Question

岩浆岩的结构和构造

Answer 1

岩浆岩的结构(texture)是指组成岩石的矿物的结晶程度，颗粒大小、晶体形态、自形程度和矿物间(包括玻璃)的相互关系。岩浆岩的构造(structure)是指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的排列、充填方式等。岩石的结构、构造，在有些情况下，又不能截然区别。

岩浆岩的结构、构造是岩石分类命名的重要依据，不仅是岩石形成时物理化学条件的反映，也是岩浆性质、成分变化的真实记录。因此，研究岩浆岩的结构、构造，除可用作岩石种类鉴定的依据外，还能帮助探讨岩石的成因和演化。

图3-7 按结晶程度划分的三种结构d = 2 mm

(一) 岩浆岩的结构

1. 岩浆岩的结晶程度

依据岩石中结晶质部分和非结晶质部分(玻璃) 的比例，可将岩浆岩结构分为全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构三大类(图3-7) 。

(1) 全晶质结构 (holocrystalline texture)

岩石全部由已结晶的矿物组成。这是岩浆在温度下降较缓慢的条件下 (如在地下深处) 从容结晶而形成的，多见于较深的侵入岩中。

(2) 半晶质结构 (hemicrystalline or hypocrystalline texture)

岩石由部分晶体和部分玻璃质组成。多见于喷出岩中及部分浅成、超浅成侵入体边部。

(3) 玻璃质结构 (hyaline texture)

岩石几乎全部由未结晶的火山玻璃所组成。这是岩浆在温度快速下降 (淬火) 条件下 (如喷出地表) ，岩浆中的各种组分来不及作有规律的排列 (结晶) 即已冷却而形成。玻璃质主要出现在酸性喷出岩 (尤其是基质) 中，或浅成、超浅成侵入体的边部 (冷凝边、淬火边) 。

玻璃质是一种未结晶 (即其中原子排列是无规律的) 、处于十分不稳定状态的固态物质。它很少无色，常由于含少量过渡性元素 (如铁等) ，在手标本上呈现不同的颜色，如黑色、砖红色、褐色、灰绿色等。镜下为均质体，基性者褐色，酸性者无色，岩石酸度愈大，折射率愈低。随着地质时代的增长，玻璃质将逐渐转化为结晶质，叫去玻化 (或脱玻化) 作用。一般来说，中生代火山岩已部分脱玻化，只有新生代火山岩玻璃质保存较好。当有一定的挥发分及温度，压力较高时，转化则相对迅速。所以古老的熔岩中或遭受区域变质的熔岩中很少有玻璃质，多已转变为呈微晶质的集合体。在脱玻化的最初阶段，玻璃质中出现一些颗粒极细的生成物，称雏晶 (crystallite) 。雏晶是开始结晶的晶芽，还没有表现出结晶物质的特征，在正交偏光镜下没有光性反应。在单偏光下按雏晶的外形及结合方式可分为球雏晶、串珠雏晶、针雏晶、发雏晶及羽雏晶等 (图3-8) 。如果岩石主要由雏晶组成，则其结构称雏晶结构 (crystallitic texture) 。雏晶结构在比较酸性的新鲜火山岩中出现。

雏晶进一步发展，可形成骸晶 (skeleton crystal) 及微晶 (microlites) 。骸晶及微晶已经略具或具有结晶物质的性质，但骸晶一般具有不完整的晶体轮廓 (图3-9) ，微晶的个体界限一般不太清晰。它们在正交偏光下有干涉色。

雏晶、骸晶、微晶可以是玻璃质脱玻化产生的，也可以是岩浆快速冷凝、来不及很好结晶时的产物。

2. 岩石中矿物的颗粒大小

根据肉眼观察，首先区分出显晶质 (phanerocrystalline) 结构和隐晶质 (aphanitic or cryptocrystalline) 结构两大类。显晶质结构，是指在肉眼观察时，基本上能分辨矿物颗粒者; 隐晶质结构，指矿物颗粒很细，肉眼无法分辨出颗粒者。隐晶质结构的岩石外貌致密，肉眼下有时不易与玻璃质岩区别，但隐晶质没有玻璃质的玻璃光泽及贝壳状断口，而常以瓷状断口为特征。

