定量化火成岩结构分析与岩浆固结的动力学过程
地球化学理解地球内部的岩浆活动
地球化学理解地球内部的岩浆活动地球内部的岩浆活动在地球化学领域扮演着至关重要的角色。
岩浆是一种熔融态的岩石物质，它在地球内部的不同层次中形成和循环，对地球表面的岩石构成、地壳形态和大气活动产生重要影响。
本文将通过解释地球内部的岩浆形成过程、岩浆的组成、运动方式以及岩浆活动对地球环境的影响等方面来深入理解岩浆活动对地球化学研究的意义。
一、地球内部的岩浆形成过程地球内部的岩浆形成主要与地球内部的高温高压环境有关。
地球内部由固态内核、液态外核、固态下地幔、半固态上地幔以及固态地壳构成。
当地球内部产生高压高温条件时，地幔中的岩石物质开始熔化形成岩浆。
岩浆的形成主要受到地幔中的地壳岩石的熔点及物质成分的影响。
二、岩浆的组成岩浆主要由硅酸盐类物质组成，包括硅酸盐矿物、氧化物、硫化物等。
硅酸盐矿物是地球上最常见的矿物组成之一，其中硅酸盐矿物的含量在岩石中占据重要地位。
氧化物主要指的是氧化铁、氧化铝等，硫化物主要指的是硫化铁等。
三、岩浆的运动方式岩浆的运动方式主要有两种，一种是由于地下高温高压环境的演化而引起的岩浆的推力和地壳运动的影响而使得岩浆从地下往上冲击，这种方式称为火山喷发。
另一种是岩浆在地壳、地幔中自下而上的运动，从地球内部升至地表，形成岩浆岩石体，这种方式称为侵入。
四、岩浆活动对地球环境的影响岩浆活动对地球环境产生着极大的影响。
首先，岩浆的喷发会产生大量的火山灰、烟尘和有害气体，对大气环境产生污染，并对人类和动植物的健康产生危害。
其次，岩浆的侵入会形成岩浆岩体，在地表上形成地理景观，并对地壳的构成和形态产生显著影响。
此外，岩浆活动还可能导致地震、地热资源的形成和构造的演化。
综上所述，地球内部的岩浆活动对地球化学研究至关重要。
通过对岩浆形成过程、组成、运动方式以及对地球环境的影响进行的科学研究，不仅可以深入理解地球内部的物质构成和演化过程，还可以为研究地球的动力学过程、资源勘探和灾害防治提供重要依据。
火成岩的结构和构造类型
火成岩的结构和构造类型可以分为以下几种：
1.火山岩：火山岩是在火山喷发过程中喷出的熔岩在空气中迅速
冷却凝固所形成的。
其结构为无规则排列的玻璃质或微晶质，构造类型为块状或流纹状。
2.火山碎屑岩：火山碎屑岩是由火山喷发物经过风化、侵蚀等作
用后在地表堆积形成的，其结构为不规则排列的碎屑颗粒，构造类型为角砾状或熔岩流状。
3.硅质岩：硅质岩是由富含二氧化硅的岩浆在地壳或地表冷却凝
固形成的，其结构为晶体排列有序的粒状或板状，构造类型为块状或流纹状。
4.碱性岩：碱性岩是由富含碱金属元素的岩浆在地壳或地表冷却
凝固形成的，其结构为晶体排列有序的块状或板状，构造类型为流纹状或梁状。
5.花岗岩：花岗岩是由深部岩浆在地壳中长时间熔融、晶体生长
后形成的岩石，其结构为晶体排列有序的粒状或板状，构造类型为块状或流纹状。
总之，火成岩的结构和构造类型主要受到其形成过程和冷却速度等因素的影响，不同类型的火成岩在构造和用途上也有所不同。
经典地质动图,彻底搞明白三大岩!(共25张PPT)
美国加州平衡石新西兰岩洞土耳其岩石美国犹他州岩石这些千奇百怪的岩石到底经历了什么呢？今天就跟随小桔展开一场神奇的旅行，详细了解一下岩石的前世今生吧！岩石循环岩石循环是随着时间变化，岩石类型不断转换的过程。
地表的矿物、岩石，由于风化作用，可以使其分解、破碎，在运动介质作用下（如流水、风等），被带离原位，作为沉积物沉淀下来，在更广阔的时间跨度里，沉积物硬化成沉积岩，这往往是依次侵蚀的。
但它们也可能被压缩和加热而形成变质岩，甚至融化，变成火成岩，将整个过程再经历一遍，这个过程即为岩石循环。
岩石循环的每一步究竟是什么样的呢？就让我们从风化作用开始介绍吧！风化作用风化作用（weathering)是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。
根据风化作用的因素和性质可将其分为三种类型：物理风化作用（physical weathering)、化学风化作用(chemical weathering)、生物风化作用(biological weathering)。
