第05讲玄武岩及其相关岩类

1、第五章 玄武岩及其相关岩类 火山岩的一般特点及分类 玄武岩类的基本特征及主要种属 玄武岩类的成因概述11、火山岩的野外产状和火山岩相2、火山岩类型第一节 火山岩的一般特点及分类 2侵入岩相：深成相、中深成、浅成相火山岩相：陆相（可再分）、海相岩浆岩相（facies)特定环境（产状）中形成的具有特定矿物成分、结构构造及其生物特征的岩浆岩岩石和岩石组合，可分侵入岩相和火山岩相3侵入岩的产状和侵入岩相示意图3_17出露的岩基岩基岩墙岩盆岩盖岩床捕虏体整合侵入体不整合侵入体岩株深成侵入岩相浅成相深成相中成相41、火山岩的野外产状和火山岩相制作火山模型Megan (7 岁) and John Mark

2、(6 岁)第一节 火山岩的一般特点及分类 火山灰流喷气孔火山泥流岩屑崩落盛行风5火山通道相次火山相火山岩相示意图（据 邱家骧，1985）侵出相溢流相爆发相火山沉积相岩钟、针、穹火山颈.岩管/岩筒台地、被、盾锥侵入体（1）据火山岩产状划分的火山岩相海相火山岩陆相火山岩6（2）据产状划分（A）溢流相熔岩流（lave flow)：较平静的溢流（effusion)方式喷出地表，粘度低的镁铁质或中性岩浆为主，镁铁质者呈熔岩被或台地，中性者呈岩盾。 （B）爆发相火山锥(volcanic cone)：爆发式喷发(explosion)为主，高粘度和富挥发份的酸性岩浆，由熔岩和火山碎屑岩组成,中心为火山口或破火

3、山口。也有爆发-宁静相间。（C）侵出相产状岩钟、岩针、岩穹：侵出(extrusion)方式喷出，高粘度低挥发份酸性岩浆，产在火山通道上部。（D）火山通相产状为火山颈(volcanic neck)、岩管、岩筒：充填在火山管道中的充填物，喇叭状，下宽下窄。同源、异源、深源均有。7（E）次火山岩相次(潜)火山岩：产状以岩脉为主，与火山岩同源但为侵入产状的侵入体，深度一般小于0.5km 特点： 同时代但时间稍晚； 同外貌但结晶稍好； 同空间但范围较大； 同成分但变化范围大。 （F）火山沉积相火山沉积岩：层状，是火山作用叠加沉积作用的产物，一般远离火山口，由沉积火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩、沉积岩系组成。

4、8（1）据形成环境可分为陆相和海相火山岩陆相火山岩： 与下伏地层不整合， 风化壳发育， 与陆相动植物化石和陆相沉积岩共生 成分变化大，红顶绿底，柱状节理发育海相火山岩： 与下伏地层整合， 风化壳不发育， 与海相生物化石和沉积岩 成分变化小，枕状构造（陆相水体中也有）9“红顶绿底”火山岩的氧化作用102、火山岩类型主量元素划分火成岩TAS分类图（IUGS, 1989)似长石岩碧玄岩-碱玄岩-响岩；粗面玄武岩-玄武粗面安山岩-粗面安山岩-粗面英安岩-粗面岩苦橄（玄武岩）-玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩112 火山岩类型矿物成分划分after J. Johnson适用于钙碱性系列12 基本特征 系列

5、划分 种属定名 主要种属的岩相学特征 相关的超镁铁质火山岩第二节 玄武岩的基本特征及主要种属131 基本特征第二节 玄武岩的基本特征及主要种属 玄武岩类：基性火山熔岩, SiO2:45% 52%,富Fe、Mg、Ca、Al 结构组分：斑晶、基质（微晶+玻璃质） 矿物成分：斜长石、辉石、橄榄石（常伊丁石化） 结构构造：火山岩结构和构造（见后） 常见产状：粘度小，形成熔岩流、熔岩被、岩熔台地 分布特点：时间：从古至今；空间：从洋底到大陆，月球？Basalt lava, by USGS火成岩 TAS 分类图（IUGS, 1989)14玄武岩的典型结构玄武岩一般为斑状结构，少量为无斑隐晶或玻璃质结构。对