(1) 显晶质结构

按矿物颗粒绝对大小，又分为以下几种:

图3-8 火山玻璃中的雏晶单偏光，d =0. 40 mm

图3-9 骸晶单偏光，d =0. 40 mm

1) 粗粒结构 (coarse grained texture) : 晶粒直径 > 5 mm。

2) 中粒结构 (medium grained texture) : 晶粒直径在 2 ～ 5 mm 之间，也有人把晶粒直径在 1 ～5 mm 之间者，称为中粒结构。

3) 细粒结构 (fine grained texture) : 晶粒直径 < 2 mm。

颗粒粒径 <0. 2 mm 者，称为微粒结构 (microgranular texture) ; 而颗粒很大，粒径大于 1 cm 以上的矿物，可称为巨晶、伟晶。

实际上，岩石中不同矿物颗粒都一样大小是比较少见的，这里指的是岩石中最主要矿物的一般大小。在标本及薄片中进行粒度测量时，需要选择同一种主要矿物来测量，一般多以长石作标准。

(2) 隐晶质结构

在显微镜下可进一步细分为以下几种:

1) 显微 (显) 晶质结构 (microcrystalline texture) : 在显微镜下可以明显地看出矿物颗粒者。

2) 显微隐晶质结构 (microaphanitic texture) : 颗粒细小的连显微镜下也不能分辨，而只有偏光反应者。较酸性熔岩和某些脉岩中的霏细结构，多属显微隐晶质结构。

另外，根据矿物颗粒的相对大小，还可分为以下 4 种结构 (图3-10) :

1) 等粒结构 (equigranular texture) : 岩石中同种主要矿物颗粒大小大致相等 (图3-10 左上) 。

2) 不等粒结构 (inequigranular or seriate texture) : 岩石中同种主要矿物颗粒大小不等。如其粒度依次降低，可称连续不等粒结构 (图3-10 右下，图3-11) 。

图3-10 据颗粒相对大小划分的结构类型

图3-11 不等粒花岗岩

3) 斑状结构 (porphyritic texture) : 岩石中矿物颗粒分为大小截然不同的两群，大的称为斑晶，小的及未结晶的玻璃质称为基质 (图3-10 左下) 。其间没有中等大小的颗粒，可与不等粒结构相区别。斑晶与基质形成于不同的世代，斑晶一般是在深处 (岩浆房)或岩浆上升过程中晶出的，而基质是岩浆在地表或近地表快速冷凝的条件下固结的。此外根据斑晶的不同又可以把斑状结构的浅成岩分为斑岩和玢岩; 斑晶以石英和钾长石为主的岩石称为斑岩; 斑晶以斜长石和暗色矿物为主的岩石称为玢岩。该结构多见于浅成侵入岩及喷出岩中。

4) 似斑状结构 (porphyaceous texture) : 岩石也是由两群大小不同的矿物颗粒组成，但斑晶和基质基本上是同一世代的产物，是在相同或接近的物理化学条件下结晶的，因此基质是显晶质的 (图3-10 右上) 。其多见于浅成侵入岩和中深成侵入岩中，它不同于斑状结构，二者的区别见表3-4。

