火山岩教程(6)

2019-02-16 12:48

超基性碱性侵入岩:霓霞岩。

本类岩石岩性复杂,岩体小,多呈碱性杂岩体产出;自然界很少见,属稀少岩类,特别是霞斜岩(由霞石、基性斜长石和碱性暗色矿物组成)、霓霞岩(由霓石和霞石组成,不含长石)极为少见。本书仅介绍霞石正长岩。

霞石正长岩按SiO2含量属中性岩,我国和世界上该类岩石的SiO2平均含量是55.17%;FeO、CaO、MgO含量低;K2O和Na2O含量很高,一般大于10%,可高达16%。大量出现副长石(主要是霞石),一般其含量大于10%,可达20%。碱性长石含量可达60%左右。碱性暗色矿物的含量通常是15~20%。副矿物中常出现含稀土元素的铌钽硅酸盐类。

岩石颜色较浅,多呈浅灰色、肉红色,比重小,一般是半自形粒状结构,有时矿物呈定向排列而成流状构造。岩体很小,自然界少见,出露面积不及整个岩浆岩出露面积的1%。主要同稀有、稀土和放射性元素的矿产有关。

(一)主要岩石类型及产地

根据结构和暗色矿物划分如下类型: 1.流霞正长岩:

主要矿物呈定向(流状)排列。是本类岩石中的常见类型。辽宁凤城、云南个旧均有产出。 2.云霞正长岩:

暗色矿物以黑云母为主。云南永平产之。 3.霓辉霞石正长岩:

暗色矿物为霓辉石。辽宁凤城、山西临县产之。 4.霞石正长斑岩:

具斑状结构,斑晶为钾长石。基质由霞石、钾长石和碱性暗色矿物构成。山西临县有产。 (二)次生变化

霞石不很稳定,它变化后多为沸石和钙霞石所代替。它也可变成长石和绢云母的集合体。在岩石中霞石经次生变化后常呈肉红色,使岩石具有一种“红疹状”斑点;或者它被溶蚀后岩石表面呈现出一个个小凹洞,颇具特色。

(三)产状、分布和矿产 1.产状

多呈岩床、岩盆、岩株以及韵律层状侵入体,单独产出者少见,绝大多数构成碱性杂岩体。 2.分布

自然界少见,我国辽宁凤城、云南个旧和永平、山西临县以及大别山、河南原阳、河北阳原有产出。世界上的著名碱性岩产地有苏联的科拉半岛、瑞典的阿尔诺岛(岩体直径约4公里)、挪威的奥斯陆、加拿大的蒙特利尔、南非的谢库库兰(135平方公里的岩体)等。 3.矿产

主要与稀有、稀土及放射性元素的矿产有关, 还可有磷灰石矿床。霞石正长岩中的长石和霞石可直接作为提炼铝的原料。总之,该类岩石分布很少,但与之有关的矿产不少,而且是一些重要矿种,因此它是值得注意研究的岩类。

四、碱性喷出岩类

响岩是本类的代表,与霞石正长岩成分相当的,呈灰色、浅灰色或灰绿色,具斑状结构或隐晶质结构,在斑状结构的岩石中斑晶主要由霞石和碱性长石组成,暗色矿物斑晶较少。 五、碳酸岩类

碳酸岩的化学成分以CaO和CO2为主,CaO平均含量为41.96%,CO2平均为37.87%,而SiO2极低,平均3.86%。矿物成分以方解石为主,可有白云石。有少量硅酸盐矿物(霞石、霓石等)。副矿物有磷灰石、磁铁矿、锆石、独居石及其它稀有、稀土元素矿物。岩石呈粒状结构、块状构造,有时呈条带构造。 该类岩石的侵入岩常呈岩株、岩脉、岩墙产出,多数与碱性岩构成杂岩体。喷出岩则呈火山颈、熔岩流产出。1960年10月,坦桑尼亚东部的一个火山口喷出大量碳酸盐熔体,证明自然界存在碳酸盐岩浆,并可由它生成碳酸盐岩浆岩。

我国湖北竹山、四川南江、山西临县均发现有碳酸岩产出。国外产地亦极有限,到目前为止,仅在挪威、瑞典、德国、南非、肯尼亚、苏联(亚库特)、美国(亚利桑那)、巴西(东部的哈库皮兰加)和法国(拉凯尔)等国家的一些地区有少量产出,多与金伯利岩或碱性岩共生。

碳酸岩的含矿性基本上和碱性岩相同。有些碳酸岩岩体如南非帕拉博纳岩体富含铜的硫化物,成为一种独特的铜矿床。碳酸岩经一定处理后是良好的水泥原料。 六、脉岩类:伟晶岩、细晶岩、煌斑岩类

