岩石学作业2

超基性岩类成因及其产状分类

摘要：

超基性岩类在地表出露有限，按出露面积计约占整个岩浆岩的0.4%。按其主要矿物含量可分为：纯橄榄岩、橄榄岩、辉岩和角闪岩。岩浆形成的两项最基本的条件是：要有源区的岩石，即岩浆发生之前已经存在于地幔或地壳的岩石作为熔融岩浆的母岩；要有足够热能的积累。超基性岩类成因分为岩浆成因和非岩浆成因。产状分为1．镁铁质-超镁铁质层状侵入体；2．环状超镁铁-镁铁质杂岩体；3．碱性玄武岩及金伯利岩中的超基性岩包体；4．蛇绿岩岩中的超镁铁质-镁铁质岩组合5．阿尔卑斯型超镁铁质岩体。

关键词：超基性岩，产状，岩浆成因，非岩浆成因

1.前言

岩浆形成的两项最基本的条件是：要有源区的岩石，即岩浆发生之前已经存在于地幔或地壳的岩石作为熔融岩浆的母岩；要有足够热能的积累。

1.源区的岩石：一是寻找岩浆中的深源捕虏体，它们中间的一部分是熔融岩浆之后的残余的地幔岩石，当然也有一部分是岩浆在向上运移时从通道壁上刮落下来的偶然捕虏体。金伯利岩岩浆的来源深度要大于玄武岩岩浆。第二个获得岩浆源区岩石特征的途径是通过这些火成岩的化学特征来反演源区状态。。例如地幔橄榄岩MgO高，它们的Mg/(Mg+Fe2+)值（或称M g′值*）变化于0.87-0.92之间，据实验及热力学计算，由地幔熔融导源的原生玄武岩岩浆，Mg′值变化于0.67-0.73。

2.热能的累积：地幔或地壳源区的岩石只有当该区的热能累积到一定的程度，温度达到岩石熔融的温度（固相线温度）并持续热能的累积岩浆才会发生。随着自地表至地球内部深度的增大，地温会逐渐增高，但如果没有额外的热能，一般的情况下不可能产生岩浆。目前所公认的热能来源主要有两个，一种是有热流（热的物质流或热流体流）进入某地区产生热对流，导致了热能的积累及温度上升，另一种是源区含有不移动的放射性生热元素（如K、U、Th），通过长期衰变产生热能导致该区温度升高。

3.时间累积：若不考虑加热的方式，经计算，如果升温至原始温度的10%发生熔融，对橄榄岩而言，纯加热时间约需1000Ma（百万年）。若考虑源区富集放射性元素10倍于正常地幔，则加热的时间会降低为100Ma（1亿年）。

4.其他因素：地幔或地壳内部由于粘性剪切力的作用也可以导致局部增温诱发岩浆熔融。地幔粘度大（1021泊）在剪切应力与应变速率高的地段, 如在上地幔靠近俯冲带的区

域或地壳内沿大断裂带的地区都有可能产生异常热能并发生不同规模的熔融作用。

2.岩浆的演化

原生岩浆：上地幔或者地壳物质经局部熔融所形成的最初的岩浆。次生岩浆：原生岩浆通过发展和演化所形成的岩浆。

岩浆演化的过程 1.分异作用：指原来均匀的岩浆在没有外来物质加入，依靠本身的演化最终产生不同成分岩浆的过程。包括：岩浆分异作用；分离结晶作用。

(1) 岩浆分异作用：指在结晶之前，液态时发生的分异作用。熔离作用—P，T变化，分离出2种不混溶的岩浆，如条带构造。扩散作用—温度梯度导致不同组分的迁移。气运作用—挥发分位于上部，向上运移，形成上部出现伟晶岩。

(2) 分离结晶作用：一些矿物先结晶，导致残余岩浆成分变化，使岩浆向富硅、富碱的方向发展。重力分异作用—先结晶、比重大，到底部，如四川力马河。流动分异作用—岩浆流动中，先结晶的会因摩擦力而滞留。压滤作用—岩浆演化的晚期，晶体之间的残余岩浆被挤压而迁移

2. 同化混染作用：岩浆同化了围岩或捕虏体，使岩浆发生成分改变。依据由于岩浆加上固体的岩石，往往只能改变岩浆局部的成分。判断同化混染的标志：(1)岩体中捕虏体多；

(2)颜色、结构、构造不均一，如斑杂构造；(3)有非岩浆成因的矿物，如石榴石、刚玉等是同化围岩的结果。

3. 岩浆混合作用：两种或两种以上不同成分的岩浆，以不确定的比例混合，产生一系列过渡类型的岩浆和岩浆岩。特征和判断办法：（1）矿物出现明显的不平衡现象;（2）可以运用地球化学方法加以判别，微量元素和同位素。

