变质作用与岩浆作用的区别

2017-05-26

变质作用与岩浆作用的区别

变质作用先已存在的岩石(包括岩浆岩、沉积岩和先形成的变质岩)受物理条件和化学条件变化的影响,改变其结构、构造和矿物成分,成为一种新的岩石的转变过程;一般形成变质岩,如大理岩(由灰岩变质而来)、板岩(由泥岩变质而来)等.

岩浆作用就是当岩浆产生后,在通过地幔或地壳上升到地表或近地表的途中,发生各种变化的复杂过程;一般形成岩浆岩,如花岗岩、玄武岩等.

一、岩浆作用

通过对火山的观察、岩浆岩的研究和地球物理资料的分析认为，在地壳深部或上地幔的局部地段中存在一种炽热的、粘度较大并且富含挥发分的硅酸盐熔融物质。这种处在1 000度左右高温下的物质在常压下将呈液态，但在几千兆帕斯卡的压力下很可能处于潜柔状态，具有极大的潜在膨胀力。一旦构造运动破坏了地下平衡使局部压力降低时，炽热物质立刻转变为液态，同时体积膨胀形成岩浆。可见，岩浆(magma)是在地壳深处或上地幔形成的、以硅酸盐为主要成分的、炽热、粘稠并富翁挥发分的熔融体。

岩浆形成后，沿着构造软弱带上升到地壳上部或喷溢出地表.在上升、运移过程中。由于物理化学条件的改变，岩浆的成分又不断发生变化，最后冷凝成为岩石，这一复杂过程称为岩浆作用(magmatism)，所形成的岩石称为岩浆岩(magmanc rock)。根据岩浆是侵入地壳之中或是喷出地表，岩浆作用可分为侵入作用和喷出作用;相应地，所形成的岩石分别称为侵入岩和喷出岩(或火山岩)。

根据SiO2含量，岩浆可分为四种基本类型，即酸性岩浆(SiO2>65%)、中性岩浆(52%～65%)、基性岩浆(45%～52%)和超基性岩浆(<45 %)。随着Si02含量减少，岩浆中MgO、FeO含量增多，岩浆的颜色加深，相对密度增大，粘度变小。

喷出作用

(-)火山喷发现象与喷发类型

喷出作用又称为火山作用(volcanism)。火山喷发过程极为复杂，在不同地区以及不同的岩浆作用阶段，所喷出的物质和喷发类型备不相同。有的喷发很平静，岩浆沿裂隙通道上升，缓慢地流出地表，边流动边冷凝;有的非常强烈，岩浆喷出时具有猛烈的爆炸现象，可将大量的气体、岩浆团块和固体碎屑喷射到火山口以外，在火山口上空形成巨大烟柱。 1985年11月13日，哥伦比亚托马利省一座沉睡了400年的内瓦多德尔鲁伊斯火山突然爆发，周围几个城镇被七八米厚的岩浆、石块和火山灰掩埋，造成两万多名居民死亡。我国较晚的一次大规模火山活动是黑龙江省德都县五大连池的火山喷发，始于1719年，l 720～1721年大量喷发，结果造成熔岩阻塞白河河道，集水形成五个相互联系的堰塞湖，即五大连池。

随着地球演化和地壳加厚，火山活动有逐渐减弱的趋势。根据火山活动的时间，可将火山分为：死火山，即人类历史以来不再活动的火山;休眠火山，是在人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山;活火山，是现在正在活动或近百年来有过活动的火山。死火山也有可能再度活动而变为活火山。我国台湾屏东县的鲤鱼山火山(1980年7月7日爆发)即为活火山。

由于岩浆的化学成分、物理性质、火山通道的形状及喷发环境等的不同，因此，喷发类型是多种多样的。按火山通道的形状，可分为裂隙式喷发和中心式喷发。

l. 裂隙式喷发(fissure eruption)