脉岩类是一种浅成侵入岩,因其呈岩脉、岩墙产出并常具有特殊的矿物成分和结构因而将它们单独归为一类。脉岩在物质成分上和空间分布上常与一定的侵入岩有关。

根据物质成分和结构特征,脉岩在物质成分上和空间分布上常与一定的侵入岩有关。 根据物质成分和结构特征,脉岩可分三类:伟晶岩、细晶岩和煌斑岩。 (一)伟晶岩类

顾名思义,构成这类岩石的晶体一般都很粗大,个别的甚至以米来衡量或以吨来计算。按矿物成分,前述的辉长岩、闪长岩、花岗岩、正长岩等均有其相应的伟晶岩,如辉长伟晶岩、闪长伟晶岩、花岗伟晶岩、正长伟晶岩等。伟晶岩中最常见、也最重要的是与花岗岩相当的花岗伟晶岩。所以,一般指的“伟晶岩”就是花岗伟晶岩;其余产出均很少,工业价值也不大。

花岗伟晶岩是由粗大的钾长石、石英、斜长石构成。常具文象结构。其附属矿物可达300多种。化学成分复杂,特别富含稀有、稀土及放射性元素,如Li、Be、B、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf、TR…等近50种,几乎占天然元素的一半。这些元素可富集成重要的矿床。

伟晶岩常与岩基或岩株状侵入体相联系,它既可以产于岩基、岩株内部,也可以分布于邻近的围岩中。伟晶岩脉在空间上往往成群出现。有时成千上万条伟晶岩脉聚集成一个大伟晶岩区。如新疆阿尔太伟晶岩区,已知伟晶岩脉两万余条。秦岭东段伟晶岩区有伟晶岩脉数千条,且多含稀有元素。

关于伟晶岩的成因争论很多,一种认为是富含挥发组份的岩浆在封闭条件下的结晶产物,一种认为是来自深部的气化—热液或岩浆结晶后的残余热液沿围岩裂隙进行交代的结果,在交代过程中小晶粒长成大晶体,并有稀有元素矿物沉淀。根据目前研究,伟晶岩形成的最小深度是2公里,温度在500~700℃之间。 (二)细晶岩

因岩石具细粒他形结构而得名,颜色较浅,不含或很少含暗色矿物,前述各大类岩石中常有与其成分相当的细晶岩,如辉长细晶岩、闪长细晶岩、花岗细晶岩等。其中以花岗细晶岩最常见,主要由细粒石英和长石组成,又称长英岩。

细晶岩含矿的可能性很小,在我国仅在华南某地发现有具工业价值的含钽细晶岩脉。关于细晶岩的成因,多数认为它是岩浆结晶冷凝后所残余的岩浆结晶而成,因含挥发份很少,这种残余岩浆中组分不易扩散,不利于晶体生长,故呈细粒它形结构。

(三)煌斑岩

富含暗色矿物,且以黑云母和角闪石最常见,多具斑状结构。斑晶为自形的角闪石和黑云母是其最大特点,硅铝矿物(长石)少,且分布于基质中。有的也可为细粒结构。不论基质或斑晶中的暗色矿物均呈完美的自形晶,此为煌斑岩所特有。常见类型如下: 1.云煌岩

它主要由黑云母、正长石组成,黑色,斑状结构,斑晶为自形的黑云母,新鲜的黑云母斑晶辉煌发亮。正长石分布于基质中。 2.斜云煌岩

与云煌岩的区别仅在于含斜长石,但二者肉眼不易鉴别开,常统称云母煌斑岩。 3.斜闪煌斑岩

由角闪石、斜长石组成,斑状结构,角闪石为斑晶。

煌斑岩呈脉状或岩墙产出,规模不大,长仅数米至数十米,其分布很广,以酸性岩侵入体中分布最多,有时也呈岩脉群分布,多数在岩体项部或边缘,少数在岩体附近的围岩中。我国研究较详细的煌斑岩有河北涞源、青海茶卡、北京八达岭及江苏宁镇山脉等地。

关于煌斑岩的成因,主要有两种观点,一种认为煌斑岩由岩浆物质直接结晶而成,是岩浆分异的产物,甚至认为是地幔岩浆源分异作用形成的,并推测在其中可能找到金刚石(地幔型煌斑岩)。另外一种观点则认为它是岩浆同化围岩后形成的,例如,基性岩浆同化花岗岩后即可形成煌斑岩。目前尚未发现煌斑岩同矿产的直接关系。 第十一章 次火山岩类

