田偉

副教授2014.11-2015.1普通巖石學(xué)（上）—巖漿巖上期提要－－超基性巖的分類－－超基性噴出巖－－原始巖漿－－金伯利巖、碳酸巖、霞石巖等－－基性巖的基本特征－－洋島海山和大洋高原玄武巖超基性巖的分類橄欖巖－苦橄巖、科馬提巖類金伯利巖(kimberlite)

見堿性巖碳酸巖

見堿性巖霓霞巖－霞石巖類

見堿性巖超基性侵入巖的分類OlivineClinopyroxeneOrthopyroxeneLherzoliteHarzburgiteWehrliteWebsteriteOrthopyroxeniteClinopyroxeniteOlivineWebsteritePeridotitesPyroxenites90401010DuniteFigure1-1.AclassificationofUltramaficrocks.AfterIUGS.超基性侵入巖的分類

主要種屬：

純橄巖dunite(Ol>90%)；

橄欖巖(Ol=40-90%)，細(xì)分為方輝橄欖巖(Harzburgite)、單輝橄欖巖(異剝橄欖巖Wehrlite)、二輝橄欖巖(lherzolite)；

輝石巖(pyroxenite,Py>90%)，細(xì)分為方輝輝石巖、透輝石巖、二輝輝石巖和橄欖輝石巖。超鎂鐵巖的典型結(jié)構(gòu)構(gòu)造

半自形粒狀結(jié)構(gòu)、粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)；塊狀構(gòu)造

產(chǎn)狀：

a層狀侵入體和環(huán)狀雜巖體，鮑文反應(yīng)序列b阿爾卑斯型地幔巖，冷侵位c蛇綠巖套的下部d地幔包體

超基性噴出巖科馬提巖-絕大部分為前寒武的噴出巖，但有特例：Gorgona島的三疊紀(jì)科馬提巖苦橄巖、麥美奇巖：地幔熔融的直接產(chǎn)物，被多數(shù)實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)家認(rèn)為是“原始巖漿”科馬提巖1969年首次發(fā)現(xiàn)于南非巴伯頓山地的科馬提(Komati)河流域，故名。原意只限于太古代綠巖中枕狀巖流頂部的、具鬣刺結(jié)構(gòu)的超鎂鐵質(zhì)熔巖。巖石主要由橄欖石、輝石的斑晶（或骸晶）和少量鉻尖晶石以及玻璃基質(zhì)組成。次生礦物主要有蛇紋石、綠泥石、角閃石、碳酸鹽礦物以及磁鐵礦等。可具枕狀構(gòu)造、碎屑構(gòu)造；特別是具典型的鬣刺結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是橄欖石呈細(xì)長的鋸齒狀斑晶，當(dāng)這些晶體近于平行叢生時(shí)形如鬣刺草，是淬火結(jié)晶的產(chǎn)物。在化學(xué)成分上典型的科馬提巖以MgO>18％（無水）、CaO:Al2O3>1、高Ni、高Cr、高Fe/Mg、低堿為特征?？嚅蠋r富含橄欖石的超鎂鐵質(zhì)火山巖。深色，具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為橄欖石。化學(xué)成分確定為SiO2＜47%,Na2O+K2O＜2%,和MgO＞18%的一組巖石。礦物成分為輝石（小于40%）、橄欖石（大于40%),有時(shí)有少量基性斜長石（＜10%）、角閃石,副礦物為鈦鐵礦、磁鐵礦及磷灰石等。相當(dāng)于橄欖巖的火山巖相麥美奇巖玻質(zhì)純橄巖（meymechite,meimechite）又稱麥美奇巖。一種超鎂鐵質(zhì)火山巖,由橄欖石斑晶及橄欖石、單斜輝石、磁鐵礦和玻璃質(zhì)構(gòu)成的基質(zhì)組成。該巖石術(shù)語來源于俄羅斯西伯利亞北部麥美奇河。按化學(xué)成分確定為MgO＞18%,Na2O+K2O＜1%和TiO2＞1。相當(dāng)于純橄巖的火山巖相IUGS分類原始巖漿－原生巖漿

primarymagma由地?；虻貧r石經(jīng)熔融或部分熔融作用形成的成分未遭受變異的巖漿。即從源區(qū)分離出來未經(jīng)任何變異的巖漿如何判斷原始巖漿？答：通過橄欖石－熔體平衡計(jì)算可以判斷，具體如下：設(shè)定橄欖石Fo＝90，橄欖石Fe/Mg比與熔體Fe/Mg比的比值為常數(shù)Kd，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Kd＝0.3，故可推算出原始熔體Mg＃～70橄欖石－熔體平衡＝地幔源巖－玄武巖平衡金伯利巖：金剛石的主要母巖300年前在印度發(fā)現(xiàn)金剛石砂礦，但母巖首次于1870年在南非金伯利城附近發(fā)現(xiàn)

產(chǎn)于構(gòu)造穩(wěn)定的地臺或地盾區(qū)

