镁铁超镁铁质岩石的成因课件.ppt

1、 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 .一、火山岩一、火山岩 .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

2、面表示： .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： CPXNeQOPXOlAb QOPXOlNeAb. 一、一、 洋中脊玄武岩（洋中脊玄武岩（MORB） 大洋扩张过程中形成的玄武岩。洋中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，大多数脊玄武岩主要为拉斑玄武岩，大多数样品含有样品含有Ol+hy标准矿物分子，有的含标准矿物分子，有的含少量少量Q标准分子。标准分子。 洋中脊玄武岩以亏损洋中脊玄武岩以亏损K、P、Ba、Zr、Rb、Sr、Pb、U、Th、LREE等大离等大离子元素

3、为特征，是亏损地幔较高程度子元素为特征，是亏损地幔较高程度熔融（熔融（20-30%）的产物。）的产物。87Sr/86Sr比值比值小于小于0.703。Nd=+8-10 . 1.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：.（

4、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

5、一体）（三位一体）. 蛇绿岩的蛇绿岩的理想剖面理想剖面.这一层序可以与大洋地壳及下伏地幔这一层序可以与大洋地壳及下伏地幔的剖面相对比。的剖面相对比。 岩体平行于缝合线呈带状分布，是确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。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. 岩体呈透镜状、似层状或不规则岩体呈透镜状、似层状或不规则状成群分布，规模大小不一。状成群分布，规模大小不一。 2. 岩体为构造冷侵位，无冷凝带，岩体为构造冷侵位，无冷凝带，围岩热接触变质不明显，与围岩为断围岩热接触变质不明显，与围岩为断裂接触。裂接触。.3.岩石组合：以

6、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. 化学成分：极其富镁，纯橄榄岩化学成分：极其富镁，纯橄榄岩的的MgO/(MgO+FeO*）平均为）平均为0.86、方、方辉橄榄岩为辉橄榄岩为0.85、二辉橄榄岩为、二辉橄榄岩为0.84。橄榄石橄榄石Fo89-93；斜方辉石；斜方辉石En90-93。 . 5. 变质橄榄岩以变质结构为特征，矿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

7、榄石、辉物具定向排列，形成页理，橄榄石、辉石均发育有扭折带，斜方辉石具出溶结石均发育有扭折带，斜方辉石具出溶结构，形成条纹构造。构，形成条纹构造。 6. 常伴有条带状、豆荚状铬铁矿产出常伴有条带状、豆荚状铬铁矿产出是铬铁矿矿床的重要母岩。是铬铁矿矿床的重要母岩。.（二）洋岛玄武岩（二）洋岛玄武岩（OIB）大洋岛屿主要由玄武质火山岩组成，这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

8、提供了重要的且为大陆玄武岩成因研究提供了重要的参照标准。参照标准。洋岛玄武岩岩石组合十分复杂，卡迈克洋岛玄武岩岩石组合十分复杂，卡迈克尔尔1974，总结出以下岩石组合类型：，总结出以下岩石组合类型：.洋岛和海山洋岛和海山通常与热点有关通常与热点有关 Ocean Intraplate Volcanism洋岛火山岩洋岛火山岩洋岛火山岩洋岛火山岩.1、霞石岩、霞石岩-响岩组合（大西洋特里尼达响岩组合（大西洋特里尼达德岛；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、碧玄岩、碧玄岩-碱性玄武岩碱性玄武岩-响岩组合（太响岩组合（太平洋塔希提岛，水下平洋塔希提岛，水下4000-2

9、000m）由碱性玄武岩、碧玄岩和富橄榄石和富由碱性玄武岩、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的火山中心出露有碱性辉长岩-正长岩、正长岩、霞石正长岩深成岩。霞石正长岩深成岩。.3、碱性玄武岩、碱性玄武岩-粗面岩组合（大西洋圣粗面岩组合（大西洋圣赫勒拿岛、亚速尔群岛、太平洋岛屿、赫勒拿岛、亚速尔群岛、太平洋岛屿、印度洋群岛）印度洋群岛） 4. 钾质碱性玄武岩钾质碱性玄武岩-粗面岩组合（印度粗面岩组合（印度洋克而格伦岛、赫德岛）洋克而格伦岛、赫德岛）是目