根据目前的认识,次火山岩是与火山岩(喷出岩、火山碎屑岩)同源的、在地表以下很浅的部位具侵入岩产状的岩石,其岩石特征(化学和矿物成分、结构和构造等)和喷出岩基本相同,其形成时间一般较同期喷出岩和火山碎屑岩稍晚些。因此,认识次火山岩必须掌握两点:

第一、次火山岩必须具备喷出岩和火山碎屑岩的成分、结构、构造特征;即必须“貌似”火山岩。据此,可把它同一般的浅成侵入岩区别开。

第二、次火山岩必须具备浅成侵入体的产状。因此,它又同一般的地表喷出岩或同直通地表的火山管道岩石(火山颈)不相同。这种次火山侵入体是在火山活动中产生的,它在空间分布和形成时间上同一定的火山活动紧密相连,即不仅“貌似”火山岩,而且与火山岩同源。

次火山岩以喷出岩状岩石为主,也有角砾状岩石。但它同火山通道中的角砾状岩石(如金伯利岩)的不同点在于岩体不直通地面,而是埋于地下,是地下“隐爆”的产物,又称隐爆角砾岩。次火山岩的产状多呈小岩株、岩墙、岩床等。

目前,尚无一个公认的、又较确切的次火山岩定义。因而,也无一套统一的、比较系统的次火山岩的分类命名原则。根据前述的次火山岩特点,即“貌似”喷出岩,成因上二者同源,仅产状有所不同,所以本书对次火山岩的分类完全和喷出岩相同。命名时,在喷出岩的基本名称之前冠以“次”字,如次玄武岩、次安山岩、次流纹岩等。目前,也有另外一种命名方法,即利用现有浅成岩的名称,如辉绿玢岩、安山玢岩、石英斑岩等。但不管如何命名,在描述岩石时必须首先指出“该岩石属次火山岩类”,以免混乱。

人们之所以重视次火山岩的研究工作,是因为发现它同一些大的铁矿、铜矿、黄铁矿等有密切关系。例如我国宁芜(南京—芜湖)地区的铁矿同次火山岩有关。因此,如何鉴别喷出岩、次火山岩和浅成岩、查明它们的成因关系、建立合理的成因模式和分类系统,对火山岩地区的找矿工作将起重要作用。

第十二章 火山碎屑岩类

火山碎屑岩是火山剧烈爆发中产出的火山碎屑堆积物经压实、固结以后形成的岩石。同一般岩浆岩比较起来,火山碎屑岩的形成过程有以下三个特点:第一。其中的碎屑物质是由火山爆破的机械作用产生的岩石碎块、晶体或玻璃质的碎块构成,而非岩浆冷凝的产物;第二,火山碎屑物质有些是喷射至大气中后经过空气介质而沉落于陆地,有些可能是降落在水中再经一定的搬运作用而在异地沉积的;而岩浆岩无这一沉积过程;第三,火山碎屑岩是由松散的火山碎屑堆积物经过压实、胶结作用后形成的岩石。而岩浆岩却是岩浆直接的冷凝结晶产物。由于火山碎屑岩形成过程(机械破碎、沉积、压实、胶结等)和沉积岩相似,因而,也形成了许多和沉积岩相似的特征(如碎屑结构、层理等)。由于火山碎屑岩中的碎屑物质来源是火山活动这种内动力地质作用的产物,但其沉积—成岩过程中却又有外动力地质作用的因素,即它在成因上具内、外动力地质作用的二重性;在岩性上也显示岩浆岩和沉积岩的双重特征,因而它是岩浆岩—沉积岩之间的过渡类型。据此,有些人也把它归到沉积岩的分类体系中。

火山碎屑岩分布十分广泛,从前寒武纪的古老地层至近代死火山堆积物中均有产出。在许多喷出岩出露的地区,也往往相伴而生,共同构成复杂的火山岩系,如我国东南沿海诸省的中生代火山岩系。火山碎屑岩常富集有一般金属矿产,稀有、放射性元素矿产等,而且规模也比较大。 一、火山碎屑物质的一般特征

火山碎屑物质的主要特征表现在它的物态、形状和大小上。 (一)火山碎屑物质的物态和形状

火山碎屑物质的物态一般指它降落着地时的物理状态,即是固态、液态,抑或是塑性体。固态碎屑包括岩屑、晶屑和玻屑;塑性碎屑包括浆屑,塑性玻屑。 1.岩屑

是火山活动中早期先凝结的喷出岩和火山通道的围岩经火山作用爆碎后形成的岩石碎块。岩屑的形状极不规则,呈棱角状,一般大于2毫米。 2.晶屑

是火山爆碎的各种矿物的晶体碎块,常见者是石英、长石的晶屑,它们多半是岩浆中早期形成的斑晶破碎以后的产物。晶屑棱角尖锐,有时在显微镜下可见到熔化痕迹,一般粒度小于2毫米。根据晶屑的矿物成分可大致判断火山岩的岩浆成分。 3.玻屑