表3-4 斑状结构与似斑状结构的区别

根据斑状结构中斑晶的特点不同，也有不同的名称。如果斑晶在岩浆活动过程中彼此聚集而互相连接，则称为聚合斑状 (聚斑) 结构 (glomeroporphyritic texture) 。它是岩浆成因的可靠标志，正像河水流动中的悬浮物，可以形成一堆一堆的聚集体一样，有的人把同成分矿物聚集的斑晶叫聚斑结构; 不同成分矿物聚集的斑晶叫联斑结构 (combinepor-phytic texture) 。斑晶具裂纹或裂开成棱角状者称为碎斑结构 (porphyrq clastictexture) ; 斑晶超过 50%者称多斑结构 (polyporphyritic texture) ; 斑晶熔蚀成卵形者叫卵斑结构 (ori-form porphyritic texture) 。这些常见于次火山岩中。

3. 岩石中矿物的自形程度

自形程度是指组成岩石的矿物的形态特点。它主要取决于矿物的结晶习性，岩浆结晶的物理化学条件，结晶的时间、空间等。

根据全晶质岩石中矿物的自形程度可以分为 3 种不同的结构。

1) 自形粒状结构 (euhedral-granular texture) : 组成岩石的矿物颗粒，基本上能按照自己的结晶习性发育成被规则的晶面所包围的晶体———自形晶。岩石主要由自形晶组成的结构，称为自形粒状结构。这种结构说明矿物结晶中心少，时间长，有足够的空间，或者矿物结晶能力强。它在岩石中很少见。

2) 他形粒状结构 (xenomorphic-granular texture) : 组成岩石的矿物颗粒，多呈不规则的形态———他形晶，找不到矿物的完整规则的晶面，也反映不出矿物的结晶习性。岩石主要由他形晶组成的结构，称为他形粒状结构 (图3-12 右) 。这种结构一般是结晶中心比较多，没有足够的时间和空间结晶的条件下形成的。它反映了各种矿物颗粒几乎同时结晶、结晶较快、互相妨碍的结果。

3) 半自形粒状结构 (hypidiomorphic-granular texture) : 组成岩石的矿物颗粒，按结晶习性发育一部分规则的晶面，而其他的晶面发育不好而呈不规则的形态，称为半自形晶。若岩石主要由半自形晶构成，则称半自形粒状结构 (图3-12 左) 。半自形粒状结构中不排除有少数的自形晶和他形晶颗粒。这种结构的形成条件介于自形和他形之间，也是中深成岩中最多见的一种结构。

图3-12 岩石中矿物颗粒的自形程度单偏光，d =4. 8 mm

图3-13 文象结构

另外，根据矿物的晶体形态，还可以分为粒状、柱状、片状、板状、纤维状、针状、放射状，从而组成粒状结构、柱状结构、柱粒状结构———由柱状及粒状矿物构成的岩石结构等等。

4. 岩石中矿物颗粒间的相互关系

根据组成岩石颗粒的相互关系，包括矿物之间的相互关系和矿物与火山玻璃及隐晶质之间的相互关系，结合矿物颗粒的形态特点，可以分出一系列结构类型。

(1) 交生结构 (intergrowth texture)

两种矿物互相穿插，有规律地生长在一起，称交生结构，根据矿物交生的形态还可以分成以下几种:

1) 文象结构 (graphic texture) : 其特征是许多石英往往呈一定的外形 (如尖棱形、象形文字形等) 有规律地镶嵌在钾长石中。这些石英嵌晶在正交偏光下同时消光 (图3-13) 。这种结构主要是相当于长石、石英二组分体系共结比的岩浆在温度下降至共结点时同时结晶形成。肉眼可见的叫文象结构，在镜下才能见到的称显微文象结构。文象结构在酸性岩的伟晶岩及部分花岗岩中常见。

2) 条纹结构 (perthitic texture) : 钾长石和钠长石有规律地交生称为条纹结构。具条纹结构的长石叫条纹长石。条纹结构小至 X 射线才能确定，大到肉眼也能见到。常见的是钾长石晶体中包含有很多小的钠长石条纹，条纹多具定向性，常沿一定结晶方向均匀分布，消光一致，无定向者少见。

