喷出岩———流纹岩和英安岩类

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流纹岩和英安岩是化学成分与花岗岩和花岗闪长岩相对应的喷出岩,虽然在地表的分布面积远不如玄武岩,但可以形成于多种构造环境,因此具有重要的研究意义。

本类岩石一般色浅,多为灰白色、灰色、灰红色、粉红色、浅紫色,有时为灰绿、灰黑色。斑状结构,或无斑隐晶质结构和玻璃质结构。因黏性流动常具流纹构造;还可有气孔构造,气孔多顺流纹呈不规则的拉长状,与基性熔岩中的圆形气孔有明显不同。

由于酸性岩浆黏度大和挥发组分含量较高,流纹质火山岩以爆发相的火山碎屑岩为主,溢流相的熔岩则少见,在我国东南沿海数万平方千米的酸性火山岩中,溢流相的熔岩分布面积不足10%。熔岩多形成岩钟、岩针、岩穹(dome)和短而厚的岩流形态。

化学成分上(表2-11),流纹岩与花岗岩的成分相当,英安岩与花岗闪长岩相当,但SiO2、Na2O、K2O含量稍高于侵入岩的,大部分流纹岩的SiO2含量大于69%,MgO、TFeO含量很低,MgO<03。流纹岩中Al2O3含量变化较大,低Al2O3流纹岩称过碱质流纹岩,标准矿物中出现硬玉分子;高Al2O3含量的流纹岩,称为过铝质流纹岩,标准矿物中可出现刚玉分子。与流纹岩相比,英安岩一般具偏低的SiO2含量(>63%),Na2O+K2O含量亦偏低(<6%),但CaO含量(>4%)高于流纹岩的。

表2-11 流纹岩、英安岩的化学成分(wB/%)

1流纹岩(黎彤等,26个平均);2流纹岩(河北张家口);3黑曜岩(河北张家口);4松脂岩(河北张家口);5珍珠岩(河北张家口);6英安岩(黎彤等,3个平均);7英安岩(河北张家口);8石英角斑岩(6个平均);9~10石英角斑岩(河南);11流纹岩(诺科尔兹,22个平均);12英安岩(诺科尔兹,50个平均)。

1矿物成分及其特征

由于喷出岩形成于地表低压、高温、氧化环境,因此其矿物性质具有高温氧化特征。但在形成以后,随着时间增长,可逐渐向低温特征转化。

石英 其斑晶为高温β石英,呈六方双锥状,常被熔蚀成浑圆或港湾状,基质中可能是鳞石英或方英石。

碱性长石 斑晶主要为高温钾长石-透长石,碱性流纹岩中则为钠透长石、钠长石、歪长石。遭受变化后多变成浅红色正长石,有时可为条纹长石。碱性长石既可呈斑晶,也可分布于基质中。

斜长石 主要在英安岩中呈斑晶出现,基质中少见。一般为更长石或酸性中长石,有时具环带结构。

英安岩中暗色矿物以黑云母、角闪石为主,且仅以斑晶的形式产出,常有熔蚀和暗化边,流纹岩中暗色矿物很少,有时可出现铁橄榄石。

副矿物常见有赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石等。

2常见结构构造及其特征

流纹岩和英安岩通常为斑状结构、玻基斑状结构、玻璃质结构,基质以玻璃质结构以及玻璃质去玻化形成的霏细结构、球粒结构、雏晶结构常见。有时还见显微文象结构。

常见构造有流纹构造(见图2-21c)、珍珠构造、气孔构造等。珍珠构造是由于酸性玻璃在凝结时产生的张力作用下形成的弧形及近同心圆状裂纹,把玻璃质分割成许多小圆球体(见图2-21d),常在风化作用中呈珍珠状脱落。

3种属划分及其特征

如同花岗岩类一样,本类岩石也可细分为碱性和钙碱性两个系列,亦可用国际地科联推荐的喷出岩定量分类图解(见图1-37)。钙碱性系列据其结构又可分出如下一些种属:

图2-28 流纹岩(北京西山,单偏光,d=48mm)斑状结构,斑晶为石英和长石;基质为隐晶质,具明显的流纹构造

流纹岩(rhyolite) 成分相当于花岗岩,岩石呈灰、砖红、灰白等颜色。常具流纹构造和斑状结构,斑晶中有透长石、斜长石(更长石)、石英(高温石英)及少量黑云母和角闪石,基质为霏细结构、球粒结构或玻璃质结构(图2-28)。新鲜岩石中的透长石呈自形晶,长板状,无色透明,石英呈六方双锥或被熔蚀后呈浑圆状;暗色矿物斑晶常出现暗化现象。基质多为隐晶质和玻璃质。流纹岩的主要鉴别标志是含石英斑晶,据此可同其他喷出岩区别之。斑晶含量>30%时,可称斑流岩。

碱性流纹岩(sodaliparite) 化学成分上高SiO2含量(>72%),富碱(Na2O+K2O>10%),为碱性系列的流纹岩,与碱性花岗岩相当。斑状结构或无斑隐晶质结构斑晶为碱性长石(透长石或正长石、钠长石)和石英,可出现碱性角闪石、碱性辉石,少数情况下可出现铁橄榄石。偶有黑云母,无斜长石。基质常为显微花岗结构、显微嵌晶结构、显微文象结构和玻璃质结构等。