风化作用物理风化作用在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地发生机械破碎的过程叫做物理风化作用。
引起物理风化作用的主要因素有温差风化、冰劈作用等。
物理风化作用温差风化是指由于温度的变化，岩石反复膨胀和收缩，使岩石崩解的作用。
而冰劈作用是指由于气温的变化，岩石裂隙中的水反复结冰和融化，从而造成岩石裂隙不断扩大，使岩石发生崩解的作用。
冰劈作用可以看出，物理风化的结果，依次是岩石的整体性遭到破坏；随着风化程度的增加，逐渐成为岩石碎屑和松散的矿物颗粒。
碎屑逐渐变细，使热力方面的矛盾逐渐缓和，因而物理风化随之相对削弱，但同时随着碎屑与大气、水、生物等营力接触的自由表面不断增大，使得风化作用的性质向化学风化转化。
风化岩石化学风化作用在地表或接近地表条件下，岩石、矿物在原地发生化学变化并可产生新矿物的过程叫化学风化作用。
地质学知识：火成岩特征与火山岩的分类及演化
地质学知识：火成岩特征与火山岩的分类及演化火成岩是地球上最常见的岩石类型之一，它们形成于地球强烈的热力学过程之中。
这些过程包括熔岩活动、岩浆固化和火山喷发等。
火成岩的特点是具有特定的矿物成分和结构，这些特点可以用来对其进行分类和演化研究。
火山岩是指形成于火山喷发过程中的岩石。
与其他火成岩相比，火山岩具有较低的SiO2含量和较高的镁、铁和钙含量。
火山岩可以根据其化学特征和岩石组成进行分类。
常见的火山岩包括玄武岩、安山岩和流纹岩等。
玄武岩是最常见的火山岩之一。
它的主要矿物成分是较富Ca和Fe 的斜长石和较富Mg和Fe的辉石。
玄武岩可以分为基性玄武岩和酸性玄武岩两种类型。
基性玄武岩是富含铁和镁的火山岩，它们通常形成于海底喷发。
酸性玄武岩富含硅，是由高温高压下熔融变质而成的太古岩石，但也可形成于火山喷发。
安山岩也是一种常见的火山岩。
它的主要矿物成分包括斜长石、辉石和角闪石等。
安山岩是相对较酸性的火山岩，常常形成于火山口和爆发口处。
安山岩因为其中的高钠角闪石而得名。
流纹岩是一种特殊的火山岩，它通常在火山口处形成。
流纹岩的主要特征是具有类似于流水的流纹结构，因此得名。
它的矿物含量比其他火山岩低，但其中含有许多玻璃和钾长石。
流纹岩在地质学上有着重要的意义，由于其流纹结构可以记录火山喷发过程中不同时间的岩浆成分和温度变化。
火山岩的演化过程非常复杂。
其演化过程的主要驱动力是岩浆的移动和不同成分的分离。
在火山喷发过程中，岩浆在地壳中经历了多次熔融和冷却过程。
这导致了其化学成分的差异和矿物成分的变化。
火山岩的不同类别和特征是由这些演化过程所决定的。
总的来说，火山岩的形成和演化是地球内部非常复杂和有趣的过程。
它们提供了地球热力学和岩石学方面的重要信息，可以用来了解地球的内部构造和演化历史。
对火山岩的研究也可以为火山预测和地震预测提供有用的参考。
未来的研究还应深入探究火山岩演化过程中各因素的作用，以增进我们对地球内部和自然灾害的了解和预测。
岩浆岩成因导论课件第三章 岩石成因的化学和岩相学标志
II.地块分区、归属的同位素填图
• 样品：酸性片麻岩和部分花岗岩全岩 • 样品数依研究区范围而定，但至少要20个
样品 • 相应的薄片 • 最好主要氧化物\微量元素(包括稀土元素)
和同位素配套测定
二、岩石成分资料处理及应用
岩石化学是研究岩石化学成分特征、比
较化学成分之间关系、设计各种岩石化学计算 方法、分析岩石及岩系的碱度系列、矿物组合、 分类命名、成因来源、演化规律、构造环境、 物化条件、有关矿产等问题的一门科学。
岩石化学主要应用于结晶（岩浆岩、变
质岩）中，沉积岩中应用较少，在结晶岩中又 以岩浆岩应用广泛，尤其是结晶程度较差的火 山岩研究中最为常用，它已成为研究岩类学、
岩理学的最重要、也是最常用的手段之一。
岩浆岩中的主要造岩元素（主量元素）：O、Si、 Ti、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P、H（12种 元素），含量高。通常以氧化物的重量百分含量来 表示。
