v 一般指巖漿在地下或噴出地表冷凝形成的巖石。又稱巖漿巖。是組成地殼的主要巖石。形成於不同的地質構造背景下,與許多金屬和非金屬礦產有密切的成因聯繫。因此,對火成巖的研究在地質學中佔有重要的位置。igneous rocks一詞,原意是指由地下深處的熾熱的巖漿(熔融或部分熔融物質)在地下或在地表冷凝而形成的巖石。不少人認為火成巖與巖漿巖(magmatic rocks)是同義詞,把這兩個術語並用。但有一部分火成巖,特別是部分花崗巖,並不是巖漿冷凝產物,而是在較高溫度下,由其他巖石在固態下,經過交代、改造、轉變而成。因此,火成巖的含意,應理解為具有一般火成巖特徵的(包括產狀、結構、構造和礦物共生組合)在高溫或較高溫條件下形成的巖石。1972年在加拿大蒙特婁召開的國際地質聯合會巖石學分類委員會火成巖分類分會決定採用火成巖一詞。
v 火成巖主要由長石、石英、雲母、角閃石、輝石和橄欖石等矽酸鹽礦物及少量的磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石、磷灰石和榍石等組成。這些矽酸鹽礦物被稱為造巖礦物,是火成巖分類和定名的重要依據。
v 造巖礦物按化學成分的特點和顏色,分為2類:①矽鋁礦物。這類礦物除石英外,為不含鐵、鎂的鋁矽酸鹽礦物,如長石和似長石類礦物。由於它們的顏色淺,故也被稱為淺色或淡色礦物。②鐵鎂礦物。為富鎂、鐵、鈦、鉻的矽酸鹽和氧化物礦物,如橄欖石、輝石、角閃石和黑雲母等。由於顏色深,故被稱為深色或暗色礦物。上述兩類礦物在火成巖中含量的比例是火成巖鑑定和分類的重要標誌。火成巖中鐵鎂礦物的含量(體積%),通常稱為色率。根據火成巖中色率的大小,可大致推斷巖石的化學成分和性質,從而確定它們屬於那一類巖石。色率的大小與巖石比重和顏色有關。一般,色率大的,顏色較深,比重較大。多數常見的火成巖的比重為2.6~3.4。
v 按造巖礦物在火成巖中的含量和在分類中的作用,又可分為3類。①主要礦物,指在巖石中含量多,並在確定巖石大類名稱上起主要作用的礦物。例如一般花崗巖中的主要礦物是石英和長石,沒有它們或二者缺一,就不能定名為花崗巖。②次要礦物,如果在巖石中含量少於主要礦物,對於劃分巖石大類不起作用,只能在確定巖石種屬時起一定作用的那些造巖礦物;如花崗巖中的黑雲母,含量等於或大於 5%,可定名為黑雲母花崗巖。對花崗巖來講,黑雲母的存在與否,不影響大類名稱,只是確定其種屬不同而已。③副礦物,指巖石中含量很少(有時還不到1%),在分類命名中一般不起作用的礦物,如鋯石、榍石、獨居石、磁鐵礦等。但當它們的含量有一定意義時,則在確定巖石的種屬上起作用,如鋯石型花崗巖、榍石型花崗巖等。
v 按礦物與成巖的關係又可分為下列各種:①原生礦物,是直接從巖漿中結晶而成的礦物。②次生礦物,即巖石冷凝後,遭受內生或外生的氣液作用而產生的礦物,如由橄欖石變化生成的蛇紋石等,有時次生蝕變作用廣泛發育,就影響到火成巖的命名,如變花崗巖、變玄武巖、細碧巖及鈉黝簾石化輝長巖等。③他生礦物,由巖漿同化或捕虜圍巖所生成的礦物,如花崗巖漿同化了泥質圍巖產生一些富鋁的他生礦物,如堇青石、紅柱石等。