碱流岩(pantellerite) 化学成分上富碱(Na2O+K2O)含量>9%,但SiO2含量偏低(66%~72%),斑晶主要为碱性长石(歪长石),石英较少,可见透辉石、霓辉石、霓石、钠铁闪石或斜红闪石等暗色矿物斑晶。基质常见玻璃质结构和粗面结构。

霏细岩(felsite) 无斑或少斑的隐晶质流纹岩,具霏细结构。

玻璃质流纹岩岩石的成分以玻璃质为主,多产于火山口附近或火山颈中,同各种火山岩共生,呈层状或岩墙产出,也可作为喷出岩岩体的表皮相或边缘相产出。因为玻璃质是一种不稳定物质,在热液作用下易发生蚀变,或发生“脱玻化”作用。据颜色、构造、含水性等,又可分以下四种:

黑曜岩(obsidian):含少量水分(H2O+<2%)的玻璃质岩石,黑色或褐色,致密块状,具明显的玻璃光泽,贝壳状断口。岩石几乎全由火山玻璃组成,可含少量斑晶和雏晶。

珍珠岩(pearlite):水含量中等(H2O+=2%~6%),呈浅灰、灰绿、红或褐色。主要由玻璃质组成,可含少量的透长石和石英斑晶。特点是酸性火山玻璃中含大量的珍珠状裂纹,发育珍珠构造(见图2-21d、图2-29)。

松脂岩(pitchstone):以H2O+>6%为特征,具松脂光泽,呈灰、黑、浅绿、褐、黄白等色。岩石主体由酸性玻璃组成,可有雏晶发育,可含少量长石斑晶,基质可具球粒结构,含针状雏晶。

浮岩(pumice):可为灰色、白色、浅**或浅红色。几乎全由玻璃质组成,气孔十分发育,似蜂窝状,密度小,可漂浮于水面上。浮岩是以构造特征命名的,在基性火山岩中也有浮岩。

英安岩(dacite) 相当于花岗闪长岩的喷出岩。一般呈土红色、浅紫色或灰色。斑状结构,斑晶斜长石、石英、正长石或透长石等;暗色矿物斑晶较少,主要为辉石、角闪石、黑云母;斜长石多为偏基性中长石(甚至拉长石)至更长石,具环带结构;石英多呈高温六方双锥体;钾长石斑晶少或无。基质为玻璃质,或具玻基交织结构和霏细结构(图2-29)。在斑晶中若能鉴别暗色矿物种属时,亦可按暗色矿物命名为云母英安岩、角闪英安岩等。

图2-29 珍珠岩(河北张家口,单偏光,d=48mm)

图2-30 英安岩(江苏粟阳,单偏光,d=37mm)

石英角斑岩(quartz keratophyre) 岩石呈浅绿色、浅灰色、灰白色,比较致密,为全晶质,很少见火山玻璃。常见绿泥石化、绿帘石化、黝帘石化蚀变。石英角斑岩有两种结构:一种具斑状结构,斑晶主要是钠长石和石英,基质具显微花岗结构、显微嵌晶结构、霏细结构等;另一种为无斑隐晶质结构。

化学成分上石英角斑岩Na2O含量较高(Na2O>K2O),是一种钠质的酸性火山岩,是细碧角斑岩系中的酸性成员。石英角斑岩常与细碧岩紧密共生,构成细碧角斑岩系(海底喷发的火山岩系),普遍认为该岩系是玄武岩-安山岩-流纹岩岩系经交代作用或低级变质作用形成的,其中的钠长石系交代成因,实质上是钠长石化的流纹岩;但也有少数人认为是一种富含钠质的岩浆结晶形成的,钠长石是原生的,是从富含钠质的岩浆中结晶出来的。

4流纹岩类的次生变化

流纹岩类岩石在热液作用下蚀变成次生石英岩,即主要由石英(70%~75%)和富铝矿物(明矾石、叶蜡石、绢云母、红柱石、刚玉)组成的浅色细粒岩石,在表生作用下则可变成高岭石。

5流纹岩类的分布和产状

本类岩石比侵入的花岗岩分布少。同时因其黏度大,又多为中心式喷发,因此常形成岩钟、岩针,当其是裂隙或面式喷发时则可形成岩流或岩被。另外在其喷发时往往伴以爆炸,所以常与大量火山碎屑岩共生。流纹岩类既可与安山岩共生,也可与玄武岩在一起,形成复杂的火山岩系。

流纹岩类岩石在我国各个地质历史时期中都有发育。如前寒武纪时四川会理、盐边等地的变质流纹岩,祁连山和秦岭则有加里东期的酸性喷出岩(海相),内蒙古和天山等地则有大量的海西期海相流纹岩和英安岩分布,闽浙沿海一带则有大面积的燕山期酸性喷出岩(陆相)产出。

