第05講玄武巖及其相關(guān)巖類

1、第五章 玄武巖及其相關(guān)巖類 火山巖的一般特點及分類 玄武巖類的基本特征及主要種屬 玄武巖類的成因概述11、火山巖的野外產(chǎn)狀和火山巖相2、火山巖類型第一節(jié) 火山巖的一般特點及分類 2侵入巖相：深成相、中深成、淺成相火山巖相：陸相（可再分）、海相巖漿巖相（facies)特定環(huán)境（產(chǎn)狀）中形成的具有特定礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其生物特征的巖漿巖巖石和巖石組合，可分侵入巖相和火山巖相3侵入巖的產(chǎn)狀和侵入巖相示意圖3_17出露的巖基巖基巖墻巖盆巖蓋巖床捕虜體整合侵入體不整合侵入體巖株深成侵入巖相淺成相深成相中成相41、火山巖的野外產(chǎn)狀和火山巖相制作火山模型Megan (7 歲) and John Mark

2、(6 歲)第一節(jié) 火山巖的一般特點及分類 火山灰流噴氣孔火山泥流巖屑崩落盛行風(fēng)5火山通道相次火山相火山巖相示意圖（據(jù) 邱家驤，1985）侵出相溢流相爆發(fā)相火山沉積相巖鐘、針、穹火山頸.巖管/巖筒臺地、被、盾錐侵入體（1）據(jù)火山巖產(chǎn)狀劃分的火山巖相海相火山巖陸相火山巖6（2）據(jù)產(chǎn)狀劃分（A）溢流相熔巖流（lave flow)：較平靜的溢流（effusion)方式噴出地表，粘度低的鎂鐵質(zhì)或中性巖漿為主，鎂鐵質(zhì)者呈熔巖被或臺地，中性者呈巖盾。 （B）爆發(fā)相火山錐(volcanic cone)：爆發(fā)式噴發(fā)(explosion)為主，高粘度和富揮發(fā)份的酸性巖漿，由熔巖和火山碎屑巖組成,中心為火山口或破火

3、山口。也有爆發(fā)-寧靜相間。（C）侵出相產(chǎn)狀巖鐘、巖針、巖穹：侵出(extrusion)方式噴出，高粘度低揮發(fā)份酸性巖漿，產(chǎn)在火山通道上部。（D）火山通相產(chǎn)狀為火山頸(volcanic neck)、巖管、巖筒：充填在火山管道中的充填物，喇叭狀，下寬下窄。同源、異源、深源均有。7（E）次火山巖相次(潛)火山巖：產(chǎn)狀以巖脈為主，與火山巖同源但為侵入產(chǎn)狀的侵入體，深度一般小于0.5km 特點： 同時代但時間稍晚； 同外貌但結(jié)晶稍好； 同空間但范圍較大； 同成分但變化范圍大。 （F）火山沉積相火山沉積巖：層狀，是火山作用疊加沉積作用的產(chǎn)物，一般遠離火山口，由沉積火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖、沉積巖系組成。

4、8（1）據(jù)形成環(huán)境可分為陸相和海相火山巖陸相火山巖： 與下伏地層不整合， 風(fēng)化殼發(fā)育， 與陸相動植物化石和陸相沉積巖共生 成分變化大，紅頂綠底，柱狀節(jié)理發(fā)育海相火山巖： 與下伏地層整合， 風(fēng)化殼不發(fā)育， 與海相生物化石和沉積巖 成分變化小，枕狀構(gòu)造（陸相水體中也有）9“紅頂綠底”火山巖的氧化作用102、火山巖類型主量元素劃分火成巖TAS分類圖（IUGS, 1989)似長石巖碧玄巖-堿玄巖-響巖；粗面玄武巖-玄武粗面安山巖-粗面安山巖-粗面英安巖-粗面巖苦橄（玄武巖）-玄武巖-安山巖-英安巖-流紋巖112 火山巖類型礦物成分劃分after J. Johnson適用于鈣堿性系列12 基本特征 系列

5、劃分 種屬定名 主要種屬的巖相學(xué)特征 相關(guān)的超鎂鐵質(zhì)火山巖第二節(jié) 玄武巖的基本特征及主要種屬131 基本特征第二節(jié) 玄武巖的基本特征及主要種屬 玄武巖類：基性火山熔巖, SiO2:45% 52%,富Fe、Mg、Ca、Al 結(jié)構(gòu)組分：斑晶、基質(zhì)（微晶+玻璃質(zhì)） 礦物成分：斜長石、輝石、橄欖石（常伊丁石化） 結(jié)構(gòu)構(gòu)造：火山巖結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（見后） 常見產(chǎn)狀：粘度小，形成熔巖流、熔巖被、巖熔臺地 分布特點：時間：從古至今；空間：從洋底到大陸，月球？Basalt lava, by USGS火成巖 TAS 分類圖（IUGS, 1989)14玄武巖的典型結(jié)構(gòu)玄武巖一般為斑狀結(jié)構(gòu)，少量為無斑隱晶或玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。對

