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12-岩浆岩成因


岩浆岩的成因
主要内容: 主要内容: 1、为什么产生岩浆? 、为什么产生岩浆? 2、地球上哪里可以产生岩浆?产生何 、地球上哪里可以产生岩浆? 种岩浆? 种岩浆? 3、岩浆如何演化? 、岩浆如何演化?

目前关于岩浆种类的认识:
1、最早期的岩浆二元论:在十九世纪中叶布恩 森(Bonson,1851)提出,但花岗质岩浆未受到重视。 2、岩浆一元论:由戴里(Daly)和鲍文提出,风 行于二十世纪初。无法解释一些现象(花岗岩分 布面积广,不与玄武岩共生)。 3、岩浆二元论:由列文生—列森格和肯尼迪 (Kenndy,1933)重新倡导存在花岗岩浆和玄武岩 浆 4、岩浆多元论:由于环太平洋“安山岩线”和 阿尔卑斯型超基性侵入岩的存在,提出存在安山 岩浆和橄榄岩浆 。

目前认为:
种类繁多的岩浆岩就是从橄榄岩浆、玄武岩 浆、安山岩浆、花岗岩浆通过复杂的演化作 用形成的。

产生岩浆的部位?
根据地球物理资料及高温高压实验——岩浆产生于上地幔及下地壳
0

岩 石 圈

地壳
20 100

地壳:大洋10 km, 大陆35 km,Vp连续增大至6.87.2 km/s,总体成分是花岗闪长质,平均Vp 6.2-6.3 Moho面,Vp突变至8.0-8.2km/s,

软 流 圈
410

上 地 幔

100-150km出现低速层,Vp, Vs均衰减,厚几十到200km,是部分熔融层,岩浆

过渡带 下地幔 外 核 内 核

高速度石榴石,地幔的主要矿物——Ol+Py+Grt > 80 %,但是均有高压相,如Ol有 D'',Vp由14 km/s 骤减为 8 km/s,S波中断 S波无法通过,应为液态的外核,Fe为主+轻元素 ,Fe+(S, H, O, Si, P) 固态的内核,天体化学和地震波研究认为是一个F e(Ni)核

1000

2900

5100 6371

为什么产生岩浆?
温度

B
-?P

(1) 升高温度 ( ? T ) (2) 减小压力(- ? P) 减小压力( ) (3) 液相线下移
初始熔融条件变化, 初始熔融条件变化, 如流体加入

压力

? T

A

? PH2O

?部分熔融-迁移聚集-岩 部分熔融-迁移聚集部分熔融 浆房浆房-喷发或侵入 ? 研究发法:实验岩石 研究发法: 学

局部熔融: 局部熔融:
在岩石开始熔化至全部熔化的温度区间内,岩石 中的易熔组分(酸性组分)先熔化,产生酸性熔体, 残留体为较基性的难熔固体物质。随着温度增高, 熔体数量增加,其基性成分也逐渐增加;当温度 达到或超过岩石全部熔化的温度时,岩石全部熔 化,熔体成分和被熔化的原岩成分一致。

部分熔融的实例 a. 颗粒内部的部分熔融

在矿物颗粒内部,可以形成麻点状构造

b.颗粒边部的部分熔融 b.颗粒边部的部分熔融

c、部分熔融范围的扩大

刚开始,由于表面能的影响,部分熔融 作用只发生在符合低共熔比例的矿物颗 粒接触处。

d、熔浆的聚集与分离

随着部分熔融程度的增加,熔浆数量达 到一定比例时,就可以从源区岩石中分 离出来形成岩浆。

目前认为:
橄榄岩浆、玄武岩浆、安山岩浆、花岗岩浆 是上地幔和地壳底层的固态物质在一定条件 下通过局部熔融(重熔)产生的。

(1) 上地幔产生的岩浆 对假定的地幔岩石进行实验( 对假定的地幔岩石进行实验(看实验产物如 ),发现上地幔岩石 发现上地幔岩石, 何),发现上地幔岩石,产生各种基性和超基 性岩浆岩浆 干的地幔橄榄岩——不同P,T 条件下,形成玄武 条件下, 干的地幔橄榄岩 不同 质岩浆 含水(n%)的橄榄岩——形成玄武岩岩浆 形成玄武岩岩浆, 含水(n%)的橄榄岩——形成玄武岩岩浆,碧玄岩 (n%)的橄榄岩 岩浆, 岩浆,金伯利岩浆 的橄榄岩——形成玄武岩岩浆,碧玄岩岩 形成玄武岩岩浆, 含CO2的橄榄岩 形成玄武岩岩浆 浆,霞石岩,碳酸岩,金伯利岩浆 霞石岩,碳酸岩, 总体说:地幔岩石产出的都是基性、 总体说:地幔岩石产出的都是基性、超基性岩浆

