玄武岩的考题(北大考题)重点大地构造环境

关于北京大学硕士研究生岩石学考题中的玄武岩的成因与大地构造环境的内容第一节：玄武岩的基本概念及常用分类：玄武岩（Basalt）：是一种基性喷出岩, 由火山喷发出的岩浆在地表冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石，属于岩浆岩。

其岩石结构常具气孔状、杏仁状构造和斑状结构，有时带有大的矿物晶体，未风化的玄武岩主要呈黑色和灰色，也有黑褐色、暗紫色和灰绿色的。

玄武岩的结构：玄武岩结晶程度和晶粒的大小，主要取决于岩浆冷却速度。

如果是冷却较慢，比如一天降几度，则形成的是几毫米大小、等大的晶体；如果是快速冷却，比如一分钟降上百度,则形成的是细小的针状、板状晶体或非晶质玻璃。

因此在通常的地表条件下，玄武岩主要是呈细粒至隐晶质或玻璃质结构，少数为中粒结构。

常含橄榄石、辉石和斜长石斑晶，构成斑状结构。

斑晶在流动的岩浆中可以聚集，称聚斑结构。

这些斑晶可以在、在玄武岩浆通过地壳上升的过程中形成，也有可能于喷发前巨大的岩浆储源中形成。

基质结构变化大，随岩流的厚薄、降温的快慢和挥发组分的多寡，在全晶质至玻璃质之间存在各种过渡类型，但主要是间粒结构、填间结构、间隐结构，较少次辉绿结构和辉绿结构。

玄武岩构造与其固结环境有关。

陆上形成的玄武岩，常呈绳状构造、块状构造和柱状节理；水下形成的玄武岩，常具枕状构造。

而气孔构造、杏仁构造可能出现在各种玄武岩中。

玄武岩的组成：玄武岩的化学成分与辉长岩相似，主要是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁（还有少量的氧化钾、氧化钠），其中SiO2含量最高，一般含量在45%～52%之间，其中K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。

玄武岩的矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等。

玄武岩的分类：玄武岩根据组成矿物、结构、形成环境等不同分为许多品种：（1）按次要矿物的不同，可划分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等；（2）按结构构造，可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩等；（3）按化学成分和矿物成分，可分为高铝玄武岩、碱性玄武岩和拉斑玄武岩等；（4）按碱度划分，可分为碱性玄武岩、过渡玄武岩、拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩和钾玄岩；（5）按形成环境分，包括形成于陆地拉张环境的大陆溢流玄武岩和形成于海底扩张带的洋底玄武岩。

玄武岩按照碱度可以划分为：碱性玄武岩、过渡玄武岩、拉斑玄武岩、钙碱性玄武岩和钾玄岩等类型。

（1）大洋中脊玄武岩（mid ocean ridge basalt）：低钾拉斑玄武岩的变种，含钛量也较低，在大洋中脊喷出，由镁橄榄石、富钙单斜辉石、斜长石、钛磁铁矿和数量不等的浅棕色玻璃组成。

岩石中斜方辉石和钛铁矿罕见。

大洋中脊玄武岩（mid—ocean ridge basalts；MORBS），指形成于大洋中脊环境的玄武岩。

大洋中脊为拉张环境，拉张速度很大，通常>3cm/a，可达5cm/a或更高。

大洋地壳较大陆地壳薄，一般<10km，成分均为镁铁质岩石，上覆很薄的沉积物，不像大陆地壳含有厚的花岗质组成。

大洋中脊玄武岩一般是在较低压力和高温的条件下经高度部分熔融形成的。

在洋中脊发生快速拉张时，热的软流圈地幔上涌，温度一般在1330——1400℃左右，由于上涌速度快，在软流圈地幔快速到达浅部时，温度变化并不显著，又称为绝热上升（adiabatic uplift），加上洋壳薄，经过快速降压的高温软流圈地幔物质在浅部发生部分熔融，因此部分熔融程度大，通常ωB可达20%——30%左右。

大洋中脊地区是地球上岩浆频繁发生的地带，因而玄武岩的源区地幔常常亏损玄武质组分，源区以亏损的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩为主。

由这种源区熔出的岩浆亦亏损不相容组分，加之上覆地壳没有富含不相容组分的花岗质岩石，原生岩浆不会因同化混染作用有大的成分变化，在这种背景下形成的玄武岩一般低K2O、TiO2及不相容元素，以洋脊拉斑玄武岩为典型代表。

由于MORBS同化混染不显著，因而能较好地用来反演源区的化学组成。

如果拉张速度较慢（<1cm/a），缓慢的软流圈上涌所引起的温度梯度变化也小，熔融部位较深，熔融程度<15%，形成的玄武岩较快速拉张的情况可含较多的K2O及不相容元素。

