镁铁质—超镁

1、第四章第四章 镁铁质镁铁质超镁铁质岩的共超镁铁质岩的共生组合与成因生组合与成因1.分类分类2. 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3.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1. 分类分类斜长石斜长石橄榄石橄榄石辉石辉石辉长岩橄长岩橄榄辉长岩含斜长石的超镁铁质岩石90斜长岩斜长岩 辉长岩的分类辉长岩的分类超镁铁质岩的分类超镁铁质岩的分类橄榄斜方辉石岩橄榄斜方辉石岩方辉橄榄岩方辉橄榄岩e异剥橄榄岩异剥橄榄岩二辉石岩二辉石岩橄榄二辉石岩橄榄二辉石岩90401010橄榄单斜辉石岩橄榄单斜

2、辉石岩镁铁质镁铁质超镁铁质岩的基本特征超镁铁质岩的基本特征辉长结构、辉绿结构辉长结构、辉绿结构块状构造块状构造堆积结构堆积结构块状、条带状块状、条带状结结构构构构造造层状侵入体、环状杂岩体层状侵入体、环状杂岩体的一部分的一部分层状侵入体、环状杂岩体层状侵入体、环状杂岩体蛇绿岩套、岩石捕虏体蛇绿岩套、岩石捕虏体产产状状钙碱性：辉长岩：辉绿岩钙碱性：辉长岩：辉绿岩碱性：碱性：碱性辉长岩碱性辉长岩橄榄岩类橄榄岩类辉石岩类辉石岩类主要类型主要类型4090%；一般；一般40-70%大于大于90%色色率率斜方辉石、单斜斜方辉石、单斜 辉石、辉石、斜长石斜长石次要：橄榄石、角闪石、次要：橄榄石、角闪石、黑云

3、母黑云母橄榄石、斜方辉石、单斜橄榄石、斜方辉石、单斜辉石辉石次要：角闪石、黑云母和次要：角闪石、黑云母和斜长石斜长石矿物成分矿物成分SiO2：4552%贫贫SiO2、K2O、Na2O；富富MgO、FeO化学成分化学成分镁铁质岩类镁铁质岩类超镁铁质岩超镁铁质岩1.超镁铁质岩超镁铁质岩1）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2）常见的共生组合）常见的共生组合A. 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造结构结构成矿成矿岩盆、岩岩

4、盆、岩床床岩体呈层岩体呈层状、条带状、条带状状堆晶结构堆晶结构-重力分重力分离结晶作离结晶作用用V、Ti-磁磁铁矿矿床铁矿矿床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The Skaergrd Intrusion E. GreenlandThe Bushveld Complex, South AfricaThe biggest: 300-400 km x 9 kmThe Red Graniteintruded 50-100 Maafterwards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

5、过程B. 环状超镁铁环状超镁铁-镁铁质杂岩体镁铁质杂岩体Alaska-type环状环状 杂岩体杂岩体产状产状形态形态成因成因矿产矿产产于造山产于造山带中带中剖面：剖面：圆柱形圆柱形平面：平面：环状环状深部分异深部分异和多次侵和多次侵入入V-Ti-磁磁铁矿矿床、铁矿矿床、Pt矿床矿床C. 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 类型：类型：二辉橄榄岩、方辉橄榄岩、纯橄岩、辉石岩类二辉橄榄岩、方辉橄榄岩、纯橄岩、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

6、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：实例：辽西和鲁西闪长岩中的地幔捕虏体辽西和鲁西闪长岩中的地幔捕虏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的形成的形成D. 蛇绿岩中的超镁铁质蛇绿岩中的超镁铁质-镁铁质岩组合镁铁质岩组合岩石组合岩石组合产状产状意义意义沉积物沉积物-硅质岩等

7、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/蛇纹岩蛇纹岩大洋中脊大洋中脊古板块缝合线古板块缝合线的标志的标志A modern concept of the axial magma chamber beneath a fast-spreading ridge洋中脊地壳结构与蛇绿岩洋中脊地壳结构与蛇绿岩套剖面对比套剖面对比 The Mid-Ocean Ridge System3）成因）成因 岩浆成因岩浆成因 证据：证据：层状、环状杂岩体层状、环状杂岩体超镁铁质和镁铁质岩共生，超镁铁质和镁铁质岩共生， 说明了岩浆结晶分异的产物说明了岩浆结晶分异的产物 实验研究证实：

8、地幔可以熔出高镁的超镁铁质岩浆实验研究证实：地幔可以熔出高镁的超镁铁质岩浆 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的地幔捕虏体地幔捕虏体 2. 玄武岩玄武岩2.1 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，并可产于多种构造环境中，所以研究玄武可产于多种构造环境中，所以研究玄武岩对于岩对于反演地幔物质成分、分析构造环反演地幔物质成分、分析构造环境和地球的深部动力学境和地球的深部动力学均具有重大意义均具

