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《岩石学》第3章 基性、超基性岩类

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岩石 基性 超基性岩类
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第三章 超基性(超镁铁质)岩和基性岩类及其成因第一节 超基性(超美铁质) 岩类一、基本特征二、主要岩石类型三、超基性岩成因和产状四、有关矿产在地球上分布很少,却具有重要意义超基性岩研究意义•来自于上地幔,是上地幔通过构造运动直接到达地表形成的,也可以是由幔源区部分熔融形成的,是研究地幔物质组成的最直接证据 —— 来源及包体•大部分超基性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超基性岩与超镁铁岩的定义超基性岩: 5%的岩石,是一个常用的化学名称,其矿物组成以橄榄石为主。超镁铁岩:暗色矿物含量(色率)大于 90%的岩石,5%,主要矿物为橄榄石和辉石,其次有角闪石、黑云母和斜长石,副矿物有尖晶石、铬铁矿、石榴石、钛铁矿、磁铁矿和磷灰石。超基性岩 超镁铁岩一、基本特征• 超基性岩 45%),在化学成分上贫2O、 物成分上镁铁质矿物(暗色矿物)含量较高,色率大于 90%• 主要矿物 为橄榄石和辉石• 次要矿物 为褐色角闪石、黑云母、金云母,一般不含或很少含长石• 副矿物 常见尖晶石、磷灰石、磁铁矿、铬铁矿、镁铝榴石等。1、化学成分与矿物成分2、结构构造• 超基性岩的基本结构有自形 含结构、海绵陨铁结构、网状结构、反应边结构、堆晶结构。• 地幔岩的特征结构包括原生粒状结构、残碎斑结构、粒状镶嵌结构、交代结构。۞包含结构• 常见辉石、角闪石、斜长石甚至原生碳酸盐矿物包裹浑圆状橄榄石构成包橄结构,也有角闪石等大晶体包裹辉石等包含结构。角闪石包含橄榄石祁漫塔格辉长岩包含结构(斜长石包含橄榄石)۞填隙结构和海绵陨铁结构: 在橄榄石、辉石等早期结晶的矿物颗粒间,充填了稍后形成的金属矿物或其他矿物,形成类似沉积岩的基底胶结• 当晚结晶的矿物较少时,形成填隙结构• 当晚结晶的矿物较多时,形成海绵陨铁结构۞原生粒状结构• 地幔岩中最常见的是原生粗粒粒状结构,主要矿物橄榄石、辉石颗粒呈齿状或曲线接触。局部由于重结晶作用,橄榄石可见多边形轮廓,橄榄石常发育肯克带。۞(残)碎斑结构• 岩石由强变形的残碎斑晶和碎基组成。 残碎斑主要是橄榄石和斜方辉石,粒径较大,橄榄石常见肯克带。碎基常环绕于碎斑周围并与碎斑的成分基本相同,且二者的光性方位基本保持一致,表明碎基是由碎斑破碎重结晶形成的。۞粒状镶嵌结构• 强塑性流动情况下,残碎斑不复存在,完全重结晶,便构成了粒状镶嵌结构。 特点 1:矿物颗粒细小并相近2:矿物之间直线状接触۞地幔交代结构:主要表现为金云母、角闪石、斜方辉石或单斜辉石沿早结晶的橄榄石、辉石等颗粒之间充填交代或呈脉状穿插交代。纯橄岩中的等粒结构 — 亏损地幔岩金云母沿橄榄石颗粒之间充填 交代• 超基性侵入岩和地幔岩最常见的构造是块状构造、有时见流动构造、带状构造页理构造等等。