地大考博岩石学复习题及部分答案

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岩浆岩部分

1.岩浆的概念、岩浆的成分(主要成分,挥发份),挥发份存在的意义(降低岩浆粘度和矿物

的熔点),不同成分岩浆的温度范围(基性、中性、酸性),影响岩浆粘度的因素(氧化物,挥发份,温度)

岩浆是上地幔或地壳部分熔融的产物,绝大多数岩浆成分以硅酸盐为主,含有挥发分,也可以含有少量固体物质,是高温粘稠的熔融体。硅酸盐是岩浆的主要成分,其中SiO2的含量在80—30%之间;金属氧化物如Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O等占20—60%。其它如重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等,它们的总量不超过5%。此外,岩浆中还含有一些挥发性组分,其中主要是H2O、CO2、H2S、F、Cl等。

岩浆中挥发分影响岩浆结晶的温度,含量高则结晶温度下降,所以当挥发分迅速从岩浆中逸出后,岩浆则会快速结晶,其中的晶体数量也随之加多。岩浆中的挥发不仅影响结晶温度而且影响岩浆的喷出方式喷出熔岩温度的估计值:(1)玄武岩类:1100-1300o C左右;(2)玄武安山岩类:1000-1100o C左右;(3)流纹岩:780-790o C左右。

岩浆的粘度与多种因素相关,如岩浆的成分、结构、温度、压力及所含的挥发分等都对粘度的大小有影响。岩浆中SiO2、Al2O3、Cr2O3含量高,可使粘度增大,最明显的影响是SiO2。硅酸盐熔体内部的结构与硅酸盐矿物相似,Si与O结合形成硅氧四面体[SiO4]4-,这样熔体中硅氧四面体的聚合体越大,包含的四面体越多,岩浆粘度就愈大反之粘度则变小。不同的阳离子在熔体结构中起着不同的作用,如Si和Al出现在熔浆的各种聚合物或单元的四面体配位中,起着形成网格,增强聚合程度的作用,被称为成网离子。而Ca、Mg、Fe、K、Na 则处于硅氧四面体之间,呈6次配位起着减弱熔体聚合程度的作用,被称为变网离子。这样熔体中Si含量高则结构的聚合程度高同时粘度也大,而Ca、Mg、Fe等离子含量高,粘度低。

岩浆粘度与温度关系密切,温度增高则粘度显著减小,流动性增加。相同成分相同密度的酸性岩浆,有些可以喷出地表形成流纹岩,有些则呈花岗岩侵入体,其原因之一是前者温度高,因而导致粘度降低,流动性增大。夏威夷玄武岩熔岩流在近火山口处粘度为3×102Pa·s,而在远离火山口的地区因温度下降粘度可增大至3×103Pa·s。另一个间接效应是,当岩浆温度下降,矿物晶出的数量不断增多,因而粘度的随之增大。与温度相比,压力对其影响要小一些,粘度随压力的增加而增大,如压力从1巴增高至30仟巴,粘度增大1/10(转引自海因德曼,1989),而温度自950℃升至1200℃时,玄武岩粘度降低2个数量级。

不能笼统地说岩浆中挥发份含量愈高粘度就愈小,因为不同的挥发分起的作用不同,例如,CO2含量高时,岩浆粘度不仅不会下降反而会增大,原因是CO2在熔体结构中起了增强聚合程度的作用,加固了硅氧四面体的连结。水含量高则会使岩浆粘度明显下降,H2O溶于硅酸盐熔体时,羟基可代替硅氧四面体中的共用氧,使阳离子与共用氧断开,出现了更多的[SiO4]4-单体从而减弱了硅氧四面体之间的聚合程度,岩浆的粘度也随之下降。此外挥发分氟也可以起到与H2O相似的作用。岩浆的粘度会影响岩浆上升的速度以及火成岩的结构、构造、产状及岩浆各种作用发生的强度。

岩浆岩中矿物按含量划分(主要矿物/决定大类划分、次要矿物/决定钟属、副矿物),按成分和颜色划分(硅铝/铁镁矿物或浅色/暗色矿物),色率的定义。

主要矿物:在岩石中含量众多,对于确定岩石名称是不可缺少的,在分类命名上起主要作用。如石英、钾长石是花岗岩的主要矿物。

次要矿物:在岩石中含量次于主要矿物,对于划分岩石大类不起主要作用,但对确定岩石种属起一定作用的那些矿物。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。

副矿物:含量很少,常小于1%,个别情况可达5%,在一般的分类命名中均不起作用。但它们对于了解一个岩体的形成条件,对比不同岩体,确定岩体时代以及研究稀散元素有重要意义。

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。这些矿物颜色均较浅,所以

又叫浅色矿物。

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。这些矿物颜色一般较深,所以又叫暗色矿物。

色率:岩浆岩中暗色矿物的百分含量称为色率。

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。

根据色率可以粗略判断岩石的成分和酸性程度。

2.二氧化硅饱和度分类及其对应的岩石和矿物组合。

岩浆岩超基性—基性—中性—酸性的岩石类型变化中,SiO2的范围、硅铝矿物、铁镁矿物、颜色、色率、酸性程度和基性程度是如何变化的?

3.岩浆岩中最主要的7种造岩矿物(橄,辉,角、黑,斜,钾,石英)

4.岩浆岩的结构和构造的概念

岩浆岩的结构(texture):指组成岩石的矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度和矿物间(包括玻璃)相互关系。

岩浆岩的构造(structure):指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其它组成部分之间的排列、充填方式等

5.岩浆岩的结构按结晶程度、矿物颗粒绝对大小、相对大小、矿物自形程度分别分成几种类

1)、岩浆岩的结晶程度

●全晶质结构:岩石全部由结晶的矿物组成。多见于深成侵入岩中,结晶条件好,缓慢结晶的产物。

●玻璃质结构:岩石几乎全部由未结晶的火山玻璃所组成。多见于火山岩中,是快速冷凝结晶的产物。

●半晶质结构:岩石由部分晶体和部分玻璃质组成。多见于浅成岩和火山岩中。

2)、岩石中矿物的颗粒大小

●显晶质结构:肉眼观察时基本上能分辨矿物颗粒。

(1)粗粒结构:矿物直径>5mm

(2)中粒结构:矿物直径2~5mm

(3)细粒结构:矿物直径2~0.2mm

(4)微粒结构:矿物直径<0.2mm

●隐晶质结构:矿物颗粒很细,肉眼无法分辨出矿物颗粒者。如果在显微镜下可以看清矿物颗粒者,称显微晶质结构;如果境下只有偏光反映,而无法分辨矿物颗粒者,称显微隐晶质结构

3)、根据矿物颗粒的相对大小又可划分为:

(1)等粒结构:岩石中不同种主要矿物颗粒大小大致相等

(2)不等粒结构:岩石中不同种主要矿物颗粒大小不等

(3)斑状及似斑状结构:岩石中所有矿物颗粒可分为大小截然不同的两群,大的称为斑晶,小的称为基质,其中没有中等大小的颗粒。如果基质为隐晶质或玻璃质,则称斑状结构;如果基质为显晶质,则称似斑状结构。

4)、岩石中矿物的自形程度

●自形晶结构:岩石主要由自形晶组成

●它形晶结构:岩石主要由它形晶组成

●半自形晶结构:岩石主要由半自形晶组成。

6.岩浆岩的构造的主要类型(块状、斑杂、带状、气孔和杏仁,流纹、枕状等)

构造是指岩石中不同矿物集合体之间或与岩石其它组成部分(如玻璃质)之间的排列方式及充填方式所