镁铁超镁铁质岩石的成因课件

第三章镁铁质-超镁铁质岩石成因一、火山岩二、侵入岩

.第三章镁铁质-超镁铁质.1一、火山岩

.一、火山岩.2一、火山岩根据化学成分玄武质岩石可分为：1.亚碱性玄武岩(1)拉斑玄武岩

(2)橄榄拉斑玄武岩

（过渡玄武岩）

(3)钙碱性玄武岩2.碱性玄武岩

（1）碱性橄榄玄武岩

(2)(3)钾玄岩

除钙碱性玄武岩和钾玄岩外，其它玄武岩类可用简化的玄武岩四面体及其底面表示：

.一、火山岩.3除钙碱性玄武岩和钾玄岩外，其它玄武岩类可用简化的玄武岩四面体及其底面表示：

.除钙碱性玄武岩和钾玄岩外，其它玄武岩类可用简化的玄武岩四面体4一、

洋中脊玄武岩（MORB）大洋扩张过程中形成的玄武岩。洋中脊玄武岩主要为拉斑玄武岩，大多数样品含有Ol+hy标准矿物分子，有的含少量Q标准分子。洋中脊玄武岩以亏损K、P、Ba、Zr、Rb、Sr、Pb、U、Th、LREE等大离子元素为特征，是亏损地幔较高程度熔融（20-30%）的产物。87Sr/86Sr比值小于0.703。εNd=+8-10

.一、

洋中脊玄武岩（MORB）.5

1.地质产状（1）形成于深海洋隆，洋壳的重要组成（2）大陆缝合带（大陆碰撞带的标志）是蛇绿岩组成的一部分。

2、阿尔卑斯型超镁铁质岩体阿尔卑斯型超镁铁质岩体是蛇绿岩套的重要组成部分。蛇绿岩套的典型剖面由以下几个部分组成：.1.地质产状.6（1）底部变质橄榄岩（构造岩-变质方辉橄榄岩和纯橄岩，是洋中脊玄武岩的熔融残留）；（2）超镁铁质堆积杂岩（玄武岩浆分离结晶产物），下部为橄榄岩，向上过渡为层状辉长岩，顶部可出现少量斜长花岗岩；（3）席状岩墙群，由玄武岩至角斑岩岩石组成；（4）枕状熔岩-大洋玄武岩，与深海沉积物（条带状燧石、少量灰岩和红色粘土）（三位一体）.（1）底部变质橄榄岩（构造岩-变质方辉橄榄岩和纯橄岩，是洋中7

蛇绿岩的理想剖面.蛇绿岩的.8这一层序可以与大洋地壳及下伏地幔的剖面相对比。岩体平行于缝合线呈带状分布，是确认古缝合带的最重要标志。阿尔卑斯型超镁铁岩的地质特征：1.岩体呈透镜状、似层状或不规则状成群分布，规模大小不一。2.岩体为构造冷侵位，无冷凝带，围岩热接触变质不明显，与围岩为断裂接触。.这一层序可以与大洋地壳及下伏地幔的剖面相对比。.93.岩石组合：以方辉橄榄岩为主，其次是纯橄榄岩，岩石多强烈蛇纹石化、碳酸岩化，可见到少量二辉橄榄岩、辉岩或辉长岩与其伴生（断裂接触）。4.化学成分：极其富镁，纯橄榄岩的MgO/(MgO+FeO*）平均为0.86、方辉橄榄岩为0.85、二辉橄榄岩为0.84。橄榄石Fo89-93；斜方辉石En90-93。

.3.岩石组合：以方辉橄榄岩为主，其次是纯橄榄岩，岩石多强烈蛇105.变质橄榄岩以变质结构为特征，矿物具定向排列，形成页理，橄榄石、辉石均发育有扭折带，斜方辉石具出溶结构，形成条纹构造。6.

