第8章镁铁质-超镁铁质岩共生组合及成因

1、第八章第八章 镁铁质超镁铁质岩的镁铁质超镁铁质岩的共生组合与成因共生组合与成因1. 超镁铁质岩超镁铁质岩 研究意义研究意义 常见的共生组合常见的共生组合 成因成因2.玄武岩玄武岩 研究意义研究意义 玄武质岩浆的形成玄武质岩浆的形成 玄武岩的成因与构造环境玄武岩的成因与构造环境（一）（一） 超镁铁质岩超镁铁质岩研究意义研究意义 研究地幔物质组成的最直接证据研究地幔物质组成的最直接证据来源及包体来源及包体 确定古板块边界位置的重要依据之一确定古板块边界位置的重要依据之一蛇绿岩的分布蛇绿岩的分布1、常见的共生组合、常见的共生组合（1）镁铁质）镁铁质-超镁铁质层状侵入体超镁铁质层状侵入体产状产状构造构

2、造结构结构成矿成矿多为岩盆、多为岩盆、岩床，少为岩床，少为岩墙岩墙岩体呈层岩体呈层状、条带状、条带状状堆 晶 结 构堆 晶 结 构 -重力分离结重力分离结晶作用晶作用Cu-Ni、V-Ti-Mt矿床矿床The form of a typical LMI加拿大北部地区的加拿大北部地区的Muskox侵入体侵入体层状侵入体层状侵入体岩浆房中岩浆岩浆房中岩浆分异与矿物分分异与矿物分离结晶过程离结晶过程（2）环状超镁铁）环状超镁铁-镁铁质杂岩体镁铁质杂岩体 Alaska-type环状杂岩体环状杂岩体产状产状形态形态成因成因矿产矿产产于造产于造山带中，山带中，沿构造沿构造线方向线方向成群分成群分布布剖面：剖

3、面：圆柱圆柱形形平面：平面：圆形圆形环状环状深部深部分异分异和多和多次侵次侵入入V-Ti-V-Ti-MtMt矿矿床、床、PtPt矿床矿床1.1.纯橄榄岩；纯橄榄岩；2.2.二辉橄榄岩；二辉橄榄岩；3.3.角闪辉石岩；角闪辉石岩；4.4.辉长岩；辉长岩；5.5.围岩接触变质岩围岩接触变质岩 类型：类型：二辉橄榄岩、方辉橄榄岩、纯橄岩、二辉橄榄岩、方辉橄榄岩、纯橄岩、 辉石岩类辉石岩类 意义：意义：研究地幔组成及动力学的天然实验室研究地幔组成及动力学的天然实验室 如：原始地幔岩如：原始地幔岩-饱满地幔岩：饱满地幔岩： 亏损地幔岩：亏损地幔岩： 交代富集型地幔岩：交代富集型地幔岩： 实例：辽西中生代

4、玄武岩、实例：辽西中生代玄武岩、伊通新生代玄武伊通新生代玄武岩及鲁西中生代闪长岩中的地幔捕虏体岩及鲁西中生代闪长岩中的地幔捕虏体（3 3）碱性玄武岩和金伯利岩中的超镁铁质岩捕虏体）碱性玄武岩和金伯利岩中的超镁铁质岩捕虏体伊通玄武岩中的伊通玄武岩中的地幔橄榄岩包体地幔橄榄岩包体伊通玄武岩中的伊通玄武岩中的地幔橄榄岩包体地幔橄榄岩包体辽西的尖晶石二辽西的尖晶石二辉橄榄岩辉橄榄岩辽西的二辉橄榄岩辽西的二辉橄榄岩-等粒结构、三边平衡等粒结构、三边平衡纯橄岩中的等纯橄岩中的等粒结构粒结构亏损亏损地幔岩地幔岩纯橄岩中填隙型交纯橄岩中填隙型交代金云母代金云母富集富集型地幔岩型地幔岩鲁西的二辉石鲁西的二辉石岩