6有关矿产与工业用途

与石英角斑岩系相关的矿产有铜矿,如我国甘肃白银厂、河南桐柏刘山岩等地。有时一些铁、铅、锌、汞、铀矿,也可以和酸性火山岩相伴。其次,黄铁矿、明矾石、叶蜡石和刚玉矿可产出于由酸性火山岩变成的次生石英岩中。流纹岩的抗压强度为(1500~3000)×105Pa,可用作建筑材料,而松脂岩和珍珠岩加工后更是一种良好的轻质建筑材料。

一、侵入岩的认识

本类岩石共同特点是石英>20%。其主要代表是花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩。

酸性岩随着石英含量减少,斜长石含量的增高向闪长岩过渡;随着钾长石增加向正长岩过渡。人们把石英含量为5%~20%,具花岗岩外貌的岩石称过渡性岩,如石英闪长石、石英二长石、石英正长岩等。由于过渡性岩石与花岗岩在成因和分布上有密切关系,在同一岩体里,这几种岩石常共生在一起互相渐变过渡,因此人们习惯把含石英5%~20%的中酸性岩和酸性岩合在一起,统称为花岗岩类。

(一)矿物成分

主要矿物有石英、碱性长石(微斜长石、正长石、条纹长石;浅成岩见透长石、歪长石)和酸性斜长石(更长石),三者含量>85%;次要矿物为黑云母、角闪石,少量辉石,少于15%;副矿物为锆石、榍石、磷灰石、电气石、独居石等。

(二)结构构造

(1)本类岩石常见的结构有三种类型:从结晶颗粒的绝对大小看,有细粒、中粒、粗粒、巨粒等结构;从结晶颗粒相对大小看,有等粒结构、不等粒结构、斑状结构、似斑状结构;从矿物之间相互关系看,有花岗结构、文象结构(图1-8-1)。

——花岗结构:也称半自形粒状结构,特征是:铁镁矿物的自形程度较高,斜长石、碱性长石自形程度低,为半自形晶,石英则呈他形充填于其他矿物的间隙内。

(2)常见块状构造,有时见斑状杂构造,晶洞构造及似片麻状结构。

(三)种属划分及其特征

目前通用的是国际地科联推荐的侵入岩定量分类图解(图1-8-2),但在实际工作中还要根据岩石的矿物成分(指铁镁矿物和副矿物)、结构、构造及色率进一步命名,如角闪石花岗岩。

图1-8-1 文象花岗岩的文象结构

(单偏光,d=9mm)

图1-8-2 酸性侵入岩分类图

(据IUGS,1972)

1a石英石岩;1b富石英花岗岩;2碱长花岗岩(钠长石花岗岩、微斜长石花岗岩);3花岗岩;3a钾长花岗岩(或普通花岗岩);3b二长花岗岩;4花岗闪长岩;5英闪岩(英云闪长岩)(斜长花岗岩M=0-10%)

(1)深成-中深成侵入岩

——花岗岩:呈灰白、肉红色,主要矿物是石英、钾长石和酸性斜长石,次要矿物为黑云母、角闪石,辉石少见,副矿物有锆石、磷灰石、榍石等。石英一般在25%以上,暗色矿物含量在5%左右,最多达10%。一般来说,碱性长石(主要是钾长石)多于斜长石,钾长石约占长石总量的2/3。根据次要矿物进一步命名为黑云母花岗岩、角闪石花岗岩、二云母花岗岩等。几乎不含暗色铁镁矿物(<1%)的花岗岩,称白岗岩。

——花岗闪长岩:主要矿物为石英、斜长石、钾长石,斜长石含量较高,约占长石总量的2/3,暗色矿物以角闪石为主,常见有黑云母达15%左右。半自形粒状结构、似斑状结构,斜长石具环带结构。

——斜长花岗岩:主要由石英、斜长石和少量暗色矿物组成,其中斜长石占长石总量90%以上,暗色矿物含量占10%左右。当暗色矿物含量>10%时,可称为英云闪长岩。

——紫苏花岗岩:相当于花岗岩或英云闪长岩成分的一种特殊花岗岩。色较深,成分为石英、钾长石、紫苏辉石和石榴子石,无或含少量斜长石。钾长石主要是微斜长石,其特征之一是条纹长石中的条纹成分不是钾长石而是更长石-中长石。主要产于前寒武纪的变质岩中。

(2)浅成花岗岩类

在矿物成分上与中深成岩、深成岩基本相同,差别在于岩石具斑状结构,主要有:

——花岗闪长斑岩:全晶质,具斑状结构,成分与花岗闪长岩相当,斑晶以斜长石为主,有少量铁镁矿物、钾长石、石英斑晶。

——花岗斑岩:全晶质,具斑状结构(图1-8-3)。斑晶主要石英和钾长石,有时也有黑云母、角闪石等,基质为隐晶质-微晶结构。若基质为细粒、中粒或粗粒结构,称为斑状花岗岩。

图1-8-3 花岗斑岩

(单偏光,d=48mm)

斑状结构,斑晶为熔蚀了的石英和高岭土化的钾长石及酸性斜长石,基质为细粒镶嵌状的石英和长石,及少量磁铁矿颗粒

——花斑岩:是花岗斑岩的一个变种,它的特点是石英和长石形成显微文象结构。

(四)次生变化

在岩浆期后作用影响下,该类岩石往往发生不同程度的变化,有些蚀变作用与矿化作用的关系十分密切。常见的蚀变作用有:

(1)微斜长石化:一般发育于交代作用的最早阶段,主要由富钾的溶液交代斜长石,原来的岩石出现交代斑状结构(交代斑晶为微斜长石),从而改变了原来花岗岩的面貌。

(2)钠长石化:早期斜长石或钾长石被钠长石交代,多发生在富含K、Na、Li及挥发分的花岗岩浆结晶作用的晚期。它与稀有金属矿化,尤其是铌、钽矿化关系密切。

(3)云英岩化:是岩石遭受高温热液作用下,钾长石分解形成白云母及石英集合体。一般发生于岩体内、外裂隙附近及岩体顶部,时间上晚于钠长石化。与其有关的矿产有钨、锡、铌、钽、铍。

(4)硅化作用:是一种从高温到低温热液条件下都可以发生的蚀变作用,在高-中温热液作用下,硅化形成粒度较粗的石英;在低温热液作用下,形成细粒石英或半晶质状态的玉髓等。它是很重要的一种矿化围岩蚀变。

(5)绢云母化:在中低温热水溶液作用下,使原生的铝硅酸盐矿物变成白色鳞片状绢云母。该作用往往不单独出现,常与硅化伴生。

在花岗岩类岩石中,一些主要的蚀变具明显的顺序,通常是:微斜长石化→钠长石化→云英岩化→硅化,与之大致相应的矿化顺序为:REE→Nb(Ta)→Ta(Nb)→Be、Li。它们常发生在花岗岩体的顶部、突出的钟状体、舌状体、岩枝等部位,或发生在晚期的小侵入体中。这些部位,往往也是与之有关的稀有金属矿化的部位。

此外,花岗岩类岩石易受风化作用,原生硅铝矿物分解破坏,可形成高岭土矿床。

(五)分布、产状及相关矿产

花岗岩类是地壳上分布最广的一类深成岩,据统计,华南地区的花岗岩约占全区面积1/4。主要产在褶皱区及地台结晶基底。从地质时代看,伴随每期构造运动都有花岗岩类侵入,以前震旦纪及燕山期广泛,尤其燕山期。

花岗岩类主要构成大岩基和岩株、岩盖、岩墙等,花岗岩体往往是由不同成因、不同时期的花岗岩类岩石组成的多旋回、多阶段复式岩体。如华南地区诸广山岩体是由四个旋回的花岗岩组成的复式岩体。多旋回、多阶段复式岩体在岩石学、岩石化学、成矿特征及成因上均有一定的继承、发展和演化规律。

与花岗岩类有关的矿产有:稀有、放射性、W、Sn、Mo、Cu、Bi、Pb、Au等,矿床种类之多,经济价值之重要,是其他岩浆岩无法比拟的,因此,花岗岩有“工业之母”之称。

二、喷出岩的认识

流纹岩和流纹英安岩是酸性喷出岩的代表种属,它们在矿物成分上与侵入岩基本相同,但结构、构造显著不同。

(一)矿物成分

(1)由于喷出岩形成于低压高温氧化条件,往往表现为高温氧化特点。主要矿物特征如下:

——石英:可存在与斑晶和基质中,斑晶为高温β-石英,呈六方双锥状,常被熔蚀成浑圆状或港湾状,基质中则为方英石或鳞石英。

——碱性长石:主要是透长石或歪长石,遭受蚀变后多变成浅红色正长石。既可呈斑晶,也可分布于基质中。

——斜长石:呈斑晶出现,少见于基质中,通常为更长石和酸性中长石,具环带。

——铁镁矿物:以黑云母或角闪石为主,偶见透辉石。在新鲜的喷出岩中,黑云母、普通角闪石由于其中Fe2+全部或部分氧化成Fe3+而具褐色,呈斑晶产出,并往往有暗化边。

(2)副矿物:常见有赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、锆石、榍石等。

(二)结构构造

(1)通常为斑状结构,基质以玻璃质结构、球粒结构及霏细结构等常见。

(2)常见构造有流纹构造(图1-8-4)、珍珠构造、气孔构造等。珍珠构造是由于酸性玻璃在凝结或水化时的张力,产生弧形及近同心圆形的裂纹,把玻璃质分割成许多小圆球,易于呈珍珠状脱落。其主要发育于黏性大的酸性玻璃中(图1-8-5)。

图1-8-4 流纹岩(单偏光,d=48mm)

斑状结构,斑晶为石英和钾长石,基质为隐晶质,具有明显的流纹构造

图1-8-5 珍珠岩(单偏光,d=48mm)

除了含少量石英和透长石斑晶外,其余均为酸性火山玻璃,具典型的珍珠裂开

(三)种属划分及主要种属描述

(1)流纹岩:灰色或灰红色斑状岩石,斑晶为高温石英(>10%)、透长石及斜长石,石英斑晶往往有熔蚀现象,基质一般较致密,具玻璃质结构、霏细结构、球粒结构等,流纹构造、气孔构造。斑晶>30%时,称斑流岩;无斑或少斑的隐晶质流纹岩称霏细岩。