岩石样品经化学分析后，都以氧化物的重量百 分含量表示，岩石以硅酸盐为主，硅酸盐分析一般 为13项氧化物，由SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、 MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O＋、H2O－、 P2O5 ，其中H2O＋为结构水、结晶水， H2O－吸附水
库兹涅佐夫研究：
弱蛇纹石化超基性岩，Fe2O3＝4.91％，FeO＝2.22%， 强蛇纹石化超基性岩，Fe2O3＝7.11％，FeO＝0.43％
岩石在地表一般是遭受氧化作用，FeO易变为Fe2O3导 致标准矿物计算结果的误差，为了能充分利用受过不同程度 氧化的岩石的分析数据，又不影响标准矿物的数量，就要对 超过Fe2O3上限值的Fe2O3进行调整，把高于上限值的Fe2O3调 整为FeO，而FeO则限于上限值。
《岩石学》第1章 岩浆及岩浆作用
I. 压力增加,挥发份溶解度增加,粘度降低; II. 压力达到一定值,挥发份饱和,粘度随压力升高而增加.
粘度
饱 合 点
压力
二、 岩浆的物理性质
3、 岩浆的密度（一般为2.2g/cm3~3.1g/cm3）
影响因素：岩浆的化学成分、压力和温度 （1）化学成分：基性岩浆密度大，酸性岩浆密度小； （2）压力增加，分子间距减小，体积变小，岩浆密度增 大。 例如：玄武质岩浆 p=1×105pa时，ρ＝2.63g/cm3 p=17×108pa时，ρ＝2.90g/cm3 （3）温度增高，分子间距增大，体积膨胀，密度减小。
b. 岩盖：又称岩盘，上凸下平的穹隆状水平整合侵入体。
岩盖
岩盆
（一）、侵入岩的产状
1、 整合侵入体： c. 岩床（ 岩 席）：厚薄均匀的近水平产出的与地 层整合的板状侵入体。 d. 岩 鞍：产于强烈褶皱区，褶皱过程中，岩浆挤 入褶皱顶部软弱带－背斜鞍部或向斜槽部所形成的同生 整合侵入体。
（一）、侵入岩的产状
岩基
（二）侵 入 岩 的 相
侵入岩相的划分主要是以岩石形成的深 度为纲，深度不同，影响到岩浆的温度、 压力、冷却快慢、挥发份的散失等一系列 物理化学条件的差异，而这些条件与岩石 的成因及岩石外貌、成分等有不可分割的 关系。目前一般将侵入岩分为三种相：
a. 浅成相（0～3km）:细粒、隐晶质及斑状结构等， 可见熔蚀暗化现象。多见高温矿物，岩体规模较小。 ※浅成相与次火山相特征很相似，区别是看它们是否 与火山岩有成因联系，如果与火山岩有关系，则为次火 山岩；否则就是浅成岩。 b.中深成相（3～10km〕：中粒、中粗粒、似斑状结 构；多为中低温矿物；岩体规模较大。 c. 深成相（>10km)：岩体规模较大；结晶粗大，多 为块状规则；多为低温矿物。
岩石学
岩石学一、名词解释1、岩浆：在地球内部形成，以硅酸盐为主要成分的高温熔融体。
2、岩浆作用：从岩浆形成、运移到形成火成岩的全过程。
3、色率：岩浆岩中铁镁矿物含量的体积百分比。
4、脉岩：分布于深成侵入体内部或附近围岩中，充填在裂隙内，多呈脉状产出。
5、气孔和杏仁构造：当岩浆喷溢到地面，挥发份从中分离出来时，形成大量气泡，由于岩浆迅速冷却凝固，一部分气泡留在岩石中形成空洞；当气孔被矿物所充填时，为杏仁构造。
6、块状构造：组成岩石的矿物在整个岩石中分布均匀，无一定方向的排列。
7、枕状构造：海底溢出基性熔岩流的常见构造，形似枕头，一般顶面上凸，底面较平，自外向内由玻璃质变为显晶质。
8、柱状节理：地表喷出岩和熔结凝灰岩产生张裂隙，将岩石切割成规则的多边形柱状体。
9、堆晶结构：粗大的、相互联结的自形到半自形晶体间充填其它矿物的一种结构。
10、辉绿结构：基性浅成岩中，基性斜长石和辉石颗粒大小相近，自形程度好的斜长石呈板状，搭成三角形孔隙，其中充填他形的辉石颗粒。
11、辉长结构：基性深成岩中，基性斜长石和辉石的自行程度相近，均呈现半自形和他形。
12、花岗结构（半自形粒状结构）：暗色矿物自形程度较好，长石次之，石英呈他形充填在不规则空隙中。
13、交织结构：基质中平行排列的斜长石中分布辉石、角闪石和磁铁矿等小颗粒。
14、玻晶交织结构（安山结构）：基质由玻璃和斜长石微晶构成。
15、斑状结构：岩浆岩中矿物颗粒分为大小截然不同的两部分，大的称为斑晶，小的和不结晶的玻璃质称为基质。
16、间粒结构（粗玄结构）：较自形的条状斜长石微晶构成的不规则空间内充填细小的辉石、橄榄石磁铁矿。
