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1、 第五章 超镁铁岩及镁铁质侵入岩 与其它火成岩相比，超镁铁岩及镁铁质侵入岩在地表分 布较少，但是它在火成岩研究中占有十分重要的地位。这是因 为： （1）这类火成岩基本上都来自上地幔，是研究地幔物质 组成最直接的对象； （2）大分部超镁铁岩分布在板块缝合带，是确定古板块 边界位置的重要依据之一，世界上著名的造山带，如阿尔卑斯 造山带、喜马拉雅造山带、秦岭造山带等，都有超镁铁岩岩体 分布. 一、基本特征 二、常见的共生组合及成因 三、超镁铁质岩的成因问题 第五章 超镁铁岩及镁铁质侵入岩 一、基本特征 1超镁铁岩 (1)基本特征 化学成分和矿物成分： 化学成分上贫SiO2及K2O、 Na2O，富Mg
2、O、FeO。SiO2属 超基性岩部分属基性岩类。 矿物成分上: 镁铁矿物为主，色率大于 90% 主要矿物：橄榄石、辉石 次要矿物：角闪石、黑云母和斜 长石 副矿物：尖晶石、铬铁矿、石榴 石、钛铁矿、磁铁矿和磷灰石。 产状特征： a.呈层状产于镁铁质杂岩体中，如南非最大的Bushveld 侵 入体， b. 分布在环状超镁铁质-镁铁质杂岩体中心，如阿拉斯加环 状杂岩体， c. 作为基性碱性杂岩体的一部分产出， d. 产在造山带的蛇绿岩套中，如我国西藏的雅江蛇绿岩带、 秦岭造山带和著名的阿尔卑斯造山带等， e.可在玄武质火山岩和金伯利岩中呈捕虏体（包体）形式产 出，如在我国东部新生代的玄武岩中常见橄
3、榄岩包体。 以前三种方式产出的，是岩浆结晶的产物，属岩浆成 因；后两种超镁铁岩一般未经过岩浆阶段，直接由地幔岩 构造侵位，或由幔源岩浆携带出地幔的，属非岩浆成因 （2）岩浆成因的超镁铁岩 产状：代表性的有橄榄岩和辉石岩， 常与镁铁质岩共生形成杂岩体。典型的 共生组合类型是层状侵入体和环状杂岩 体。 矿物学特点： 橄榄石：Fo介于70-80之间，为贵橄榄 石。 辉石：En70-80的斜方辉石和单斜辉石 角闪石为棕色的普通角闪石。黑云母 为富镁黑云母或金云母。 结构： 自形-半自形的粒状结构 包含结构 反应边结构 堆晶结构 网状结构 多显示块状构造和层状构造。 种属：橄榄岩类可进一步据橄榄石、单斜
4、辉石、斜方辉石和角 闪石的相对含量划分为不同的种属：纯橄榄岩、辉石橄榄岩角 闪橄榄岩。当辉石含量60%时称为橄榄辉石岩。当橄榄石的含 量4mm）， 颗粒之间呈曲线接触， 橄榄石中有少量的扭折 带。 碎斑结构：:岩石由碎斑 和碎基组成，碎斑颗粒 较大，可达1Cm，主要 为橄榄石和顽火辉石， 因应力造成的晶格错位 而具强烈的扭折。碎基 由粒度较小的新生变晶 组成，有橄榄石、顽火 辉石、透辉石等。 粒状镶嵌结构：矿物颗呈近等轴的粒状，彼此 以直线镶嵌接触。理想的情况是，在三矿物接 触处界线平直，三个交角均为120 板状等粒结构：橄榄石有时呈拉长状，顽火辉 石多为压扁形态，矿物颗粒边界平直。岩石叶 理
5、发育，部分橄榄石具扭折带（图5-3）。 部分熔融结构：表现为单斜辉石中出现无光性 的深色物质麻点或周边出现海绵边。 化学成分上： 更富MgO、Cr、Ni、Co 贫K2O、Na2O，Rb、 Ba、Sr、Th、U、LREE 矿物成分上： 橄榄石（Fo88%） 斜方辉石（En85%） 单斜辉石(主要为透辉石) 斜长石、尖晶石或石榴石 分别只存在于各自稳定的 压力范围内。对岩石的来 源深度具指相意义。 常见种属： 二辉橄榄岩 方辉橄榄岩 纯橄榄岩 2镁铁质岩类 常与超镁铁岩一起形成杂岩体产出。 SiO2含量（45-53%）比超镁铁岩高，属基性岩类。 铁镁矿物含量40-90%，一般在40-70%之间。