5、包体岩包体纯橄岩中的富硅质纯橄岩中的富硅质熔体交代熔体交代Opx的的形成；形成；Chr铬尖晶铬尖晶石石岩石组合岩石组合产产状状意义意义沉积物沉积物-硅质岩等硅质岩等枕状熔岩枕状熔岩/细碧岩细碧岩辉绿岩辉绿岩/辉长岩辉长岩橄榄岩橄榄岩/蛇纹岩蛇纹岩大大洋洋中中脊脊古板古板块缝块缝合线合线的标的标志志（4 4）蛇绿岩中的超镁）蛇绿岩中的超镁铁质铁质- -镁铁质岩组合镁铁质岩组合上上 下下蛇绿岩的定义OCEANIC SEISMIC LAYERS TROODOSLAYER 1LAYER 2LAYER 3Seismic mohoPetrological mohoLAYER 4地幔橄榄岩深成杂岩岩墙群枕状

6、熔岩深海沉积洋中洋中脊地脊地壳结壳结构与构与蛇绿蛇绿岩套岩套剖面剖面对比对比过渡带过渡带 The Mid-Ocean Ridge System（1）岩浆成因）岩浆成因 证据：证据：层状、环状杂岩体超镁铁质和镁铁层状、环状杂岩体超镁铁质和镁铁质岩共生，说明了岩浆结晶分异的产物质岩共生，说明了岩浆结晶分异的产物 实验研究证实：地幔可以熔出高镁的超镁实验研究证实：地幔可以熔出高镁的超镁铁质岩浆铁质岩浆（2）非岩浆成因）非岩浆成因 它们是直接来自于上地幔的岩石碎块或碎片。它们是直接来自于上地幔的岩石碎块或碎片。 成因：成因： 因构造侵位形成的因构造侵位形成的蛇绿岩套蛇绿岩套 岩浆携带上来的岩浆携带上来

7、的地幔捕虏体地幔捕虏体2、超镁铁岩的成因、超镁铁岩的成因（二）（二） 玄武岩的成因玄武岩的成因 研究意义研究意义 因为因为玄武质岩浆直接来源于上地幔玄武质岩浆直接来源于上地幔，并可产于，并可产于多种构造环境中，所以研究玄武岩对于多种构造环境中，所以研究玄武岩对于反演地反演地幔物质成分、分析构造环境和地球的深部动力幔物质成分、分析构造环境和地球的深部动力学学均具有重大意义。均具有重大意义。 玄武质岩浆的形成玄武质岩浆的形成 玄武岩的成因与构造环境玄武岩的成因与构造环境1、玄武质岩浆的形成、玄武质岩浆的形成 地幔橄榄岩部分熔融的证据：地幔橄榄岩部分熔融的证据： 1）高温高压实验）高温高压实验 2）

8、地幔捕虏体、地幔橄榄岩中的囊状熔体、）地幔捕虏体、地幔橄榄岩中的囊状熔体、 某些亏损地幔岩的化学成分与寄主岩之间某些亏损地幔岩的化学成分与寄主岩之间 存在互补关系等存在互补关系等 导致地幔橄榄岩部分熔融的因素：导致地幔橄榄岩部分熔融的因素： 温度的升高温度的升高 压力的降低压力的降低 挥发组分的加入挥发组分的加入温度的升高温度的升高压力的降低压力的降低挥发组分的加入挥发组分的加入1、玄武质岩浆的形成、玄武质岩浆的形成 不同构造部位诱发源岩熔融因素的差异不同构造部位诱发源岩熔融因素的差异 洋中脊和大陆裂谷洋中脊和大陆裂谷减压减压熔融熔融 俯冲带俯冲带下插板块下插板块升温升温，引起熔融，引起熔融

