岩石学教案(火成岩部分)

2、Al2O3 和 K2O+Na2O 的含量对矿物成分的影响 不同的碱和 Al2O3 含量火成岩，其矿物组合有很大差别。具体可简单总结如下： （1）过饱和岩石（过铝质岩石） ： Al2O3 > (CaO+ K2O+ Na2O) ，特征是常出现富铝 的矿物，如白云母、黄玉、电气石、锰铝－铁铝榴石、刚玉、红柱石和矽线石，斜长 石、钾长石和石英是常见矿物。 （ 2 ） 钙 碱 性 岩 石 （ 偏 铝 质 岩 石 ） : (K2O+Na2O)<Al2O3<(CaO+K2O+Na2O) ， 出现的矿物是黑云母、普通角闪石、普通辉石、透辉石、斜长石、碱性长石和石英。 不见碱度高的暗色矿物。 （3） 碱过饱和岩石（过碱质岩石）: Al2O3< (K2O+Na2O) ，以出现碱性铁镁矿物为特 征，如霓辉石、霓石、黑榴石、钠闪石、钠铁闪石和富铁云母等，还有黄长石、碱性 火山玻璃，以碱性长石为主，副长石常见。而斜长石无或很少，石英只在高硅岩石中 出现，其它岩石中无或很少。 （四）火成岩形成条件对矿物组合的影响 1、深成岩：岩浆在地下深处，温度下降缓慢，压力较高，结晶时间充足——低温矿物 组合。 出现：α-石英、正长石、微斜长石、低温斜长石、普通辉石、透辉石，角 闪石和黑云母无暗化，无玻璃质。 2、火山岩：环境由地下高温高压急速变成地表的常温常压，岩浆冷却快来不及结晶形 成玻璃或生成细粒矿物——高温矿物组合（喷出后结晶的和早先于地下结晶的矿物都 有）和含水矿物暗化。 出现： β-石英、方石英、鳞石英、透长石、歪长石、高温斜长石、白榴石、 易变辉石、玻璃质，角闪石和黑云母多暗化。 二、 火成岩的结构与构造 研究意义 结构和构造通称为组构，是岩石分类命名的重要依据。不同产状、不同形成条件 的岩石在组构上是不同的，因此岩石的组构特征是反演岩石形成过程和形成条件 的重要标志。 （一） 、火成岩的结构（texture） 1、结构的概念：指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度和矿物之 间的相互关系。 2、结构的分类：结构可以从不同的角度去描述，也就是说结构具有不同的分类依据， 目前结构的分类依据主要包括结晶程度、颗粒大小、自形程度、矿物之间的相互关 系和矿物的排列方式。 1）依据结晶程度分为：全晶质结构、半晶质结构、隱晶质结构、玻璃质（非晶质）结 构。 2） 依据颗粒绝对大小分为： 粗粒结构 （﹥5mm） 、 中粒结构 （2-5mm） 细粒结构 （0.2-2mm） 、 微粒结构（﹤0.2mm） 。当颗粒粒度﹤0.02mm 时，肉眼无法分辨，为隱晶质，当颗 粒粒度﹥1cm 时称巨晶，﹥3cm 称伟晶。 3）依据颗粒的相对大小分为：斑状结构、不等粒结构、等粒结构。斑状结构与不等粒 结构的主要区别是斑状结构具有两个不连续的粒级，分别属于不同的世代。 4）依据矿物的自形程度分为：自形结构、他形结构、半自形结构。自形程度指组成岩 石的矿物形态特点， 5）依据矿物之间关系分为：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、填隙结构等。 6）依据矿物的排列方式分为：交织结构、粗面结构等
岩石学教案（火成岩部分）
授课题目 教室设备与教具 第二章 火成岩的基本特征与分类 多媒体课件 授课学时 课 型 6 讲授 （ 6 ） 、 实验（ ）
教学目的
1、掌握火成岩的火成岩化学成分、矿物成分特征及化学成分对矿物共生组合的影 响。 2、掌握火成岩结构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ概念、划分依据、特征结构的鉴别。 3、火成岩构造的概念、常见类型、特征构造的鉴别。 4、了解火成岩的分类依据，熟练掌握火成岩 QAPF 双三角分类图解。 教学重点：化学成分对矿物共生组合的影响；结构和构造的概念、影响因素、分类 依据、特征结构和构造的鉴别， 难点：化学成分对矿物共生组合的影响。 路凤香等主编. 岩石学. 北京: 地质出版社, 2002 年. 林景仟 主编. 火成岩岩类学与岩理学. 北京：地质出版社，1995. 邱家骧主编. 岩浆岩岩石学. 武汉: 中国地质大学出版社, 1985. 教 学 内 容 提 要 学时分配 及备注
