岩漿的侵位機制,火成岩的構造

2021-03-03 21:50:04 字數 3499 閱讀 8838

1樓:中地數媒

產於地下深處的岩漿,因其密度低於源區岩石和岩石圈裂開減壓而上升,當上升至與其密度相同的圍巖中時,岩漿停止向上運移而形成侵入岩,這一位置稱為平衡浮力高度。高壓下形成的岩漿,在減壓條件下可以上升至這一高度之上,直到噴出地表。侵入體佔據了很大空間,那麼岩漿是以什麼方式獲取這些空間的?

這就是岩漿侵位機制問題。根據岩漿侵位時的動力學特點分為主動侵位作用和被動侵位作用。主動侵位作用是岩漿以本身巨大的能量來開闢佔據空間,包括隆拱(穹隆)作用、底闢作用和氣球膨脹作用,實際上這三種作用在一個大的巖體中往往是連續發生的,可以看做廣義底闢作用的三個不同階段。

被動侵位作用是岩漿沿著已經存在的斷裂或構造缺陷,或是在區域性伸展作用下被動式侵位,包括巖牆擴充套件作用、頂蝕作用和火山口沉陷作用。

一、底闢作用

岩漿底闢(diapir)上升和底闢侵位是連續發生的,底闢侵位的驅動力是岩漿的浮力和熱動力,底闢作用要求岩漿具有足夠的浮力和熱能來克服圍巖的阻力,因此以底闢發生侵位的巖體一般較大,如花崗岩岩基。岩漿加熱圍巖使其軟化,並因岩漿與圍巖存在密度差而產生浮力,引起岩漿向上流動、拱起頂部圍巖,使上覆圍巖發生褶皺,形成穹隆,即是底闢作用的早期穹隆階段(圖1-6a)。當熾熱的岩漿熔融體繼續向上頂拱推擠圍巖,使軟化的圍巖不斷向下流動,最終刺穿圍巖擠入上覆岩層佔據空間,這便是底闢侵位的中期底闢上升階段(圖1-6b)。

刺穿擠入圍巖中岩漿熔體因溫度下降而晶出礦物,使岩漿黏度增大,在與圍巖接觸部位冷凝結晶成巖。受頂部圍巖及邊部冷凝岩漿岩層的封閉阻擋,岩漿向側向擴充套件發生膨脹,側向圍巖因岩漿擴充套件遭受擠壓形成一個腰部(圖1-6c)。如果沒有後續岩漿的補充,腰部可能會斷離,形成倒水滴狀侵入體。

如有晚期岩漿脈動補充,則會形成由巖體中心向外擴充套件,擠壓早期岩漿形成的外殼,不斷向外膨脹,這就是底闢侵位晚期側向氣球膨脹作用階段(圖1-6c)。

圖1-6 岩漿底闢侵位的演化階段(castro,1987)

氣球膨脹作用較好的解釋了巖體侵位的空間問題。一般來說,岩漿侵位時巖體較小,只佔現有體積的30%~40%,現有體積的大部分是通過岩漿橫向拓寬壓縮圍巖而擴大自身的空間。岩漿的橫向拓寬就像膨脹的氣球,在「氣球」膨脹過程中,岩漿不斷脈動上升,每一次脈動都會引起先期固結的岩漿物質向四周呈輻射狀推擠,從而在先侵位巖體的外殼上因壓扁作用而出現定向組構。

氣球膨脹作用形成的巖體具有如下主要特徵:①巖體的平面形態多為圓形或橢圓形,剖面上呈蘑菇狀或漏斗狀;②巖體內部的岩石型別呈同心環帶狀展布,邊緣岩石形成早,成分偏基性,內部岩石形成晚,成分偏酸性;③巖體與圍巖的接觸帶具有平行於接觸面的面狀組構;④在巖體邊部發育被岩脈充填的放射狀、環狀、錐狀等侵位斷裂。

二、巖牆擴充套件作用

巖牆擴充套件作用是指深部岩漿在壓力驅動下,貫入到圍巖的裂隙和斷裂中,並通過擠壓圍巖使岩漿運移的斷裂或通道不斷擴充套件、加寬,最終沿著該斷裂或通道上升至地表淺部,形成侵入岩體。巖牆擴充套件作用機制是大陸伸展構造環境中岩漿上升侵位的重要機制,岩漿沿著由應力各向異性產生的張性斷裂上升,張性斷裂切割深度可以很大(達40km),並達到深部岩漿房。

三、頂蝕作用

頂蝕作用是由熱的岩漿上升,導致頂部圍巖被挖蝕、爆裂,在頂部爆裂的圍巖碎塊下沉的同時,岩漿侵入到裂隙中,如此反覆岩漿就不斷上升侵位(圖1-7)。頂蝕作用形成的巖體,在巖體一側的內接觸帶常有不規則狀、稜角狀、規模不等的圍巖捕虜體,捕虜體與岩漿之間的反應引起同化混染現象。頂蝕巖體與圍巖的接觸面常常呈凹凸不平狀,一般不發育由侵位產生的定向組構(朱志澄和宋鴻林,1990)。

圖1-7 岩漿頂蝕侵位作用示意圖(據paterson et al.,1991)

四、火山口塌陷作用

火山口塌陷作用是指岩漿噴發使岩漿房變得空虛,承載不住上覆岩石的重量,使上部岩層發生斷裂塌陷,在岩層中形成環狀裂隙,岩漿則貫入環狀裂隙中,形成環狀雜巖體。

思考題1.岩漿的黏度受哪些因素影響?