图3-14 反应边结构、蠕虫结构

3) 蠕 虫 结构 (myrmekitic texture) : 常见于花岗岩类岩石中，许多细小的形似蠕虫状的石英 (又叫蠕英石) ，穿插生长在长石中，并且石英的消光位一致，称为蠕虫结构(图3-14 右) 。蠕虫结构的成因很多，主要有两种成因，即共结蠕虫和交代蠕虫。共结蠕虫多见于两种矿物相邻处，两矿物交生，或一种矿物中有另一种矿物呈蠕虫出现，如钾长石与石英接触处，钾长石中有石英蠕虫，在石英晶体中也可有钾长石蠕虫，它是石英与钾长石符合共结比时的产物。在交代蠕虫成因中有不同的假说。斜长石交代钾长石可以形成蠕虫，而钾长石交代 (富钾、硅溶液交代) 斜长石也可形成，还有基性斜长石交代酸性斜长石等等也能形成。一般常见的是斜长石交代钾长石，使多余的 SiO₂析出，生成蠕虫状的石英，被包裹于斜长石之中。交代蠕虫是早期矿物被新矿物交代，取代过程中剩余组分析出而成，它出现于被交代矿物的残余部分。在低铁辉石交代高铁辉石时，也可出现含铁矿物的蠕虫。

(2) 反应边结构 (reaction rim texture)

早生成的矿物或捕虏晶，与熔浆发生反应，当这种反应不彻底时，在早生成的矿物外围，形成另一种成分完全不同的反应矿物，完全或局部包围着早结晶的矿物，这种结构称反应边结构 (图3-14 左) 。常见的有橄榄石具顽火辉石反应边，单斜辉石外围的角闪石反应边。还有，橄榄石外有辉石反应边，再外又有角闪石、黑云母反应边的复杂情况等等。除了这些由岩浆与矿物反应形成的原生反应边之外，还有形态完全类似的由次生矿物交代生成的 “边”，不过这不称为反应边，而叫次变边结构 (kelyphitic border texture) ，如橄榄石具伊丁石的次变边。

图3-15 斜长石的环带结构

(3) 环带结构 (zonal texture)

环带结构与反应边结构有些类似，不同的是，反应生成矿物与被反应矿物同属一类矿物，仅端员成分及光性方位上有差异，因而呈现为环带状的特征。如斜长石常具环带结构，尤其是中长石，环带结构最常见 (图3-15) 。当斜长石环带核部较基性，向边缘依次变为较酸性时，称为正环带; 反之，称为反环带; 还有，成分上周期性重复变化的，称为韵律环带。一般认为，正环带结构是岩浆温度下降或p_H2O变小时形成的。至于反环带结构的成因就有多种:岩浆过冷却或p_H2O变大的条件下可形成，岩浆同化钙质围岩也可形成等。凡是类质同象的矿物，都有可能出现环带结构，故在钾长石、辉石、橄榄石中也能见到。环带结构多见于浅成岩、次火山岩、火山岩中，是温、压变化较大条件下的产物。

(4)包含结构(poikilitic texture)

在较大的矿物颗粒中包嵌有许多较小的矿物颗粒，称为包含结构或嵌晶结构。此结构表明被包矿物早于包含它的矿物结晶。例如，橄榄辉石岩中，常常见到大的辉石晶体内包含有许多被熔蚀的浑圆状的小橄榄石颗粒，称为包橄结构。又如在较大的辉石中，包含有许多自形程度较高的柱状斜长石晶体，仿佛较小的斜长石晶体镶嵌在较大的辉石中一样，称为(嵌晶)含长结构。包含结构、含长结构在超基性、基性侵入岩中常见。

(5)填隙(间)结构(interstitic texture)