6、于斑狀結(jié)構(gòu)巖石，要注意觀察和描述其基質(zhì)的結(jié)構(gòu)類型，主要有： 間隱結(jié)構(gòu)：雜亂排列的斜長石微晶之間，全部被隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)充填 間粒結(jié)構(gòu)(粗玄結(jié)構(gòu))：在不規(guī)則排列的長條狀斜長石微晶形成的間隙中，充填有若干個粒狀輝石與磁鐵礦顆粒(冷卻較緩慢條件下結(jié)晶)間粒間隱結(jié)構(gòu) (拉斑玄武結(jié)構(gòu))：介于前兩者之間，充填物有輝石、磁鐵礦、隱晶玻璃質(zhì) ?；郀罱Y(jié)構(gòu)：沒有微晶，基質(zhì)完全由火山玻璃組成。間隱結(jié)構(gòu)間粒結(jié)構(gòu)?；郀罱Y(jié)構(gòu)15塊狀氣孔杏仁繩狀柱狀節(jié)理枕狀玄武巖的典型構(gòu)造16堿性玄武巖*過渡玄武巖拉斑玄武巖*鈣堿性玄武巖*鉀玄巖2、 系列劃分 a礦物成分（理解：表6-1，p72！）172、 系列劃分 a化學(xué)成分參數(shù) 堿

7、性系列 亞堿性系列 鈣堿性系列 拉斑玄武巖系列鈣堿性系列拉斑玄武巖系列堿性系列亞堿性系列鉀玄巖系列？（圖6-1）18亞堿性系列（細分為鈣堿性系列和拉斑玄武巖系列）： 拉斑玄武巖，高鋁玄武巖，粗玄巖， 玻基玄武巖，細碧巖堿性系列： 堿性橄欖玄武巖，堿玄巖， 碧玄巖，石龍巖鉀玄巖系列：鉀玄巖3、 主要巖石種屬化學(xué)成分投圖19斑晶成分橄欖玄武巖、伊丁玄武巖構(gòu)造類型氣孔玄武巖、杏仁玄武巖、枕狀玄武巖結(jié)構(gòu)類型玻基玄武巖、粗玄巖；拉斑玄武巖3、 主要巖石種屬巖相學(xué)（野外）20拉斑玄武巖（tholeiitic basalt）拉斑玄武結(jié)構(gòu)主要礦物：斜長石（淺色）輝石（暗色，貧鈣+富鈣）赤鐵礦橄欖石肉眼或CIP

8、W計算有橄欖石，稱橄欖拉斑玄武巖CIPW計算橄欖石牌號(Fo)達25-40%，稱苦橄玄武巖石英石英拉斑玄武巖4、 主要巖石種屬特征 亞堿性系列Beartooth Mountains, by Kurt Hollocher, 200321粗玄巖（dolerite）全晶質(zhì)粗玄結(jié)構(gòu)噴出巖產(chǎn)狀與輝綠巖區(qū)別長 6 mm4、 主要種屬特征 亞堿性系列22細碧巖（spilite） 4、 主要種屬特征： 亞堿性系列杏仁狀構(gòu)造高Na2O，低K2O鈉長石綠泥石交代輝石或鈣質(zhì)斜長石殘余；間粒/間片結(jié)構(gòu)；杏仁/枕狀構(gòu)造；？海底玄武巖受到富Na海水的作用234、 主要種屬特征 堿性系列堿性橄欖玄武巖（alkali oli

9、vine basalt）橄欖粗安巖（堿性橄欖玄武巖的變種）（mugearite）（無紫蘇輝石，含鈦較高的普通輝石和透輝石，斜長石和鉀長石）（斑晶為更長石常見透長石反應(yīng)邊、橄欖石、鈦輝石）；基質(zhì)具鉀長石244、 主要種屬特征 堿性系列堿玄巖（tephrite）from Banne dordanche, Monts Dore, France角閃石似長石基質(zhì)斜長石w(Ne，霞石) 5%, w(Ol) 5%, w(Ol) 5%, SiO2明顯不飽和，堿含量高，以富橄欖石區(qū)別于堿玄巖255。相關(guān)的超鎂鐵質(zhì)火山巖A. 常見類型 苦橄巖：化學(xué)成分與橄欖巖相當 ?；冮蠋r(麥美奇巖)：玻基斑狀結(jié)構(gòu) 科馬提巖：