v 火成巖的結構 (texture)是指巖石中礦物的結晶程度、顆粒大小、晶體形態、自形程度以及它們之間的相互關係等;構造(structure)是指巖石中不同礦物集合體之間或礦物集合體與其他組成部分之間的排列和充填方式等。火成巖的結構和構造反映巖石中的礦物或玻璃質組成巖石的方式,也說明火成巖的形成條件。例如,主要由鉀長石、斜長石和石英組成的花崗巖是在地下深處由巖漿緩慢結晶形成的,顆粒比較粗大,其中的長石,特別是斜長石大多數是半自形的,而石英呈他形。當與花崗巖成分相同的巖漿噴出地表,冷凝後形成流紋巖時,組成巖石的礦物成分雖基本上與花崗巖相似,但礦物顆粒的特點(如晶體大小、形態等)並不相同,甚至常常含有未結晶的玻璃質,這些礦物或玻璃質組成巖石的方式也與花崗巖不一樣。所以結構和構造,不僅可用來鑑定巖石,作為火成巖分類的標誌,而且可藉以探討巖石的形成條件。
各種火成巖的圖片
輝綠巖(diabase)圖片
成分相當於輝長巖的基性淺成巖。顯晶質,細-中粒,暗灰-灰黑色,常具輝綠結構或次輝綠結構。輝綠結構指輝石的平均粒徑大於斜長石平均長度,呈現一顆輝石包裹許多斜長石的現象;如果輝石平均粒徑小於或近似於斜長石平均長度,則呈現輝石局部地包裹斜長石或與斜長石相間,稱為次輝綠結構。對於輝綠結構和次輝綠結構的成因的說法不一,一般認為是由於淺成條件下礦物結晶順序的早晚所形成。含較多填隙石英,或含由石英和正長石構成的填隙文象狀交生體的輝綠巖,稱石英輝綠巖,或拉斑輝綠巖;含沸石、正長石、霓輝石或霓石的,稱鹼性輝綠巖。易變輝石和紫蘇輝石可以出現於石英輝綠巖中,橄欖石則可出現於鹼性輝綠巖中。
輝綠巖常呈巖床、巖牆、巖脈和巖席,也呈巖頸或巖株充填於玄武巖火山口中,輝綠巖的上述產狀,是它區別於輝長巖和玄武巖的主要標誌。大規模的輝綠巖侵入體,如眾多的輝綠巖巖床或厚300~400米的輝綠巖板狀地質體,往往出現於上覆蓋層為中等厚度(約2000~3000米)的條件下,其原因是巖漿易於順層或沿裂隙貫入。輝綠巖是上等建築石料和鑄石原料。
斑巖(porphyry)圖片
v 以斑狀結構為特徵的火成巖的總稱。以結構特徵對巖石的命名。斑巖一詞,由玢巖演變而來。玢巖由G.阿格裡科拉於1546年首先引入文獻,用以描述埃及的淡紫色、具斑點的巖石。此後很長時期內,斑巖和玢巖分別泛指變化了的具斑狀結構的粗面質的安山質巖石。
v 多數巖石學家認為,大多數斑巖和玢巖在化學成分上屬於中性巖和酸性巖,因此常見的斑晶是石英、鹼性長石和斜長石。其中石英常發育六方雙錐,具高溫石英外形;鹼性長石常為透長石、正長石和歪長石,具隱條紋構造或亞顯微條紋構造;斜長石一般是中長石,常受巖漿熔蝕,或生成鈉質斜長石膜,也可以因巖漿流動作用,構成斜長石的聚合斑晶。習慣上,將含鹼性長石和石英斑晶,或只含其一的斑狀結構的巖石,稱為斑巖,如花崗斑巖;將含斜長石斑晶的,稱玢巖,如閃長玢巖。