第七章 岩浆作用与变质作用

通常成岩作用的温度＜150～200℃， 围压 ＜100 ～ 200MPa ；而变质作用则要高 于这一数值。可见成岩作用与变质作用具 有过渡关系。 在变质过程中，原岩基本上在固态下 发生变质，一旦温度高到使原岩熔融，就 进入岩浆作用的范畴。变质作用的高温界 限大致为700～900℃。
引起变质作用的主要因素是温度、压 力及化学活动性流体。 温度是引起变质的主导因素。它可以 提供变质作用所需要的能量，促使化学反 应和结晶作用的进行。 温度增高还可使矿物的溶解度增大， 使更多的矿物成分进入流体内，增强流体 的渗透性、扩散性及化学活动性，加快变 质作用的过程。
火山块粒径与火山弹相当，也是＞ 64mm，但喷发时是固态的岩石碎块，多 呈棱角状至次棱角状。 火山砾粒径为 2～ 64mm ，火山灰粒 径＜2mm,它们在喷发时可以是液态的， 也可以是固态的。 中心式火山喷发形成的地形常呈锥 状，称为火山锥。 熔岩锥、火山碎屑岩锥、复合锥
图7－6
火山锥示意图
⒊区域变质作用 是在广大范围内 发生的、由多种变质因素共同引起的一 种变质作用。 它影响的范围可达数千至数万平方 公里以上，影响深度可＞30km；变质温 度的下限约 200 ～ 300℃，上限约 700～ 800℃ ；静压力 随深度不同而变化 ， 为 几十到1000多MPa；此外,还有较强的定 向压力作用。
裂隙式火山喷发常形成熔岩流与熔 岩被。 熔浆沿着山坡或河谷顺流而下，有 的呈狭长的带状，有的呈宽阔平缓的舌 状，冷却固结后称为熔岩流。当熔岩流 遇到陡崖时可形成熔岩流瀑布。 当喷发量很大时，熔浆可铺成一大 片，被覆在地面上，而后冷凝，称为熔 岩被。
夏威夷火山——熔岩流
图 7 7 黑 龙 江 五 大 连 池 熔 岩 流 瀑 布
液态喷出物 称为熔浆。熔浆与岩浆 的差别在于熔浆挥发分较少。熔浆冷凝后 形成的岩石称为熔岩。 基性熔浆的SiO2 含量低，挥发组分较 少，温度高，冷却慢，粘性小，流动快； 冷却后形成颜色较深的岩石，称玄武岩。 如果基性熔浆表面冷凝成塑性薄壳， 而下面熔浆继续流动，就会拖曳上部薄壳 使其产生波状起伏，形成波状熔岩；如果 下面熔浆还继续流动，使上部薄壳被拖引 成绳状构造，则形成绳状熔岩。
根据地质背景和物理、化学条件， 变质作用可分为以下四种主要类型。 ⒈接触变质作用 在侵入体与围岩 的接触带上，主要由岩浆带来的热量及 挥发性流体引起的变质作用。 主要变质因素是温度及化学活动性 流体，压力居比较次要的地位。 接触变质作用发生在高温、低压的 变质环境中。
接触变质作用的变质方式包括重结 晶作用、变质结晶作用与交代作用。 接触变质作用围绕岩体发生，离侵 入体越近变质作用越强，远离侵入体则 变质作用减弱直至完全消失，从而形成 以岩体为中心、变质程度向外逐渐减弱 的环带状接触变质带，称为变质晕。其 宽度一般为几米至1～2km。
浅成侵入体近地表，岩浆冷凝较快， 矿物结晶颗粒细小，岩石常为中细粒结构 或斑状结构；规模一般较小；岩石类型从 酸性到基性都有。 岩床 又称岩席，是厚度较小而面积 较大的层间（板状）侵入体，与顶、底板 围岩平行，接触面平坦，中部稍厚，向边 部逐渐变薄以至尖灭。