6、可分为钙碱性系列和碱性系列，前者代表性岩石为 辉长岩，后者代表性岩石为碱性辉长岩。 （1）辉长岩类（钙碱系列） 化学成分： 组合指数90%，可含少量的普通辉石、古铜辉 石、角闪石、橄榄石。通常具半自形 或它形粒状结构。常与辉长岩共生， 位于层状侵入体的上部，表明它是辉 长岩岩浆分异的结果。 （2）碱性辉长岩类 化学成分： 与辉长岩相比，碱性辉长岩在化学成分上富碱， K2O+Na2O均5%，可达9%，一般Na2OK2O， K2ONa2O 者少见。SiO2偏低，MgO也较低，TiO2高。 矿物成分： 以含大量碱性长石、碱性暗色矿物、富钛辉石、富铁云 母等为特征，如果岩石碱性较强时，还会出现似长石。
7、 结构构造： 辉长结构、辉绿结构, 可出现二长结构。后者表现为斜长 石和碱性长石数量接近相等，斜长石自形程度好，为自形 半自形，它形的钾长石充填在斜长石间隙中。 二、常见的共生组合及成因 1镁铁质-超镁铁质层状侵入体 （1）特征 a.产状：多呈岩盆、岩床产出，也有为岩席和岩墙， b.构造：层状构造明显，具清楚的垂直分带。可出现化 学层理和粒序层理构造 c结构：以各种堆晶结构为特征。堆晶结构：是在粗大 的、相互连结的自形到半自形晶体粒间充填其它矿物的 一种结构。 （2）成因 认为层状岩体是镁铁质岩浆在低压下经重力分离结 晶作用形成的。 用岩浆周期性注入岩浆房或岩浆因周期性地激发成 核作用模式来解
8、释。 较多人认为层状侵入体的成因是岩浆房中对流分层 的结果。 （3）产出环境 层状侵入体可出现在大陆地区，分布与裂 谷带平行或分布在裂谷带中心。 也可作为蛇绿岩的组成部分出现，是洋壳 下部的重要组成，表明它们也形成于大洋中脊 环境。 ? ? ? ? 600 km 400 200 km Continental Crust Oceanic Crust Lithospheric Mantle Sub-lithospheric Mantle Source of Melts 1534672 2环状超镁铁-镁铁质杂岩体 又称阿拉斯加型(Alaska-type)环状 杂岩体，本类型岩体在世界上许多地区 都有
9、发现，它的主要特点是： 产于造山带，沿构造线方向成群分 布 岩体近圆柱形，平面上为近圆形、 椭圆形或不规则的环状， 各岩类围绕岩体中心呈环带状分布 ，如阿拉斯加环状杂岩体，由中心向 边缘依次为纯橄榄岩、二辉橄榄岩、 角闪辉石岩和各种辉长岩； 岩体围岩具热接触变质带。 3。碱性玄武岩及金伯利岩中的超 镁铁岩包体 是由寄主岩浆从地幔源区带上来的 地幔捕虏体。捕虏体可呈棱角状或浑圆 状，一般数Cm到几十Cm大小。产于熔 岩流、火山碎屑岩、浅成岩床、岩墙和 角砾岩筒中。 捕虏体的岩石类型主要为二辉橄榄 岩，以尖晶石二辉橄榄岩常见，石榴石 二辉橄榄岩较少，亦见有纯橄榄岩、方 辉橄榄岩、辉石岩等。 幔源捕
10、虏体的来源可以是玄武岩岩 浆源区的地幔岩，也可是岩浆在上升过 程中从周围的地幔岩中捕虏的碎块。 4蛇绿岩中的超镁铁质-镁铁质岩组合 蛇绿岩：是代表由橄榄岩-蛇纹岩、辉长岩、辉绿岩 、枕状熔岩/细碧岩和伴生沉积物放射虫硅质岩 、远洋粘土和有孔虫灰岩组成的一套岩石组合的术 语。 一般认它代表了洋中脊处的大洋岩石圈组成， 并将蛇绿岩的出现作为古板块缝合线位置的标志。 第六章 镁铁质火山岩: 玄武岩类及相关岩石 一、基本特征和常见种属 二、玄武质岩浆的形成 三、玄武岩的成因与构造环境 一、本特征和常见种属 1 玄武岩系列划分 SiO2 45-53wt%, 与辉长岩成分相当属 基性岩火山岩类。由于产出的