17、间隐结构：小板条状微晶斜长石组成的不规则空隙中充填隐晶质和玻璃质。
18、玄武岩：基性喷出岩。
主要由基性斜长石和辉石组成。
岩石均为暗色，一般为黑色，岩石多具斑状结构，气孔构造和杏仁构造。
19、金伯利岩：超基性浅成岩，金刚石母岩，以灰绿色居多，具有细粒结构、斑状结构，角砾状构造。
《火成岩岩石学》笔记
《火成岩岩石学》读书随笔目录一、内容综述 (2)1.1 火成岩岩石学的定义和研究意义 (3)1.2 火成岩岩石学的发展历程和现状 (4)二、火成岩的基本概念 (5)2.1 火成岩的定义和分类 (6)2.1.1 岩浆岩的定义和分类 (8)2.1.2 火山岩的定义和分类 (9)2.1.3 玄武岩的定义和分类 (9)2.2 火成岩的矿物组成 (11)2.2.1 岩浆岩的矿物组成 (12)2.2.2 火山岩的矿物组成 (13)2.2.3 玄武岩的矿物组成 (14)三、火成岩的形成过程 (15)3.1 岩浆的形成和演化 (16)3.2 岩浆与围岩的相互作用 (17)3.3 火成岩的结晶和生长过程 (19)四、火成岩的结构和构造 (20)4.1 火成岩的结构分类 (21)4.1.1 全晶质结构 (23)4.1.2 非全晶质结构 (24)4.2 火成岩的构造分类 (25)4.2.1 构造岩 (26)4.2.2 斑状构造 (27)4.2.3 线理构造 (29)4.2.4 块状构造 (30)五、火成岩的分类和鉴别 (31)5.1 火成岩的分类方法 (33)5.2 火成岩的鉴别特征 (35)六、火成岩的应用 (36)6.1 地质勘探中的应用 (38)6.2 建筑工程中的应用 (39)6.3 矿产资源开发中的应用 (40)七、总结与展望 (41)7.1 本书的主要内容和学习重点 (42)7.2 火成岩岩石学的发展趋势和未来展望 (43)一、内容综述《火成岩岩石学》是一本深入探讨火成岩岩石学的专业书籍，它系统地介绍了火成岩的成因、分类、结构、构造以及岩石化学等方面的知识。
在阅读这本书的过程中，我深感其内容的丰富性和深度，对于理解地球的演化历史和地质构造具有重要的参考价值。
成因与分类：本书首先详细阐述了火成岩的成因理论，包括岩浆成因说、火山成因说等，并根据岩浆冷却速度和方式的不同，将火成岩分为深成岩、浅成岩和喷出岩三大类。
第二章 地质体的基本产状及沉积岩、火成岩构造
A、B、C和D 为层系，箭 头所指为细 层。
3、层理的识别
（1）岩石成份变化，系由成分差异而显示出层理； （2）岩石结构变化，指岩石粒度和形状的变化显示 出层理； （3）岩石颜色变化，由于颜色的不同显示出层理； （4）岩层的原生层面构造，包括波痕、泥裂、雨痕、 生物遗迹及其印模等。
二、利用沉积岩原生构造确定岩层的顶面和底面
与地形等高线交切关系，并显
示出一定的规律性，即在经过 山脊和河谷时，均呈“V”字形 态展布。 有下列三种情况：
(1) 岩层倾向与地面坡向相反：
在山脊处“V”字形尖端指 向山下，在沟谷处“V”字形尖
端指向上游。
(2) 岩层倾向与地 面坡向相同，且岩 层倾角大于地面坡 角时： 在山脊处“V” 字形尖端指向山下， 沟谷处“V”字形尖
端指向上游。
(3) 岩层倾向与坡向 相同，但岩层倾角小 于地面坡角时： “V”字形尖端在
山脊处指向山下，沟
谷处指向上游。
二 倾斜岩层的新老分布：
正常情况下倾斜方向为新 岩层
三 倾斜岩层的厚度：
1 真厚度 h 2 水平地层厚度 hf 3铅直地层厚度 hg
四 倾斜岩层的露头宽度
（地面露头宽度和水平露头宽 度） 影响因素有：真厚度 产状 地形
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倾斜
水平
直立
倒转
倾斜平面的产状要素
二、线状结构的产状要素
1. 倾伏向：某直线（下端）在水平面上的投影
所指的方向
2. 倾伏角：某直线与水平面的交角（最大交角） 表示方法：倾伏向∠倾伏角，如：45º 51º ∠ 3. 侧伏角：直线在倾斜平面上时，该线与该平面
走向线的锐夹角
4. 侧伏向：锐夹角所在的走向线那一端的方向 表示方法：侧伏角侧伏向，如：15E
地质学基础 讲5-讲6-岩浆作用和岩浆岩
一、基本概念