常伴有条带状、豆荚状铬铁矿产出是铬铁矿矿床的重要母岩。.5.变质橄榄岩以变质结构为特征，矿物具定向排列，形成11（二）洋岛玄武岩（OIB）大洋岛屿主要由玄武质火山岩组成，这些火山的产生与板块边界无关，是板块内部热点活动的产物。它不仅为认识地幔对流和地幔演化提供了重要依据，而且为大陆玄武岩成因研究提供了重要的参照标准。洋岛玄武岩岩石组合十分复杂，卡迈克尔1974，总结出以下岩石组合类型：.（二）洋岛玄武岩（OIB）.12洋岛和海山通常与热点有关

OceanIntraplateVolcanism洋岛火山岩洋岛火山岩.洋岛和海山OceanIntr131、霞石岩-响岩组合（大西洋特里尼达德岛；费尔南多-德-诺罗尼亚线状群岛）2、碧玄岩-碱性玄武岩-响岩组合（太平洋塔希提岛，水下4000-2000m）由碱性玄武岩、碧玄岩和富橄榄石和富普通辉石的橄霞玄武岩，次要岩石为斑蓝方响岩、和弱不饱和的粗面岩。剥蚀的火山中心出露有碱性辉长岩-正长岩、霞石正长岩深成岩。.1、霞石岩-响岩组合（大西洋特里尼达德岛；费尔南多-德-诺罗143、碱性玄武岩-粗面岩组合（大西洋圣赫勒拿岛、亚速尔群岛、太平洋岛屿、印度洋群岛）4.钾质碱性玄武岩-粗面岩组合（印度洋克而格伦岛、赫德岛）是目前大洋岛屿中发现的唯一含白榴石的富钾岩石。这些岩石富大离子元素和富集放射性子体同位素。

.3、碱性玄武岩-粗面岩组合（大西洋圣赫勒拿岛、亚速尔群岛、太155.橄榄拉斑玄武岩-石英粗面岩组合（大西洋亚森松岛、太平洋岛屿）玄武岩通常是主体岩石，中性岩石是低铝的，在有些火山中心顶部出现少量石英粗面岩。

.5.橄榄拉斑玄武岩-石英粗面岩组合（大西洋亚森松岛、太平洋16..17..18板块构造模式

1、MORB提供了上地幔据亏损性质2、OIB玄武岩反映源区据有俯冲洋壳再循环物质，板内热点是由俯冲洋壳物质与670km深的地幔物质混合形成。

.板块构造模式.19（三）大陆玄武岩1.

大陆溢流玄武岩高原玄武岩（溢流玄武岩）最典型实例是印度西部德干高原玄武岩（52万平方公里）美国西部中新世哥伦比亚河玄武岩（20万平方公里，厚1公里）非洲南部卡鲁岩区25万平方公里。拉斑玄武岩为主要组成，成分稳定，具有富集地幔源区特征。多认为与地幔热柱（或热点）活动有关。2.（三）大陆玄武岩.202.大陆碱性玄武岩和霞石岩岩浆系列大陆裂谷最常见的岩石组合。东非裂谷系：霞石岩、碱性橄榄玄武岩、碧玄岩、碱性玄武岩3.橄榄拉斑玄武岩-石英拉斑玄武岩组合。

4.大陆特有的岩石组合：

（1）金伯利岩、钾镁煌斑岩、碳酸岩（产于克拉通内）（2）白榴石玄武岩

.2.大陆碱性玄武岩和霞石岩岩浆系列.21地球化学特征：高度富集大离子元素和Ree，是地幔富含流体条件下，极低程度熔融的产物。同位素变化极大，多以富集源区为特征。这些岩石对认识地幔的演化具有重要意义。

