火成岩结构分析

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1、第四章火成岩结构成因分析一、岩石的粒度与过冷却程度岩浆在冷却到所含矿物的结晶温度时并不结晶，而是在过冷却的条件下，即是在低于其结晶温度的条件下结晶的。过冷却温度：△T=TA-TBTA－液相转变为固相的理论温度TB－晶体析出时岩浆所处的实际温度岩石粒度的粗细，主要与岩浆的过冷却程度、晶体生长速率、成核速率及岩浆的成分、粘度有关。如果冷却缓慢，过冷度小，有充分的时间结晶，则结晶好；反之，则结晶不好，或形成玻璃。一、岩石的粒度与过冷却程度晶体的形成主要与其成核速率和生长速率有关，成核速率和生长速率曲线并不吻合（图示）。分析：1、轻度冷却时（△T＝10～4

2、0℃）:成核速率低、生长速率高，围绕少数结晶中心生长出较大的晶体。代表地下深部岩浆冷却缓慢的结晶的环境，形成中－粗粒结构的岩石。一、岩石的粒度与过冷却程度分析：2、过冷却程度较大时(△T＝40～90℃)：成核速率大，出现大量结晶中心，但生长速率降低，生成较细粒－隐晶质的晶体。代表地壳浅部、近地表或地壳深部在岩浆房边缘与围岩接触，冷却较快的环境下结晶的岩石。一、岩石的粒度与过冷却程度分析：3、过冷却程度较强（△T>90℃）时：成核速率很低，生长速率也很低，生成过冷却的液体－－玻璃质或半晶质、隐晶质，代表地表环境或很近地表环境下快速冷却结晶的岩石。第三

3、章火成岩结构成因分析二、相体系及其对火成岩结构成因的解释•热动力学概述•相平衡和相律•一元系－SiO2体系•二元固溶体系•二元共结系1、热动力学概述（1）体系与环境：用热力学方法研究某一课题时，首先要确定研究的对象和范围，为此，人为地将所研究的某一部分物体同周围物质分割开来，作为研究的对象，即称为“体系”或“系统”；而体系以外周围邻近的有限部分物质称为环境。也就是说体系是以研究为目的而从整体中孤立出来的任何一部分，如岩浆房。体系可进一步分成封闭体系（体系与环境之间没有物质交换，可有能量传递）和开放体系（体系与环境之间既有物质交换，又有能量传递）。（

4、2）平衡：就是以其最低能量状态同外界条件相一致的体系，也就是说平衡是研究体系内处于最小能量条件的状态，它没有自发地发生变化的趋势。体系内是否稳定，或者说体系内是否平衡，均与体系内的能量（变化）有关。一个自然体系总是趋于能量最低状态。能量状态（EnergyStates）•不稳定态:落下或滚落不稳定的•稳定态:在最低能量状态下静止亚稳定的•亚稳定态:在低能量状态可能的能量障碍物下停止稳定的2、相平衡和相律（1）相：是体系中物理性质、化学性质和组成都均匀的部分，并可用机械方法将其同其它部分分开的任何部分。如一个岩浆体系中的固相、液相和气相。（2）相图：是

5、相平衡图解，是表达相律的几何形式，即是以图解的形式描述体系内组分、相和自由度在不同条件下的共生关系和变化反应的特点。通常采用P、T和浓度来描述体系的条件，有T-X图、P-X图、P-T图，等等（3）相律：是表示物理化学系统中各相间平衡关系的基本规律，它表示了平衡体系中自由度（f）、相数（P）和独立组分数（C）之间的关系。f=C+2-p相律相律（（ThePhaseRuleThePhaseRule））f=C+f=C+22-p-pff=自由度是指体系中的可变因素，如温度、压力或浓度的数目，这些因素在一定范围内任意改变，不引起相的改变。例如：H2Opp=相

6、数（phasesaremechanicallyseparableconstituents）C=独立组分数是指能足以构成平衡体系中各相所需要的最少组分的数目。按照独立组分数目的多少将体系划分成“一元系”、“二元系”、“三元系”等。2=指影响体系平衡的外界可变因素，如环境的温度、压力。（Usually=temperatureandpressureforusgeologists）岩浆房中的情况－封闭体系•相律：f=C+1f=C+1––pp（影响体系的外界因素只有温度-1）•岩浆中的独立组分数（岩浆成分）：SiO2,Al2O3－构成硅氧四面体FeO,MgO

7、,MnO－类质同象Na2O,K2O－类质同象CaO•结论：同一种岩浆结晶形成的火成岩中，除副矿物外，最终出现的平衡共生的矿物相数应不多于5种。3、单组分体系斯石英1.ThesystemSiO2a－三相共生（p=3，c=1）柯石英f=c+2-p=0，此时，a点是无变度点。除非引起一个或两个相的消失，否则a其P-T都不可能发生变化.液相b－两相共生b（p=2，c=1）方英石f=c+2-p=1，此时，b点鳞石英是有一个变度的点。4、二元固溶体体系（An－Ab）Plagioclase(Ab-An,NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8)斜长石环带结构－－

8、成因解释（1）相图组成特点常压下（P=105Pa），An熔熔体点＝1553℃，Ab熔点＝1118℃，二者以任意比例混合组成