• 超基性火山岩的主要结构为斑状构造、玻基斑状结构、半自形细粒 — 隐晶质结构和玻璃质结构等。构造有块状、气孔、杏仁、枕状构造等。二、主要岩石类型• 1、侵入岩与地幔岩• > 90%的侵入岩• 图 2据橄榄石( 斜方辉石( 单斜辉石( 或橄榄石( 角闪石( 相对含量在两个图中找出不同的类型:侵入岩与地幔岩的主要类型:• 纯橄榄岩 :黄绿、橄榄绿色。几乎全由富镁橄榄石组成,含量> 90%;少量辉石(< 10%)和斜长石。多为自形或半自形的粒状结构,富铁者见海绵陨铁结构,还可见地幔岩、堆晶岩的各种结构。一般为块状构造。• 橄榄岩 :深绿或者浅绿色。由橄榄石、辉石组成,橄榄石多富镁,含量一般为40%有时含有少量褐色角闪石(< 10%)、黑云母、斜长石等。具等粒结构、包含(包橄)结构、网状结构、填隙结构、海绵陨铁结构和反应边结构等。根据辉石种类不同和是否含角闪石,将橄榄岩分为:斜方辉石橄榄岩 :也称方辉橄榄岩,主要由橄榄石和斜方辉石组成,且斜方辉石含量占辉石总和的 95%以上,次要矿物有透辉石、普通辉石、褐色角闪石等。单斜辉石橄榄岩 :主要为橄榄石、单斜辉石,且单斜辉石含量占辉石总量的95%以上,其次可见少量的褐色角闪石、黑云母。二辉橄榄岩 :由橄榄石( 40%单斜辉石、斜方辉石组成,后两者每种辉石含量都需 ≥5% ,且近相等。角闪橄榄岩 :主要由橄榄石和褐色角闪石组成,其中角闪石含量占辉石和角闪石含量总和的 95%以上。可见少量辉石、金云母、黑云母等。常见包橄结构。• 辉石岩 :褐黑色或者是深褐色,辉石含量 90%可见少量橄榄石、褐色角闪石、黑云母、斜长石以及铬铁矿、磁铁矿、钛铁矿等。橄榄辉石岩 :橄榄石的含量为橄榄石 +辉石 +角闪石总量的 10%是介于橄榄岩和辉石岩之间的变种。• 角闪岩 :岩石为暗绿色、褐黑色。主要由褐色、褐绿色普通角闪石组成,含量> 90%,含少量辉石、橄榄石和斜长石。具中 常见铬铁矿、磁铁矿等沿角闪石解理分布构成席列结构。2、火山岩• 超基性火山岩以苦橄岩为代表,按化学成分进一步划分为:• 苦橄岩 : 18%, 2O> 1%;• 麦美奇岩 : 18%, 2O< 1%1%;• 科马提岩 : 18%, 2O< 1%1%。• 苦橄岩: 成分相当于侵入岩中的辉橄岩,呈黑绿 晶质结构、斑状结构、玻基斑状结构,斑晶常见溶蚀或溶蚀麻点结构,基质为微晶结构。主要矿物为贵橄榄石( 50、辉石、有时见少量的褐色角闪石和基性斜长石。• 玻基辉橄岩 :灰黑 基斑状结构,块状构造、杏仁状构造。斑晶为普通辉石和橄榄石,辉石斑晶呈自形,多具环带结构。• 麦美奇岩: 化学成分相当于纯橄榄岩的熔岩。玻基斑状结构,斑晶为橄榄石,偶见含钛的普通辉石;基质主要为黑色火山玻璃,其中含少量微晶状橄榄石、单斜辉石和磁铁矿等。气孔杏仁构造。• 科马提岩 :是一种富镁( 18%)的超基性熔岩。玻基斑状结构。常见枕状构造、具冷凝的流动顶盖,通常显示发育良好的鬣刺构造。• 岩石中的橄榄石和辉石常呈细长的中空骸晶,其边部呈锯齿状彼此交生,状似丛生的鬣刺草 —— 鬣刺构造• 苦橄玄武岩 是一种向基性过渡的超基性熔岩。