(2)流纹英安岩:它与英安岩区别是具更多的钾长石斑晶,斜长石斑晶偏酸性,主要的暗色矿物是角闪石、黑云母。流纹英安岩Na2O+K2O>6%,CaO<4%,而英安岩Na2O+K2O<6%,CaO>4%,据此可将二者分开。与流纹岩区别可根据SiO2的含量,流纹岩>72%。

(3)石英角斑岩:是一种浅色的钠质酸性火山岩,常与细碧岩、角斑岩及一定的沉积建造共生,构成海底喷发的火山岩系(细碧-角斑岩系)。常呈浅绿色、浅灰色,斑状结构。斑晶为钠长石或石英和钠长石组成,偶见黑云母、角闪石;基质为显微花岗结构、霏细结构,由石英和钠长石微晶组成,很少见玻璃质。

(4)玻璃质的酸性喷出岩:化学成分一般均相当于流纹岩的,以其颜色、含水量及其他物理性质特征可分为:

——松脂岩:是一种含水>6%的玻璃质岩石,可有雏晶发育,具有松脂光泽,呈红、褐、浅绿、黄、白、黑色等。往往呈条带状、透镜状产于全晶质熔岩中。

——珍珠岩:是一种含水2%~6%的玻璃质岩,可有少量石英或透长石斑晶,具珍珠构造,呈浅灰、灰绿、红或褐色。

——黑曜岩:含水量<2%的玻璃质岩,具黑色或褐色,贝壳状断口,玻璃光泽。

——浮岩:多孔状的玻璃质岩石,具浮岩构造,质轻可浮与水。常呈皮壳覆盖于较致密的熔岩之上。

(四)次生变化

最常见的蚀变是泥化、绢云母化和碳酸盐化。镁铝矿物转变为绿泥石和碳酸盐,斜长石泥化,在蚀变强烈时,碱性长石被黏土矿物和白云母交代。

此外,在高温气液作用下产生硅化作用,形成次生石英岩,即主要由石英(70%~75%)和富铝矿物(明矾石、叶蜡石、绢云母、红石柱、刚玉)组成的浅色细粒岩石。它们往往可形成非金属矿产,并产生一些有价值的工业矿床(铜、钼、钨、铅、金、锑、汞、萤石、黄铁矿、赤铁矿、压电石英、重晶石等)。

(五)产状、分布及相关矿产

多为中心式喷发,由于其岩浆黏度大,常形成岩钟、岩针,所形成的岩流,其厚度变化较大。

在我国从前震旦纪到中生代都有酸性喷出岩分布。前震旦纪的山西中条山的变质火山岩;海西期天山地槽、兴蒙地槽有大量流纹岩及英安岩喷发;中生代喷发更为强烈,是我国酸性熔岩主要喷发期。在我国东部,尤其东南沿海一带,分布着面积达数万平方千米,厚达千余米的酸性喷出岩。

与酸性喷出岩有关的矿产比较重要。呈致密状的是良好的建筑石料;含水的玻璃质酸性熔岩可用作制造膨胀珍珠岩,其广泛应用于冶金、化工、建筑及保温、污染控制等方面;浮岩可制具隔热、隔音性能的浮岩混凝土。和石英角斑岩系相关的有铜矿,如甘肃白银厂。某些铁、铅、锌、汞、铀矿也和酸性火山岩相伴。其次如黄铁矿、明矾石、叶蜡石和刚玉则可产于由酸性火山岩蚀变而成的次生石英岩中。

流纹岩在中国东南沿海各省有广泛分布,北方辽宁、内蒙古、河北、山西、山东、吉林、黑龙江也都有分布。与之有关的矿产有高岭石、蒙脱石、叶蜡石、明矾和黄铁矿等。

美国黄石国家地质公园、日本阿苏破火山、俄罗斯锡霍特一阿林火山带等]受西太平洋板块俯冲的影响。在中国东部沿海地区也大面积分布着时代为侏罗纪、白垩纪的流纹岩。它们构成了一南北延伸达2000余km、平均宽度约400km的巨型古火山带。这些流纹岩由于岩性和发育其中的构造差异。在外力侵蚀作用下常塑造出许多形态独特且类型丰富的地貌景观。有些地区因这些或秀丽或雄伟的地貌景观而成为重要的旅游景区。如浙江乐清的雁荡山世界地质公园、缙云的仙都国家地质公园、吉林四平的山门国家地质公园等。

1酸性侵入岩

花岗岩是一种显晶质粒状酸性深成岩,呈肉红色至浅灰色(图7-19a)。主要矿物成分为石英(20%~50%)和长石(60%~70%)。次要矿物为黑云母,普通角闪石或辉石等,含量一般为5%~10%。副矿物含量小于1%,主要矿物有磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石等。

图7-19 花岗岩

镜下观察,花岗岩常呈半自形等粒结构,暗色矿物晶形较完整,表明其结晶早于浅色矿物;浅色矿物中石英一般为他形、长石呈他形-半自形(图7-19b),其中钾长石以正长石和微斜长石为多,斜长石形态一般较钾长石完整,微斜长石常具格子状双晶(图7-19c、d)。

