实习六 花岗岩-流纹岩类的观察与描述
流纹岩是一种火成岩,是火山的酸性喷出岩石,其化学成分与花岗岩相同,由于形成时冷却速度较快使矿物来不及结晶,二氧化硅含量大于69%,其斑晶主要为钾长石和石英组成,晶体形状为方形板状,有玻璃光泽,但有节理。岩石为灰色、粉红色或砖红色,有斑状结构和流纹状结构。流纹岩是一类SiO2含量大于65%、富含长石石英矿物的酸性喷出岩,在全球广泛分布。
流纹岩与花岗岩之间的某些区别是值得注意的。白云母在花岗岩中是常见的矿物,而在流纹岩中则非常罕见,或者仅仅是作为一种蚀变产物。在多数花岗岩中,碱性长石是一种含钠很少的微斜长石(即微斜纹长石);然而,在多数流纹岩中却是透长石,常常富含钠。钾大大超过钠的情况在花岗岩中是不常见的,除非是热液蚀变的结果,在流纹岩中则并不少见。世界各地和各个地质年代都有流纹岩发现。流纹岩主要限于在大陆上或紧靠大陆的边缘上,但其他地方也有。
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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