科马提岩的鬣刺结构橄榄石呈细长的锯齿状、针状晶体,平行丛生分布,状如鬣刺草。金伯利岩• 是一种少见的不含长石的偏碱性的超基性浅成 呈岩管或岩筒产出,是金刚石的重要母岩• 金伯利岩多呈黑、暗绿、灰绿、灰等色,细粒结构、斑状结构及角粒状构造。并不是单一岩浆结晶的产物,而是由岩浆、地幔物质(捕虏晶、金刚石)和挥发份组成,是在 1502 中国的金刚石探明储量和产量均居世界第 10名左右,年产量在 20万克拉。目前我国钻石主要产地有三个 :辽宁瓦房店,山东蒙阴 — 临沭,湖南沅水流域。都是金伯利岩型,但湖南尚未找到原生矿,其中辽宁的质量好,是目前亚洲最大的金刚石矿山。1、成因( 1)岩浆成因证据: 大部分岩浆成因的超美铁质岩与镁铁质 成层状、环状杂岩体,说明了岩浆结晶分异的产物从侵入岩的资料看: 没有有力证据从喷出岩看 :科马提岩和麦美奇岩的存在证实了地幔可以熔出高镁的超镁铁质岩浆三、超镁铁岩的成因和产状( 2)非岩浆成因它们是直接来自于上地幔的岩石碎块或碎片。成因:构造侵位形成的 。形成的岩石类型以蚀变的橄榄石(蛇纹石)为主,分布在汇聚板块的边部,是造山带的重要组成部分,也是识别板块边缘的重要标志。玄武质岩浆和金伯利岩浆从上地幔直接携带上来的。蛇绿岩 大洋岩石圈向大陆消减时,洋壳下的上地幔随洋壳物质一起俯冲、拼贴到大陆边缘的构造岩片,因此常与岩壳物质相共生,总称为 蛇绿岩或蛇绿岩套。地幔橄榄岩深成杂岩岩墙群枕状熔岩深海沉积2、产状• ①呈 层状 产于镁铁质 ②分布于 环状 的超美铁质 ③作为 基性碱性 杂岩体的一部分• ④产于 造山带的蛇绿岩套中• ⑤可在玄武质火山岩和金伯利岩中呈 捕掳体形式产出层状侵入体 —岩浆房中岩浆分异与矿物分离结晶过程环状超镁铁 态 成因 矿产产于造山带中,沿构造线方向成群分布剖面:圆柱形平面:圆形环状深部分异和多次侵入触变质岩类型: 二辉橄榄岩、方辉橄榄岩、纯橄岩、辉石岩类意义: 研究地幔组成及动力学的天然实验室如:原始地幔岩 损地幔岩:交代富集型地幔岩:碱性玄武岩和金伯利岩中的超镁铁质岩捕虏体岩石组合 产状 意义沉积物 细碧岩辉绿岩 /辉长岩橄榄岩 /蛇纹岩大洋中脊古板块缝合线的标志( 4)蛇绿岩中的超镁铁质 关矿产• 超镁铁质岩多数发生蚀变,蚀变较强时可形成一些非金属矿床,如菱镁矿、石棉、滑石等。• 铬铁矿、镍、钴、铂、稀土等• 橄榄石可作为宝石,翡翠 —— 硬玉(一种气成热液蚀变的超基性岩)第二节、基性岩类• 一、基本特征• 1、化学成分与矿物成分• 基性岩的 5贫碱( 5%)富钙、铝、镁、铁• 色率:色率 40矿物组成 : 铁镁矿物不浅色矿物各占 50%• 主要矿物 :辉石 +基性斜长石 (约 1:1)次要矿物 :橄榄石,角闪石,黑云母丌含戒只含少量石英、钾长石• 2、结构构造• ( 1)侵入岩(辉长岩)• 常见的结构主要有 辉长结构 、 灰绿 灰绿结构 、 嵌晶含长结构 ,也常见反应边结构、包含结构、 二长结构 和矿物间交生结构等。• ( 2)喷出岩(玄武岩类)• 常见有斑状结构、显微斑状结构、聚斑结构和玻基斑状结构;此外,球粒结构和水下喷发的熔岩常见中空骸晶结构等。(粗大的、相互连结的自形 正堆晶、中堆晶、增生堆晶。