根据上述结构定义,可从以下几个方面来认识和描述岩石结构。
1.结晶程度
结晶程度是指岩石中结晶物质和非结晶玻璃质的含量比例。按结晶程度,可将岩浆岩结构分为三类。
◎全晶质结构(holocrystalline texture):岩石全部由结晶的矿物组成。这是岩浆在温度下降缓慢的条件下,从容结晶而形成的,多见于深成岩中。
◎半晶质结构(hemicrystalline texture):岩石由结晶物质和玻璃质两部分组成。多见于喷出岩及部分浅成岩体的边部。
◎玻璃质结构(hyaline texture):岩石全部由玻璃质组成。这种结构是岩浆迅速上升到地表或近地表时,温度骤然下降到岩浆的平衡结晶温度以下,因来不及结晶所形成的。
玻璃质在岩石中常呈现不同的颜色,如黑色、砖红色、褐色、灰绿色等,一般呈玻璃光泽,具贝壳状断口,性脆。玻璃质是一种不稳定的物质,随着时间的推移,它们会逐渐转化为结晶物质,称脱玻化作用。因此,仅在较新的喷出岩中才有玻璃质存在。
2.矿物颗粒的大小
矿物颗粒的大小是指岩石中矿物颗粒的绝对大小和相对大小。
(1)根据主要矿物颗粒的绝对大小划分
根据主要矿物颗粒的绝对大小,可把岩浆岩的结构划分为显晶质结构和隐晶质结构。
◎显晶质结构(phanerocrystalline texture):岩石中的矿物颗粒,凭肉眼观察或借助于放大镜能分辨出矿物颗粒者,称为显晶质结构。
根据主要矿物颗粒的平均直径大小,显晶质结构又可分为:①粗粒结构(颗粒直径>5mm);②中粒结构(颗粒直径5~2mm);③细粒结构(颗粒直径2~0.2mm);④微粒结构(颗粒直径<0.2mm)。
如果颗粒直径>10mm者,可称为巨晶、伟晶结构。
应当注意,岩石中矿物颗粒大小均一的情况是比较少见的,这里指的矿物颗粒的绝对大小,是指岩石中主要矿物的粒径大小基本相近时的平均值。在标本上进行粒度测量时,需要选择同一种主要矿物来测量,通常以长石作为标准。
◎隐晶质结构(cryptocrystalline texture):岩石中的矿物颗粒很细,不能用肉眼或放大镜看出者,称隐晶质结构。具隐晶质结构的岩石外貌呈致密状,肉眼观察有时不易与玻璃质结构相区别,但具隐晶质结构的岩石没有玻璃光泽及贝壳状断口,脆性程度低,有韧性,常具有瓷状断口。
(2)根据矿物相对大小划分
根据矿物相对大小,岩浆岩的结构可划分为三种结构类型。
◎等粒结构(equigranular texture):是指岩石中同种主要矿物颗粒大小大致相等,这种结构常见于侵入岩中。
◎不等粒结构(inequigranular texture):是指岩石中主要矿物颗粒大小不等,这种结构多见于侵入岩体的边部或浅成侵入岩中。
◎斑状结构(porphyritic texture)及似斑状结构(porphyroid texture):这种结构的特点是组成岩石的矿物颗粒大小相差悬殊,大的颗粒散布在细小的颗粒之中。大的叫斑晶(phenocryst),细小的叫基质(matrix)。如果基质为隐晶质及玻璃质,则这种结构称为斑状结构;如果基质为显晶质,则称为似斑状结构。
斑状结构常见于浅成岩和喷出岩中。岩浆在地下深处或上升过程中,某些矿物开始结晶析出,形成一些较大的晶体,然后这种含有晶体的岩浆又沿着一定构造裂隙迅速上升到地壳表层或喷出至地表,这时未凝固的岩浆骤然冷却,快速形成一些隐晶质或玻璃质,这样就产生大小悬殊、世代不同的两个部分,即先结晶的斑晶和后冷凝的基质,从而构成斑状结构。在斑晶中常可见浅色矿物边缘被熔蚀,暗色矿物边缘被暗化现象。似斑状结构主要分布于浅成侵入岩和部分中深成侵入岩中,它不同于斑状结构,区别见表1-5。