1．岩浆(Magma)：是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的
炽热、粘稠、含有挥发分的熔融体（熔体），岩浆之中还可以含少量 固体物质（矿物晶体和岩石）。
岩浆岩（igneous rock）是由岩浆冷却固结形成的岩石。
岩石圈深处形成的富含挥发份的粘稠的硅酸盐熔融体。 2．特 征：
A、主要成分是K+,Na+,Ca2+,Mg2+,Fe2+,Fe3+,Al3+阳离子和硅酸根络阴
1、岩基；2、岩株；3、岩墙；4、岩床；5、岩鞍；6、被剥蚀露出的岩鞍； 7、火山颈；8、复式火山；9、熔岩流；10、火山灰流；11、小型破火山 口；12、大型破火山口；13、火山碎屑流；14、小火山
实例
秦皇岛燕塞湖采石场与沙锅店
燕塞湖采石场的一条正长斑岩岩墙（深灰色）侵入于斑状石英正长岩（浅色）之 中； 沙锅店东山梁侵入于早奥陶世亮甲山组灰岩之中的花岗斑岩岩墙（浅色），岩墙 产状陡立。厚度较大（约10m），由于与灰岩围岩相比抗风化能力明显较强，象 城墙一样突出于地面。 王家生摄于2003
三、侵入体的特点 1．侵入体的产状
侵入体产出的形态，大小和围岩的接触关系 A 不整合侵入体：侵入体与为围岩的接触面切穿围岩的层理或片理 岩基：出露面积大于100km2，在平面上多呈长圆形或条带状； 岩株：出露面积小于100km2，平面上多近圆形或不规则； 岩墙：产状陡立且厚度稳定的板状侵入体； 岩脉：厚度不大且很不规则的小型侵入体； B 整合侵入体：侵入体与围岩接触面基本与围岩的层理或片理平行 岩盆：中央微向下凹的大型侵入体； 岩床：厚度稳定的板状侵入体； 岩鞍：侵入于褶皱转折端虚脱空间内侵入体，呈新月形或鞍 状；
3．岩浆岩中矿物共生组合规律
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第17卷第1期2010年1月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)
EarthScienceFrontiers(ChinaUniversityofGeosciences(Beijing);PekingUniversity)Vol.17No.1Jan.2010
收稿日期:2009211229;修回日期:2009212203
基金项目:河南省地质矿产重大科技攻关计划项目(26417);国家自然科学基金项目(90814007);国家自然科学基金对外交流与合作项目(40911120079,RFBR2GFEN08205292224)作者简介:杨宗锋(1984—),男,博士研究生,矿物学、岩石学、矿床学专业,主要从事岩浆活动与成矿作用研究。E2mail:yangzfeng2008@
163.com
定量化火成岩结构分析与岩浆固结的动力学过程杨宗锋1, 罗照华1, 卢欣祥211中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京10008321河南省国土资源科学研究院,河南郑州450053
YangZongfeng1, LuoZhaohua1, LuXinxiang211StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessesandMineralResources,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China
21ResearchInstituteofLandandResources,Zhengzhou450053,China
YangZongfeng,LuoZhaohua,LuXinxiang.Quantitativetexturalanalysisofigneousrocksandthekineticsanddynamicsofmagmasolidificationprocesses.EarthScienceFrontiers,2010,17(1):2462266