岩墙 厚度比较稳定且近于直立的 板状侵入体，长度为厚度的几十倍甚至 几千倍。岩墙又可称岩脉，也有人把规 模小、形状不规则或侵入在岩体中的脉 状岩体称为岩脉。 岩盆 中央部分厚度大，边缘厚度 小，中间略微向下凹的盆状侵入体。 岩盖 上凸下平的穹窿状侵入体。 由中部到边部，厚度迅速变小而尖灭。
在火山锥顶部常有低洼的部位，略 呈圆形，边缘很陡，火山物质由这里喷 出，称为火山口。 火山再次喷发时可以将原有的火山 口炸掉一部分，使火山口顶部扩大，成 为更大的洼地，叫破火山口。 与火山口相连的岩浆通道叫火山喉 管（也称火山颈）。
日本富士山
空 中 看 火 山 口
天池——火山口湖
美 国 西 部 的 火 山 颈
导致岩石温度升高的主要原因： ①岩浆侵入使围岩温度升高； ②地热增温使原岩温度升高； ③深部热流上升所带来的热量使岩 石温度升高； ④岩石受机械挤压或破裂错动时由 机械能转化的热量使岩石温度升高。
压力可分为静压力和动压力。 静压力又称围压，是由上覆岩石的 重量引起的压力。静压力的作用在于使 岩石体积缩小，导致矿物中质点间的距 离变小，促使矿物内部结构发生变化， 形成密度大、体积小的新矿物。
随着地球演化和地壳加厚，火山活 动有逐渐减弱的趋势。 根据火山活动的时间，可将火山分 为：死火山，即人类历史以来不再活动 的火山；休眠火山，是在人类历史上曾 有过活动而近百年来停止活动的火山； 活火山，是现在正在活动或近百年来有 过活动的火山。 死火山有可能再度活动而变为活火 山。
按火山通道的形状，可分为裂隙式 喷发和中心式喷发。 岩浆沿一个方向的断裂上升，喷溢 出地表，称为裂隙式喷发。这种喷发火 山口是长达数十公里以上的断裂带，或 者火山口沿断裂带成串珠状排列，往下 可连成墙状通道。 裂隙式喷发以粘性小、流动性大的 基性熔浆为主，多表现为沿裂隙缓慢溢 出，然后沿地面向各个方向流动而形成 熔岩被。
图7－2
黑龙江五大连池波状熔岩
波状熔岩
酸性熔浆富含 SiO2 和挥发组分，温 度较低，冷却快，粘性大，流动慢；冷 却后形成颜色较浅的岩石，称流纹岩。 块状熔岩 中性熔浆 SiO2 和挥发组分的含量以 及其他性质介于酸性和基性熔浆之间， 所形成的岩石称为安山岩。
枕状熔岩为基性熔浆水下喷发的 产物。 熔浆在冷凝固结过程中，如果成 分均匀，地形平坦，而且缓慢冷缩， 可形成垂直于冷凝面的裂隙，把岩石 分割成多边形柱状体，这种裂隙称为 柱状节理。
第七章
第一节 第二节 第三节
岩浆作用与变质作用
岩浆作用 变质作用 地壳中三大类岩石的演变
第一节 岩浆作用 一、喷出作用 二、侵入作用
岩浆是在地壳深处或上地幔形成的、 以硅酸盐为主要成分的、炽热、粘稠并富 含挥发分的熔融体。 岩浆形成后，沿着构造软弱带上升到 地壳上部或喷溢出地表，在上升、运移过 程中，由于物理化学条件的改变，岩浆的 成分不断发生变化，最后冷凝成为岩石， 这一复杂过程称为岩浆作用，所形成的岩 石称为岩浆岩。
化学活动性流体的作用： ①促使矿物组分的溶解和迁移，引 起原岩物质成分的变化； ②作为固体与固体之间发生化学反 应的媒介，具有极重要的意义； ③流体本身也积极参与了变质作用 的各种化学反应； ④流体的存在会大大降低岩石的重 熔温度，使变质作用的高温界限降低。
流体的来源包括岩石空隙中原已存 在的孔隙水、变质过程中从矿物结构中 析出的 H2O 及 CO2等挥发性物质、从岩浆 中分离出的挥发性组分以及从地下深处 分异上升的深部热液等。