9、有重大意义2.2玄武岩的常见岩石种类玄武岩的常见岩石种类2.3 玄武质岩浆的形成玄武质岩浆的形成2.4 玄武岩的成因与构造环境玄武岩的成因与构造环境2.2 玄武岩的常见岩石种类玄武岩的常见岩石种类A. 玄武岩系列划分玄武岩系列划分 依据：依据：SiO2-Alk（Na2O+K2O）或碱度（）或碱度（） 类型：类型： 碱性系列玄武岩：碱度大于碱性系列玄武岩：碱度大于3.3 亚碱性系列玄武岩：碱度小于亚碱性系列玄武岩：碱度小于3.3B. 常见类型常见类型a. 亚碱性系列亚碱性系列 进一步划分依据：进一步划分依据：AFM图图 或（或（FeOt）/（MgO）-SiO2图解图解拉斑玄武岩系列：拉斑玄武岩系

10、列：富铁趋势富铁趋势钙碱性系列：钙碱性系列：富碱趋势富碱趋势典型结构：典型结构：间粒结构、间隐结构、间粒间粒结构、间隐结构、间粒-间隐结构、玻基斑状间隐结构、玻基斑状 结构、玻璃质结构（斑晶含量小于结构、玻璃质结构（斑晶含量小于5%）类型：类型：一般以化学成分为准，较重要的种类有：一般以化学成分为准，较重要的种类有： 拉斑玄武岩：拉斑玄武岩： 高铝玄武岩：高铝玄武岩：Al2O3大于大于16-17% 粗玄岩：粗玄岩： 基质具粗玄结构（间粒结构）基质具粗玄结构（间粒结构） 玻基玄武岩：玻基玄武岩：特殊的玻基斑状结构特殊的玻基斑状结构 细碧岩：细碧岩： Ab、Chl组合为特征，富含组合为特征，富含N

11、a2O海底火山喷发海底火山喷发 的产物的产物b. 碱性系列碱性系列 化学成分：化学成分：（Na2O+K2O）大于）大于5%； Na2O大于大于K2O 富富TiO2大于大于2% 矿物成分：矿物成分：碱性长石、碱性暗色矿物、富钛辉石碱性长石、碱性暗色矿物、富钛辉石 常见结构：常见结构：玻基斑状结构、玻基交织结构玻基斑状结构、玻基交织结构 种类：种类：根据根据CIPW标准矿物霞石（标准矿物霞石（Ne）和橄榄石（）和橄榄石（Ol）含量）含量 碱性橄榄玄武岩：碱性橄榄玄武岩：分布最广分布最广 碱玄岩：碱玄岩： 碧玄岩：碧玄岩： 石龙岩：石龙岩：仅见五大连池仅见五大连池. 不含斜长石不含斜长石.c. 钾玄

12、岩系列钾玄岩系列：2.3 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）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

13、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 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Island Arc Petrogenesis升温和挥发组分的加入升温和挥发组分的加入 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）源区的物质成分）源区的物质成分地幔成分的不均一性，地幔成

14、分的不均一性， 如饱满型地幔、交代富集型地如饱满型地幔、交代富集型地 幔、亏损型地幔幔、亏损型地幔 2）部分熔融程度）部分熔融程度如拉斑玄武岩是地幔橄榄如拉斑玄武岩是地幔橄榄 岩岩20-30%部分熔融的产物；部分熔融的产物； 碱性玄武岩是地幔橄榄岩碱性玄武岩是地幔橄榄岩 15%部分熔融的产物部分熔融的产物 3）源区流体的成分）源区流体的成分如如CO2使岩浆中的碱度增加使岩浆中的碱度增加 4）源区的部分熔融条件）源区的部分熔融条件P的影响最大，如低压下形的影响最大，如低压下形 成拉斑玄武岩，高压下形成碱性玄成拉斑玄武岩，高压下形成碱性玄 武岩武岩2.4 玄武岩的成因与构造环境玄武岩的成因与构造环

15、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

16、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 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 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 东非裂谷的发东

17、非裂谷的发展阶段：展阶段：a.裂谷前阶段裂谷前阶段-减减 压熔融压熔融b.裂谷阶段裂谷阶段-减压减压 熔融熔融c.裂谷后阶段裂谷后阶段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大陆地壳与地幔和大洋地壳与 地幔的混杂带地幔的混杂带 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，磁铁矿先结的条件，磁铁矿先结 晶，导致岩浆不发生富铁趋势的演化晶，导致岩浆不发生富铁趋势的演化钙碱性钙碱性 系列与拉斑系列的区别系列与拉斑系列的区别 D 岩浆上升，岩浆上升， H2O逸出减少，岩浆快速结晶，并发生逸出减少，岩浆快速结晶，并发生 结晶分异作用，形成结晶分异作用，形成玄武岩玄武岩-安山岩安山岩-英安岩组合英安岩组合 Continental Arc MagmatismH