岩浆沿一个方向的大断裂或断裂群上升，喷溢出地表，称为裂隙式喷发。这种喷发火山口不呈圆形，而是长达数十公里以上的断裂带，或者火山口沿断裂带成串珠状排列，往下可连成墙状通道。裂隙式喷发以粘性小、流动性大的基性熔浆为主，多表现为沿裂隙缓慢溢出，然后沿地面向各个方向流动而形成熔岩被，面积可达几十万平方公里，厚达几百米甚至超过千米。在地质历史早期，由于地壳较薄，因而火山喷发以裂隙式为主。现代或近代裂隙式喷发主要局限在大洋中脊和大陆裂谷带上。大洋中脊上的裂谷，是全球规模的张裂系统，由于其反复裂开和玄武质岩浆的喷发与充填，构成了洋壳的一部分。大陆上的裂隙式喷发，如四

川峨眉山二叠纪玄武岩，覆盖了四川、云南、贵州3省交界的广大地区。

2. 中心式喷发(central eruptton)

喷发物沿火山喉管喷出地面，平面上成点状喷发，称为中心式喷发。火山喉管多位于两组断裂的交叉点上。这种喷发是中、新生代以至现代火山活动的主要方式，可能是由于地壳逐渐加厚、压力增大，多数情况下岩浆只能沿着断裂交叉处形成的通道往上运移的缘故。中心式喷发常伴随有强烈的爆炸现象，除喷出大量气体外，还喷出大量碎屑物质，最后溢出熔浆。按照爆炸的强弱程度，可将中心式喷发分为猛烈式、宁静式和递变式3种。

猛烈式又称培雷式，以猛烈爆炸的形式出现，具突然性特点，会给入类带来巨大灾难。这种喷发以中酸性岩浆为主，由于其含气体多、粘性大、流动慢、冷凝快，因此常在火山喉管中凝固，像“塞子”一样堵住火山通道。随着下部岩浆的不断聚积，内部压力积累得极为强大，当压力大于“塞子”阻力时，就会发生骤然的猛烈爆炸(图7.1)。岩石被炸碎，大量气体、岩屑和岩浆团块喷向天空，然后再降落到火山口周围堆积。这类火山以西印度群岛上的培雷火山为代表。1902年5月8日，培雷火山突然爆发，山脚下一座海岸城市圣皮尔，在几分钟内被灼热的火山灰流所毁灭，28 000名居民除两人外全部遇难。

宁静式又称夏威夷式，以宁静地溢流出炽热熔浆为其特点，无爆炸现象。熔浆以基性为主，具有含气体少、粘度小、流动快的特点。以夏威夷群岛的火山为此类代表。该岛上的莫纳罗亚火山是世界上最大的活火山，它的熔浆溢出十分宁静，以致人们可到现场观看。

递变式是以猛烈式和宁静式有规律地交替喷出为特点，多数火山属于这种类型。通常是先猛烈喷发，喷出大量气体和岩屑，随后转为宁静地溢流出熔浆，反复交替出现。著名的意大利维苏威火山属于这种类型，该火山喷发具有明显的周期性。

由于岩浆性质和气体数量的变化，可造成一座火山在不同时期属于不同的喷发类型，如早期为猛烈式，后期为宁静式，以后又变为猛烈式，出现周期性的更替。

二、变质作用

变质作用(metamorphism)是指在地下特定的地质环境中，由于物理、化学条件的改变，使原有岩石基本上在固体状态下发生物质成分与结构、构造变化而形成新岩石的地质作用。由变质作用所形成的新岩石称为变质岩。变质作用的原岩可以是沉积岩、岩浆岩及变质岩，它们在形成时与当时的物理、化学条件之间处于平衡或稳定状态，但是这种平衡和稳定状态都是相对的和暂时的，一旦它们所处的物理、化学条件发生变化，原有平衡就会遭到破坏，原岩便被改造成为在新的环境中稳定的岩石。例如，在地表浅海环境中形成的石灰岩，如果处于地下较高温的条件下，它将会转变成为大理岩。