.地球化学特征：高度富集大离子元素和Ree，是地幔富含流22微量元素蛛网图

央中脊玄武岩汉诺坝玄武岩橄榄岩包体143Nd/144Nd比值0.5128-0.51295源区富集事件发生在近期.微量元素蛛网图央中脊玄23

华南钾镁煌斑岩华北金伯利岩.华南钾镁煌斑岩华北金伯利岩.24（四）层状辉长岩侵入体1.层状辉长岩侵入体的岩石组成：该类岩体主要有辉长岩、苏长岩、橄长岩及分异堆积生成的橄榄岩、辉橄岩、辉岩、斜长岩，岩体顶部出现少量花斑岩。不同类型岩石交互重叠，构成韵律式的层带构造，类似沉积岩的层理。岩体上部辉长岩为主，向下渐变为辉岩、橄榄岩为主。岩体边缘有细粒冷凝带。.（四）层状辉长岩侵入体.25岩浆演化具典型拉斑玄武岩的中期富铁趋势（AFM图）。镁铁质岩石常见有各种堆积结构（正堆积结构、中堆积结构、补堆积结构）。岩体以规模巨大的岩盆、岩床或岩墙状产出，如：南部非洲Bushveld岩体的面积达240×480km2,厚度达7000米以上。前寒武纪层状侵入岩体（Bushveld）出现铬铁矿体-铜镍硫化物矿体和钒钛磁铁矿的共生现象。层状辉长岩侵入体冷凝带的成分提供了母岩浆为玄武岩浆的证据，岩体韵律层理是岩浆分离结晶的重要证据。目前对分离结晶作用的细节尚有分歧。

.岩浆演化具典型拉斑玄武岩的中期富铁趋势（AFM图）。镁铁质岩261、辉绿岩床和岩墙群：一般是大陆克拉通裂解期沿张裂带侵入的产物，成分与拉斑玄武岩系列、橄榄拉斑玄武岩系列及碱性玄武岩系列成分相当。厚度从不足1米到300米以上。世界上一些大岩墙规模巨大，如南部非洲在冈瓦纳大陆解体时产生的此类岩体（KAROO）最大厚度1000m，岩墙长度达50km以上。当一个地区剥蚀强烈时，该类侵入体是判断大陆裂解的重要标志。.1、辉绿岩床和岩墙群：.273、超镁铁质环带状杂岩体(1)岩体为大小不一的等轴状侵入体，一般直径为5-25km，沿造山带曾狭长的带状分布,时间上位于大陆碰撞后。（2）岩体以二辉橄榄岩为主，并有纯橄榄岩-辉石岩、角闪辉石岩等。（3）岩体因常具良好的环带状构造而得名，超镁铁岩被辉长岩所围绕，橄榄岩、纯橄榄岩构成岩体的核部。（4）岩体外围有热接触变质晕圈

.3、超镁铁质环带状杂岩体.28岩浆成因：高镁的玄武质岩浆重力堆积形成。

.岩浆成因：高镁的玄武质岩浆重力堆积形成。.29

图3.5大洋和大陆玄武岩浆作用过程中地幔源的Sr-Nd同位素特征对比（Wilson,1989).图3.5大洋和大陆玄武岩浆作用过程.30

..31

地幔柱模式—来自地幔层析成像研究结果.

.32

..33

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讨论金伯利岩、钾镁煌斑岩、超钾质岩石的成因问题：1、岩石圈地幔来源2、深部地幔热柱来源.讨论.35

第三章镁铁质-超镁铁质岩石成因一、火山岩二、侵入岩

.第三章镁铁质-超镁铁质.36一、火山岩

.一、火山岩.37一、火山岩根据化学成分玄武质岩石可分为：1.亚碱性玄武岩(1)拉斑玄武岩

(2)橄榄拉斑玄武岩

（过渡玄武岩）

(3)钙碱性玄武岩2.碱性玄武岩

（1）碱性橄榄玄武岩

(2)(3)钾玄岩

除钙碱性玄武岩和钾玄岩外，其它玄武岩类可用简化的玄武岩四面体及其底面表示：

.一、火山岩.38除钙碱性玄武岩和钾玄岩外，其它玄武岩类可用简化的玄武岩四面体及其底面表示：

.除钙碱性玄武岩和钾玄岩外，其它玄武岩类可用简化的玄武岩四面体39一、

洋中脊玄武岩（MORB）大洋扩张过程中形成的玄武岩。洋中脊玄武岩主要为拉斑玄武岩，大多数样品含有Ol+hy标准矿物分子，有的含少量Q标准分子。洋中脊玄武岩以亏损K、P、Ba、Zr、Rb、Sr、Pb、U、Th、LREE等大离子元素为特征，是亏损地幔较高程度熔融（20-30%）的产物。87Sr/86Sr比值小于0.703。εNd=+8-10