(2) 大陆地壳产生的岩浆
0km

上地壳 中地壳 下地壳

包括沉积盖层,以及地表可见 的各种岩 石,主要是绿片岩相岩石 主要是角闪岩相岩石岩石 麻粒岩相岩石,由玄武岩或中酸性岩石变 质形成很好而来

15

25

35

Moho

上地幔

中地壳 下地壳

地温增加

例如玄武质岩浆侵入

发生部分熔融, 形成中性、 发生部分熔融, 形成中性、酸性岩浆

如:花岗岩绝大多数起源于下地壳

岩 浆 的 演 化
一、原生岩浆和次生岩浆 1. 原生岩浆 原生岩浆——上地幔或者地壳物质经 上地幔或者地壳物质经 局部熔融所形成的最初的岩浆。 局部熔融所形成的最初的岩浆。 2. 次生岩浆 次生岩浆——原生岩浆通过发展和演 原生岩浆通过发展和演 化所形成的岩浆。 化所形成的岩浆。

二、导致岩浆演化的过程
1. 分异作用:指原来均匀的岩浆在没有 分异作用: 外来物质加入, 外来物质加入,依靠本身的演化最终 产生不同成分岩浆的过程。 产生不同成分岩浆的过程。 包括: 包括: 岩浆分异作用 分离结晶作用

1. 分异作用

(1) 岩浆分异作用
指在结晶之前, 指在结晶之前,液态时发生的分异作用
熔离作用——P,T变化,分离出 种不混溶的岩浆,如条带构造 , 变化 分离出2种不混溶的岩浆 变化, 种不混溶的岩浆, 熔离作用 扩散作用——温度梯度导致不同组分的迁移 扩散作用 温度梯度导致不同组分的迁移 气运作用——挥发分位于上部,向上运移,形成上部出现伟晶岩 挥发分位于上部, 气运作用 挥发分位于上部 向上运移,

(2) 分离结晶作用
一些矿物先结晶,导致残余岩浆成分变化,使岩浆向富硅、 一些矿物先结晶,导致残余岩浆成分变化,使岩浆向富硅、 富碱的方向发展
重力分异作用——先结晶、比重大,到底部,如四川力马河。 先结晶、比重大,到底部,如四川力马河。 重力分异作用 先结晶 流动分异作用——岩浆流动中,先结晶的会因摩擦力而滞留。 岩浆流动中, 流动分异作用 岩浆流动中 先结晶的会因摩擦力而滞留。 压滤作用——岩浆演化的晚期,晶体之间的残余岩浆被挤压而迁移 岩浆演化的晚期, 压滤作用 岩浆演化的晚期

2. 同化混染作用
岩浆同化了围岩或捕虏体,使岩浆发生成分改变。 岩浆同化了围岩或捕虏体,使岩浆发生成分改变。依据

固体的岩石, 由于岩浆 + 固体的岩石,往往只能改变岩浆局部的成分

判断同化混染的标志:
(1) 岩体中捕虏体多 (2) 颜色、结构、构造不均一,如斑杂构造 颜色、结构、构造不均一, (3) 有非岩浆成因的矿物,如石榴石、刚玉等是同化围岩 有非岩浆成因的矿物,如石榴石、 的结果

3. 岩浆混合作用
两种或两种以上不同成分的岩浆, 两种或两种以上不同成分的岩浆,以不确定的比例 混合,产生一系列过渡类型的岩浆和岩浆岩。 混合,产生一系列过渡类型的岩浆和岩浆岩。

特征和判断办法: 特征和判断办法:
(1) 矿物出现明显的不平衡现象 ) (2) 可以运用地球化学方法加以判别,微量元素和同位素 ) 可以运用地球化学方法加以判别, 西藏曲水岩体 的岩浆混合作 用

具有冷凝边的暗色微粒包体

不规则状及阴影状——决不是 不规则状及阴影状——决不是 同化混染作用!! 同化混染作用!!

