发带裂隙带(旋回早期)标志碎斑熔岩岩墙群中心式火口串珠状排列围岩地层同斜裂隙口岩流紊乱侵入体次火山岩体喷发中心连结成带(旋回晚期) 众多中心式火山中心式喷 发岩浆上升-喷发辐射状裂隙 /岩墙 /岩脉链状裂隙/岩墙/岩脉内倾 30-75中心比边陡近于同时岩浆收缩环状裂隙与岩墙 ( 一般外倾 70少内倾 )塌陷 产状内倾 ( 上缓下陡 外缓内陡 ) 岩浆侵入和侵出中央岩株 岩颈岩钟 岩针构成塌陷破火山140南京瓜埠山 裂隙型溢流“渠首”处 形成方向杂乱的柱状节理 陶奎元 摄供141中心式火山喷发090322_阿拉斯加活火山口内的奇异放电现象142裂隙式 火山喷发高高180m180m火幕火幕19841984年年5 5月月 Manua Loa V Manua Loa V HawaiiHawaiifromfrom Right:D.A. Right:D.A. ClagueClague（USGS )USGS )143“三孔”可有较好孔隙度渗透率孔(原生/次生孔隙占有效儲集空间70-95%)爆发空落火山碎屑岩隐爆或射气流火山碎屑岩火山颈碎屑岩各类侵入火山岩或次火山岩中原生孔隙火山碎屑流冷却单位的上部熔岩自碎碎屑岩上部层火山岩古风化壳缝(原生节理/冷凝缝/后生构造缝占30-5%)断陷盆地断裂界面冷却单位间界面层板状侵入体或次火山岩与围岩斜接触界面洞(晶洞/溶洞)盆地火山岩油气藏的儲集空间144145流 纹 岩146流纹构造 是鉴别流纹岩 常用有效标记流纹构造五种表现1 颜色条带 2 矿物定向排列条带 3 微晶/雏晶 定 向排列条带 4 球粒/珍珠/气孔构 造和浆屑/变形波屑 定向排列条带 5 泡沫熔岩中岩浆/浆 屑条带 但多数流纹岩 不显流纹构造流纹质 火山碎屑岩对比上下二者对比上下二者角砾凝灰岩角砾凝灰岩正正正正 反反反反 两两两两 面面面面147流纹构造 岩相学表现颜色条带颜色条带球粒构造定向排列球粒构造定向排列珍珠构造定向排列珍珠构造定向排列MtMt雏晶定向排列雏晶定向排列气孔定向排列气孔定向排列148流纹岩基质及其脱玻化流纹岩基质及其脱玻化149流纹岩中 基质对斑晶的熔蚀 ( ( 吸回吸回RESOPTION) RESOPTION) 微花岗结构(单偏光镜下用贝克线色散区分Af与Q)高温高温 石英假像石英假像( (锥面远比柱面发育锥面远比柱面发育) )150玻屑凝灰岩 由玻屑和玻璃质尘埃组成 玻屑 弧面多角形 弧面多角形玻屑弧面多角形玻屑残留气孔壁状玻璃质尘埃玻璃质尘埃151熔 结 凝 灰 岩 (Ignimbrite)是火山灰流产物由浆屑 玻屑和火山尘埃 三部分构成浆屑 为具双重(过冷却)结构的 饼状受“破碎”的岩浆体玻屑 为破裂的岩浆气孔(泡)壁 原形呈弧面多角形 它在负荷压力下受压而扁平 称变形玻屑 原形和变形 玻屑共存是识别熔结凝灰岩标志 前者见于晶体旁侧火山尘埃 为粒状 多角状微粒玻璃(岩浆成分 微米级) 灰流剖面(一个冷却单元）TuffIgTuff弱熔结弱熔结熔结熔结强熔接强熔接( (距底面距底面1/3)1/3)玻玻 屑屑浆浆 屑屑变形玻屑与浆屑变形玻屑与浆屑未未破破裂裂气气孔孔/ /壁壁152熔结凝灰岩熔结凝灰岩 岩相学标记岩相学标记浆屑浆屑 具双重具双重结构结构 含颜色条带含颜色条带强变形细纹状玻屑强变形细纹状玻屑变形变形/ /未变形玻屑未变形玻屑153流纹质 泡沫熔岩 (近火口相)与熔结凝灰岩的区别是 其基质为熔岩/ /熔岩结构与流纹质熔岩的区别是 它含条带状浆屑 (cm至 m级别)具双重结构的浆屑具双重结构的浆屑浆屑中变形玻屑浆屑中变形玻屑 斑晶斑晶基质熔岩结构基质熔岩结构154珠边结构(周金城建议)超浅成-侵出相的岩石学标记产状：岩体/岩席/岩墙BtQHbAf超浅位环境下 基质岩浆在来自地内晶出的各种斑晶周边过冷 而该斑晶又继续生长 即外生(overgrowth)并包裹基质岩浆 后者珠边状故名155凝 灰 岩晶屑是最普通组分晶屑是最普通组分其次是岩屑和玻屑其次是岩屑和玻屑填充其间的弧面多角形火山尘粒径不足0.1mm156石泡流纹岩_浙江新昌大佛寺157流纹岩中球状体 