花岗闪长岩常与花岗岩伴生,常见于花岗岩岩体的边缘。SiO2含量65%左右,石英含量大于20%,斜长石(更长石或中长石)含量多于碱性长石,暗色矿物为角闪石和黑云母。副矿物有榍石、磷灰石、磁铁矿、锆石等。灰绿色或暗灰色(图7-20a);常呈半自形粒状结构,似斑状结构(图7-20b),斜长石常具明显的环带构造。

图7-20 花岗闪长岩

英云闪长岩是一种显晶质中酸性深成岩,矿物组成大体与石英闪长岩相似。主要由斜长石(中长石、更长石)和石英、黑云母等组成(图7-21a),斜长石常具环带构造。暗色矿物除黑云母外,有时含角闪石、辉石。斜长石占长石总量60%,碱性长石(正长石)不足长石总量10%,并往往呈填隙物产出。常见的副矿物是磷灰石、榍石、磁铁矿。

图7-21 英云闪长岩和更长环斑花岗岩

更长环斑花岗岩是花岗岩的特殊变种,呈红色或灰色,其主要特征是具有一种特殊的斑状结构(更长环斑结构),即斑晶为球形-卵形的钾长石(条纹长石、微斜长石),外绕更长石环或钠-更长石环(图7-21b)。钾长石斑晶为具卡式双晶的单个晶体,或为几个不规则状、扇状晶体组成的集合体。该花岗岩基质矿物主要为石英、钾长石、黑云母,有时还有角闪石;副矿物为锆石、磷灰石、金属矿物等。该类花岗岩主要形成于前寒武纪时期,北京密云、河北赤城、江西上饶、辽宁桓仁、陕西商县、福建漳州等地见有分布。

花岗斑岩是常见的酸性浅成岩。矿物成分与花岗岩基本相同。具斑状结构,基质呈微花岗结构(图7-22a)。斑晶主要为石英和长石,有时可见黑云母和角闪石。石英斑晶往往晶形很好(图7-22b)。钾长石为正长石或透长石。黑云母和角闪石有时可见暗化边。

图7-22 花岗斑岩

2酸性喷出岩

流纹岩是由花岗质岩浆喷出地表冷凝形成,常发育流纹构造(图7-23a、b)。一般呈绛红、肉红、灰黄等色。常呈斑状结构,斑晶主要是石英和透长石,偶见斜长石和黑云母,基质为致密隐晶质或玻璃质,显霏细、球粒、玻璃质结构(图7-23c、d)。

流纹岩分布面积较广,常与熔结凝灰岩等共生。与其有关的金属矿产有铅、锌、银、金和铀等,非金属矿常见的有沸石、蒙脱石、高岭石、叶蜡石、明矾石和萤石等。

图7-23 流纹岩

英安岩是化学成分和矿物成分与花岗闪长岩、英云闪长岩相当的火山岩。颜色较浅,灰—灰白色;斑状结构,斑晶多为中性斜长石、石英和碱性长石(图7-24);基质主要为细粒的长石、石英,并含少量黑云母、角闪石等暗色矿物。基质通常为玻基交织结构、玻璃质结构或霏细结构。英安岩常与流纹岩、粗面岩和安山岩共生,组成巨厚的火山岩系。

图7-24 英安岩(christiannicolletfreefr)

熔结凝灰岩岩石比较致密,貌似熔岩(图7-25a),但具火山碎屑结构。含有岩屑、晶屑、塑变玻屑、浆屑等,其粒径小于2mm。塑性碎屑常被压扁拉长,绕过刚性碎屑呈平行排列,形成假流纹构造(图7-25b)。

图7-25 熔结凝灰岩

一般认为,熔结凝灰岩是由高黏度且富含挥发分的酸性、中酸性和碱性熔浆,上升到近地表处,由于外界压力骤降而膨胀起泡,犹如牛奶沸腾一样;气泡壁愈来愈薄,最终发生爆炸,泡壁破裂,熔浆被粉碎,并大量涌出火山口,呈炽热状态悬浮于气体之中,形成沿山坡流动的火山灰流或火山碎屑流,然后火山灰流迅速堆积,在热力和重荷的影响下,玻屑受挤压变形,彼此熔结而形成的岩石。

酸性玻璃质火山岩是黑曜岩、松脂岩和珍珠岩的统称。其组成物质的80%~100%为玻璃质,是流纹质和英安质岩浆在地表快速冷凝的产物。黑曜岩、松脂岩和珍珠岩三者主要的区别是含水量不同,其中黑曜岩含水量很低(<1%),松脂岩含水量很高(4%~10%),珍珠岩居中(3%~4%)。