6、于斑状结构岩石，要注意观察和描述其基质的结构类型，主要有： 间隐结构：杂乱排列的斜长石微晶之间，全部被隐晶质或玻璃质充填 间粒结构(粗玄结构)：在不规则排列的长条状斜长石微晶形成的间隙中，充填有若干个粒状辉石与磁铁矿颗粒(冷却较缓慢条件下结晶)间粒间隐结构 (拉斑玄武结构)：介于前两者之间，充填物有辉石、磁铁矿、隐晶玻璃质 玻基斑状结构：没有微晶，基质完全由火山玻璃组成。间隐结构间粒结构玻基斑状结构15块状气孔杏仁绳状柱状节理枕状玄武岩的典型构造16碱性玄武岩*过渡玄武岩拉斑玄武岩*钙碱性玄武岩*钾玄岩2、 系列划分 a矿物成分（理解：表6-1，p72！）172、 系列划分 a化学成分参数 碱

7、性系列 亚碱性系列 钙碱性系列 拉斑玄武岩系列钙碱性系列拉斑玄武岩系列碱性系列亚碱性系列钾玄岩系列？（图6-1）18亚碱性系列（细分为钙碱性系列和拉斑玄武岩系列）： 拉斑玄武岩，高铝玄武岩，粗玄岩， 玻基玄武岩，细碧岩碱性系列： 碱性橄榄玄武岩，碱玄岩， 碧玄岩，石龙岩钾玄岩系列：钾玄岩3、 主要岩石种属化学成分投图19斑晶成分橄榄玄武岩、伊丁玄武岩构造类型气孔玄武岩、杏仁玄武岩、枕状玄武岩结构类型玻基玄武岩、粗玄岩；拉斑玄武岩3、 主要岩石种属岩相学（野外）20拉斑玄武岩（tholeiitic basalt）拉斑玄武结构主要矿物：斜长石（浅色）辉石（暗色，贫钙+富钙）赤铁矿橄榄石肉眼或CIP

8、W计算有橄榄石，称橄榄拉斑玄武岩CIPW计算橄榄石牌号(Fo)达25-40%，称苦橄玄武岩石英石英拉斑玄武岩4、 主要岩石种属特征 亚碱性系列Beartooth Mountains, by Kurt Hollocher, 200321粗玄岩（dolerite）全晶质粗玄结构喷出岩产状与辉绿岩区别长 6 mm4、 主要种属特征 亚碱性系列22细碧岩（spilite） 4、 主要种属特征： 亚碱性系列杏仁状构造高Na2O，低K2O钠长石绿泥石交代辉石或钙质斜长石残余；间粒/间片结构；杏仁/枕状构造；？海底玄武岩受到富Na海水的作用234、 主要种属特征 碱性系列碱性橄榄玄武岩（alkali oli

9、vine basalt）橄榄粗安岩（碱性橄榄玄武岩的变种）（mugearite）（无紫苏辉石，含钛较高的普通辉石和透辉石，斜长石和钾长石）（斑晶为更长石常见透长石反应边、橄榄石、钛辉石）；基质具钾长石244、 主要种属特征 碱性系列碱玄岩（tephrite）from Banne dordanche, Monts Dore, France角闪石似长石基质斜长石w(Ne，霞石) 5%, w(Ol) 5%, w(Ol) 5%, SiO2明显不饱和，碱含量高，以富橄榄石区别于碱玄岩255。相关的超镁铁质火山岩A. 常见类型 苦橄岩：化学成分与橄榄岩相当 玻基纯橄岩(麦美奇岩)：玻基斑状结构 科马提岩：

