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岩浆岩最主要的造岩矿物

时间:2022-10-20 百科知识 版权反馈
【摘要】:岩浆岩是由地壳深处的岩浆在地壳发生变动或受到其他内动力地质作用时,沿地壳构造薄弱带上升侵入地壳或喷出地面冷却凝固后形成的岩石。岩浆岩的物质成分包括化学成分和矿物成分,研究物质成分不仅有助于了解各类岩浆岩的内在联系、成因及次生变化,而且可以作为岩浆岩分类的主要依据。自然界中的岩浆岩种类繁多,其工程地质性质也有明显区别。岩浆侵入地壳内部,在高温下缓慢冷却结晶而成的岩浆岩称为侵入岩。
岩浆岩_工程地质学

岩浆岩是由地壳深处的岩浆在地壳发生变动或受到其他内动力地质作用时,沿地壳构造薄弱带上升侵入地壳或喷出地面冷却凝固后形成的岩石。岩浆是地壳深处一种处于高温高压下的硅酸盐熔融体,它的主要成分是SiO2,也可以含有挥发性物质及部分固体物质,如晶体及岩石碎块等。岩浆经常处于活动状态,具有流动性。岩浆在上升过程中,压力减小,热量散失,经复杂的物理化学过程,最后冷却凝结,就形成了岩浆岩。

1.岩浆岩的物质成分及分类

岩浆岩的物质成分包括化学成分和矿物成分,研究物质成分不仅有助于了解各类岩浆岩的内在联系、成因及次生变化,而且可以作为岩浆岩分类的主要依据。

(1)岩浆岩的物质成分。

1)岩浆岩的化学成分。地壳中存在的元素在岩浆岩中几乎都有,其主要成分有:二氧化硅(SiO2),各种金属氧化物,少量的金属元素和稀有元素,挥发性物质。其中二氧化硅(SiO2)和各种金属氧化物约占95%左右,并相互化合,形成复杂的硅酸盐类矿物。对岩石的矿物成分影响最大的是SiO2

2)岩浆岩的矿物成分。组成岩浆岩的矿物大约有30多种,按颜色和化学成分的特点,它可分为浅色矿物和深色矿物两类:

①浅色矿物。浅色矿物有石英、正长石、白云母等。它们富含硅、铝成分,如SiO2及Al2 O3等,所以又称为含铝的硅酸盐矿物或硅铝矿物。

②深色矿物。深色矿物有黑云母、辉石、角闪石橄榄石等。它们富含铁、镁成分,如FeO及MgO等,所以又称为富含铁、镁的硅酸盐矿物。

对某一具体岩石来讲,通常是仅由两三种主要矿物组成,并不是上述矿物都同时存在的。例如辉长岩,就主要是由斜长石和辉石组成的;花岗岩则是由石英、正长石和黑云母组成的。岩浆岩的矿物成分既可以反映岩石的化学成分,又可以反映岩石的生成条件和成因。

(2)岩浆岩的分类。

自然界中的岩浆岩种类繁多,其工程地质性质也有明显区别。因此,为了掌握各种岩石的共性、特性和彼此之间的关系,有必要对岩浆岩进行分类。

1)岩浆岩按其生成环境分类可分为侵入岩和喷出岩。岩浆侵入地壳内部,在高温下缓慢冷却结晶而成的岩浆岩称为侵入岩。岩浆在岩浆源附近凝结而成的岩浆岩称深成侵入岩,一般规模大、分布广、面积达几十平方千米以上,由于热量大、压力大,对围岩有同化现象,边缘有捕虏体;如果是在接近地表不远的地段,但未上升至地表而凝结的岩浆岩称浅成侵入岩,一般规模不大、出露面积几十平方千米。喷出地表在常压下迅速冷凝而成的岩石称喷出岩。侵入岩和喷出岩由于冷凝空间的限制,使其大小和形态差异很大。

2)根据岩浆岩的化学成分(主要是SiO2的含量)及由化学成分所决定的岩石中矿物的种类与含量关系,将岩浆岩分为四类:

①超基性岩。SiO2含量小于45%,矿物成分有橄榄石、辉石、角闪石等,一般不含硅铝矿物,岩石颜色很深,密度较大,块状构造。

②基性岩。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,岩石的颜色较超基性岩浅,但较其他岩类深,密度也比较大,侵入岩常呈块状构造和带状构造,而喷出岩常具气孔和杏仁构造。

③中性岩。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和辉石,硅铝矿物显著增多,铁镁矿物相应减少,岩石的颜色比较深,一般为灰色或浅灰色,密度比较大。

④酸性岩。SiO2含量大于65%,硅铝矿物大量增多,铁镁矿物大大减少,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,常为浅灰红色,密度小。酸性岩类分布较广,特别是侵入岩常呈岩基大面积分布。

从超基性岩至酸性岩,随着SiO2增加,岩石的颜色、矿物成分等发生有规律的变化。了解上述变化规律,不仅有助于探讨岩浆岩的成因,而且对于了解岩浆岩中的矿物成分也有很大好处。

2.岩浆岩的产状

岩浆岩生成的空间位置和形状、大小以及与周围岩石相接触的关系称岩浆岩的产状(图3-3)。

(1)侵入岩的产状。

1)岩基和岩株。岩基是一种规模庞大的巨型侵入体,分布面积一般大于100km2,平面上常呈椭圆形,常在褶皱的隆起带侵入。构成岩基的岩石多是花岗岩或花岗闪长岩等,岩性成分均匀稳定,是良好的建筑地基,如三峡坝址区是选定在面积约200多平方千米的花岗岩—闪长岩岩基的南部。

岩株是一种形体较岩基小的岩体,是基岩边缘的分支,深部与岩基相连,上部可分枝切穿围岩,成圆形或不规则状,分布面积一般小于100km2,也常是岩性均一的良好地基,如黄山—九华山花岗岩体。

2)岩脉、岩床、岩盘。岩盘是一种中心厚度较大,底部较平,顶部穹隆状的层间侵入体,分布范围可达数平方千米,多由酸性、中性岩石组成。岩床是一种沿原有岩层层面侵入、延伸分布且厚度稳定的层状侵入体,常见厚度多为几十厘米至几米,延伸长度多为几百米至几千米。组成岩床的岩石以基性岩为主,岩浆侵入与围岩层理或片理斜交形成板状岩体称岩墙,厚度从几毫米到几米,长几百米到几十千米。岩墙可一次或多次侵入,可平行排列,或成放射状、环状排列等由构造断裂的方向控制,不规则的岩墙或其分支称为岩脉,岩脉与围岩层理或片理斜交。

(2)喷出岩的产状。

火山喷发方式和喷出物性质决定了喷出岩的产状。

1)中心式喷发产状。中心式喷发是指岩浆沿着一定的圆管状管道喷达地表,是近代火山活动最常见的喷发形式之一,如山西大同、东北五大连池火山群。随着喷发常有强烈的爆发现象,常见形状是火山喷发物—熔岩和火山碎屑物围绕火山通道堆积形成的锥状体,叫火山锥,顶部圆形的漏斗状凹陷就是火山口,如日本富士山、我国长白山的火山群。黏度较小的基性熔岩自火山口或火山裂隙熔浆沿山坡或河谷顺流而下,冷凝后形成的岩体,形成熔岩流,其形状常呈狭长带状或舌状。

2)裂隙式喷发产状。裂隙式喷发是岩浆沿一定方向的深大断裂或裂隙活动,这种断裂或裂隙形成的火山通道在地表成窄而长的线状,向下呈墙壁状。岩浆可以沿着这个通道全面喷发溢流到地表形成熔岩流等,甚至形成熔岩高原,如美国夏威夷以及峨嵋山玄武岩。喷发的均是黏度小的基性熔浆,常沿地面向四处流动,当喷发量多时,熔岩可大面积地覆盖在地面上,形成面积广大的熔岩被。如四川峨嵋山玄武岩。