如含斜長石又兼有鹼性長石和(或)石英斑晶,仍稱為斑巖,如花崗閃長斑巖。含大量自形(有時半自形)鐵鎂礦物斑晶的斑狀巖石,一般為中、基性或超基性脈巖,稱作煌斑巖。輝綠玢巖是指含斜長石斑晶的基性淺成巖。鈉長斑巖和苦橄玢巖分別是含鈉長石斑晶和橄欖石斑晶的斑狀淺成巖。無論是斑巖或是玢巖,都是巖漿作用兩階段結晶的產物。因此,它們的斑晶和基質之間礦物粒級懸殊。斑晶由早階段巖漿結晶產生,形成於地下較深部位;而細粒或隱晶質基質為淺位晚階段巖漿結晶產物。就最終侵位深度而言,斑巖和玢巖都屬淺成巖,並常呈巖牆、巖脈、巖床或小侵入體產狀。斑巖和玢巖隨斑晶數量的減少和斑晶與基質之間粒度大小的接近而過渡為深成巖,如斑狀花崗巖是相當於花崗斑巖的深成巖或半深成巖;又隨斑晶數量減少和基質粒級減小(直至隱晶質或玻璃質)過渡為噴出
v 巖,如斑狀流紋巖是相當於淺成相的流紋斑巖的噴出巖。與斑巖或玢巖有 關的金屬礦產,常稱為斑巖銅礦、斑巖鉬礦、斑巖鎢礦、玢巖鐵礦等,它們都是與淺成巖漿作用和巖漿期後作用有成因聯繫的重要礦床。有些半風化的粗面質或粗安質斑巖,因含人體所需的多種微量元素,並被溶出,而稱為藥石──麥飯石。
超基性巖(ultrabasic rock)圖片
v 火成巖的一個大類。SiO2含量小於45%。常與超基性巖並用的術語是超鎂鐵巖,指鎂鐵礦物含量超過75%的暗色巖石。大多數超基性巖都是超鎂鐵巖。超基性巖在地球上的分布有限,出露面積不超過火成巖總面積的0.5%,而且主要是深成巖。
v 主要造巖礦物是橄欖石、斜方輝石、單斜輝石和角閃石。次要礦物為石榴子石、雲母和斜長石等。副礦物有鉻鐵礦、尖晶石、鈦鐵礦、金屬硫化物、鉑族礦物和磷灰石等。蝕變礦物為各種蛇紋石、綠泥石、次生角閃石、滑石、水鎂石、伊丁石、皂石、碳酸鹽礦物、玉髓和次生石英等。
v 可分為深成巖和噴出巖,通常包括橄欖巖、苦橄巖、科馬提巖、麥美奇巖、金伯利巖、玻基橄欖巖、玻基輝石巖等。其中橄欖巖是超基性巖中最常見的巖石。含有一定數量鹼性鎂鐵礦物的超基性巖為鹼性超基性巖,此類巖石一般與鹼性巖共生,故劃入鹼性巖系列。根據橄欖石、輝石和角閃石的相對含量以及國際通用分類方案,將超基性深成巖劃分為若干巖石類型:①純橄巖,橄欖綠色,橄欖石含量佔90%以上。副礦物為鉻尖晶石等,其量不超過10%。橄欖石為鎂橄欖石和貴橄欖石,粒度由數毫米至數釐米,晶粒粗大的可形成巨晶純橄巖。純橄巖在超基性巖中以獨立巖相、透鏡體、脈體、鉻鐵礦體的巖石外殼等形式產出。當巖石中出現大量斜長石時,過渡為橄長巖,一般被劃為基性巖類。②橄欖巖,主要由橄欖石和輝石組成,是超基性巖中最常見的巖石類型。③輝石巖,主要由輝石和橄欖石組成。根據輝石的種類、含量又可分為不同的巖石類型。具鑲嵌結構、粒狀結構、包含(橄)結構等。輝石巖在超基性巖和基性-超基性雜巖中呈單獨巖相和巖脈產出。④角閃石巖,主要由角閃石組成,可含少量橄欖石、輝石、斜長石和金屬礦物。角閃石一般為褐色普通角閃石。在大顆粒角閃石中常包含橄欖石,從而形成包含(橄)結構。⑤玻基橄欖巖,是一種超基性暗色熔巖,常與鹼性玄武巖伴生。