镁铁超镁铁质岩石的成因课件

第三章第三章镁铁质镁铁质-超镁铁质超镁铁质岩石成因岩石成因一、火山岩一、火山岩二、侵入岩二、侵入岩.第三章镁铁质-超镁铁质.1一、火山岩一、火山岩.一、火山岩.2一、火山岩一、火山岩根据化学成分玄武质岩石可分为：根据化学成分玄武质岩石可分为：1.亚碱性玄武岩亚碱性玄武岩(1)拉斑玄武岩拉斑玄武岩(2)橄榄拉斑玄武岩橄榄拉斑玄武岩（过渡玄武岩）（过渡玄武岩）(3)钙碱性玄武岩钙碱性玄武岩2.碱性玄武岩碱性玄武岩（1）碱性橄榄玄武岩碱性橄榄玄武岩(2)(3)钾玄岩钾玄岩除除钙钙碱碱性性玄玄武武岩岩和和钾钾玄玄岩岩外外，其其它它玄玄武武岩岩类类可可用用简简化化的的玄玄武武岩岩四四面面体体及及其其底面表示：底面表示：.一、火山岩.3除钙碱性玄武岩和钾玄岩外，其它玄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武岩类可用简化的玄武岩四面体及其底面表示：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、一、洋中脊玄武岩（洋中脊玄武岩（MORB）大大洋洋扩扩张张过过程程中中形形成成的的玄玄武武岩岩。洋洋中中脊玄武岩主要为拉斑玄武岩，大多数脊玄武岩主要为拉斑玄武岩，大多数样样品品含含有有Ol+hy标标准准矿矿物物分分子子，有有的的含含少量少量Q标准分子。标准分子。洋洋中中脊脊玄玄武武岩岩以以亏亏损损K、P、Ba、Zr、Rb、Sr、Pb、U、Th、LREE等等大大离离子子元元素素为为特特征征，是是亏亏损损地地幔幔较较高高程程度度熔熔融融（20-30%）的的产产物物。87Sr/86Sr比比值值小小于于0.703。Nd=+8-10.一、洋中脊玄武岩（MORB）.51.地质产状地质产状（1）形成于深海洋隆，洋壳的重要组成）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）大陆缝合带（大陆碰撞带的标志）是蛇绿岩组成的一部分。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阿尔卑斯型超镁铁质岩体是蛇绿岩套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：由以下几个部分组成：.1.地质产状.6（1）底部）底部变质橄榄岩变质橄榄岩（构造岩（构造岩-变质方变质方辉橄榄岩和纯橄岩，是洋中脊玄武岩的辉橄榄岩和纯橄岩，是洋中脊玄武岩的熔融残留）；熔融残留）；（2）超镁铁质堆积杂岩超镁铁质堆积杂岩（玄武岩浆分离（玄武岩浆分离结晶产物），下部为橄榄岩，向上过渡结晶产物），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为层状辉长岩，顶部可出现少量斜长花岗岩；岗岩；（3）席状岩墙群席状岩墙群，由玄武岩至角斑岩岩，由玄武岩至角斑岩岩石组成；石组成；（4）枕状熔岩枕状熔岩-大洋玄武岩大洋玄武岩，与，与深海沉深海沉积物积物（条带状燧石、少量灰岩和红色粘（条带状燧石、少量灰岩和红色粘土）土）（三位一体）（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蛇绿岩的蛇绿岩的理想剖面理想剖面.蛇绿岩的.8这这一一层层序序可可以以与与大大洋洋地地壳壳及及下下伏伏地地幔幔的剖面相对比。的剖面相对比。岩岩体体平平行行于于缝缝合合线线呈呈带带状状分分布布，是是确确认古缝合带的最重要标志。