黑曜岩呈黑色或深褐色,贝壳状断口,玻璃光泽(图7-26a)。成分与花岗岩相当,但全部由玻璃质组成,有时在玻璃质中含有羽状微晶和雏晶(图7-26b)。

图7-26 酸性玻璃质火山岩

松脂岩呈深灰色,带深褐色调,其光泽和结构很像松脂,具贝壳状断口。在玻璃基质中含有一些雏晶或斑晶(图7-26c)。

珍珠岩呈深灰—黑色,具珍珠光泽和珍珠状裂开构造(圆弧状裂纹),有时显示珍珠球粒与周围胶结物颜色不一现象,球粒呈褐红色,胶结物为浅灰绿色(图7-26d)。

流纹质沉凝灰岩:风化面-----,新鲜面-------,沉凝灰结构,层块状构造砾石成分为:流纹岩、流纹质凝灰岩、英安岩、粗安岩、花岗岩,次圆—圆状,磨圆较好,大小2-30mm,含量10-15%;砂屑成分:流纹岩、流纹质凝灰岩、英安岩、粗安岩、花岗岩,及长石、石英等,次圆—圆状,磨圆一般,大小01-2mm,含量35-40%胶结物为火山物质,由岩屑、晶屑、火山灰组成,岩屑为:流纹岩、英安岩、凝灰岩、粗安岩、花岗岩,棱角—次棱角状,大小02-2mm,含量10-15%;晶屑为:长石、石英,棱角—次棱角状,大小02-2mm,含量5-10%;火山灰细小,含量25-35%岩石为喷发—沉积相

一、目的要求

(1)掌握花岗岩-流纹岩类的基本特征(矿物成分、结构、构造特征)。

(2)掌握本类岩石的分类命名原则及其主要类型。

(3)学会岩石鉴定和描述方法。

(4)对比超镁铁质、镁铁质岩与花岗岩类岩石在矿物成分上的变化,了解其矿物成分的变化规律。

二、基本特征及主要类型

(一)基本特征

本类岩石为硅过饱和的酸性岩。其化学成分以富硅、较富碱和贫铁镁为特点。反映在矿物成分上,出现大量石英和碱性长石,其次为酸性斜长石;暗色矿物则很少(<15%)。暗色矿物主要为黑云母、角闪石,有时可出现少量辉石。常见的副矿物有锆石、榍石、磁铁矿和磷灰石,有时含有铌钽铁矿、磷钇矿和钍石等稀有矿物和放射性矿物。

石英一般呈不规则粒状,呈斑晶时较自形,在流纹岩中常呈高温变体(如β-石英)出现,碱性长石主要为微斜长石、条纹长石和正长石,在喷出岩中常出现透长石。斜长石一般为更长石,有时为中长石。酸性斜长石的聚片双晶纹较细密而环带结构不发育。黑云母呈暗绿色或暗褐色,较自形,常含锆石和磁铁矿等包体而呈现多色晕。角闪石多呈绿色。

花岗岩类中常见有花岗结构、交代斑状结构、似斑状结构、条纹结构、文象结构和蠕虫结构等;流纹岩类中常出现斑状结构、球粒结构、霏细结构和玻璃质结构等。

花岗岩类常见构造有块状构造、斑杂构造和似片麻状构造等;流纹岩类中常见有流纹构造和气孔构造等。

本类岩石中的长石类矿物易发生泥化、高岭石化、绢云母化、钠长石化和碳酸盐化等;暗色矿物易发生绿泥石化、绿帘石化并常常析出榍石、白钛矿等。强烈蚀变时可出现白云母、锂云母、石英、电气石、萤石等。这些次生变化常常同矿化(特别是稀有金属矿化)作用有密切的联系。

(二)主要类型

1侵入岩

根据花岗岩中的长石成分和碱性暗色矿物的存在与否,划分为钙碱性花岗岩(正常花岗岩)和碱性花岗岩两大类。

(1)钙碱性花岗岩类(有斜长石,不出现碱性暗色矿物)根据碱性长石和斜长石的相对含量可分为:

碱长花岗岩 碱性长石为主,斜长石很少(肉眼一般看不到);

花岗岩(狭义的)碱性长石>斜长石;

二长花岗岩 碱性长石=斜长石;

花岗闪长岩 碱性长石<斜长石;

斜长花岗岩 斜长石为主,碱性长石很少(肉眼一般看不到)。

(2)碱性花岗岩类(不含斜长石,出现碱性暗色矿物)根据碱性长石种属分为:

钾质花岗岩 只含钾长石,不含钠长石;

钾钠花岗岩 钾长石与钠长石同时出现;

钠质花岗岩 只含钠长石,不含钾长石。

根据暗色矿物成分,可进一步命名为黑云母花岗岩、霓石花岗岩等。几乎不含暗色矿物的则称为白岗岩(或碱性白岗岩)。

按结构类型可划分为:

1)粗粒、中粒、细粒花岗岩;

2)斑状花岗岩:常有粗大的钾长石交代斑晶,基质为中粗粒花岗结构;

3)花岗斑岩:斑状或似斑状结构,斑晶主要为钾长石和石英以及斜长石,基质为显晶质;

4)花斑岩:斑状结构,基质为显微文象结构;

5)石英斑岩:斑晶主要以石英为主,基质多为霏细质或隐晶质;

6)花岗伟晶岩和花岗细晶岩等。

还有两个特殊类型,。这里还应该提到的是英云闪长岩,它实际上是斜长花岗岩的一种,以暗色矿物量较高(一般>10%)为特征。英云闪长岩常与花岗闪长岩和二长花岗岩共生,多见于前寒武纪结晶基底中。