③ 副矿物： 含量很少，常小于 1％，通常不参与岩石分类和命名。 但它们对于 了解一个岩体的形成条件，确定岩体时代有重要意义。常见的有磁铁矿、磷灰石、锆 石、独居石、榍石、褐帘石等。 (4)、据矿物的成因类型 2 学时 ① 原生矿物： 岩浆冷凝过程中形成的矿物。 高温矿物； 低温矿物 ② 次生矿物：在岩浆已基本上凝固成固体的岩石后，由于受残余挥发份和岩浆期后 流体作用（蚀变、交代、充填）而生成的矿物，常交代原生矿物或充填在矿物的孔隙 及晶洞中。其中原生矿物常发生以水化或碳酸盐化为主的蚀变作用，生成蚀变矿物 。 ③ 它生矿物：它们是由于岩浆同化了围岩和捕虏体所引起的。这类矿物的形成反映 了岩浆中外来组分的参与。 如有些富铝矿物红柱石、堇青石、矽线石就是岩浆同化了 富铝围岩的产物。 2、火成岩中的矿物共生组合规律-- 6 种典型的岩浆岩矿物共生组合 （1）橄榄石＋辉石组合: 相当于超基性岩，钙、铁、镁多而硅少，且贫碱，出现 大量镁铁矿物（橄榄石－辉石等） ，不出现石英和长石。 （2）基性斜长石＋辉石组合：相当于基性岩，铝和钙较多，铁、镁和硅均较充分，主 要形成基性斜长石和辉石，二者近于 1:1，不出现石英。 （3）中性斜长石＋角闪石组合：相当于中性岩，钠、钾略有增加，铝、硅、钙、铁、 镁均较充分，主要形成中性斜长石、角闪石、黑云母，可能出现少量石英和钾长石。 浅色矿物：暗色矿物≈2:1。 （4）石英＋钾长石＋酸性斜长石＋黑云母组合：相当于酸性岩，钠、钾、硅含量高， 铁、镁、钙低，石英、钾长石、酸性斜长石等浅色矿物为主。 （5）钾长石＋黑云母＋角闪石组合：其 SiO2 相当于中性岩，钠、钾高而铁、镁低‘， 大量出现钾长石。 （ 6）霞石＋白榴石＋钾长石＋碱性暗色矿物组合： 其 SiO2 接近于基性岩（平均 53.36％） ，钠、钾含量很高，出现霞石、白榴石等矿物，因钠过多，故常出现碱性暗 色矿物。 （三）火成岩化学成分与矿物共生组合的关系 1. SiO2 饱和度对矿物共生组合的影响 （1）岩浆中 SiO2 过饱和：石英→游离的 SiO2 结晶产物，属硅酸过饱和矿物。 （2）岩浆中 SiO2 不饱和：镁橄榄石、副长石类及黑榴石、黄长石和刚玉等，它们 不能与石英平衡共生，属硅酸不饱和矿物 Mg2SiO4（镁橄榄石 ）+ SiO2（液相）→ MgSiO3（顽火辉石）(1557℃ ) NaAlSiO4（霞石）+2SiO2（液 相）→NaAlSi3O8（钠长石） KAlSiO4（白榴石）+2SiO2（液相）→ KAlSi3O8（正长石） （3）岩浆中 SiO2 饱和：除上述以外的一些矿物，如铁橄榄石、大多数辉石、角闪 石类、云母类和长石类矿物都属于硅酸饱和矿物，都可以与石英平衡共生。
教学重点与难点
教材与参考资料
一、火成岩的物质成分 火成岩物质成分研究的意义： 1 学时 (1) 火成岩物质成分是火成岩分类命名的基本依据； （2）为研究岩浆起源、演化和岩浆 物理性质提供重要依据 ； （3）为岩浆岩浆形成时的大地构造背景和岩石圈层的演化提 高重要信息。 （一）火成岩的化学成分 1. 主要元素（Major elements） ： O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, P, H, Mn, C 等，其中氧的含量最高。 常用氧化物的形式表示火成岩的成分，即：SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、 MgO、CaO、K2O、Na2O、 P2O5 、H2O 和 CO2 等 13 种，每种氧化物含量一般>0.1%，占 火成岩平均化学成分的 98%左右。 几种主要造岩氧化物 （1）SiO2 ：是最重要的成分，含量高，是岩石酸性程度（基性程度）的标志。随着 SiO2 含量的变化，其它氧化物呈现规律性的增加或减少。 