据晶体与熔体间相互关系)堆晶结构• 中空骸晶结构:在海相(或湖湘)的中 显微镜下常见一些细长条状斜长石骸晶的中间为空心(多已被绿泥石或玻璃质充填),其边部往往为锯齿状,从而构成中空骸晶结构。火成岩大类名称对比按 w( 分 按暗色矿物( M)和石英( Q)的体积分数划分w( 大类名称 代表性岩石 或 类名称 代表性岩石90% 超 镁铁质岩橄榄岩橄榄岩45- 52% 基性岩玄武岩 辉石岩辉长岩 M=10 - 90% 镁铁质岩 辉长岩斜长岩52- 66% 中性岩 安山岩 M=10 - 40%Q 66% 酸性岩 流纹岩 Q > 20% 长英质岩 花岗岩类花岗岩二、基性(镁铁质)侵入岩的主要类型1. 辉长岩 —— 基性深成岩代表(1) 颜色:黑色,灰黑色,深灰色(2) 结构:中 — ※ 辉长结构指基性斜长石和辉石自形程度相同, 都呈半自形戒他形颗粒 ,是从岩浆同时析出的结果。是基性深成岩相的典型结构(3) 构造:块状构造,也有条带状构造戒韵律构造• (4) 矿物成分:•• 主要矿物 :斜长石 +辉石 ( 1:1)•• 次要矿物 :橄榄石,角闪石,黑云母• 副矿物 :磁铁矿,钛铁矿,铬铁矿等(5) 矿物次生变化辉石 —— 蚀变为变为阳起石,透闪石(角闪石类)斜长石 —— 蚀变为钠长石、绿帘石等矿物集合体(淡黄色戒绿色)若都蚀变,则岩石光泽变暗淡(6) 辉长岩的种属划分( a)按暗色 /浅色矿物划分:种属 铁镁矿物硅铝矿物1 .暗色辉长岩 >6 5 9 0( b)按次要矿物划分: 橄榄辉长岩角闪辉长岩( C) 根据 单斜辉石 和 斜方辉石 的相对含量:辉长岩( 长岩 ( 长苏长岩 ( . 辉绿岩 —— 基性浅成侵入岩(1) 颜色:暗绿色,黑绿色(2) 矿物成分: 不辉长岩相似,含斑晶时,称为辉绿玢岩(3) 结构:辉绿结构,斑状结构辉绿结构: 基性斜长石和辉石颗粒大小相近,但是自形程度丌同,自形程度好的斜长石呈板状,搭成三角形孔隙,其中充填它形的辉石颗粒。可不辉长结构过渡,称辉长辉绿结构。(4) 蚀变特征:斜长石 —— 钠长石,黝帘石,绿帘石集合体 。辉 石 —— 角闪石,绿泥石 辉长岩、 辉长结构b. 辉长岩(富磁铁矿), 辉绿结构主要结构类型祁漫塔格辉绿岩辉绿结构3、玄武岩 — 基性喷出岩,分布极广( 1)颜色:黑色,绿 紫色,黑灰色,氧化强为紫红色“玄” —— 黑( 2)矿物成分主要矿物 —— 基性斜长石、单斜辉石次要矿物 —— 橄榄石 , 角闪石、黑云母总体成分不辉长岩相似( 3)结构:常见有斑状结构、显微斑状结构、聚斑结构和玻基斑状结构;此外,球粒结构和水下喷发的熔岩常见中空骸晶结构等。斑晶 —— 斜长石 ,辉石,橄榄石基质的结构:粗玄 (间粒 )结构间隐结构间粒 隐结构 :在小板条状微晶斜长石组成的丌规则空隙(格架)中充填有隐晶质(有的已脱玻化)•间粒结构( 粒玄结构戒粗玄结构):特点是较自形的条状斜长石微晶所构成的丌规则格架中充填有细小的辉石、橄榄石和磁铁矿等。•间粒间隐结构 :又称拉玄结构戒填间结构,特点是斜长石微晶所组成的间隙内,既有玻璃质又有辉石和橄榄石及金属矿物;也可以是微晶斜长石粒间充填有沸石、绿泥石、蒙脱石和方解石等矿物。