表1-5 斑状结构与似斑状结构特征对比
3.矿物的自形程度
矿物的自形程度是指矿物晶体发育的完整程度。按矿物的自形程度可分为如下三种结构。
◎自形(晶)结构(euhedral crystal texture):自形晶指矿物晶粒具有完整的晶面,这种晶体大多是在有足够的时间和空间的情况下生成的。如果岩石中大多数矿物是由自形晶组成,就称为自形晶结构。在许多单矿物岩(如橄榄岩)中可见到。这种结构往往是岩浆结晶分异产生的自形晶下沉堆积造成的。
◎半自形(晶)结构(subhedral crystal texture):半自形晶指晶体发育不完整,部分晶面完整,部分为不规则的轮廓。这说明在结晶时,很多矿物都在析出,互相干扰,无自由空间,条件不允许它们充分发育。如果岩石中大多数矿物由半自形晶组成或自形程度不等的矿物组成,则称为半自形晶结构。大多数深成岩都具有这种结构。
◎他形(晶)结构(anhedral crystal texture):他形晶的晶体无一完整晶面,形状多不规则。在岩石中呈他形晶的矿物,主要是由于晶体生长时已无自由生长的空间形成的。若岩石几乎全由他形晶粒组成的,则称他形晶结构。
以上所述是按三个不同的方面来认识和描述岩浆岩的结构,但常常在同一个岩石可以同时反映出这三方面的结构特征,如花岗岩多为全晶质,粗粒,半自形粒状结构。
4.组成岩石颗粒的相互关系
根据组成岩石颗粒的相互关系,划分的结构类型很多,但肉眼能经常看到的有以下两种。
图1-4 文象结构素描图
(王素绘)
◎文象结构(graphic texture):岩石中钾长石和石英呈有规则的交生,石英具独特的棱角形或楔形,有规律地镶嵌在钾长石中,形似古代象形文字,故称文象结构(图1-4)。它一般是在石英和长石完全同时结晶的情况下形成的。常见于伟晶岩的边缘带及部分花岗岩中。
◎条纹结构(perthitic texture):是指钾长石和斜长石有规律地交生所形成的结构。具条纹结构的长石叫条纹长石。条纹结构有两种成因,一是固溶体分解形成,这是分布最广的一类。高温下,钾长石和钠长石可以形成完全的类质同象固溶体,当温度下降时,这种固溶体就变得不稳定,成为不完全的固溶体,一部分钠长石就从高温下形成的固溶体中析出成为单独的矿物相,从而形成以钾长石为主和少量的钠长石的条纹状规则交生体,即条纹长石,此种结构称正条纹结构。当此两种长石含量相反,此种结构称反条纹结构。另一种成因是岩浆期后由钠质交代钾长石而形成的,交代作用形成的钠长石条纹常常呈不规则的树枝状分布。
5.岩浆岩结构与岩浆冷凝条件的关系
岩浆在结晶时,一方面会形成结晶中心(晶芽),另一方面会围绕这些结晶中心不断长大。
在结晶作用过程中,岩浆结晶能力的大小,取决于其结晶中心形成的速度和晶体生长的速度。实验证明,在岩浆过冷却过程中,结晶中心形成速度和晶体生长速度从低到高,达到最大值后再逐渐降低(图1-5)。一般来说,矿物都是在过冷区域(低于熔点若干度)内结晶的。如果冷却缓慢,有充分时间,则结晶好,如果冷却迅速,来不及结晶,则结晶不好或成玻璃质。如图1-5所示,根据结晶中心形成速度和晶体生长速度的关系不同,划分了几个区域:a区为结晶中心形成速度慢而晶体生长速度较快,可形成粗粒结构;b区表示结晶中心形成速度快,晶体生长速度也较快,岩石可形成细粒结构;c区和d区表示结晶中心形成速度很慢,晶体生长速度也很慢,岩浆又处在迅速冷却的情况下,则形成隐晶质结构和玻璃质结构。
图1-5 过冷却与岩浆结晶能力示意图
(据武汉地质学院岩石教研室,1980)
1—晶体生长速度曲线;2—结晶中心曲线;3—结晶能力曲线