10、常见枕状构造, 具独特的鬣刺结构和化学成分 B. 常见组成 斑晶：橄榄石为主, 辉石少量 基质：橄榄石微晶, 辉石微晶, 基性玻璃 261）玄武岩的熔融关系液相线(liquidus)固相线(solidus)玄武岩晶体熔体熔体第三节 玄武岩类的成因概述1、岩浆起源 部分熔融：岩石所处的物理状态位于固相线与液相线之间272）玄武岩岩浆源区： 岩石圈地幔、软流圈 （二辉橄榄岩）Note: 地幔岩石在“正常”的大洋地温梯度下不能熔融after Wyllie, P. J. (1981). Geol. Rundsch. 70, 128-153. 固相线液相线283） 熔融机制(1)：升温“正常”的大洋岩石

11、圈地温梯度固相线液相线升温后，地温梯度向固相线平移293）熔融机制(2)：减压“正常”的大洋岩石圈地温梯度固相线液相线减压后的地温梯度303）熔融机制(3)：增加挥发份（尤其是H2O）H2O饱和的固相线地温梯度干体系的固相线312、玄武岩的原生岩浆问题： 原生岩浆(primary magmas)：直接由地幔熔融产生的岩浆。 从地幔源区产生后，没有经过成分的改变，而直接上升到地表，即在上升过程中，既无分异，也无混合或同化混染。演化岩浆（evolved magmas)：由原生岩浆演化而形成的岩浆母岩浆（ parental magmas ）：能够通过各种作用(分异、同化、混染)产生派生岩浆的独立的液

12、态岩浆。 它既可以是原生岩浆，也可以是演化岩浆。派生岩浆(derivative magmas)：由母岩浆派生出来的岩浆。32(地幔)原生岩浆的性质在地幔深部形成后没有受到过分离结晶和同化混染影响识别标志（Criteria for primary magmas）有最高的 Mg# (100Mg/(Mg+Fe) ，为真正的母岩浆二辉橄榄岩实验表明：Mg# = 66-75Cr 1000 ppmNi 400-500 ppm333、 玄武岩成分变异的原因 a 地幔源区成分的差异性（举例，源区Al与Mg含量不同） 源区富 Al，岩浆先结晶钙长石（An），后与透辉石（Di）共同结晶，总体 An Di 源区富

13、Mg，岩浆先结晶透辉石（Di），后与钙长石（An）共同结晶，总体 Di An34 相同成分的地幔源区在不同的熔融条件(温度、压力、挥发份)下，可以产生不同成分的玄武岩3、 玄武岩成分变异的原因 b举例：压力的效应Kushiro (1968), J. Geophys. Res., 73, 619-634. 硅过饱和硅不饱和硅高度不饱和拉斑质拉斑质碱性霞石镁橄榄石石英35Figure After Green and Ringwood (1967). Earth Planet. Sci. Lett. 2, 151-160. Liquids and residuum of melted pyrolit

14、e36实验岩石学资料表明：较浅部熔融有利于形成拉斑玄武岩 25% melting at 30 km tholeiite25% melting at 60 km olivine basalt较高度部分熔融有利于形成拉斑玄武岩20 % melting at 60 km alkaline basalt30 % melting at 60 km tholeiite374、 玄武岩形成的构造环境 (图示)洋中脊大陆裂谷洋岛弧后By European Space Agency384、 玄武岩的构造环境（四大类） 洋中脊玄武岩 部分熔融程度高(20-30%), 不相容元素亏损, 一般出现拉斑玄武岩 大陆溢流玄武岩部分熔融程度低, 不相容元素富集, 易出现碱 性熔浆; 随熔融程度的增高, 不相容元素的比例降低, 转而出现拉斑玄武岩质熔浆，常形成大火成岩省（LIPs） 大陆边缘玄武岩熔融温度降低，