10、常見枕狀構(gòu)造, 具獨特的鬣刺結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分 B. 常見組成 斑晶：橄欖石為主, 輝石少量 基質(zhì)：橄欖石微晶, 輝石微晶, 基性玻璃 261）玄武巖的熔融關(guān)系液相線(liquidus)固相線(solidus)玄武巖晶體熔體熔體第三節(jié) 玄武巖類的成因概述1、巖漿起源 部分熔融：巖石所處的物理狀態(tài)位于固相線與液相線之間272）玄武巖巖漿源區(qū)： 巖石圈地幔、軟流圈 （二輝橄欖巖）Note: 地幔巖石在“正?！钡拇笱蟮販靥荻认虏荒苋廴赼fter Wyllie, P. J. (1981). Geol. Rundsch. 70, 128-153. 固相線液相線283） 熔融機制(1)：升溫“正常”的大洋巖石

11、圈地溫梯度固相線液相線升溫后，地溫梯度向固相線平移293）熔融機制(2)：減壓“正?！钡拇笱髱r石圈地溫梯度固相線液相線減壓后的地溫梯度303）熔融機制(3)：增加揮發(fā)份（尤其是H2O）H2O飽和的固相線地溫梯度干體系的固相線312、玄武巖的原生巖漿問題： 原生巖漿(primary magmas)：直接由地幔熔融產(chǎn)生的巖漿。 從地幔源區(qū)產(chǎn)生后，沒有經(jīng)過成分的改變，而直接上升到地表，即在上升過程中，既無分異，也無混合或同化混染。演化巖漿（evolved magmas)：由原生巖漿演化而形成的巖漿母巖漿（ parental magmas ）：能夠通過各種作用(分異、同化、混染)產(chǎn)生派生巖漿的獨立的液

12、態(tài)巖漿。 它既可以是原生巖漿，也可以是演化巖漿。派生巖漿(derivative magmas)：由母巖漿派生出來的巖漿。32(地幔)原生巖漿的性質(zhì)在地幔深部形成后沒有受到過分離結(jié)晶和同化混染影響識別標志（Criteria for primary magmas）有最高的 Mg# (100Mg/(Mg+Fe) ，為真正的母巖漿二輝橄欖巖實驗表明：Mg# = 66-75Cr 1000 ppmNi 400-500 ppm333、 玄武巖成分變異的原因 a 地幔源區(qū)成分的差異性（舉例，源區(qū)Al與Mg含量不同） 源區(qū)富 Al，巖漿先結(jié)晶鈣長石（An），后與透輝石（Di）共同結(jié)晶，總體 An Di 源區(qū)富

13、Mg，巖漿先結(jié)晶透輝石（Di），后與鈣長石（An）共同結(jié)晶，總體 Di An34 相同成分的地幔源區(qū)在不同的熔融條件(溫度、壓力、揮發(fā)份)下，可以產(chǎn)生不同成分的玄武巖3、 玄武巖成分變異的原因 b舉例：壓力的效應(yīng)Kushiro (1968), J. Geophys. Res., 73, 619-634. 硅過飽和硅不飽和硅高度不飽和拉斑質(zhì)拉斑質(zhì)堿性霞石鎂橄欖石石英35Figure After Green and Ringwood (1967). Earth Planet. Sci. Lett. 2, 151-160. Liquids and residuum of melted pyrolit

14、e36實驗巖石學(xué)資料表明：較淺部熔融有利于形成拉斑玄武巖 25% melting at 30 km tholeiite25% melting at 60 km olivine basalt較高度部分熔融有利于形成拉斑玄武巖20 % melting at 60 km alkaline basalt30 % melting at 60 km tholeiite374、 玄武巖形成的構(gòu)造環(huán)境 (圖示)洋中脊大陸裂谷洋島弧后By European Space Agency384、 玄武巖的構(gòu)造環(huán)境（四大類） 洋中脊玄武巖 部分熔融程度高(20-30%), 不相容元素虧損, 一般出現(xiàn)拉斑玄武巖 大陸溢流玄武巖部分熔融程度低, 不相容元素富集, 易出現(xiàn)堿 性熔漿; 隨熔融程度的增高, 不相容元素的比例降低, 轉(zhuǎn)而出現(xiàn)拉斑玄武巖質(zhì)熔漿，常形成大火成巖?。↙IPs） 大陸邊緣玄武巖熔融溫度降低，