玄武岩及其相关岩类.ppt

第五章 玄武岩及其相关岩类,火山岩的一般特点及分类 玄武岩类的基本特征及主要种属 玄武岩类的成因概述,1、火山岩的野外产状和火山岩相 2、火山岩类型,第一节 火山岩的一般特点及分类,侵入岩相：深成相、中深成、浅成相 火山岩相：陆相（可再分）、海相,岩浆岩相（facies)特定环境（产状）中形成的具有特定矿物成分、结构构造及其生物特征的岩浆岩岩石和岩石组合，可分侵入岩相和火山岩相,侵入岩的产状和侵入岩相示意图,3_17,出露的岩基,岩基,岩墙,岩盆,岩盖,岩床,捕虏体,整合侵入体,不整合侵入体,岩株,深成侵入岩相,浅成相,深成相,中成相,1、火山岩的野外产状和火山岩相,制作火山模型 Megan (7 岁) and John Mark (6 岁),第一节 火山岩的一般特点及分类,岩钟、针、穹,火山颈. 岩管/岩筒,台地、被、盾,锥,侵入体,（1）据火山岩产状划分的火山岩相,海相火山岩,陆相火山岩,（E）次火山岩相次(潜)火山岩：产状以岩脉为主，与火山岩同源但为侵入产状的侵入体，深度一般小于0.5km 特点： 同时代但时间稍晚； 同外貌但结晶稍好； 同空间但范围较大； 同成分但变化范围大。 （F）火山沉积相火山沉积岩：层状，是火山作用叠加沉积作用的产物，一般远离火山口，由沉积火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩、沉积岩系组成。,（1）据形成环境可分为陆相和海相火山岩 陆相火山岩： 与下伏地层不整合， 风化壳发育， 与陆相动植物化石和陆相沉积岩共生 成分变化大，红顶绿底，柱状节理发育 海相火山岩： 与下伏地层整合， 风化壳不发育， 与海相生物化石和沉积岩 成分变化小，枕状构造（陆相水体中也有）,“红顶绿底” 火山岩的氧化作用,2、火山岩类型主量元素划分,火成岩TAS分类图（IUGS, 1989),似长石岩 碧玄岩-碱玄岩-响岩； 粗面玄武岩-玄武粗面安山岩-粗面安山岩-粗面英安岩-粗面岩 苦橄（玄武岩）-玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩,2 火山岩类型矿物成分划分,after J. Johnson,适用于钙碱性系列,基本特征 系列划分 种属定名 主要种属的岩相学特征 相关的超镁铁质火山岩,第二节 玄武岩的基本特征及主要种属,1 基本特征,第二节 玄武岩的基本特征及主要种属,玄武岩类：基性火山熔岩, SiO2:45% 52%,富Fe、Mg、Ca、Al 结构组分：斑晶、基质（微晶+玻璃质） 矿物成分：斜长石、辉石、橄榄石（常伊丁石化） 结构构造：火山岩结构和构造（见后） 常见产状：粘度小，形成熔岩流、熔岩被、岩熔台地 分布特点：时间：从古至今；空间：从洋底到大陆，月球？,Basalt lava, by USGS,火成岩 TAS 分类图（IUGS, 1989),玄武岩的典型结构,玄武岩一般为斑状结构，少量为无斑隐晶或玻璃质结构。对于斑状结构岩石，要注意观察和描述其基质的结构类型，主要有： 间隐结构：杂乱排列的斜长石微晶之间，全部被隐晶质或玻璃质充填 间粒结构(粗玄结构)：在不规则排列的长条状斜长石微晶形成的间隙中，充填有若干个粒状辉石与磁铁矿颗粒(冷却较缓慢条件下结晶),间粒间隐结构 (拉斑玄武结构)：介于前两者之间，充填物有辉石、磁铁矿、隐晶玻璃质 玻基斑状结构：没有微晶，基质完全由火山玻璃组成。,块状 气孔 杏仁 绳状 柱状节理 枕状,玄武岩的典型构造,碱性玄武岩* 过渡玄武岩 拉斑玄武岩* 钙碱性玄武岩* 钾玄岩,2、 系列划分 a矿物成分（理解：表6-1，p72！）,2、 系列划分 a化学成分参数,钙碱性系列,拉斑玄武岩系列,钾玄岩系列？（图6-1）,亚碱性系列（细分为钙碱性系列和拉斑玄武岩系列）： 拉斑玄武岩，高铝玄武岩，粗玄岩， 玻基玄武岩，细碧岩 碱性系列： 碱性橄榄玄武岩，碱玄岩， 碧玄岩，石龙岩 钾玄岩系列：钾玄岩,3、 主要岩石种属化学成分投图,斑晶成分橄榄玄武岩、伊丁玄武岩 构造类型气孔玄武岩、杏仁玄武岩、枕状玄武岩 结构类型玻基玄武岩、粗玄岩；拉斑玄武岩,3、 主要岩石种属岩相学（野外）,拉斑玄武岩 （tholeiitic basalt） 拉斑玄武结构 主要矿物： 斜长石（浅色） 辉石（暗色，贫钙+富钙） 赤铁矿 橄榄石肉眼或CIPW计算有橄榄石，称橄榄拉斑玄武岩 CIPW计算橄榄石牌号(Fo)达25-40%，称苦橄玄武岩 石英石英拉斑玄武岩,4、 主要岩石种属特征 亚碱性系列,Beartooth Mountains, by Kurt Hollocher, 2003,粗玄岩（dolerite） 全晶质 粗玄结构 喷出岩产状与 辉绿岩区别,长 6 mm,4、 主要种属特征 亚碱性系列,细碧岩（spilite）,4、 主要种属特征： 亚碱性系列,杏仁状构造,高Na2O，低K2O 钠长石绿泥石 交代辉石或钙质斜长石残余； 间粒/间片结构； 杏仁/枕状构造； ？