可能为后生成因 具水平流纹构造产于浙江缙云 俞云文提供断面顶视158石泡流纹岩中球状构造 江苏 溧阳 火山岩旁稻田中K2159160造山带火山岩系161造山带火山岩系的划分 ( Peccerillo et al. 1976 CMP 58 63-81 )SHO 橄榄安粗岩系HK - CA 高钾钙碱性岩系CA 钙碱性岩系LK - TH 低钾拉斑质岩系52 56 63 70 SiO2%K2O%1.61.21.51.82.43.04.03.22.41.61.30.70.50.3SHOHK-CACALK-TH1.0162LK-TH(LK-TH(拉斑玄武岩拉斑玄武岩) )岩系岩系 发育于岛弧早阶段发育于岛弧早阶段 板块边界上板块边界上 火山前峰火山前峰 聚歛速率聚歛速率7cm/a7cm/a SiO SiO2 2过饱和过饱和( (标志是出现标志是出现Hyp/Pig/Q+Af Hyp/Pig/Q+Af 无无Ol) Ol) Al Al2 2OO3 3低于低于CA CA 低低K K2 2O(O(常常1%) 1%) 高高FeO/MgOFeO/MgO比值比值LK-Boninite(LK-Boninite(玻安岩玻安岩) 1890) 1890发现于发现于BoninBonin岛岛 发育于岛弧早阶段发育于岛弧早阶段 深埋在火山柱下部深埋在火山柱下部 海底斜坡海底斜坡 高高MgO 7-20% MgO 7-20% 低低TiOTiO2 2 0.5% / 0.3% 0.5% / 10%CaO10% Al Al2 2OO3 3变化变化 玻基含玻基含Pyr(Bro/Hyp)/Ol Pyr(Bro/Hyp)/Ol 少少/ /无无PlPlCACA岩系岩系 发育于岛弧中晚阶段发育于岛弧中晚阶段 自太古代至近代皆发育自太古代至近代皆发育 火山碎屑岩一般占火山碎屑岩一般占90%90% 为为Bas+And+Dac+RhylBas+And+Dac+Rhyl组合及相应侵入岩组合及相应侵入岩 但岩类量比不定但岩类量比不定 冰岛岩冰岛岩(Icelandite) (Icelandite) 系非造山安山岩系非造山安山岩 低低AlAl安山岩安山岩 AlAl2 2OO3 3/(FeO+Fe/(FeO+Fe2 2OO3 3)MgO)MgO 常有常有MagMag骸晶骸晶 含含Pig+Aug Pig+Aug 与与SHO HK-CASHO HK-CA区别区别 藉藉K K2 2OO含量含量HK-CAHK-CA岩系岩系 常见于西太平洋边缘陆区与地中海区常见于西太平洋边缘陆区与地中海区 岩类和岩相上同岩类和岩相上同CA CA 来自深源和伸展构造环境来自深源和伸展构造环境AFMTHCA163橄榄安粗岩系橄榄安粗岩系 ( Shoshonite )( Shoshonite )橄榄安粗岩 又名钾玄岩 即含正长石的玄武岩 1895 Idding 在黄石公园发现和命名橄榄安粗岩系 由一系列基性 中性火山岩组成 63 英 安 质形成于两种可能构造环境：消减带远侧/裂谷一 般 特 点：Na2O+K2O 5% K2O/Na2O TiO2 0.5 P Rb Sr Ba Pb富集富U Th 贫Y Zr LREE富集矿物学上 与CA岩系或碱性玄武岩系有亲缘关系SiOSiO2 2常见近于饱和很少 n.Ne0.6 (SiO2 50 )1 (SiO2 55 )164埃达克岩Adakite ( 1978, Kay R W ) 分离作用等岩浆作用无法解释其TE规律是钠质中酸性岩套(suite) 是据化学元素习性对岩石的描述和标设它向钙碱性岩系演化 是地球冷却的标志165SiO2 56%( 5672 ) 基本上不与 Bas Gab 共生 CA : Pl + Hb Bi Pyr FeTi OxideAl2O3 15 %MgO 常6 %Na2O / K2O 1低 Y 18 ppm 低 HREE ( Yb 20 Sr / Y40 +Eu 异常 +Sr 异常高 Nd (t) 0.51236低 Sri 常 300m ( 周新民摄 090814 )谢谢 谢！谢！168