，規(guī)模不大，呈巖筒狀偏堿性的超基性淺成－超淺成巖，高K，高揮發(fā)分(CO2)礦物組成：橄欖石、鎂鋁榴石、金云母、鉻鐵礦、鈦鐵礦等

巖石學(xué)命名：角礫云母橄欖巖碳酸巖

巖漿成因。屬于超基性巖類(SiO2<20%)的過堿性系列(有的含霞石、黃長石、堿性暗色礦物)。主要礦物是碳酸鹽礦物(>50%),如方解石和白云石，次要礦物有霓石、霞石、黃長石、堿性長石和鈉閃石等。磷灰石是常見的副礦物。中粒粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

碳酸巖產(chǎn)狀和分布：呈巖株、巖筒和環(huán)狀巖墻產(chǎn)出，經(jīng)常與超基性和堿性巖雜巖體共生，并產(chǎn)于雜巖體的核部－最后形成。分布于穩(wěn)定的老地盾(地臺)。

霓霞巖－霞石巖類

化學(xué)成分以低硅(SiO2<45%)富堿(K2O+Na2O=5-10%)為特征，屬于過堿性超基性巖。主要礦物是似長石(霞石和白榴石等)和堿性暗色礦物(霓石、霓輝石、鈦輝石、堿性角閃石和富鐵云母)，不含長石為特征。副礦物非常豐富，有磷灰石、榍石、鈦鐵礦和黑榴石等。山西紫金山堿性雜巖中黑榴石38%,科拉半島的堿性雜巖中磷灰石富集成礦。

霓霞巖－霞石巖類產(chǎn)狀和分布：有噴出的和侵入的；與碳酸巖一樣，分布于穩(wěn)定的老地臺上。

基性巖的基本特征：亞堿性化學(xué)成分：SiO2=45-53%；s<3.3

s=(Na2O+K2O)2/(SiO2-43)

礦物組成：

主要礦物：Py(Opx,Cpx)PlNaAlSi3O8CaAl2Si2O8

SiO2含量：69%43%斜長石是由鈉長石(Ab)和鈣長石(An)構(gòu)成的連續(xù)固溶體;斜長石的牌號(An)：鈣長石(An)分子的百分含量，通常將An>50的稱為基性斜長石，而30<An<50的稱為中性斜長石，An<30的稱為酸性斜長石基性巖的基本特征：亞堿性礦物組成：

次要礦物：黑云母(Bi)；角閃石(Hb);橄欖石(Ol);鉀長石(Kfs)

副礦物：鋯石、磷灰石、榍石等巖石種類：

侵入：輝長巖、蘇長巖、斜長巖

輝綠巖噴出：石英拉斑玄武巖、橄欖拉斑玄武巖細(xì)碧巖等

輝長巖由輝石和基性斜長石組成，二者比例近于1：1，可含少量橄欖石。若輝石為單斜輝石就叫輝長巖；若輝石為紫蘇輝石就叫蘇長巖。巖石呈灰黑色，多具中粗粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)、輝長結(jié)構(gòu)。常見塊狀構(gòu)造。有時(shí)具有條帶構(gòu)造。此時(shí)可稱為條帶狀輝長巖。

基性巖的基本特征：堿性化學(xué)成分：SiO2=45-53%;s>3.3礦物組成：

主要礦物：KfsKAlSi3O8NaAlSi3O8PlNaAlSi3O8CaAl2Si2O8

似長石

堿性輝石

堿性角閃石

次要礦物有橄欖石和黑云母等基性巖的基本特征：堿性主要種屬侵入巖：

堿性輝長巖－主要由斜長石、正長石和堿性輝石組成，可含霓石、堿性閃石、黑云母和橄欖石。

正長輝長巖－由單斜輝石、斜長石(中性)和堿性長石組成，而且斜長石和堿性長石含量近等，構(gòu)成二長結(jié)構(gòu)。不含堿性暗色礦物(如鈦輝石和堿性角閃石)。

堿性輝綠巖－成分與堿性輝長巖類似，但結(jié)構(gòu)不同。

基性巖的基本特征：堿性噴出巖：

堿性橄欖玄武巖(alkaliolivinebasalt)－在堿性玄武巖中分布最廣，由斜長石(中基性)、堿性長石(歪長石和透長石)、單斜輝石和橄欖石組成，不出現(xiàn)似長石。與鈣堿性玄武巖相比，兩種長石共存，而且，斜長石較自形而堿性長石充填粒間或構(gòu)成斜長石環(huán)邊。

堿玄巖(tephrite)－SiO2明顯不飽和，由基性斜長石、似長石和單斜輝石組成，橄欖石很少。

碧玄巖(basanite)－SiO2明顯不飽和，由基性斜長石、似長石、單斜輝石和橄欖石組成。上期提要產(chǎn)生巖漿的大地構(gòu)造環(huán)境－－大洋中脊1（＋弧后盆地2）－－洋島、海山和大洋高原3－－島弧