岩浆的分凝：发生熔融的岩浆从源区分离出来上升还要经历分凝过程，控制因素有：熔体分数(即部分熔融程度），源区的渗透性，熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力，残留固相与熔体的流变性质（主要是粘度）及源区的范围等。一般来说，残余固相在部分熔融的条件下，由于粘度降低具有一定的可塑性，可在静水压力下发生变形充填孔隙促使熔体分离。压滤作用促使熔体从固相中挤出, 拉伸作用会使固相中的分散的熔体流到低应力区与固相发生分离。

岩浆的运移：岩浆分凝后, 岩浆的密度低于源区的岩石，产生重力不稳定性及浮力，导致岩浆上升，当岩浆上升至上部岩石的密度与其相当时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一位置可称为平衡浮力高度。然而当岩浆形成于高压条件下，在减压时它也可以上升至高于这

一位置。当熔融量增大熔体可以聚集成层状、束状，也可以集中于某些构造活动区的剪切带。推测，在深部岩浆集中带的形状受控于不同的构造位置（如扩张中心、地幔柱，俯冲带、裂谷区等），可以是交义的层或网状、水平的盘状、长的薄的线状及蓆状，岩浆房的规模变化较大，一般与熔融程度及构造部位关系密切。岩浆分离后运移的方式可以呈底辟状上升或沿伴随岩浆发生时产生的断裂上升。后者的运移速度比前者快。花岗质及中性的岩浆多以底辟体的方式上升，底辟体可呈球状、椭球状、倒水滴状。实验资料表明，在上升的过程中仍然可以保持继续熔融，这样有利于后续的底辟体沿上一次所途径的路线到达地表或上部地壳，在这种情况下，尽管是小的底辟体也可以较容易的上升。由于岩浆不断发生熔融，体积扩大导致上伏刚性岩石圈自下而上破裂，它可以形成通道导致岩浆上升，上升的动力是密度差及由于张开裂隙而发生的减压作用。在近地表处刚性的地壳岩石与岩浆温度差异更大，热应力形成的扩张容易发生，断裂的扩大可以是岩浆到达地表的有利方式，如果自下而上的断裂与自上而下的相连，则岩浆更容易上升。由于基性及中基性岩浆粘度低，因此较粘度大的中酸性岩浆更容易沿断裂快速上升直到地表。花岗质的底辟体相对玄武岩岩浆而言不仅粘度大而且温度低含水高，在上升到一定深度，岩浆中发生结晶作用，晶体含量愈高则岩浆粘度也随之加大，特别是由于其中的挥发分因“沸腾”而逸出后，岩浆的结晶作用更容易发生，因此花岗质岩浆的底辟体很难达到地表，往往形成不同深度的深成—浅成侵入体。

岩浆的侵位机制：一旦岩浆的分凝作用形成了相当规模的岩浆体，岩浆体就会在本身浮力和热动力的作用下向上迁移，最终侵位到地壳之中或喷出地表，前者称为侵入作用，后者称为喷发作用，形成的岩石分别称为侵入岩和喷出岩。

岩浆上升侵位的机制可分以下几类：(1)底辟作用：岩浆加热顶部围岩使其粘度降低，本身则因浮力上升，迫使围岩向下流动，并占据其腾出的空间。底辟侵位的主要驱动力是岩浆的浮力和热动力，球状岩浆体在浮力驱动下上升的岩浆底劈侵位的三个过程岩浆底辟体的热量，从同一源区早期分凝出来的岩浆体，往往上升距离不大就已耗尽能量，相继分凝出来的岩浆体，因上覆围岩被早期侵入体加热，可上升到离地表越来越浅的位置。由于底辟侵位要求有较大的浮力和热能来克服围岩的阻力，以底辟方式侵位的岩体一般较大，岩浆和围岩均受到岩浆侵位的同一应力的作用，形成的岩体产状及内部组构往往与围岩的片理产状一致，并在围岩中形成环状向斜，可形成无根的整合侵入体。岩浆发生底辟上升后，常常以气球膨胀作用，这是花岗岩常见的一种侵位方式。上升的岩浆因开始结晶而粘度增大，上升速度减缓，最后被阻挡而停止上升。这时岩浆向旁侧扩展，直径增大，发生原地膨胀。旁侧的围岩则因岩浆扩展而遭受压扁作用，岩体内部组构也由于压扁作用由核部向边缘增强。如果