11、构造环境 和地幔源区的差异,玄武岩可具较大的成 分变化范围。 碱性系列 3.3 （含钾玄岩系列K2O/Na2O=1 ） 亚碱性系列 49%），碱较低。 主要由基性斜长石和贫钙辉石（易变辉石和紫苏辉石）及富 钙辉石（普通辉石和透辉石）组成。可含橄榄石斑晶 高铝玄武岩: Al2O316-17%。 矿物成分与拉斑玄武岩相似，但斜长石较多且牌号偏高。 高铝玄武岩是钙碱性火山岩基性端元的典型岩类，多分于造 山带、岛弧和活动大陆边缘。 细碧岩（Spilite）： 以钠长石和绿泥石矿物组合及较高的Na2O含量为 特征，有的可见基性斜长石、辉石等交代残余。其它 矿物还有绿帘石、绿纤石、方解石、绢云母、石英等
12、。岩石具间隐结构、间粒结构、间片结构。枕状构造 常见。 细碧岩常与角斑岩及石英角斑岩共生，称为细碧 角斑岩系或细碧角斑岩建造，是蛇绿岩套的组成部分 。多数人认为细碧岩是在海下喷发的玄武岩受到富Na 的海水经低度变质形成的。 3相关的超镁铁质火山岩 喷出相的超镁铁质岩少见，岩石一般具有斑状结构，由 橄榄石、辉石斑晶及微晶和基性玻璃组成。重要种属有： 苦橄岩（Picrite） 呈喷出产状的苦橄岩往往产于玄武岩 系的底部。矿物成分以橄榄石和辉石为主，可含少量的斜长 石、角闪石、金属矿物等。橄榄石含量高达50-70%。化学成 分与橄榄岩相当。 麦美奇岩或称玻基纯橄岩: 首次发现于西伯利亚的麦美奇河流域
13、。岩 石具玻基斑状结构，橄榄石是唯一的斑晶，基 质为黑色的火山玻璃，有时含少量的钛普通辉 石微晶。化学成分上SiO2含量约为20-38%。 科马提岩（Komatiite） : 由高镁质的橄榄石（Fo=90- 95）、辉石及少量金属矿物和 基性玻璃组成。常见枕状构造 ，具独特的鬣刺结构和化学成 分。鬣刺结构（Spinifex texture）的特点是橄榄石（或 辉石）呈细长的锯齿状晶体（ 或骸晶），近于平行丛生，状 如鬣刺草。在化学成分上以高 MgO(9%)、高CaO/Al2O3（ 比值1，但不是必备条件）、 低碱（K2O0.9%）为特征。 三、玄武岩的成因与构造环境 ? ? ? ? 600 k
14、m 400 200 km Continental Crust Oceanic Crust Lithospheric Mantle Sub-lithospheric Mantle Source of Melts 1534672 大洋中脊玄武岩MORBS 构造环境：大洋中脊环境拉张环境 。 物化条件：高温13301400、 低压、源区浅，因此部分熔融程度 大，通常可达20%-30%左右 源区成分特点：大洋中脊地区是地 球上岩浆频繁发生的地带，因而以 亏损的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为 主。加之上覆地壳没有富含不相容 组分的花岗质岩石，原生岩浆不会 因同化混染作用有大的成分变化 形成的岩浆：一般低K2O、TiO2及 不相容元素，以洋脊拉斑玄武岩为 典型代表。 大陆裂谷玄武岩 构造环境：大陆裂谷是大陆内部的拉张地带，是陆壳裂解、减薄 向洋壳转变的位置。 物化条件：岩石圈拉伸缓慢，软流圈上涌速度慢，减压熔融的部 位深，温度增加幅度小，因此熔融程度一般低于洋中脊环境。 源区成分特点：未经亏损，或亏损程度不大 形成岩浆：富K2O+Na2O及不相容元素。如碱性玄武岩碱性橄榄 玄武岩、碧玄岩、霞石岩等类型，随着裂谷的发展，软流圈进一 步上升，可形成大量的拉斑玄武质岩浆，且成分越来越与洋脊玄 武岩相似。 ?
