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<0.3。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=4.8mm)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、浅黄色或浅红色。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=4.8mm)

图2-30 英安岩(江苏粟阳,单偏光,d=3.7mm)

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。

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