是炸碎的多孔性浮岩碎块。玻屑多保留气孔壁,外形极其复杂,如呈弓状、月牙状、鸡骨状等。一般小于2毫米。在古火山岩中,玻屑虽已脱玻化,但仍保留其外形,是鉴别古火山岩的重要标志。 4.火山弹

是半固结的岩浆团块抛射到空中时在旋转性运动中边扭曲边凝固而成的“麻花”状岩块。降落地面时已基本固结,故常保留其“麻花”状外形。 5.浆屑

是溅落地面的未固结的熔岩团块。这些熔岩团在火山爆发过程中撕裂、震碎,堆积后又经过压扁、拉长,所以,浆屑的形状极不规则,有些似“火焰”状者称为火焰体。

6.塑性玻屑

火山爆发过程常有炽热的火山灰流,致使其中裹携的玻屑处于过热状态而呈塑性,似烧至软化的玻璃,此种玻屑即塑性玻屑。这种炽热的火山灰流和塑性玻屑堆积物不但在上覆火山堆积层的保护下能较长期保持高温,而且在上覆堆积层的重压下塑性玻屑也被压扁、拉长而变形,因而多呈现平行排列的趋势,形成假流纹构造。

(二)火山碎屑物质的粒度分级

各种火山碎屑物质其粒度有一定分布规律,因此,我们可以把火山碎屑按大小分成几级。每一级给予特定的名称。这些粒级名称是火山碎屑岩分类、命名的基本依据。本书所采用的分类标准如下: 火山岩块:粒度>50毫米; 火山角砾:粒度2~50毫米; 火山灰:粒度0.01~2毫米; 火山尘:粒度<0.01毫米。

火山碎屑堆积物不但碎屑棱角尖锐,而且大小混杂,分选性差,是其一大特点。 二、火山碎屑岩的常见岩石类型

根据火山碎屑物质的含量和硬结(胶结)方式可将火山碎屑岩划分为若干类型,常见者有普通火山碎屑岩、熔结火山碎屑岩和层状火山碎屑岩。此外,尚有向喷出岩过渡的火山碎屑熔岩和向沉积岩过渡的沉积火山碎屑岩。

(一)普通火山碎屑岩

普通火山碎屑岩一般简称火山碎屑岩。其中火山碎屑占绝对优势,成岩方式以压结为主,常叠加有化学胶结物。这种胶结物往往是火山灰后期次生变化、分解形成的蛋白石、粘土矿物和碳酸盐矿物。该类型岩石按粒度分为集块岩、火山角砾岩和凝灰岩三种: 1.集块岩

岩石中的火山碎屑粒径大于50毫米者占50%以上,常混有火山角砾、火山灰等,分选性差。集块岩多分布于火山口附近或火山管道中,分布范围较窄,可作为寻找古火山口或古火颈的一种标志。 2.火山角砾岩

主要由各种喷出岩的角砾组成,也有其它岩石角砾,角砾棱角明显,也可混入少量晶屑,一般由火山灰胶结,分选性差。该种岩石除分布在火山口附近外,也可分布于离火山口稍远的地区。比较常见。 3.凝灰岩

岩石中大多数的火山碎屑粒度小于2毫米,并且被更细的火山尘及火山灰的次生化学分解物(蛋白石、粘土、碳酸盐等)所胶结。由于火山灰粒度细小,从火山口喷出后在空中可飘浮数百乃至数千公里,所以一般凝灰岩的分布范围很宽,可距火山口很远。它是火山碎屑岩中分布最广的一种。

从火山碎屑成分来看,酸性凝灰岩中以玻屑、晶屑为主,岩屑较少;而基性及中性喷出岩晶屑、岩屑较多。因此,按碎屑成分又可分为玻屑凝灰岩、晶屑凝灰岩和岩屑凝灰岩。或按与之相当的喷出岩的成分分为流纹质凝灰岩、安山质凝灰岩。 (二)熔结火山碎屑岩

熔结火山碎屑岩以含有大量浆屑、塑性玻屑为特征。它是通过“熔结”方式成岩的。所谓熔结颇似焊接作用,即这些碎屑在高温下处于塑性状态,在上覆堆积物的重压下可以相互粘结起来而成为整体,冷却之后即成熔结火山碎屑岩。常具假流纹构造。


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