巖石具斑狀和似斑狀結構,斑晶為橄欖石和含鈦普通輝石,基質為黃褐色玻璃或由含鈦輝石、金屬礦物和少量斜長石組成的微晶集合體。當巖石中輝石含量超過橄欖石時可過渡為玻基輝石巖。苦橄巖是橄欖巖的淺成-噴出相。主要產狀是巖床、巖牆等小侵入體,其次是玄武質熔巖下部堆晶相。主要由橄欖石(含量為50~70%)和輝石組成。輝石多為普通輝石、含鈦普通輝石,有時也出現鉻透輝石、斜方輝石、基性斜長石、棕色角閃石、雲母和金屬礦物,偶爾見磷灰石。巖石為暗綠色,具微晶結構、粒狀結構、嵌晶結構、填間結構等,常與玄武巖和輝綠巖伴生。當苦橄巖具斑狀結構時則過渡為苦橄玢巖。
v 超基性巖在化學成分上屬矽酸不飽和系列。除輝石巖外,SiO2的含量均小於45%,Al2O3、Na2O、K2O含量低,而MgO、FeO含量很高。超基性巖多經蝕變作用,其中H2O、CO2含量往往較高,致使巖石的化學成分變化很大。
v 超基性巖的鎂鐵比值MgO/(原子比)或含鎂係數MgO/+MgO是具有重要意義的特徵數值。根據這些數值可分為鎂質超基性巖、鐵質超基性巖和富鐵質超基性巖。
v 超基性巖常見的、較典型的結構有粒狀結構、鑲嵌結構、包含(橄)結構、網格結構、海綿隕鐵結構,有時可出現變形、出溶和扭折結構等。
v 超基性巖經常發生蛇紋石化、綠泥石化、透閃石化、次閃石化、滑石化、碳酸鹽化、水鎂石化和矽化等次生蝕變。其中以蛇紋石化最為常見。蛇紋石化超基性巖在地表或斷層帶內,經長期風化淋濾作用常形成由玉髓、蛋白石、菱鎂礦、褐鐵礦、高嶺石等組成的風化殼。
v 根據超基性巖產出的地質環境和形態可分為:①獨立的超基性巖體,其中又分層狀和似層狀基性-超基性侵入體,產於相對穩定的地質構造環境中、出露面積為幾平方公裡至數萬平方公裡不等。巖體的巖性具有明顯的垂直分帶和層狀韻律構造。南非布希維爾德雜巖體是典型的層狀巖體,中國康滇地區、秦巴地區有層狀巖體出現。非層狀基性-超基性侵入體,出露於不同構造單元。分布於造山帶的巖體呈陡傾斜的單斜或巖牆狀,分布於穩定區的巖體多具同心環狀構造巖體一般以純橄巖、橄欖巖和輝石巖為主,但往往伴生輝長巖。在具環狀構造的巖體的中央部分多為偏基性巖相。中國燕山、龍首山等地均有分布。②蛇綠巖套中的超基性巖,此類巖石出露於蛇綠巖套的最底部和堆積巖相的下部,前者是板塊俯衝和縫合線上的上地幔巖局部熔融後的殘餘物,後者多為巖漿結晶的輝石巖、橄欖巖和橄長巖。③鹼性玄武巖和金伯利巖中超基性巖巖石包體,在中國和世界許多鹼性玄武巖和金伯利巖中出現尖晶石二輝橄欖巖和石榴子石二輝橄欖巖的包體。它們是玄武巖和金伯利巖噴發時所攜帶的上地幔巖石碎塊,有時也稱之為幔源包體。④現代洋底超基性巖,在現代洋殼中存在超基性巖。它的成因與大洋中脊殘留地幔有關。⑤隕石超基性巖,已隕落的石隕石絕大多數由超基性巖組成。
v 與超基性巖有關的礦產主要是鉻鐵礦、銅鎳礦、釩鈦磁鐵礦、鉑礦、金剛石等。
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