火成岩

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火成岩产状立体示意图

  火成岩汉语拼音:Huochengyan;英语:Igneous rock),又称岩浆岩。由熔融岩浆直接冷却固结形成的各种结晶质或玻璃质岩石。是从地壳深处或上地幔产生的高温熔融岩浆,受到地质构造作用的影响,在地下一定深处或喷出地表后冷却形成的。是三大岩石类型之一(另二类是沉积岩变质岩)。

  有人认为火成岩与岩浆岩是同义语,但实际上它们不完全相同。因为火成岩一词包括一些由非岩浆作用形成的外貌和成分与岩浆岩基本相同的岩石。这种岩石往往由深变质作用形成,特别是花岗岩类常见。

  许多金属和非金属矿产,稀有、稀土、放射性等矿产大多蕴藏在火成岩中,或与火成岩在成因和时空上有密切的关系。超基性岩类多与矿床有关,基性岩类多与钒钛磁铁矿、铜镍矿床有关,中酸性岩类多与夕卡岩型的矿关系密切。与花岗岩有关的多金属矿有等,碱性岩类中常有丰富的稀有和稀土元素矿床。花岗岩等各种火成岩常常是高贵的装饰石材和建材,酸性火山岩可做良好的保温、隔音原材料。玄武岩的气孔中常形成有价值的冰洲石玛瑙。玄武岩和辉绿岩还是铸石和生产岩棉的主要原料,也是生产水泥的配料。

化学成分[编辑 | 编辑源代码]

  火成岩几乎包括了地壳中所有的化学元素,按其含量、地球化学行为和在火成岩中的意义,可分为主要造岩元素微量元素稀土元素同位素等种类。火成岩中主要的元素有12种,即。这些元素占火成岩的总重量达99%以上,属主要造岩元素。其中前10种元素含量最多,占火成岩总重量的99.25%,并以氧的含量最高,约占总重量的47%。火成岩的成分一般以元素的氧化物表示,SiO2、Al2O3、TiO2、FeO、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5等含量占火成岩的平均化学成分达99.5%(重量百分比),并在各类火成岩中均有出现。各种主要氧化物含量有一定变化范围,如SiO2多为34%~75%,少数可达80%,Al2O3为0~20%,MgO为2%~35%,有些可达35%以上,CaO为0~15%,少数可达23%,FeO+Fe2O3为0~15%,FeO一般高于Fe2O3,Na2O为0~10%,少数可接近20%,K2O为0~10%,某些火成岩中可达18%,且往往是Na2O>K2O。TiO2一般小于5%,MnO小于2%,多数为0~0.3%,P2O5小于3%,一般为0~0.5%。SiO2是火成岩中一种很重要的氧化物,其含量多少反映火成岩的酸度、基性程度和SiO2的饱和度,SiO2含量还是火成岩分类的重要依据。

矿物成分[编辑 | 编辑源代码]

  自然界中造岩矿物有千百种,但常见的主要造岩矿物仅有20多种,如石英长石(正长石、微斜长石、钠长石、更长石、中长石、拉长石)、黑云母角闪石辉石橄榄石霞石白榴石磁铁矿钛铁矿磷灰石锆石榍石等。其中以长石类最多。根据这些矿物的成分,又可分为硅铝矿物(又称浅色矿物)和铁镁矿物(又称暗色矿物)。浅色矿物包括石英、长石类、似长石类,其成分以硅铝为主,不含或含很少的铁镁成分,故矿物颜色都很浅。暗色矿物包括橄榄石类、辉石类、角闪石类、黑云母类,其成分含铁镁较高,故其颜色一般较深。暗色矿物在火成岩中体积含量的百分数,称为火成岩的色率,又称颜色指数。一般火成岩的标准色率是:超基性岩为90,基性岩为50,中性岩为30,酸性岩为10,在此数值基础上可有10左右的变化范围。

  按造岩矿物在火成岩中的含量和对火成岩分类命名所起的作用,又把造岩矿物分为主要矿物、次要矿物、副矿物三类。主要矿物在火成岩中含量最多,是确定岩石大类名称的主要依据,含量常大于15%。如花岗岩类中石英和长石是主要矿物。次要矿物是岩石中含量少于主要矿物的矿物,一般含量约5%~15%,对决定岩石的大类名称没有影响,而对火成岩进一步划分种属则是主要依据。黑云母或角闪石,常是花岗岩中的次要矿物。副矿物在岩石中含量小于1%~2%,在岩石的分类命名中一般不起作用,但其含量或在研究某些问题方面有一定意义时也可影响岩石的命名,如锆石型花岗岩,电气石花岗岩等。常见的副矿物有磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、锆石、榍石等。