2.什麼是岩漿和岩漿作用?

3.簡述火成岩的產狀和相的主要型別及其特徵。

4.在野外,可用哪些標誌來確定一個侵入體大致的侵位深度(淺成、中深成與深成)?

5.岩漿上升和侵入體佔據空間的機制有哪幾種?

火成岩的構造

2樓:中地數媒

火成岩的構造(structure)是指岩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、充填方式等。它不僅與岩漿結晶時的物化環境有關,還與岩漿的侵位機制、侵位時的構造應力狀態以及岩漿冷凝時是否仍在流動等因素有關。

塊狀構造(massive structure)是侵入岩中較常見的構造,其特點是岩石在成分和結構上是均勻的,往往反應了靜止、穩定的結晶作用。當結晶條件發生週期性變化或因結晶分異發生堆晶作用時,可導致岩石在垂向上出現礦物組合、含量及粒度、形態的交替變化,形成類似於沉積岩的層狀構造或帶狀構造。岩漿的多次脈衝侵入或同化混染圍巖物質,可能會導致岩石不同部位的顏色、礦物成分或結構構造的很大差別,而形成斑雜構造(taxitic structure)。

侵入岩中的片狀礦物或扁平捕擄體、析離體、柱狀礦物的定向排列形成面理和線理構造。其成因有兩種:其一是在岩漿流動過程中結晶形成的,稱為流面和流線構造。

流面與圍巖接觸面平行,流線則與岩漿的流動方向一致,往往發育在巖體的邊緣,向巖體中心逐漸消失。另一是岩漿主動侵位時的擠壓應力導致的定向,亦稱為面狀組構或線狀組構。在中酸性巖中這種定向主要是由暗色礦物的不連續定向排列顯示出來的,又稱為原生片麻理構造,其與流面和流線的區別是圍巖因擠壓作用也可形成同產狀的面理或線理。

少數情況下,岩石中的礦物可圍繞某一中心呈同心層狀或放射狀生長成球狀體,稱為球狀構造(orbicu lar structure)。

在地表冷凝固結的噴出巖具有明顯不同於侵入岩的構造特徵。由於快速降壓導致揮發組分的大量出溶,出溶的氣體上升彙集、膨脹,可在熔岩中,尤其是熔岩流的上部形成大量的氣孔,稱為氣孔構造(fumarolic structure)。在水底噴出的熔岩,當水深大於400m時,因壓力較大,不會形成氣孔(fisher,1985),因此海相火山岩(如深海玄武岩、細碧巖)中的氣孔一般不發育且很小。

當氣孔被岩漿後期的礦物(常見為方解石、沸石、石英、綠泥石)所充填時,稱為杏仁構造(amygdaloidal structure)。大部分噴出熔岩是在流動過程中冷凝固結的,這就會造成岩漿中不同組分的拉長定向,形成流動構造。流動構造在粘度較大的酸性熔岩中最為特徵,表現為不同顏色,不同成分的條紋、條帶和球粒、雛晶以及拉長的氣孔定向排列,又稱為流紋構造。

在中、基性熔岩中,巨集觀上主要表現為氣孔的拉長和斑晶礦物沿其長邊的定向,微觀上則表現為基質中的針、柱狀長石微晶的定向。

熔岩在均勻而緩慢冷縮的條件下可形成被冷縮裂隙分割開的規則多邊形長柱體(圖3-11),稱為柱狀節理構造(columnar joint structure)。柱體均垂直於熔岩層面——冷卻面,斷面形態以六邊形者為主。柱狀節理還見於熔結凝灰岩、火山通道、次火山岩、超淺成巖中,由於冷卻面的產狀差異,柱狀節理也可以有不同的產狀,如火山通道中火成岩的柱狀節理呈水平放射狀排列。

海底溢位的熔岩或陸地流入海水中的熔岩,遇水淬冷,形成形似枕狀的熔岩體,稱為枕狀體。這些枕狀體被沉積物或火山物質膠結起來,就形成枕狀構造。枕狀體具玻璃質冷凝邊,當水體深度不大時,內部有呈同心層狀或放射狀分佈的氣孔,中部有空腔。

枕狀構造(pillow structure)常用作為海相火山岩的一個重要標誌。

圖3-11 內蒙古多倫縣酸性火山岩柱狀節理

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