Abstract:Quantitativetexturalanalysisofigneousrockshasbeenimprovingthetraditionalqualitativeandsemi2quantitativepetrographicmethodstoanewlevelthatcanbecomparedtogeochemicalanalysis,whichin2cludescrystalsizedistribution(CSD),spatialdistributionpattern(SDP),crystalalignmentfactor,dihedralan2gle,etc.Thesequantitativetexturalanalysistechniquesandtheirbasictheoreticalequations,magmadynamicandkineticimplicationsandapplicationprocessesareintroducedandsummarizedinthispaper.Inparticular,theprinciplesandcurrentsituationsoftwodimensionalthinsections,serialthinsectionsandX2raytomo2graphytechniquesinquantitativetexturalanalysisaresummarized.Theclosureandvalidityofcrystalsizedis2tributionarediscussedbriefly.Someimportantkineticsanddynamicsofmagmasolidificationprocesses,inclu2dingcrystalnucleationandgrowth,crystalaccumulation,fractionationandfragmentation,magmamixing,compaction,compaction2pressure2solutionandmagmaflow,texturaladjustmentandequilibration,arecompre2hensivelyelaboratedwithregardtocrystalsizedistribution.Combinedwiththepublisheddatasetofcrystalsizedistributionandspatialdistributionpattern,thecharacteristicsoftheclosedandopenmagmaticsystemsaresummarizedbrieflyintermsofthequantitativetexturalparameters,andthekineticprocessesofmagmaso2lidificationdisplayedbythecorrelationsofthetexturalparametersarealsopresented.Finallytheanalyticalproceduresandattentionsofthetwodimensionalthinsectionstechniquearediscussed,anditcanbeconcludedthatthecomprehensivetechniquesofcombiningquantitativetexturalanalysiswithgeochemicalanalysiswouldbecometheimportanttoolsforstudyingthedynamicprocessesofdiagenesisandmineralization,andwouldalsoextendtothefieldofthediagenesisandmineralizationmechanismsanalysisofmagmaticrelateddepositsandoredepositsforecastinginfuture.Keywords:igneousrockstexture;quantitative;crystalsizedistribution;spatialdistributionpattern;kineticsanddynamicsofmagmasolidification杨宗锋,罗照华,卢欣祥/地学前缘(EarthScienceFrontiers)2010,17(1