接触变质作用
接触变质作用又可分为两种： 接触热变质作用 引起接触变质的主导 因素是岩浆侵入造成的温度升高，变质作用 方式主要为重结晶作用和变质结晶作用，变 质前后岩石的总体化学成分无明显变化。 接触交代变质作用 引起变质的因素除 温度以外，从岩浆中分泌的挥发性物质所产 生的交代作用具有重要意义。变质前后原岩 的总体化学成分有显著变化，同时有大量的 新矿物形成。
⒉动力变质作用 是指在定向压力 作用下，岩石发生破碎、变形以及伴随 有重结晶等的作用。它主要发生在断裂 带，因此，动力变质作用又称为断裂变 质作用。 动力变质作用所形成的动力变质岩 在平、剖面上均呈线性或带状分布。动 力变质岩也称为断层岩，如碎裂岩和糜 棱岩。动力变质带的规模变化很大。
断层带动力变质岩的剖面结构
图7－1 美国西部 圣海伦斯火山 1980年的 猛烈式喷发
气态喷出物 火山从开始喷出至终止 时都有气体喷发。随着岩浆向上运移，压 力逐渐降低，溶解在岩浆中的挥发性组分 就以气体的形式分离出来。 岩浆喷出后压力急剧降低，更多气体 进一步释放出来。气体中以水蒸汽为主， 此外有CO２、SO２、N２、H２S以及少量CO、 H２、HCl、NH3、NH4Cl、HF等。 预示火山活动的进程 凝华物
图7－3
枕状熔岩
图7－4
玄武岩的柱状节理
固态喷出物 由于气体的膨胀力 及其所派生的冲击作用，使火山喉管 及火山口附近的岩石被炸碎并抛射出 来，未冷凝的岩浆呈团块、细滴喷向 空中并在空中或落地后凝结为固体， 它们均属于固态喷出物，统称为火山 碎屑物。 火山岩可分为熔岩、火山碎屑岩 两种类型。
变质作用的主要方式： 重结晶作用是指岩石在固态下，同种 矿物经过有限的颗粒溶解、组分迁移，然 后又重新结晶成粗大颗粒的作用，在这一 过程中没有形成新矿物。 变质结晶作用又称重组合作用或变质 反应，是指在原岩总体化学成分基本不变 的情况下，原有的矿物或矿物组合转变为 新的矿物或矿物组合的作用。
交代作用是指化学活动性流体与岩石 之间发生的物质置换或交换作用，结果不 仅形成新矿物，而且岩石的总体化学成分 发生改变。如： KAlSi3O8 + Na+ → NaAlSi3O8 + K+ (钾长石) (带入) (钠长石) (带出) 变质分异作用是指成分均一的原岩， 经变质作用后，形成矿物成分不均匀分布 的过程。
动压力是由构造运动所产生的定向 压力。 动压力产生压力差，引起矿物的压 溶作用，导致原岩发生矿物的重新分异 与聚集，造成矿物定向排列；还会造成 原岩破碎或变形，从而改造原岩的结构 与构造。
化学活动性流体是指在岩石空隙中 具有很大挥发性和活动性的流体。其组 分以 H2O 及 CO2为主，并包含多种其他易 挥发物质及其溶解的矿物成分。 在温度、压力较高的条件下，这种 流体常呈不稳定的气－液混合状态，因 而具有较强的物理化学活动性，在变质 过程中起着十分重要的作用。
火山弹是岩浆喷出物，喷离火山 口时为炽热的熔浆团，而后在空中旋 转运移时，发生不同程度的冷却或固 结，落地时可呈现不同的形态。如纺 锤形、麻花状、饼状或不规则状火山 弹、火山渣等。 火山弹平均直径＞64mm，最大可 达6m（长径）以上。
图7－5
黑龙江五大连池的火山弹
A.麻花状火山弹（长34cm ）；B.火山渣（长14cm）