.一、

洋中脊玄武岩（MORB）.40

1.地质产状（1）形成于深海洋隆，洋壳的重要组成（2）大陆缝合带（大陆碰撞带的标志）是蛇绿岩组成的一部分。

2、阿尔卑斯型超镁铁质岩体阿尔卑斯型超镁铁质岩体是蛇绿岩套的重要组成部分。蛇绿岩套的典型剖面由以下几个部分组成：.1.地质产状.41（1）底部变质橄榄岩（构造岩-变质方辉橄榄岩和纯橄岩，是洋中脊玄武岩的熔融残留）；（2）超镁铁质堆积杂岩（玄武岩浆分离结晶产物），下部为橄榄岩，向上过渡为层状辉长岩，顶部可出现少量斜长花岗岩；（3）席状岩墙群，由玄武岩至角斑岩岩石组成；（4）枕状熔岩-大洋玄武岩，与深海沉积物（条带状燧石、少量灰岩和红色粘土）（三位一体）.（1）底部变质橄榄岩（构造岩-变质方辉橄榄岩和纯橄岩，是洋中42

蛇绿岩的理想剖面.蛇绿岩的.43这一层序可以与大洋地壳及下伏地幔的剖面相对比。岩体平行于缝合线呈带状分布，是确认古缝合带的最重要标志。阿尔卑斯型超镁铁岩的地质特征：1.岩体呈透镜状、似层状或不规则状成群分布，规模大小不一。2.岩体为构造冷侵位，无冷凝带，围岩热接触变质不明显，与围岩为断裂接触。.这一层序可以与大洋地壳及下伏地幔的剖面相对比。.443.岩石组合：以方辉橄榄岩为主，其次是纯橄榄岩，岩石多强烈蛇纹石化、碳酸岩化，可见到少量二辉橄榄岩、辉岩或辉长岩与其伴生（断裂接触）。4.化学成分：极其富镁，纯橄榄岩的MgO/(MgO+FeO*）平均为0.86、方辉橄榄岩为0.85、二辉橄榄岩为0.84。橄榄石Fo89-93；斜方辉石En90-93。

.3.岩石组合：以方辉橄榄岩为主，其次是纯橄榄岩，岩石多强烈蛇455.变质橄榄岩以变质结构为特征，矿物具定向排列，形成页理，橄榄石、辉石均发育有扭折带，斜方辉石具出溶结构，形成条纹构造。6.

常伴有条带状、豆荚状铬铁矿产出是铬铁矿矿床的重要母岩。.5.变质橄榄岩以变质结构为特征，矿物具定向排列，形成46（二）洋岛玄武岩（OIB）大洋岛屿主要由玄武质火山岩组成，这些火山的产生与板块边界无关，是板块内部热点活动的产物。它不仅为认识地幔对流和地幔演化提供了重要依据，而且为大陆玄武岩成因研究提供了重要的参照标准。洋岛玄武岩岩石组合十分复杂，卡迈克尔1974，总结出以下岩石组合类型：.（二）洋岛玄武岩（OIB）.47洋岛和海山通常与热点有关