海底玄武岩受到富Na海水的作用,4、 主要种属特征 碱性系列,碱性橄榄玄武岩 （alkali olivine basalt）,橄榄粗安岩（碱性橄榄玄武岩的变种） （mugearite）,（无紫苏辉石，含钛较高的普通辉石和透辉石，斜长石和钾长石）,（斑晶为更长石常见透长石反应边、橄榄石、钛辉石）；基质具钾长石,4、 主要种属特征 碱性系列,碱玄岩（tephrite）,from Banne dordanche, Monts Dore, France,角闪石,似长石,基质斜长石,w(Ne，霞石) 5%, w(Ol) 5%, SiO2明显不饱和，碱含量高，含似长石、基性斜长石和含钛辉石,碧玄岩（basanite）,w(Ne) 5%, w(Ol) 5%, SiO2明显不饱和，碱含量高，以富橄榄石区别于碱玄岩,5。相关的超镁铁质火山岩,A. 常见类型 苦橄岩：化学成分与橄榄岩相当 玻基纯橄岩(麦美奇岩)：玻基斑状结构 科马提岩：常见枕状构造, 具独特的鬣刺结构和化学成分 B. 常见组成 斑晶：橄榄石为主, 辉石少量 基质：橄榄石微晶, 辉石微晶, 基性玻璃,1）玄武岩的熔融关系,液相线(liquidus) 固相线(solidus),玄武岩,晶体 熔体,熔体,第三节 玄武岩类的成因概述,1、岩浆起源,部分熔融：岩石所处的物理状态位于固相线与液相线之间,2）玄武岩岩浆源区： 岩石圈地幔、软流圈 （二辉橄榄岩）,Note: 地幔岩石在“正常”的大洋地温梯度下不能熔融,after Wyllie, P. J. (1981). Geol. Rundsch. 70, 128-153.,固相线,液相线,3） 熔融机制(1)：升温,“正常”的大洋岩石圈地温梯度,固相线,液相线,升温后，地温梯度向固相线平移,3）熔融机制(2)：减压,“正常”的大洋岩石圈地温梯度,固相线,液相线,减压后的地温梯度,3）熔融机制(3)：增加挥发份（尤其是H2O）,H2O饱和的固相线,地温梯度,干体系的固相线,2、玄武岩的原生岩浆问题： 原生岩浆(primary magmas)：直接由地幔熔融产生的岩浆。 从地幔源区产生后，没有经过成分的改变，而直接上升到地表，即在上升过程中，既无分异，也无混合或同化混染。 演化岩浆（evolved magmas)：由原生岩浆演化而形成的岩浆 母岩浆（ parental magmas ）：能够通过各种作用(分异、同化、混染)产生派生岩浆的独立的液态岩浆。 它既可以是原生岩浆，也可以是演化岩浆。 派生岩浆(derivative magmas)：由母岩浆派生出来的岩浆。,(地幔)原生岩浆的性质,在地幔深部形成后没有受到过分离结晶和同化混染影响 识别标志（Criteria for primary magmas） 有最高的 Mg# (100Mg/(Mg+Fe) ，为真正的母岩浆 二辉橄榄岩实验表明： Mg# = 66-75 Cr 1000 ppm Ni 400-500 ppm,3、 玄武岩成分变异的原因 a,地幔源区成分的差异性（举例，源区Al与Mg含量不同）, 源区富 Al，岩浆先结晶钙长石（An），后与透辉石（Di）共同结晶，总体 An Di, 源区富 Mg，岩浆先结晶透辉石（Di），后与钙长石（An）共同结晶，总体 Di An,相同成分的地幔源区在不同的熔融条件(温度、压力、挥发份)下，可以产生不同成分的玄武岩,3、 玄武岩成分变异的原因 b,举例：压力的效应,Kushiro (1968), J. Geophys. Res., 73, 619-634.,硅过饱和,硅不饱和,硅高度不饱和,拉斑质,拉斑质,碱性,霞石,镁橄榄石,石英,Figure After Green and Ringwood (1967). Earth Planet. Sci. Lett. 2, 151-160.,Liquids and residuum of melted pyrolite,实验岩石学资料表明：,较浅部熔融有利于形成拉斑玄武岩 25% melting at 30 km tholeiite 25% melting at 60 km olivine basalt 较高度部分熔融有利于形成拉斑玄武岩 20 % melting at 60 km alkaline basalt 30 % melting at 60 km tholeiite,4、 玄武岩形成的构造环境 (图示),By European Space Agency,4、 玄武岩的构造环境（四大类）,洋中脊玄武岩,部分熔融程度高(20-30%), 不相容元素亏损, 一般出现拉斑玄武岩,大陆溢流玄武岩,部分熔融程度低, 不相容元素富集, 易出现碱 性熔浆; 随熔融程度的增高, 不相容元素的比例降低, 转而出现拉斑玄武岩质熔浆，常形成大火成岩省（LIPs）,大陆边缘玄武岩,熔融温度降低，熔融程度高，形成富含挥发份的熔浆. 结