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：阿尔卑斯型超镁铁岩的地质特征：1.岩岩体体呈呈透透镜镜状状、似似层层状状或或不不规规则则状成群分布，规模大小不一。状成群分布，规模大小不一。2.岩岩体体为为构构造造冷冷侵侵位位，无无冷冷凝凝带带，围围岩岩热热接接触触变变质质不不明明显显，与与围围岩岩为为断断裂接触。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、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、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）。辉岩或辉长岩与其伴生（断裂接触）。4.化化学学成成分分：极极其其富富镁镁，纯纯橄橄榄榄岩岩的的MgO/(MgO+FeO*）平平均均为为0.86、方方辉辉橄橄榄榄岩岩为为0.85、二二辉辉橄橄榄榄岩岩为为0.84。橄榄石橄榄石Fo89-93；斜方辉石；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.变变质质橄橄榄榄岩岩以以变变质质结结构构为为特特征征，矿矿物物具具定定向向排排列列，形形成成页页理理，橄橄榄榄石石、辉辉石石均均发发育育有有扭扭折折带带，斜斜方方辉辉石石具具出出溶溶结结构，形成条纹构造。构，形成条纹构造。6.常常伴伴有有条条带带状状、豆豆荚荚状状铬铬铁铁矿矿产产出出是铬铁矿矿床的重要母岩。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（二）洋岛玄武岩（OIB）大大洋洋岛岛屿屿主主要要由由玄玄武武质质火火山山岩岩组组成成，这这些些火火山山的的产产生生与与板板块块边边界界无无关关，是是板板块块内内部部热热点点活活动动的的产产物物。它它不不仅仅为为认认识识地地幔幔对对流流和和地地幔幔演演化化提提供供了了重重要要依依据据，而而且且为为大大陆陆玄玄武武岩岩成成因因研研究究提提供供了了重重要要的的参照标准。参照标准。洋洋岛岛玄玄武武岩岩岩岩石石组组合合十十分分复复杂杂，卡卡迈迈克克尔尔1974，总结出以下岩石组合类型：，总结出以下岩石组合类型：.（二）洋岛玄武岩（OIB）.12洋岛和海山洋岛和海山通常与热点有关通常与热点有关OceanIntraplateVolcanism洋岛火山岩洋岛火山岩洋岛火山岩洋岛火山岩.洋岛和海山OceanIntr131、霞霞石石岩岩-响响岩岩组组合合（大大西西洋洋特特里里尼尼达达德岛；费尔南多德岛；费尔南多-德德-诺罗尼亚线状群岛）诺罗尼亚线状群岛）2、碧碧玄玄岩岩-碱碱性性玄玄武武岩岩-响响岩岩组组合合（太太平洋塔希提岛，水下平洋塔希提岛，水下4000-2000m）由由碱碱性性玄玄武武岩岩、碧碧玄玄岩岩和和富富橄橄榄榄石石和和富富普普通通辉辉石石的的橄橄霞霞玄玄武武岩岩，次次要要岩岩石石为为斑斑蓝蓝方方响响岩岩、和和弱弱不不饱饱和和的的粗粗面面岩岩。剥剥蚀蚀的的火火山山中中心心出出露露有有碱碱性性辉辉长长岩岩-正正长长岩岩、霞石正长岩深成岩。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、碱碱性性玄玄武武岩岩-粗粗面面岩岩组组合合（大大西西洋洋圣圣赫赫勒勒拿拿岛岛、亚亚速速尔尔群群岛岛、太太平平洋洋岛岛屿屿、印度洋群岛）印度洋群岛）4.