3.岩浆岩的结构

岩浆岩的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形状、 自形程度以及矿物之间(包括玻璃)的相互组合关系。岩浆岩的结构特征,是岩浆成分和岩浆冷凝时的物理环境的综合反映,岩浆岩是由岩浆结晶形成的,岩浆本身的物理化学性质和它所处的物理化学环境都会对岩石的矿物组成和岩石结构产生影响,因此,同一种岩浆在不同的物理化学环境下可固结形成矿物组合和结构特征完全不同的岩浆岩,它是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一,同时也直接影响岩石的强度。岩浆岩的结构分类如下:

图3-3 岩浆岩的产状

1—火山锥;2—熔岩流;3—熔岩被;
4—岩基;5—岩株;6—岩墙;
7—岩床;8—岩盘;9—岩盆;10—捕虏体

(1)全晶质结构。岩石全部由结晶质矿物组成(图3-4中的a),这种结构是岩浆在温度缓慢降低的情况下形成的,通常是侵入岩特有的结构,多见于深成岩和浅成岩中,如花岗岩等。

同一种矿物的结晶颗粒大小近似者,称为等粒结构。等粒结构按结晶颗粒绝对大小,可以分为:

1)粗粒结构。颗粒粒径大于5mm。

2)中粒结构。颗粒粒径2~5mm。

3)细粒结构。颗粒粒径0.2~2mm。

4)微粒结构。颗粒粒径小于0.2mm。

图3-4 按结晶程度划分的三种结构

a—全晶质结构;b—半晶质结构;c—非晶质结构

岩石中的同一种主要矿物其结晶颗粒如大小悬殊,则称为似斑状结构。其中晶形比较完好的粗大颗粒称为斑晶,小的结晶颗粒称为石基。

(2)半晶质结构。岩石由结晶质矿物和非晶质矿物组成(图3-4中的b)。结晶的矿物如颗粒粗大,晶形完好,就称为斑状结构。半晶质结构多见于浅成岩,有时在喷出岩中也能见到。

(3)非晶质结构。岩石全部由非晶质矿物组成(图3-4中的c),又称玻璃质结构,这种结构是岩浆喷出地表迅速冷凝来不及结晶的情况下形成的,其中原子的排列处于完全无序的状态,是一种十分不稳定的固态物质,为喷出岩所特有的结构,如黑曜岩。

4.岩浆岩的构造

岩浆岩的构造是指岩石中矿物在岩石中的组合方式和空间分布情况所反映出来的宏观特征。岩浆岩的构造特征主要决定于岩浆冷凝时的环境。常见岩浆岩构造有:

(1)块状构造。矿物在岩石中分布杂乱无章,不显层次,呈致密块状。它是一系列深成岩与浅成岩的构造,如花岗岩、花岗斑岩等。

(2)流纹状构造。岩石中不同颜色的条纹、拉长的气孔和长条形矿物,按一定方向排列形成的流纹状构造。它反映岩浆喷出地表后流动的痕迹,多见于喷出岩中,如流纹岩。

(3)气孔状构造。岩浆喷出地表迅速冷凝过程中,岩浆中所含气体或挥发性物质从岩浆中逸出后,在岩石中形成的大小不一的圆形、椭圆形或长管形的气孔,称气孔状构造,这种构造常为玄武岩等喷出岩所具有,这种结构常分布于熔岩的表层。

(4)杏仁状构造。具有气孔状构造的岩石,气孔被次生矿物(如方解石、石英等)所充填形成的一种形似杏仁的构造,多见于喷出岩中,如安山岩、玄武岩。这种结构常分布于熔岩的表层。

5.岩浆岩的肉眼鉴别方法

根据岩石的外观特征对岩浆岩进行鉴定时,首先要注意岩石的颜色,其次是岩石的结构和构造,最后分析岩石的主要矿物成分。

(1)先看岩石整体颜色的深浅。岩浆岩颜色的深浅,是岩石所含深色矿物多少的反映。一般来说,从酸性到基性(超基性岩分布很少),深色矿物的含量是逐渐增加的,因而岩石的颜色也随之由浅变深。如果岩石是浅色的,那就可能是花岗岩或正长岩等酸性或偏于酸性的岩石。但不论是酸性岩或基性岩,因产出部位不同,还有深成岩、浅成岩和喷出岩之分,究竟属于那一种岩石,需要进一步对岩石的结构和构造特征进行分析。