OceanIntraplateVolcanism洋岛火山岩洋岛火山岩.洋岛和海山OceanIntr481、霞石岩-响岩组合（大西洋特里尼达德岛；费尔南多-德-诺罗尼亚线状群岛）2、碧玄岩-碱性玄武岩-响岩组合（太平洋塔希提岛，水下4000-2000m）由碱性玄武岩、碧玄岩和富橄榄石和富普通辉石的橄霞玄武岩，次要岩石为斑蓝方响岩、和弱不饱和的粗面岩。剥蚀的火山中心出露有碱性辉长岩-正长岩、霞石正长岩深成岩。.1、霞石岩-响岩组合（大西洋特里尼达德岛；费尔南多-德-诺罗493、碱性玄武岩-粗面岩组合（大西洋圣赫勒拿岛、亚速尔群岛、太平洋岛屿、印度洋群岛）4.钾质碱性玄武岩-粗面岩组合（印度洋克而格伦岛、赫德岛）是目前大洋岛屿中发现的唯一含白榴石的富钾岩石。这些岩石富大离子元素和富集放射性子体同位素。

.3、碱性玄武岩-粗面岩组合（大西洋圣赫勒拿岛、亚速尔群岛、太505.橄榄拉斑玄武岩-石英粗面岩组合（大西洋亚森松岛、太平洋岛屿）玄武岩通常是主体岩石，中性岩石是低铝的，在有些火山中心顶部出现少量石英粗面岩。

.5.橄榄拉斑玄武岩-石英粗面岩组合（大西洋亚森松岛、太平洋51..52..53板块构造模式

1、MORB提供了上地幔据亏损性质2、OIB玄武岩反映源区据有俯冲洋壳再循环物质，板内热点是由俯冲洋壳物质与670km深的地幔物质混合形成。

.板块构造模式.54（三）大陆玄武岩1.

大陆溢流玄武岩高原玄武岩（溢流玄武岩）最典型实例是印度西部德干高原玄武岩（52万平方公里）美国西部中新世哥伦比亚河玄武岩（20万平方公里，厚1公里）非洲南部卡鲁岩区25万平方公里。拉斑玄武岩为主要组成，成分稳定，具有富集地幔源区特征。多认为与地幔热柱（或热点）活动有关。2.（三）大陆玄武岩.552.大陆碱性玄武岩和霞石岩岩浆系列大陆裂谷最常见的岩石组合。东非裂谷系：霞石岩、碱性橄榄玄武岩、碧玄岩、碱性玄武岩3.橄榄拉斑玄武岩-石英拉斑玄武岩组合。

4.大陆特有的岩石组合：

（1）金伯利岩、钾镁煌斑岩、碳酸岩（产于克拉通内）（2）白榴石玄武岩

.2.大陆碱性玄武岩和霞石岩岩浆系列.56地球化学特征：高度富集大离子元素和Ree，是地幔富含流体条件下，极低程度熔融的产物。同位素变化极大，多以富集源区为特征。这些岩石对认识地幔的演化具有重要意义。

.地球化学特征：高度富集大离子元素和Ree，是地幔富含流57微量元素蛛网图

央中脊玄武岩汉诺坝玄武岩橄榄岩包体143Nd/144Nd比值0.5128-0.51295源区富集事件发生在近期.微量元素蛛网图央中脊玄58

华南钾镁煌斑岩华北金伯利岩.华南钾镁煌斑岩华北金伯利岩.59（四）层状辉长岩侵入体1.层状辉长岩侵入体的岩石组成：该类岩体主要有辉长岩、苏长岩、橄长岩及分异堆积生成的橄榄岩、辉橄岩、辉岩、斜长岩，岩体顶部出现少量花斑岩。不同类型岩石交互重叠，构成韵律式的层带构造，类似沉积岩的层理。岩体上部辉长岩为主，向下渐变为辉岩、橄榄岩为主。岩体边缘有细粒冷凝带。.（四）层状辉长岩侵入体.60岩浆演化具典型拉斑玄武岩的中期富铁趋势（AFM图）。镁铁质岩石常见有各种堆积结构（正堆积结构、中堆积结构、补堆积结构）。岩体以规模巨大的岩盆、岩床或岩墙状产出，如：南部非洲Bushveld岩体的面积达240×480km2,厚度达7000米以上。前寒武纪层状侵