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摘 要:定量化火成岩结构分析将传统的定性或半定量化的岩相学研究提高到了与岩石地球化学分析相比拟的定量化程度,实现了诸如晶体粒度分布、晶体空间分布、晶体定向程度分析和二面角测量等方面的定量化研究。集中介绍了以上4种国际上应用广泛的定量化火成岩结构分析方法,包括各种研究方法的基本理论公式、岩浆动力学意义和实现方式。详细介绍了定量化火成岩结构分析中处于核心地位的晶体粒度分布理论,
概括了二维岩石薄片法、三维连续剖面法和X射线层析技术,在定量化火成岩结构分析中的应用原理和现状。对晶体粒度分布分析中数据的封闭性和有效性检验进行了简要论述。综合阐述了晶体成核生长,晶体的聚集、分离和分解,岩浆混合,压滤、压熔和岩浆流动,结构的调整和平衡等一些基本的岩浆动力学过程中晶体粒度分布特征的表现。结合一些已发表的晶体粒度分布和晶体空间分布数据,简要概括了重要的基本定量化火成岩结构参数所表达的封闭和开放岩浆体系的特征,以及参数间协变关系所反映的岩浆固结动力学过程。最后给出了二维岩石光薄片分析法的基本流程和注意事项,认为今后定量化火成岩结构分析和地球化学分析结合在一起的综合方法,将成为研究成岩成矿动力学过程的重要手段,也将会逐步扩展到岩浆相关矿床中成岩成矿机制分析和成矿预测的方向。关键词:火成岩结构;定量化;晶体粒度分布;晶体空间分布;岩浆固结动力学中图分类号:P5881114 文献标志码:A 文章编号:100522321(2010)0120246221
火成岩造岩矿物的成核和生长取决于体系的物理化学条件及其与环境之间的相互关系。因此,体系的化学组成、温度、压力、流体条件等强烈影响到矿物的晶出顺序、晶体形态、颗粒大小和展布方式等岩石结构特征。此外,这些因素的变化速率也对岩石结构具有重要影响。据此,火成岩结构不仅取决于体系内部的物理化学条件,而且与环境的物理化学条件密切相关,是体系与环境复杂相互作用的产物。在很多岩石学教材中都给出了类似图1所示的晶体成核和生长速率与过冷度的关系图解[1],这种
复杂的相互作用造就了复杂多样的岩石结构类型,
因而岩相学特征可以提供非常直观而重要的岩石成因信息。例如,斑状结构是岩浆两阶段或多阶段固结的产物,反映了岩浆自岩浆房快速上升。然而,长期以来火成岩结构特征一直没有得到充分的重视,
多数情况下仅作为一般性描述术语出现在各类文献中。而从20世纪80年代末,结晶岩(火成岩和变质岩)的定量化岩石结构研究开始得到不断发展和完善,使得透过岩石结构、定量化的分析岩浆作用和变质作用中涉及晶体成核生长的动力学过程成为可能。目前定量化火成岩结构分析,已经成为一种重要的研究火成岩形成与演化过程中多种动力学过程(晶体的分离与聚集、晶体的成核和生长速率变化、
孔隙熔体迁移和渗透、岩浆混合、岩石结构的退火与增粗[2210]、矿物压缩变形和重结晶[11]、岩浆作用的时间尺度[12]、熔体、流体渗透对矿物粒度的影响[13214]、岩浆侵位机制与多阶段冷却[4,15218])的方法。定量
化火成岩结构分析已在国外发展和应用了二十几年,近些年在国内也有几个应用实例,但国内的分析
图1 晶体成核速率和生长速率随过冷度增加的象征性变化曲线[1]Fig11 Typicalcurvesforvariationofnucleationrate(N)andgrowthrate(G)withincreasingundercooling(ΔT)[1]
方法依然是该理论体系发展早期精度相对较低的方法,分析结果缺乏有效性检验,应用过程中对于部分理论公式的理解存在偏差[19222]。基于以上原因,笔者对定量化火成岩结构分析方法的基本原理及其应用和发展现状做一简单综述,并详细介绍一种使用广泛、较为精确的分析方法,供大家参考,由于学术水平和理解能力有限,难免出现解释不清和理解错误之处,敬请读者原谅和指正。
1 火成岩结构定量化分析的基本方法111 晶体粒度分布理论1988年Marsh[8]首次将化学工程领域发展起