(2)分析岩石的结构和构造。岩浆岩的结构和构造特征,是岩石生成环境的反映。如果岩石是全晶质粗粒、中粒或似斑状结构,说明很可能是深成岩。如果是细粒、微粒或斑状结构,则可能是浅成岩或喷出岩。如果斑晶细小或为玻璃质结构,则为喷出岩。如果具有气孔、杏仁或流纹状构造,则为喷出岩无疑。

(3)根据岩石的主要矿物成分,确定岩石的名称。这里可以举例说明。假定需要鉴别的是一块含有大量石英,颜色浅红,具全晶质中粒结构和块状构造的岩石。浅红色属浅色,浅色岩石一般是酸性或偏于酸性的,这就排除了基性或偏于基性的不少深色岩石。但酸性的或偏于酸性的岩石中,又有深成的花岗岩和正长岩、浅成的花岗斑岩和正长岩以及喷出的流纹岩和粗面岩。但它是全晶质中粒结构和块状构造,因此可以肯定,是深成岩。这就进一步排除了浅成岩和喷出岩。但究竟是花岗岩还是正长岩,这就需要对岩石的主要矿物成分作仔细地分析之后,才能得出结论。在花岗岩和正长岩的矿物组成中,都含有正长石,同时也都含有黑云母和角闪石等深色矿物。但花岗岩属于酸性岩,酸性岩除含有正长石、黑云母和角闪石外,一般都含有大量的石英。而正长岩属于中性岩,除含有大量的正长石和少许的黑云母与角闪石外,一般不含石英或仅含有少许的石英。矿物成分的这一重要区别,说明被鉴别的这块岩石是花岗岩。

6.常见的岩浆岩

自然界中岩浆岩是多种多样的,它们之间存在着成分、结构、构造及成因等多方面差异,但它们之间存在着一定的过渡关系,这就说明它们有着内在联系。为了把它们的共性、特殊性和彼此之间的内在联系总结出来,就必须对岩浆岩进行分类。根据岩浆岩的形成条件、产状、矿物成分、结构以及构造等方面,将岩浆岩分为三大类:即深成岩、浅成岩、喷出岩,每类中又根据成分的不同分出具体的各类见表3-3。

表3-3 岩浆岩分类简表

续表

常见的岩浆岩有:酸性的花岗岩、花岗斑岩、流纹岩,中性的闪长岩、闪长玢岩、安山岩,基性的辉长岩、辉绿玢岩、玄武岩,超基性的辉岩、橄榄岩和火山玻璃岩类等。

(1)花岗岩。花岗岩主要由正长石、石英,黑云母等矿物组成,有时含斜长石、角闪石,白云母。全晶质粒状结构,块状构造。颜色常呈肉红色、淡红色、灰白色、浅黄色等。花岗岩常形成较大的侵入体,出现在大山脉的核心部分,是深成岩中最为常见的岩类,在我国兴安岭、阴山、秦岭、南岭等处均有分布。当花岗岩所含的次要矿物不同时,可形成不同的亚类,如白云母花岗岩、二云母花岗岩、角闪花岗岩、辉石花岗岩等等。当岩石中的正长石、石英和云母减少,斜长石和角闪石矿物含量增多时,还会形成一种酸性和中性岩之间的过渡型岩类,如花岗闪长岩。其他这样的过渡型岩类还有很多。

(2)花岗斑岩。花岗斑岩主要由正长石、石英、黑云母组成,有时还含有少量斜长石、角闪石等。全晶质斑状结构,由正长石或斜长石构成粗大的斑晶,基质常为显晶质细粒结构。块状构造。颜色常呈肉红、灰红等色。花岗斑岩是酸性岩类中浅成岩的代表,常呈岩株、岩脉出现。