10、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。 .5. 橄榄拉斑玄武岩橄榄拉斑玄武岩-石英粗面岩组合石英粗面岩组合（大西洋亚森松岛、太平洋岛屿）（大西洋亚森松岛、太平洋岛屿）玄武岩通常是主体岩石，中性岩石是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低铝的，在有些火山中心顶部出现少量石英粗面岩。量石英粗面岩。 .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

11、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。 .（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原玄武岩（溢流玄武岩）最典型实例高原玄武岩（溢流玄武岩）最典型实例是印度西部德干高原玄武岩（是印度西部德干高原玄武岩（52万平方万平方公里）美国西部中新世哥伦比亚河玄武公里）美国西部中新世哥伦比亚河玄武岩（岩（20万平方公里，厚万平方公里，厚1公里）非洲南部公里）非洲南部卡鲁岩区卡鲁岩区25万平方公里。万平方公里。拉斑玄武岩为主要组成，成分稳定，具拉斑玄武岩为主要组成，

12、成分稳定，具有富集地幔源区特征。多认为与地幔热有富集地幔源区特征。多认为与地幔热柱（或热点）活动有关。柱（或热点）活动有关。2. 2. 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。东非裂谷系：霞石岩、碱性橄榄玄武东非裂谷系：霞石岩、碱性橄榄玄武岩、碧玄岩、碱性玄武岩岩、碧玄岩、碱性玄武岩 3. 橄榄拉斑玄武岩橄榄拉斑玄武岩-石英拉斑玄武岩组石英拉斑玄武岩组合。合。 4. 大陆特有的岩石组合：大陆特有的岩石组合： （1）金伯利岩、钾镁煌斑岩、碳酸）金伯利岩、钾镁煌斑岩、碳酸岩（产于克拉通内）（岩（产于克拉通内）（2）白榴石玄武

13、）白榴石玄武岩岩 . 地球化学特征：高度富集大离子元素地球化学特征：高度富集大离子元素和和Ree，是地幔富含流体条件下，极低，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。 . 微量元素蛛网图微量元素蛛网图 0.1110100500SrKRbBaThNbTaLaCeNdZrHfSmTiTbYYbLuSample/Primitive Mantle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/144N

14、d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. 11010010002000LaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuSample/C1 Chondrite华南钾镁煌斑岩华南钾镁煌斑岩华北金伯利岩.（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：该类岩体主要有辉长岩、苏长岩、橄长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、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辉岩、斜长岩，岩体顶部出现少量花斑岩。岩。不同类型岩石交互重叠，构成韵律

15、式的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。岩为主。岩体边缘有细粒冷凝带。.岩浆演化具典型拉斑玄武岩的中期富铁趋势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）。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，岩体以规模巨大的岩盆、岩床或岩墙状产出，如 ： 南 部 非 洲如 ： 南 部 非 洲 B u

16、 s h v e l d 岩 体 的 面 积 达岩 体 的 面 积 达240480km2,厚度达厚度达7000米以上。米以上。前寒武纪层状侵入岩体（前寒武纪层状侵入岩体（Bushveld）出现铬铁）出现铬铁矿体矿体-铜镍硫化物矿体和钒钛磁铁矿的共生现铜镍硫化物矿体和钒钛磁铁矿的共生现象。象。层状辉长岩侵入体冷凝带的成分提供了母岩浆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结晶的重要证据。目前对分离结晶作用的细节尚有分歧。尚有分歧。 .1、辉绿岩床和岩墙群：、辉绿岩床和岩墙群：

17、一般是大陆克拉通裂解期沿张裂带侵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。厚度从不足分相当。厚度从不足1米到米到300米以上。米以上。世界上一些大岩墙规模巨大，如南部非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洲在冈瓦纳大陆解体时产生的此类岩体（KAROO）最大厚度）最大厚度1000m，岩墙长，岩墙长度达度达50km以上。当一个地区剥蚀强烈时，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。该类侵入体是判断大陆裂解的重要

18、标志。. 3、超镁铁质环带状杂岩体、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，岩体为大小不一的等轴状侵入体，一般直径为一般直径为5-25km，沿造山带曾狭长的，沿造山带曾狭长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）岩体以二辉橄榄岩为主，并有纯橄）岩体以二辉橄榄岩为主，并有纯橄榄岩榄岩-辉石岩、角闪辉石岩等。辉石岩、角闪辉石岩等。（3）岩体因常具良好的环带状构造而得）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、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。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 . 岩浆成因：高镁的玄武质岩浆重力堆岩浆成因：高镁的玄武质岩浆重力堆积形成。积形成。 . 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). . 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. . . 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.