和大陸弧5－－大陸裂谷

和大陸板內(nèi)23645171234567夏威夷島鏈的成因OIB的巖漿系列和成因玄武巖四面體分類

basaltictetrahedron以Yoder和Tillers（1962）為代表，他們考慮到兩大類獨(dú)立的玄武巖的分布,在低壓環(huán)境下（<5kb）進(jìn)行源巖的實(shí)驗(yàn)，以它們的CIPW法計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)分子的礦物組合（norm）中的Ne、Fo、Di和Qtz為頂點(diǎn)形成的四面體，對玄武巖進(jìn)行分類.堿性玄武巖拉斑玄武巖橄欖拉斑玄武巖夏威夷火山巖的堿－硅圖解

清楚地分為兩種類型:subalkaline亞堿性、alkaline堿性FigureX.Totalalkalisvs.silicadiagramforthealkalineandsub-alkalinerocksofHawaii.AfterMacDonald(1968).GSAMemoir116堿性玄武巖比拉斑玄武巖的熔融程度偏低，為什么？堿性玄武巖比拉斑玄武巖含有更高的K2O和Na2O。K和Na在地幔熔融過程中，極易進(jìn)入熔體相，因此當(dāng)熔融程度很低時(shí)，K＋Na就幾乎完全進(jìn)入熔體中，導(dǎo)致熔體的全堿(K2O＋Na2O)偏高。只有當(dāng)熔融程度較高時(shí)，不含堿的橄欖石才會更多地進(jìn)入到熔體相中，從而稀釋熔體中堿的含量，導(dǎo)致拉斑玄武巖的堿含量降低。冰島的火山噴發(fā)玄武質(zhì)火山噴發(fā)Bardarbungavolcano(Iceland)是冰島最大的盾狀火山Bardarbungavolcanoeruption@14/09/2014Eyjafjallajokulleruption@April2010Eyjafjallajokulleruption@April2010Eyjafjallajokulleruption@April2010火山灰導(dǎo)致歐洲大面積航班延誤玄武質(zhì)火山灰Eyjafjallajokulleruption@April2010R.Cionietal./EarthandPlanetaryScienceLetters394(2014)111–123Eyjafjallajokulleruption@April2010R.Cionietal./EarthandPlanetaryScienceLetters394(2014)111–123Eyjafjallajokulleruption@April2010R.Cionietal./EarthandPlanetaryScienceLetters394(2014)111–123Eyjafjallajokulleruption@April2010EMPAbackscatteredelectronimagesfor(A)theexplosiveash,(B)typicalashGislasonetal.(2011)PNASEyjafjallajokulleruption@April2010EMPAbackscatteredelectronimagesfor(A)theexplosiveash,(B)typicalashGislasonetal.(2011)PNAS熔巖噴發(fā)的火山結(jié)構(gòu)熔巖噴泉熔巖流熔巖管道熔巖鐘乳Eyjafjallajokulleruption@April2010Thrihnukagigur,icelandThrihnukagigur,iceland基性巖2產(chǎn)生巖漿的大地構(gòu)造環(huán)境－－大洋中脊1（＋弧后盆地2）－－洋島、海山和大洋高原3－－島弧

和大陸弧5－－大陸裂谷

和大陸板內(nèi)23645171234567大陸裂谷以堿性玄武巖為主，大陸溢流玄武巖以拉斑為主

subalkaline亞堿性、alkaline堿性FigureX.Totalalkalisvs.silicadiagramforthealkalineandsub-alkalinerocksofHawaii.AfterMacDonald(1968).GSAMemoir116堿性和拉斑對應(yīng)不同熔融過程，可以反演地幔熱結(jié)構(gòu)F=熔融程度meltFractionT=TemperatureP=PressureTPF=25%F=50%F=75%LiquidusSolidus地幔熱狀態(tài)HighF=HighT因此可以用F值來反演地幔溫度殘留固體1-F熔體F+=原始固體F=Mmelt/Mosol如何確定F(meltfraction)微量元素分配SolidresiduemeltPartitioncoefficientD=CsolidCmeltD>1compatibleinsolidD<1patibleinsolid日本伊豆大島火山2011/05/05-07TianWei,Marissa,Tetsuya,ChenMM大島遙感圖大島遙感圖三宅島大島大島交通圖點(diǎn)1-波浮港大斷面斷面透鏡體左：熔巖流，右：火山碎屑流斷面全景圖斷面全景圖火山噴發(fā)形式分類三種不同的火山碎屑沉積點(diǎn)2-Baseserge，近火山口相,注意火山集塊的尺寸近火山口的Baseserge點(diǎn)3-波浮港見晴臺，古火山口古火山口示意圖點(diǎn)4-筆島點(diǎn)5-三原山三原山：暗色區(qū)域?yàn)?986年噴發(fā)熔巖流經(jīng)過的區(qū)域，植被稀少'A'a:Hawaiianwordusedtodescribealavaflowwhose