钾钾质质碱碱性性玄玄武武岩岩-粗粗面面岩岩组组合合（印印度度洋克而格伦岛、赫德岛）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。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.橄橄榄榄拉拉斑斑玄玄武武岩岩-石石英英粗粗面面岩岩组组合合（大西洋亚森松岛、太平洋岛屿）（大西洋亚森松岛、太平洋岛屿）玄玄武武岩岩通通常常是是主主体体岩岩石石，中中性性岩岩石石是是低低铝铝的的，在在有有些些火火山山中中心心顶顶部部出出现现少少量石英粗面岩。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板块构造模式板块构造模式1、MORB提供了提供了上地幔据亏损性质上地幔据亏损性质2、OIB玄武岩反玄武岩反映源区据有俯冲洋映源区据有俯冲洋壳再循环物质，板壳再循环物质，板内热点是由俯冲洋内热点是由俯冲洋壳物质与壳物质与670km深深的地幔物质混合形的地幔物质混合形成。成。.板块构造模式.19（三）大陆玄武岩（三）大陆玄武岩1.大陆溢流玄武岩大陆溢流玄武岩高高原原玄玄武武岩岩（溢溢流流玄玄武武岩岩）最最典典型型实实例例是是印印度度西西部部德德干干高高原原玄玄武武岩岩（52万万平平方方公公里里）美美国国西西部部中中新新世世哥哥伦伦比比亚亚河河玄玄武武岩岩（20万万平平方方公公里里，厚厚1公公里里）非非洲洲南南部部卡鲁岩区卡鲁岩区25万平方公里。万平方公里。拉拉斑斑玄玄武武岩岩为为主主要要组组成成，成成分分稳稳定定，具具有有富富集集地地幔幔源源区区特特征征。多多认认为为与与地地幔幔热热柱（或热点）活动有关。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。大陆裂谷最常见的岩石组合。东东非非裂裂谷谷系系：霞霞石石岩岩、碱碱性性橄橄榄榄玄玄武武岩岩、碧玄岩、碱性玄武岩碧玄岩、碱性玄武岩3.橄橄榄榄拉拉斑斑玄玄武武岩岩-石石英英拉拉斑斑玄玄武武岩岩组组合。合。4.大陆特有的岩石组合：大陆特有的岩石组合：（1）金金伯伯利利岩岩、钾钾镁镁煌煌斑斑岩岩、碳碳酸酸岩岩（产于克拉通内）（产于克拉通内）（2）白榴石玄武岩）白榴石玄武岩.2.大陆碱性玄武岩和霞石岩岩浆系列.21地地球球化化学学特特征征：高高度度富富集集大大离离子子元元素素和和Ree，是是地地幔幔富富含含流流体体条条件件下下，极极低低程度熔融的产物。同位素变化极大，多程度熔融的产物。同位素变化极大，多以富集源区为特征。以富集源区为特征。这些岩石对认识地幔的演化具有重要这些岩石对认识地幔的演化具有重要意义。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微量元素蛛网图微量元素蛛网图央中脊玄武岩央中脊玄武岩汉诺坝玄武岩汉诺坝玄武岩橄榄岩包体橄榄岩包体143Nd/144Nd比值比值0.5128-0.51295源区富集源区富集事件发生事件发生在近期在近期.微量元素蛛网图央中脊玄23华南钾镁煌斑岩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（四）层状辉长岩侵入体1.层状辉长岩侵入体的岩石组成：层状辉长岩侵入体的岩石组成：该该类类岩岩体体主主要要有有辉辉长长岩岩、苏苏长长岩岩、橄橄长长岩岩及及分分异异堆堆积积生生成成的的橄橄榄榄岩岩、辉辉橄橄岩岩、辉辉岩岩、斜斜长长岩岩，岩岩体体顶顶部部出出现现少少量量花花斑斑岩。岩。不不同同类类型型岩岩石石交交互互重重叠叠，构构成成韵韵律律式式的的层层带带构构造造，类类似似沉沉积积岩岩的的层层理理。