超基性岩 SiO2<45% 基 性 岩 SiO2=45～52% 中 性 岩 SiO2=52～63% 酸 性 岩 SiO2>63% （2）Al2O3 ：在火成岩中含量仅次于 SiO2，SiO2 、Al2O3 与 CaO、Na2O、 K2O 一起组 成长石和副长石类矿物；与 FeO*、MgO、CaO 等结合形成辉石、角闪石、黑云母等矿物。 （3） Na2O 和 K2O ：是碱性长石的主要组成部分，当其含量较高时还可形成碱性暗色矿 物和副长石。 a. Al2O3< Na2O +K2O（分子数比，下同） ：碱过饱和岩石 b. Al2O3> Na2O +K2O+CaO（分子数比） ：铝过饱和岩石 1 学时 c. Na2O +K2O < Al2O3 < Na2O +K2O+CaO ：钙碱性岩
（4） FeO*、MgO、MnO 与 SiO2 结合形成橄榄石、辉石等矿物。 （5） TiO2 与 FeO 组成钛铁矿，与 CaO 结合生成榍石，与 P2O5、CaO 结合则形成磷灰石。 2. 痕量元素(Trace elements): 含量甚微，usually < 0.1%。 一般不以独立的矿物相出现。主要以类质同像形式替代矿物中的主要元素，其次是保 存在快速固结和冷凝的火山玻璃或气-液包裹体中，第三是吸附在矿物表面或以杂质的形式 存在于矿物矿物晶体缺陷的间隙中。 Li、V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Th、U、Zn、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Ta、Au、Ag、 Pt、W、Sb、Bi、Sn La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y 痕量元素的对研究岩浆的起源、演化、岩石系列划分和岩石形成机理等方面将提供重要信 息和证据。 3. 同位素(Isotope)： （1）稳定同位素：炭、氢、氧、硫 研究意义：主要用来获得岩浆源区的信息 （2）放射性同位素：火成岩研究中具有重要意义的放射性同 位素主要有 K-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb、ThPb、Re-Os 和 Hf。 研究意义：主要以此确定火成岩的形成年龄和岩浆源区及岩浆演化的示踪。 （二） 、火成岩的矿物成分 火成岩中的矿物组成能够反映岩石的化学成分，也是岩石分类命名的主要依据，还是判 断岩石生成条件的重要标志。 组成岩石的矿物统称造岩矿物，火成岩中常见的矿物只有 20 多种，它们被称为主要造岩 矿物。 火成岩中最主要的造岩矿物是：橄榄石类、辉石类、角闪石类、云母类、碱性长石类、斜 长石类、副长石类和石英类，等等。 1． 火成岩中矿物的划分 （1） 、据矿物的化学成分划分 ① 硅铝矿物：SiO2 和 Al2O3 含量较高，不含铁镁。如石英、长石类及似长石类。 ② 铁镁矿物：FeO 与 MgO 含量较高，SiO2 含量较低。如橄榄石、辉石类、角闪石类和 黑云母类。 （2） 、据矿物的颜色划分 ① 浅色矿物：颜色较浅的矿物，如白色、灰色和无色，与硅铝矿物相对应。 ② 暗色矿物：颜色较深的矿物，如黑色、绿色、褐色、蓝色等，与铁镁矿物相对应。 有些富含 Na2O 的暗色矿物称之为碱性暗色矿物，如霓石、钠闪石、星叶石等。 ※ 色率：暗色矿物在火成岩中的体积百分含量称为色率，根 据色率可以粗略判断岩石的 成分和酸性程度。它是火成岩分类命名的重要依据，例如：超镁铁质岩 M>90% 浅色岩：习惯上把花岗岩、正长岩等浅色矿物占优势的岩石称为浅色岩。其色率在 0～ 30 之间。 暗色岩： 色率在 60～100， 以暗色矿物占优势的岩石称为暗色岩。 如橄榄岩 、 辉长岩等。 （3） 、 据矿物在岩石中的含量 ① 主要矿物： 在岩石中含量多，对火成岩大类的划分和定名起决定作用的矿物。 如 石英、长石是花岗岩的主要矿物。 ② 次要矿物： 在岩石中含量次于主要矿物，不影响火成岩大类的划分和定名， 但对 确定岩石种属的进一步划分可起作用矿物。 如闪长岩中的石英，含量约 2％，没有石英也 叫闪长岩；当石英 5％时，则叫石英闪长岩。