北美板块

欧亚板块 菲律宾

加勒比 太平洋板块 科克斯 南美板块 纳斯卡

阿拉伯 非洲板块 太平 洋板 块

印度-澳洲板块

斯科提亚

南极洲板块

板块构造与岩浆形成 板块构造的主要观点: 板块构造的主要观点: 大洋中脊是开裂,不断产生新岩浆, A. 大洋中脊是开裂,不断产生新岩浆,形成新岩石 洋壳是可以俯冲消减的—— B. 洋壳是可以俯冲消减的 C. 板块是漂移的 板块是漂移的—— 因此板块的不同部位形成不同岩浆 板块汇聚带——洋陆汇聚,洋洋汇聚,陆陆会聚 板块汇聚带 洋陆汇聚,洋洋汇聚, 洋陆汇聚 主要机制是脱水 板块离散带—— 板块离散带 板块内部

Convergent Plate 会聚板块边界 Boundary (马里亚纳,汤 (Mariana, Tonga) 加) Island Arc 岛弧

Divergent Plate 扩张板块 Boundary (EPR, MAR) 边界

板内,夏 Intraplate 威夷,联 (Hawaii, Reunion) 合岛
Ocean Island

Convergent Plate 会聚板块边界 Boundary (南美洲安第斯) (Andes in South America) Continental Margin Arc 陆缘弧

大陆扩张板块边界 Plate Boundary (East(东非裂谷) Africa, CFB of Deccan)
Rift 大陆裂谷

Intraplate/Divergent

洋中脊 Mid-Ocean Ridge

洋岛

岩浆来源和地热
物质来源Source of material:地壳岩石和地幔顶部的物质。 1.物质来源 :地壳岩石和地幔顶部的物质。 物理因素Physical factor:与温度、压力(小,利熔)、水分(高, 利熔) 水分( 2.物理因素 : 温度、压力( 有利熔)有关。 有利熔)有关。 3.不同岩浆的成因 Origin of different magma 超镁铁岩与镁铁岩: 地幔顶部岩浆分熔(分异) ● 超镁铁岩与镁铁岩: 地幔顶部岩浆分熔(分异)。 中酸性岩: 同超镁铁岩(岩浆分熔) 地壳部分熔融。 ● 中酸性岩: a. 同超镁铁岩(岩浆分熔) b. 地壳部分熔融。 地热:来自地下的热流。 4。地热及其成因 地热:来自地下的热流。 表现方式: 深部为对流方式; 浅部通过岩石传导。 (1)表现方式:a.深部为对流方式;b.浅部通过岩石传导。
大地热流” Flow,单位为HFU 微卡/cm 秒 HFU: 微卡,百万分之一千卡) ● 称“大地热流” Heat Flow,单位为HFU:微卡/cm2·秒 (微卡,百万分之一千卡) 洋底: 47(HFU) 平均: 47(平均热流值) ● 洋底:>1。47(HFU),平均:1。47(平均热流值) 常温层,地表下10多米,与当地年平均气温相当;与海拔、 10多米 常温层,地表下10多米,与当地年平均气温相当;与海拔、纬度有关 增温层,平均3 C/百米 称地热增温率;按此计算地心温度19万度! 百米, 19万度 增温层,平均3°C/百米,称地热增温率;按此计算地心温度19万度! 太阳中心温度:1500万度 压力:2500亿个大气压 万度。 太阳中心温度:1500万度。 压力:2500亿个大气压

地热分布: 沿水平方向分布有差异; 地热高的地方, (2)地热分布:a.沿水平方向分布有差异;b.地热高的地方,低温梯度 也高; 地下深处,由于压力高,密度极大,物质不会全部熔化。 也高;c.地下深处,由于压力高,密度极大,物质不会全部熔化。
(3)意义:有助于研究石油等的生成;有助于寻找地热(温泉、热泉、沸泉)。 意义:有助于研究石油等的生成;有助于寻找地热(温泉、热泉、沸泉)

5. 地热成因 Origin of geothermal 余热:炽热的星云物质聚集-收缩(地球由热● 余热:炽热的星云物质聚集-收缩(地球由热-冷 放热) 放热)。 重力分异:地球内部物质按比重分异, ●重力分异:地球内部物质按比重分异,位能转成 热能(地球由冷热能(地球由冷-热,产生热)。 产生热)。 放射热:放射性物质衰变产生热(地球由冷●放射热:放射性物质衰变产生热(地球由冷-热)。 放射性物质主要在地壳中, 放射性物质主要在地壳中,可解释增温 率变化原因。 率变化原因。 撞击热:行星与地球撞击产生热(地球由冷●撞击热:行星与地球撞击产生热(地球由冷-热) 地球究竟由冷还是由热尚是探索的课题。 地球究竟由冷-热,还是由热-冷,尚是探索的课题。

冈底斯山地热


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