  火成岩的矿物按其成因又可分为三种类型,即原生矿物、他生矿物、次生矿物。原生矿物是由岩浆冷却过程中直接结晶的矿物。他生矿物是岩浆同化了围岩或捕掳体而形成的矿物,如花岗质岩浆同化了泥质围岩,可形成一些富铝的他生矿物,如董青石、红柱石、夕线石等。次生矿物是火成岩受地表风化而形成的新矿物,又称表生矿物。

火成岩的结构[编辑 | 编辑源代码]

  组成火成岩的矿物的结晶程度、颗粒大小、自形程度和矿物之间的互相关系。根据岩石中结晶质与非结晶质(玻璃)的比例,可把结构分为三种类型:

  1. 全晶质结构 岩石由全部结晶的矿物组成。表明岩浆是在温度缓慢下降的条件下结晶的,多见于深成火成岩中。
  2. 半晶质结构 岩石由部分结晶矿物和部分未结晶的玻璃质组成,表明岩浆降温较快,多见于浅成岩和部分喷出岩中。
  3. 玻璃质结构 岩石全部或几乎全部由非结晶的玻璃质组成,是在岩浆快速降温下固结而成,主要见于喷出岩、超浅成侵入岩或侵入岩体的边部。

  根据组成火成岩主要矿物的粒径大小和肉眼下可辨认的程度先分为两类结构:

  1. 显晶质结构 是肉眼观察时可辨别矿物的颗粒者。按主要矿物粒径的绝对大小又可分为巨粒(伟晶)结构(粒径大于10毫米),粗粒结构(粒径大于5毫米),中粒结构(粒径5~2毫米),细粒结构(粒径2~0.2毫米),微粒结构(粒径小于0.2毫米)。
  2. 隐晶质结构 是指矿物颗粒很细,肉眼无法分辨出矿物颗粒者。岩石外貌致密,常有弧面断口,是浅成岩常见的结构。

  按照矿物颗粒的相对大小,又可分为等粒结构、不等粒结构、斑状结构和似斑状结构。

  1. 等粒结构 指火成岩中同种主要矿物的粒径大小基本相等。
  2. 不等粒结构 是指岩石中同种主要矿物粒径大小不相等。
  3. 斑状结构 是指岩石中矿物粒径分属大小不同的两群,中间基本没有过渡的粒径,粒径大的矿物称为斑晶,小的矿物(隐晶质)或不结晶的玻璃质称为基质。
  4. 似斑状结构 是指斑状结构中的基质是显晶质,矿物粒径较粗,肉眼容易看清楚矿物颗粒,有的可达到中–粗粒程度。似斑状结构多在浅成岩和部分深成岩中见到。

  依据矿物的自形程度可分为:

  1. 全自形粒状结构 指组成岩石的矿物各个晶面发育完善。这种结构在火成岩少见。
  2. 半自形粒状结构 指组成岩石的矿物部分晶面发育完善,部分发育不完善,这种结构在火成岩中最常见。
  3. 全他形粒状结构 指组成岩石的矿物基本无完整的晶面发育,形成不规则外形的矿物颗粒,这种结构在火成岩中也不多见。

  根据组成岩石的矿物之间互相关系,又可分出不同结构,常见的有文象结构、条纹结构、蠕虫结构、反应边结构、包含结构。

  1. 文象结构 是具有一定规则形态特征的石英有规律地交生在钾长石中,这些石英成嵌晶状,在正交偏光下同时消光。肉眼能看清楚的称文象结构,只能在显微镜下才能看清楚的,称为显微文象结构。
  2. 条纹结构 是钠长石成条纹状与钾长石交生所形成。
  3. 蠕虫结构 形似蠕虫状的石英颗粒生长在酸性斜长石中则形成蠕虫结构。
  4. 反应边结构 是先结晶的矿物与熔浆发生反应,在先结晶的矿物周边形成一圈成分不同的新矿物。如橄榄石周边常有斜方辉石、角闪石反应边矿物的形成。
  5. 包含结构 较大的矿物晶体中包含了一些其他矿物小的晶体称为包含结构,又称嵌晶结构。

  有些浅成侵入岩,脉岩还有辉绿结构、煌斑结构、细晶结构。上述的各种结构,多是火成侵入岩中常见的 。

火成岩的构造[编辑 | 编辑源代码]

  组成火成岩不同矿物集合体之间或矿物集合体与岩石其他组成部分之间的排列方式或充填空间的方式所构成的岩石特点。常见的构造有以下几种:

  1. 块状构造 是一种均匀构造。组成岩石的矿物在岩石中均匀无序地分布,是火成岩中最常见的构造。
  2. 条带状构造 一种不均匀构造,指岩石中不同成分、颜色、结构形成有规律的条带状分布,常见于层状辉长岩中。
  3. 斑杂构造 一种不均匀构造,岩石的不同部位,在颜色、矿物成分或结构构造上有明显的差别,整个岩石外貌具复杂的斑块状。
  4. 球状构造 由矿物围绕某个中心结晶成球体或椭球体状,其中有些矿物可呈放射状排列。
  5. 晶洞构造 在侵入岩中发育一些原生的近圆状或椭圆状的孔洞。若在晶洞壁上生长一些自形程度好的矿物,可称晶簇构造或晶腺构造。
  6. 流面流线构造 岩石中片状、板状矿物和扁平状析离体、捕掳体平行定向排列形成流面构造,而一些针状、长柱状、纤维状矿物定向平行排列形成流线构造。
  7. 气孔构造 岩浆中含有较多的气体,岩浆冷却后气体逸去留下的空洞。常见于喷出岩中。
  8. 杏仁构造 岩石中气孔被后来的物质如硅质、方解石、绿泥石等充填形成似杏仁状的物体。
  9. 枕状构造 岩浆从海底喷发或是陆上喷发的岩浆流入水体中而形成的一种熔岩枕状体,外形多为椭球状、面包状。枕体外表有冷凝边、内部有同心圆状或放射状的气孔分布,中心有时形成空腔。多见于基性海相火山岩中。
  10. 流纹构造 不同岩浆成分、不同颜色、不同结构构造形成较细、较规则、延续性好的一些条纹在岩石上定向平行排列的现象,常见于流纹岩中。
  11. 珍珠构造 酸性火山玻璃在快速冷却或水化过程产生张应力而产生弧形或同心圆状的裂纹,形成许多小豆状的玻璃质球状裂开。
  12. 柱状节理构造 在较厚层的熔岩中形成一些垂直于层面生长的规则柱体,柱体形状多为三角形、五角形、六边形,也有四边形、七边形的。其成因一般认为是由于岩浆均匀缓慢冷却收缩形成的。

火成岩产状[编辑 | 编辑源代码]

  反映火成岩在自然条件下产出的状态。其内容包括火成岩产出的形态、岩体大小、与围岩的接触关系。火成岩产状包括侵入体的产状和火山岩(又称喷出岩)的产状。侵入体产状常见的有岩床、岩盆、岩盖、岩脉、岩株、岩基等。火山岩产状与喷发类型有密切关系,常见的火山岩产状有火山锥、熔岩流、熔岩被、岩钟、岩针等。

火成岩岩相[编辑 | 编辑源代码]

  在不同条件和环境下形成的火成岩体岩石总的特征。主要包括形成时的温度压力、矿物组合、结构构造等特征。可分为侵入岩相和火山岩相。侵入岩相常划分为深成相和浅成相。深成相多形成在3千米以下,浅成相主要形成在0~3千米的深度。火山岩相主要的有溢流相、爆发相、侵出相、火山颈相、潜火山相、火山沉积相。

火成岩分类[编辑 | 编辑源代码]

  自然界火成岩种类很多,已认识的有1,000多种,为了研究和应用,需对火成岩有一个合理和科学的系统分类。已有的分类方法有多种,常用的分类主要考虑火成岩的化学成分、矿物成分、结构构造和产状特征。最常用的是三种分类方法:

  1. 根据SiO2的含量,把火成岩分为四大类,即超基性岩类(SiO2小于45%),基性岩类(SiO245%~53%),中性岩类(SiO253%~66%),酸性岩类(SiO2大于66%)。每一大类又根据K2O+Na2O的总含量划分为钙碱性岩类(钙碱性岩系列),碱性岩类(碱性岩系列),过碱性岩类(过碱性岩系列,酸性岩无此系列)。
  2. 根据火成岩的主要矿物成分及含量,普遍使用的矿物分类法是1972年国际地科联火成岩分类会上推荐的矿物定量分类命名法。主要考虑了斜长石、碱性长石、石英、似长石和铁镁矿物及其含量。
  3. 根据火成岩的产状和结构构造,又可分为侵入岩和喷出岩类,侵入岩类根据其形成的深度又分为深成侵入岩(形成于3千米以下)和浅成侵入岩(形成于0~3千米)。喷出岩类包括火山熔岩类和火山碎屑岩类。

参见条目[编辑 | 编辑源代码]