在斜长石微晶所组成的间隙内，充填有辉石等暗色矿物，以及隐晶质、玻璃质等。有时也把填隙(间)结构看成是斜长石微晶之间充填了沸石、绿泥石等非粒状矿物的一种结构。

依据上述四方面划分的结构，仅仅是岩浆岩的一般结构，对于各类岩浆岩来讲，还有自己的独特结构，如花岗结构、二长结构、安山结构、辉绿结构、粗面结构等等，这些结构的特征将在介绍各类岩浆岩时分别介绍。

火山碎屑岩是岩浆岩的一种特殊类型，结构上独具风格。如凝灰结构、火山角砾结构、集块结构、熔结结构等等，将在介绍火山碎屑岩时做详细叙述。

(二) 岩浆岩的构造

如前所述，构造是指岩石中不同矿物集合体之间，或矿物集合体与其他组分之间的排列方式及充填方式所表现出来的特点。这里不包括与变质作用及风化作用有关的次生构造。现将侵入岩、喷出岩中常见的构造分述如下。

1. 侵入岩的构造

(1) 块状构造 (均一构造) (massive structure)

其特点是组成岩石的矿物，在整块岩石中分布是均匀的，岩石各部分在成分上或结构上都是一样的。这是一种分布最广的构造。常见于花岗岩侵入体之中部。

(2) 带状构造 (striped structure)

表现为颜色或粒度不同的矿物岩石相间排列，成带出现; 或者是由暗色与浅色的矿物、岩石彼此逐层交替; 或者是较粗粒与较细粒结构的矿物、岩石彼此逐层交替，从而在岩石中呈条带状彼此平行或近于平行分布。带状构造主要发育在基性、超基性岩体中(图3-16) 。带状构造有的是由于结晶条件周期性变化形成，有的为同化混染的产物，还有的为混合岩化的结果。

(3) 斑杂构造 (taxitic structure)

指在岩石的不同部位，其颜色、矿物成分或结构构造差别很大，因此整个岩石看起来是不均一的斑斑块块，杂乱无章。引起斑杂构造的原因很多，如岩浆对捕虏体及围岩的不均匀同化混染作用，以及岩浆的多次侵入或脉冲式侵入，都可形成斑杂构造 (图3-17) 。

图3-16 带状构造

图3-17 斑杂构造

(4) 球状构造 (orbicvlar structure) : 表现为侵入岩中分布有球状及椭球状体，称为球状构造。它是由岩石中矿物围绕某些中心呈同心层状分布而成的，其中有的矿物呈放射状排列。它的成因可能为某些成分过饱和岩浆凝聚结晶产物。

(5) 晶洞构造和晶腺构造 (druse struture)

在侵入岩中有近圆形空心的孔洞，称为晶洞构造。晶洞大小不一，直径可至数厘米或数十厘米不等。晶洞一般被看作是在岩浆冷却过程中体积收缩而成，也可能是岩浆凝固时气体逸出的结果。如果在晶洞壁上生长着排列很好的自形晶体，则称为晶腺构造 (又称晶簇构造) 。

(6) 流动构造 (fluxion structure)

包括流面、流线构造。岩浆岩中片状矿物、板状矿物及扁平捕虏体、析离体作平行排列，形成流面构造 (包括带状构造等) ; 而柱状矿物和长形析离体、捕虏体作定向排列，形成流线构造。流线构造和流面构造的产生与岩浆流动有关，是岩浆流动的遗迹。流面与围岩接触面平行，流线与岩浆流动方向一致。它们在岩体的边缘和顶部较清楚，向岩体内部逐渐消失。如北京房山的花岗闪长岩体，其边缘流线、流面比较清楚，内部渐变为块状构造。

(7) 原生片麻状构造 (primary gneissic structure)

原生片麻状构造的特点是，岩石中暗色矿物呈断断续续的定向排列，其间被浅色粒状矿物所分开。这种构造是在侵入体形成过程中，流动的岩浆对围岩强烈的挤压而产生的，也是岩浆流动的遗迹。它仅局限于岩体边缘的局部地段。原生片麻状构造一般不常见，主要见于中酸性侵入岩中。北京房山花岗闪长岩体的西北边缘，出现近几十米的具原生片麻状构造的岩石。