9、俯冲带俯冲带下插板块脱水，引起上部地幔楔下插板块脱水，引起上部地幔楔 部分熔融部分熔融挥发组分的加入挥发组分的加入东非裂谷的发展东非裂谷的发展阶段：阶段：a.裂谷前阶段裂谷前阶段-减压减压熔融熔融b.裂谷阶段裂谷阶段-减压熔减压熔融融c.裂谷后阶段裂谷后阶段倒转褶皱倒转褶皱Island Arc Petrogenesis升温和挥发组分的加入升温和挥发组分的加入2、玄武岩成分差异的影响因素、玄武岩成分差异的影响因素 1 1）源区的物质成分）源区的物质成分地幔成分的不均一性，如饱满地幔成分的不均一性，如饱满 型地幔、交代富集型地幔、亏损型地幔。型地幔、交代富集型地幔、亏损型地幔。2 2）部分熔融程度

10、）部分熔融程度如拉斑玄武岩是地幔橄榄岩如拉斑玄武岩是地幔橄榄岩20- 20- 30% 30%部分熔融的产物；碱性玄武岩是地部分熔融的产物；碱性玄武岩是地 幔橄榄岩幔橄榄岩 15%15%部分熔融的产物。部分熔融的产物。3 3）源区流体的成分）源区流体的成分如如COCO2 2使岩浆中的碱度增加。使岩浆中的碱度增加。4 4）源区的部分熔融条件）源区的部分熔融条件PP的影响最大，如低压下的影响最大，如低压下形形 成拉斑玄武岩，高压下形成碱性玄武岩成拉斑玄武岩，高压下形成碱性玄武岩。3、玄武岩的成因与构造环境、玄武岩的成因与构造环境 关系：关系：不同类型的玄武岩往往形成于不同的构造环境，分布在不同类型的

11、玄武岩往往形成于不同的构造环境，分布在 不同的构造部位不同的构造部位 常见的与构造环境关系密切的成因类型常见的与构造环境关系密切的成因类型 （1）大洋中脊玄武岩（）大洋中脊玄武岩（mid-ocean ridge basalt-MORB) 形成环境：形成环境：拉张环境拉张环境 形成条件：形成条件：低压高温，高度部分熔融（低压高温，高度部分熔融（20- 30%） 源区：源区：亏损的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩亏损的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩MORB Petrogenesis 板块分离板块分离 地幔物质向上运动进入地幔物质向上运动进入扩张带扩张带 与近底辟上升有关的减与近底辟上升有关的减压部分熔融压部分熔融

12、N-MORB 熔融起始于熔融起始于 60-80 km 深度深度为亏为亏损型地幔损型地幔 碱性和亚碱性系列的划分碱性和亚碱性系列的划分 SiO2（Na2O+K2O）变异图：）变异图：Alkali vs. Silica diagram for Hawaiian volcanics:Seems to be two distinct groupings: alkaline and subalkaline（2）大陆裂谷玄武岩）大陆裂谷玄武岩碱性玄武岩、碧玄岩、碱性玄武岩、碧玄岩、拉斑玄武岩拉斑玄武岩 形成环境：形成环境：大陆内部拉张环境大陆内部拉张环境 形成条件：形成条件：减压为主，温度增加较小，部分熔

13、融程减压为主，温度增加较小，部分熔融程 度一般低于洋中脊度一般低于洋中脊 源区：源区：饱满型和交代富集型的地幔橄榄岩饱满型和交代富集型的地幔橄榄岩Continental Alkaline Magmatism.The East African Rift （3）大陆边缘玄武岩）大陆边缘玄武岩岩浆源区的复杂性：岩浆源区的复杂性：大陆地壳与地幔和大洋地壳与地幔的混杂带大陆地壳与地幔和大洋地壳与地幔的混杂带形成环境的特殊性：形成环境的特殊性：不同性质板块的会聚部位不同性质板块的会聚部位形成条件：形成条件：挥发组分挥发组分H2O的作用的作用 A 降低部分熔融的温度降低部分熔融的温度 B 改变了矿物的熔融行为改变了矿物的熔融行为形成的岩浆相对富含形成的岩浆相对富含SiO2 C H2O的存在使体系处于高的的存在使体系处于高的fo2的条件，磁铁矿先结晶，的条件，磁铁矿先结晶，导导 致岩浆不发生富铁趋势的演化致岩浆不发生富铁趋势的演化钙碱性系列与拉斑系列的钙碱