本书花岗岩类的分类同国际地科联(1972)通过的深成岩分类中花岗岩类的分类略有不同(图1-12)。

图1-12 花岗岩类岩石QAP分类三角图

2喷出岩

流纹岩根据有无碱性暗色矿物,分为钙碱性流纹岩(简称流纹岩,不含碱性暗色矿物)和碱性流纹岩(含碱性暗色矿物)。

流纹岩 具斑状结构,斑晶为透长石,高温斜长石和β-石英,偶见少量褐色黑云母、角闪石和辉石,斑晶常被熔蚀,黑云母和角闪石斑晶常具暗化现象。基质多为晶质、霏细结构、球粒结构或玻璃质。基质中的斜长石常比斑晶斜长石更偏酸性。常见为流纹构造和气孔构造等。

碱性流纹岩 其化学成分相当于碱性花岗岩,斑晶和基质中都有碱性暗色矿物出现,当富含钠质时可定为碱流岩。

玻璃质熔岩 为珍珠岩、松脂岩、黑曜岩和浮岩等。

石泡流纹岩 具大的球粒。

英安岩 化学成分相当于花岗闪长岩的熔岩,是流纹岩与安山岩之间的过渡类型。斑晶以斜长石为主,角闪石等暗色矿物斑晶比流纹岩中的多。

石英角斑岩 较富钠的海底喷发的酸性熔岩,常同细碧岩共生。

流纹斑岩为花岗斑岩与流纹岩之间的过渡类型,是伴随火山作用而形成的次火山岩,其特点介于花岗斑岩与流纹岩之间。

三、实习内容

(一)实习材料

手标本及薄片:花岗岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、花岗伟晶岩、花岗细晶岩、流纹岩、石泡流纹岩、珍珠岩、松脂岩和黑曜岩。

(二)实习内容

1花岗岩和花岗闪长岩

手标本(标本号×××、×××):观察矿物成分、结构和构造。应注意石英同长石、碱性长石同斜长石、角闪石同黑云母等的差异,测定不同矿物的含量。注意矿物的自形程度和粒度,以便掌握花岗结构在手标本上的特征。据花岗岩类的分类命名原则,对上述岩石标本给予命名。

镜下(薄片号×××、×××):重点观察矿物成分和结构特点。根据矿物的突起、双晶、自形程度和蚀变特征等可区分碱性长石和斜长石。碱性长石中的微斜长石多具格子状双晶;正长石常发育有卡式双晶;具条纹结构的要区分是分解条纹还是交代条纹。斜长石要注意其晶形程度,据其消光角确定An牌号。描述时一定要写清什么样的消光角和数据,注明 An牌号及其斜长石种属。黑云母和角闪石的鉴定特征在于晶形、颜色和多色性以及解理等。可能出现的副矿物有榍石、磁铁矿、磷灰石和绿帘石等。各种矿物都有哪些蚀变特征,也应认真观察。

结构的观察要着重于每种矿物的自形程度和粒径以及相互关系。花岗结构的镜下特征在于自形程度的区别。在斑状花岗岩薄片中见有交代蠕虫结构、交代净边结构和交代穿孔结构等交代现象。分解条纹结构以嵌晶个体较小、形态规则、分布具一定方向性和不具双晶为特点;而交代条纹结构中嵌晶大小不定,形态不规则而多变,分布无一定方向,多集中于边部,且多具聚片双晶。

2花岗斑岩

手标本(标本号×××):重点观察斑状结构、斑晶和基质特点及其相互关系。

镜下(薄片号×××):观察着重于斑晶成分、斑晶形态以及与基质的相互关系,基质成分和其结构特点。注意掌握似斑状结构和显微文象结构特点。

3花岗伟晶岩和花岗细晶岩

在伟晶岩手标本上注意文象结构特点;在细晶岩薄片中观察他形结构。

4流纹岩

手标本(标本号×××):注意流纹岩的颜色、结构(斑晶与基质的特点)和构造现象。

镜下(薄片号×××):注意矿物成分特点和结构构造特点。斑晶中的石英为高温的β-石英,具六方双锥状(常见为菱形切面),正低突起,对称消光或平行消光,一轴晶正光性。透长石斑晶为板状半自形—自形晶,负低突起,卡式双晶,二轴晶负光性。斑晶多具熔蚀现象;基质为霏细结构,有时见有球粒结构。

5珍珠岩、松脂岩和黑曜岩

手标本(标本号×××):观察其颜色、光泽或裂理等,注意火山玻璃的表面特征。

镜下(薄片号×××):观察玻璃质结构,在单偏光镜下无色透明,而正交偏光镜间全消光,常见有不同程度的脱玻化现象。局部可见有长石或石英的斑晶。注意珍珠裂纹在镜下的特征。

(三)实习报告

选1~2块标本进行岩石的鉴定并提交鉴定报告。鉴定报告一定要文字清楚,简明扼要,定名准确。

复习题

(1)以花岗岩为例,说明岩浆岩化学成分同矿物成分之间的关系。

(2)如何区别斑状结构、似斑状结构和交代斑状结构

(3)二长花岗岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩和石英闪长岩的主要区别是什么

(4)花岗岩与流纹岩的区别是什么为什么会产生这些区别

(5)如何区分安山岩、粗面岩和流纹岩

(6)总结从玄武岩到流纹岩在斑晶矿物组合和基质结构(尤其是结晶程度)上的变化规律。

(7)假流纹构造与流纹构造有何区别

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