2. 喷出岩的构造

(1) 气孔 (fumarolic structure) 和杏仁构造 (amygdaloidal structure)

这是喷出岩中常见的构造，主要见于熔岩层的顶部 (底部较少) 。在冷凝着的熔岩流中，尚未逸出的气体，上升汇集于岩流顶部，冷凝后留下的气孔，称为气孔构造。气孔的拉长方向，指示着岩浆流动的方向。气孔的形状有圆形、椭圆形、云朵状、倒水滴状、管状、串珠状以及不规则状等。当气孔被岩浆期后矿物所充填时，则形成杏仁构造 (图3-18) 。在野外，某些杏仁体与熔蚀的斑晶矿物有的易于混淆。它们的区别是: 杏仁体多具有圆滑的轮廓; 充填的不是一个矿物颗粒，而是矿物的集合体，并且这些充填的矿物为次生矿物 (方解石、沸石、石英、绿泥石等) 。

图3-18 杏仁构造

(2) 枕状构造 (pillow structure)

这是海相基性熔岩流中相对多见的一种构造。当熔浆自海底溢出或从陆地流入海中时，就变为椭球状、袋状、面包状，总的以枕状为特征，称为枕状体。这些枕状体多数是独立的 (个别相连) ，又常被沉积物、火山物质及玻璃质碎屑胶结起来，就形成枕状构造(图3-19) 。枕状体具有玻璃质冷凝边，有气孔呈同心层状或放射状分布，中部有空腔。这些特点可与球状风化区别开来。在祁连山，一种与黄铁矿型铜矿有成因联系的细碧岩中发育着很好的枕状构造。

图3-19 枕状构造

图3-20 流纹构造

枕状构造个别见于中性及中酸性熔岩中，也见于陆相湖、河盆地及雨天喷发的熔岩里。在侵入于潮湿地层中的浅成侵入岩里也见到过。

(3) 流纹构造 (rhyolitic structure)

是酸性熔岩中最常见的构造。它是由不同颜色、不同成分的条纹、条带和球粒、雏晶定向排列，以及拉长的气孔等表现出来的一种流动构造 (图3-20) ，是在熔浆流动过程中形成的。流纹构造不仅在流纹岩中有，粗面岩、英安岩中也有。在浅成侵入体、次火山岩体边缘和一些岩脉的两侧，也可见到。

图3-21 玄武岩的柱状节理(据王根厚，2007)

(4) 柱状节理构造 (columnar joint structure)

多见于厚层状基性熔岩中，是一种规则的多边形长柱体 (图3-21) 。柱体断面有多种形状，四边形、五边形、六边形、七边形等，但大部分为六边形，五边形次之。断面直径 20 ～50 cm，多数为 30 cm，柱体上部断面小于下部断面。柱体长 0. 5 ～ 12 m 不等，多数 1 ～ 2 m。柱体垂直熔岩层面———冷却面。一般认为是在熔浆均匀而缓慢地冷缩条件下形成的。

柱状节理还见于熔结凝灰岩、火山通道、次火山岩、超浅成脉岩中。与玄武岩中一样，均匀冷却者多为六边形，柱体皆垂直冷却面。在熔结凝灰岩中，柱状节理主要见于强熔结凝灰岩中，节理可切断碎屑;在火山通道中，柱状节理成放射状水平排列或放射状外倾排列。在次火山岩、超浅成脉岩中，柱状节理不仅见于基性岩中，也见于中性及酸性岩中，有的具柱状节理的酸性岩脉多期穿插，柱体也相互交切。

玄武岩中柱状节理的某些特征，可以帮助我们确定地层产状、层序上下、地理位置，有的还可以指示熔岩的流动方向。

Answer 2

7_2.3.1岩浆岩与岩浆岩成分