玄武岩的斑状结构 质为 间粒结构 ,在板条状的斜长石微晶间,充填着细粒的 辉石和磁铁矿 (正交偏光 )玄武岩的斑状结构 质具 间粒 在板条状的斜长石微晶间充填了细粒的 辉石和玻璃 (正交偏光)( 2)构造气孔构造,杏仁构造普遍发育枕状构造 —— 海水冷却,有内部结构柱状节理 —— 4, 5, 6, 7边形,多为五方柱和六方柱如江苏六合,福建牛头山玄武岩的气孔构造 发育的气孔构造,使岩石比重小,可漂浮于水面,又称浮岩 。玄武岩的气孔构造 孔玄武岩。黑色卵形的是气孔,白色的自形晶为橄榄石,浅灰色针状矿物为斜长石(正交偏光)橄榄石玄武岩的杏仁构造椭圆形杏仁体定向分布,杏仁体中的矿物呈环状分带: A— 外环为石英,中部为绿泥石; B— 由边部向中心依次出现石英、绿泥石、石英。绿泥石玄武岩的枕状构造 分已转变为橙玄玻璃。向内部逐渐变为灰黑色玄武岩玄武岩的柱状节理 1垂直柱状节理 1(据庄文星)玄武岩的柱状节理 2垂直柱状节理 2(据庄文星)( a) 按斑晶成分划分 橄榄玄武岩 —— 斑晶为 伊丁石化 — 伊丁石玄武岩辉石玄武岩 —— 斑晶为 — 斑晶为 b) 按结构构造划分:玻基斑状玄武岩,玻璃质玄武岩,气孔玄武岩,杏仁玄武岩( c) 按岩石化学成分划分 :拉斑玄武岩:钙碱性玄武岩碱性玄武岩:钾玄岩( 3)玄武岩类型划分常见岩石种类 :亚碱性系列:拉斑玄武岩 —— 矿物成分上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。广泛分布,产于岛屿,洋中脊,深海盆地和大陆。高铝玄武岩 —— >16%), 矿物成分同上相似,但斜长石含量增多,且 钙碱性火山岩基性端元的典型岩类分布于岛弧,活动大陆边缘,造山带•粗玄岩 :结晶程度较好,为全晶质,基质具粗玄结构,具喷出产状。•玻基玄武岩 :由具特殊的玻基斑状结构得名,基质主要为褐色的玄武质玻璃,其中分布有少量的斜长石微晶。斑晶为辉石、基性斜长石和橄榄石。•细碧岩: 是基性喷出岩的一种特殊类型,以钠长石和绿泥石矿物组合及较高的 的可见基性斜长石、辉石等交代残余。三、基性岩的成因和产状• 1、玄武岩的成因• 地幔橄榄岩部分熔融形成的。• 导致熔融的原因:• 温度的升高、压力的降低和挥发组分的加入• 不同的构造背景下,诱发部分熔融的主导因素是不同的。诱发部分熔融的主导因素• 大洋中脊和大陆裂谷 :深切地幔的张性断裂和对流地幔上涌导致 降压熔融• 消减带 :下插板块的 温度 快速上升产生熔融• 俯冲带 :受下插板块中含水蚀变矿物脱水产生的 流体影响 ,地幔楔可以发生部分熔融玄武岩:熔岩瀑布(引自 969) 玄武岩:熔岩台地澎湖列岛 (引自庄文星)2、产状• 辉长岩类:可形成独立的岩体,多呈岩株、岩盖、岩盆产出,也可与超美铁质岩组成侵入杂岩体。• 玄武岩:多形成大面积分布的熔岩流、熔岩被、熔岩台地或盾形火山锥。少数情况形成火山碎屑岩,在火山口处形成火山碎屑锥。四、主要矿产• 与基性侵入岩有关的矿产:铬、镍、铜、钛、铁等。• 辉长岩可作建筑装饰材料
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