岩岩体体上上部部辉辉长长岩岩为为主主，向向下下渐渐变变为为辉辉岩岩、橄橄榄榄岩为主。岩体边缘有细粒冷凝带。岩为主。岩体边缘有细粒冷凝带。.（四）层状辉长岩侵入体.25岩岩浆浆演演化化具具典典型型拉拉斑斑玄玄武武岩岩的的中中期期富富铁铁趋趋势势（AFM图图）。镁镁铁铁质质岩岩石石常常见见有有各各种种堆堆积积结结构（正堆积结构、中堆积结构、补堆积结构）。构（正堆积结构、中堆积结构、补堆积结构）。岩岩体体以以规规模模巨巨大大的的岩岩盆盆、岩岩床床或或岩岩墙墙状状产产出出，如如：南南 部部 非非 洲洲 Bushveld岩岩 体体 的的 面面 积积 达达240480km2,厚度达厚度达7000米以上。米以上。前前寒寒武武纪纪层层状状侵侵入入岩岩体体（Bushveld）出出现现铬铬铁铁矿矿体体-铜铜镍镍硫硫化化物物矿矿体体和和钒钒钛钛磁磁铁铁矿矿的的共共生生现现象。象。层层状状辉辉长长岩岩侵侵入入体体冷冷凝凝带带的的成成分分提提供供了了母母岩岩浆浆为为玄玄武武岩岩浆浆的的证证据据，岩岩体体韵韵律律层层理理是是岩岩浆浆分分离离结结晶晶的的重重要要证证据据。目目前前对对分分离离结结晶晶作作用用的的细细节节尚有分歧。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：、辉绿岩床和岩墙群：一一般般是是大大陆陆克克拉拉通通裂裂解解期期沿沿张张裂裂带带侵侵入入的的产产物物，成成分分与与拉拉斑斑玄玄武武岩岩系系列列、橄橄榄榄拉拉斑斑玄玄武武岩岩系系列列及及碱碱性性玄玄武武岩岩系系列列成成分分相相当当。厚厚度度从从不不足足1米米到到300米米以以上上。世世界界上上一一些些大大岩岩墙墙规规模模巨巨大大，如如南南部部非非洲洲在在冈冈瓦瓦纳纳大大陆陆解解体体时时产产生生的的此此类类岩岩体体（KAROO）最最大大厚厚度度1000m，岩岩墙墙长长度度达达50km以以上上。当当一一个个地地区区剥剥蚀蚀强强烈烈时时，该类侵入体是判断大陆裂解的重要标志。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、超镁铁质环带状杂岩体(1)岩岩体体为为大大小小不不一一的的等等轴轴状状侵侵入入体体，一一般般直直径径为为5-25km，沿沿造造山山带带曾曾狭狭长长的的带状分布带状分布,时间上位于大陆碰撞后。时间上位于大陆碰撞后。（2）岩岩体体以以二二辉辉橄橄榄榄岩岩为为主主，并并有有纯纯橄橄榄岩榄岩-辉石岩、角闪辉石岩等。辉石岩、角闪辉石岩等。（3）岩岩体体因因常常具具良良好好的的环环带带状状构构造造而而得得名名，超超镁镁铁铁岩岩被被辉辉长长岩岩所所围围绕绕，橄橄榄榄岩岩、纯橄榄岩构成岩体的核部。纯橄榄岩构成岩体的核部。（4）岩体外围有热接触变质晕圈）岩体外围有热接触变质晕圈.3、超镁铁质环带状杂岩体.28岩岩浆浆成成因因：高高镁镁的的玄玄武武质质岩岩浆浆重重力力堆堆积形成。积形成。.岩浆成因：高镁的玄武质岩浆重力堆积形成。.29图图3.5大洋和大陆玄武岩浆作用过程大洋和大陆玄武岩浆作用过程中地幔源的中地幔源的Sr-Nd同位素特征对比同位素特征对比（Wilson,1989).图3.5大洋和大陆玄武岩浆作用过程.30.31地幔柱模式地幔柱模式来自地幔层析来自地幔层析成像研究结果成像研究结果.32.33.34讨讨论论金伯利岩、钾镁煌斑岩、金伯利岩、钾镁煌斑岩、超钾质岩石的成因问题：超钾质岩石的成因问题：1、岩石圈地幔来源、岩石圈地幔来源2、深部地幔热柱来源、深部地幔热柱来源.讨论.35