促使沉积物转变成为沉积岩的成岩作用，通常也是在地下一定深度和一定的温度、压力等条件下进行的，它与变质作用有相似之处，但成岩作用所要求的深度、压力和温度都较小，在作用的过程中物质发生的变化不十分明显;而变质作用所要求的温度与压力较高、深度较大，在作用过程中原岩变化显著。一般来说，成岩作用的温度小于150～200℃，围压低于100～200MPa;而变质作用则要高于这一数值。因此，可以说成岩作用与变质作用具有过渡关系。变质作用虽与温度有重要关系，但温度并未使原岩熔融，即原岩基本上在固态下发生变质，一旦温度高到使原岩熔融，那么，就进入到了岩浆作用的范畴，因此变质作用与岩浆作用从发展上来看也是有联系的。对于大多数岩石来说，变质作用的高温界限大致为700～900oC。

变质作用的因素与方式

(-)引起变质作用的因素

引起变质作用的主要因素是温度、压力及化学活动性流体。

1.温度

温度往往是引起岩石变质的主导因素。它可以提供变质作用所需要的能量，使岩石中矿物的原子、离子或分子具有较强的活动性，促使一系列的化学反应和结晶作用得以进行;同时温度增高还可使矿物的溶解度加大，使更多的矿物成分进入岩石空隙中的流体内，增强了流体的渗透性、扩散性及化学活动性，促进了变质作用的过程。变质作用的温度范围可由150～200o C直到700～900oC。

导致岩石温度升高的主要原因有：①岩浆的侵入作用使其围岩温度升高;②当地壳浅部的岩石进入更深部时，由于地热增温使原岩的温度升高;③由深部热流上升所带来的热量使岩石的温度升高;④岩石遭受机械挤压或破裂错动时由机械能转化的热量使岩石的温度升高，这种热量一般较小或较局限。

2.压力

压力也是变质作用的重要因素，根据压力的性质可分为静压力和动压力。

静压力又称围压，是由上覆岩石的重量引起的压力。它具有均向性，并且随着深度增加而增大。静压力的作用在于使岩石压缩，导致矿物中原子、分子或离子间的距离缩小，促使矿物内部结构改变，形成密度大、体积小的新矿物。如红柱石(Al2SiO5)是在压力较低的环境下形成的，相对密度为3.1～3.2 g/cm3，当静压力增大时，它可以转变为化学成分相同、但分子体积较小的蓝晶石(Al2SiO5)，其相对密度为3.56～3.68 g/cm3。

动压力是由构造运动所产生的定向压力。由于动压力只存在于一定的方向上，因而使得岩石在不同方向上产生了压力差。这种压力差在变质作用中有着十分重要的意义。它可以引起矿物的压溶作用，即在平行动压力方向上溶解较强，物质迁移到垂直动压力方向上沉淀，导致原岩发生矿物的重新分异与聚集，造成矿物定向排列;也可以使原岩破碎或产生变形，从而改造了原岩的结构与构造。

3.化学活动性流体

化学活动性流体是指在变质作用过程中存在于岩石空隙中的一种具有很大的挥发性和活动性的流体。这种流体的组分以H2O及CO2为主，并包含有多种其它易挥发物质及其溶解的矿物成分。在地下温度、压力较高的条件下，这种流体常呈不稳定的气——液混合状态存在，因而具有较强的物理化学活动性，在变质过程中起着十分重要的作用。

化学活动性流体可以促使矿物组分的溶解和迁移，引起原岩物质成分的变化;而且，这种流体作为固体与固体之间发生化学反应的媒介具有极重要的意义，因为固体之间的化学反应涉及到物质组分的交换，如果没有流体媒介，这种反应是极其缓慢的;同时，流体本身也积极参与了变质作用的各种化学反应;此外，流体的存在还会大大降低岩石的重熔温度，使变质作用的高温界限变低。

化学活动性流体具有多种来源。其中包括岩石空隙中原已存在的孔隙水、变质过程中从矿物结构中析出的H2O及CO2等挥发性物质、从岩浆中分离出的挥发性组分以及从地下深处分异上升的深部热液等。

必须指出，上述各种变质作用因素常常是互相配合、共同改造岩石的。但是，在不同的情况下起主要作用的因素会有所不同，因而变质作用也相应地显示出不同的特征。

变质作用与岩浆作用的区别

相关话题