(3)流纹岩。流纹岩主要由正长石、石英及黑云母组成,有时含少量角闪石。斑状结构,斑晶常由正长石、石英组成。基质常为隐晶质或玻璃质。流纹岩的颜色常呈淡红、浅黄、灰紫或棕色,多呈岩熔流产出,流纹构造很明显,并因此而得名。在我国内蒙及东南沿海的福建、浙江一带有较广的分布。

(4)闪长岩。由于中性岩石中的SiO2含量较酸性岩石为少,因此这类岩石中一般已见不到石英。岩石主要由斜长石及角闪石组成。深色矿物的含量较酸性岩类增多,颜色也较酸性岩类的深些。闪长岩的矿物主要由斜长石及角闪石组成,此外还含有少量正长石、云母及辉石。全晶质粒状结构,块状构造。颜色主要为灰色、灰绿色和灰黑色,是中性岩石中的深成岩。含有少量石英的亚类称为石英闪长岩。一般以岩株、岩脉或岩床产出。

(5)闪长玢岩。闪长玢岩属于浅成岩,主要由斜长石和角闪石矿物组成。全晶质斑状结构,斑晶常是斜长石,基质为细晶质或隐晶质。块状构造。有时其中的角闪石也可形成斑晶。颜色为灰绿色或灰褐色。多呈小型岩脉或在其他中性岩体的边缘部分出现。

(6)安山岩。安山岩主要由斜长石、角闪石组成,还可有少量辉石、黑云母等。斑状结构,浅色斑晶为斜长石,暗色斑晶为角闪石、辉石或黑云母;基质是玻璃质或隐晶质。气孔状或杏仁状构造、有时也有块状构造。颜色一般为灰、褐、棕、绿及紫红等色。安山岩为火山喷发产物,常形成熔岩流,有时与火山凝灰岩交互成层分布。安山岩在我国东北地区阜新、鸡西华北地区西北部及北京西山、宣化下花园,华东地区闽、浙及山东中部的煤田附近均有分布。

(7)辉长岩。基性岩类岩石的SiO2含量较中性岩类少。深色矿物以辉石为主,其次是橄榄石、角闪石。浅色矿物以斜长石为主。深色矿物与浅色矿物的含量近于相等,所以岩石的颜色显得更深。辉长岩的矿物组成主要为斜长石及辉石,此外还常含有少量橄榄石,这种岩石也被称为橄榄辉长岩。全晶质、粗粒至中粒结构。块状构造。颜色常呈深灰色或灰黑色,是典型的深成基性岩。

(8)辉绿玢岩。辉绿玢岩主要由斜长石和辉石组成,有时含有少量橄榄石、角闪石。细粒状结构。块状构造的称辉绿岩;斑状结构的称为辉绿玢岩,斑晶多为斜长石、辉石、橄榄石等矿物,基质常为隐晶质,颜色常呈暗绿色或灰黑色,呈岩脉、岩床产出。

(9)玄武岩。玄武岩主要由斜长石和辉石组成,有时含有少量橄榄石。致密状或斑状结构,其中斑晶为橄榄石、辉石或斜长石,基质为隐晶质或玻璃质。玄武岩常有气孔构造及杏仁状构造。杏仁状构造常由方解石、玛瑙等充填气孔而成。颜色一般呈黑色、褐灰色、棕黑色。玄武岩是基性岩浆的喷出产物,分布较广,是最为常见的一种喷出岩。在我国西南云、贵、川三省交界地区有广大的玄武岩流分布。在东北的抚顺、阜新等煤田、山西的大同、浑源等煤田、福建及台湾的煤田地层中均有玄武岩分布。

(10)橄榄岩。超基性的橄榄岩一般呈橄榄绿色,主要由橄榄石组成(矿物中橄榄石的含量一般超过50%),此外还含有少量的辉石和角闪石。全晶质中粒结构。块状构造。全部由橄榄石组成的橄榄岩被称为纯橄榄岩。出露的橄榄岩很少有新鲜的,因为橄榄石极易风化为蛇纹石绿泥石

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