（2）钙碱系列玄武岩：钾玄岩系列（shoshonite series）又称橄榄玄粗岩系列(mugearite series)。

碱性玄武岩系列和钙碱性系列之间的一个过渡型系列,为造山带特有的富K系列。

在SiO2 (Na2O+K2O)图上位于碱性玄武岩系列与钙碱性玄武岩系列的过渡地带,但是在AFM图上,有一个类于钙碱性系列的直线演化趋势,即没有富铁演化趋势。

典型的岩石是橄榄粗面玄武岩、钾玄岩、安粗岩。

钙碱性系列（calc alkalic series）其岩石组合是玄武岩安山岩英安岩、流纹岩。

可用Ol’ Ne’ Q’三角图解和AMF三角图解,划分出钙碱性系列。

也可以根据火成岩中里特曼指数,将岩石划分为亚碱性系列,含拉斑和钙碱性系列(σ9%)（3）高钾钙碱系列：玄武岩在判断构造背景方面要比花岗岩重要的多(e.g.Hanson,1978).然而这些问题可以通过低蚀变的样品来平衡，所以对于他们的分类来说，活动元素要比稳定元素应用更多一些。

当然，目前也已经有一些花岗岩分类的方案，对构造背景也有一定的指示意义。

Peacock's(1931)的碱-灰质指数（alkali-lime index）和Shand's(1951)的进一步划分为过碱性、碱性和亚碱性来表示花岗岩主量元素的特征，并且也指示出一些简单的假设：钙碱性花岗岩石岛弧岩浆活动产物，碱性和过碱性与板内背景有关，过铝质花岗岩石是沉积岩深熔作用形成，尤其是大陆碰撞时期。

Streckeisen's(1976)的分类也对构造环境提供了一些信息，然而Debon&Le Fort(1982)基于La Roche(1978)早期成果公布了一个特征矿物表格，这里包含了构造背景化学和矿物的分类。

他将花岗岩分为S型和I型(Chappell&White,1974;White&Chappell,1977)花岗岩，最初只是成因分类，目前已经可以用来预测构造背景。

S型花岗岩是大陆碰撞产物，I型花岗岩是科迪勒拉山系和后造山抬升形成(e.g.Beckinsale,1979;Pitcher,1983)。

为了强调区别，他又划分A和M型花岗岩来分别区别非造山和洋弧背景。

后者也可以包括Coleman&Peterman(1975)提出的大洋斜长花岗岩，主要是洋脊形成的蛇绿岩套中富钠的花岗岩。

（4）碱性玄武岩（alkali basalt）基性碱性火山岩的总称。

比一般玄武岩富碱，而二氧化硅、氧化钙较低。

主要矿物为斜长石（中长石—拉长石）、橄榄石、富钙辉石和钛辉石，橄榄石与辉石间无反应边，不含紫苏辉石，而含有钾长石、歪长石以及白榴石、霞石、方钠石等副长石矿物。

主要分布于大陆地区及海洋火山岛。

在亚洲环太平洋火山带,碱性玄武岩分布于靠近大陆一侧。

另外,在夏威夷群岛把含实际矿物橄榄石大于5%,标准矿物霞石小于5%的玄武岩也称为碱性玄武岩。

碱性橄榄玄武岩岩系也简称碱性玄武岩岩系。

（5）钾玄岩系列（shoshonite series）又称橄榄玄粗岩系列(mugearite series)。

碱性玄武岩系列和钙碱性系列之间的一个过渡型系列,为造山带特有的富K系列。

在SiO2 (Na2O+K2O)图上位于碱性玄武岩系列与钙碱性玄武岩系列的过渡地带,但是在AFM图上,有一个类于钙碱性系列的直线演化趋势,即没有富铁演化趋势。

典型的岩石是橄榄粗面玄武岩、钾玄岩、安粗岩。

①粗面岩（trachyte）：一种中性火山喷出岩。

成分相当于正长岩。

其基质为隐晶质，呈浅灰、浅黄或粉红色，有有气孔或多孔的熔渣构造。

具斑状、粗面状、球粒状结构和块状、流纹状、气孔状构造。

通常分为钙碱性粗面岩和碱性粗面岩两种类型。

钙碱性粗面岩主要由碱性长石、斜长石和少量暗色矿物组成。

碱性长石以透长石为主，次为歪长石，暗色矿物主要为黑云母，含少量角闪石和辉石。

碱性粗面岩的特点是含适量碱性暗色矿物，有时含少量似长石矿物；浅色矿物主要为碱性长石（透长石、正长石、歪长石等），斜长石含量少。

还可进一步分为以含钾长石为主的钾质粗面岩和以含钠长石为主的钠质粗面岩等。

根据其中所含有的长石不同，粗面岩基本分为：钾质粗面岩，主要含有碱性长石；钠质粗面岩，主要含有钠长石和歪长石。

粗面玄武岩（trachybasalt）：虽然最初用于副长石质岩石,但该术语后来主要用于含拉长石和碱性长石的玄武质火山岩。

现在按化学成分在TAS图解S1区中确定。

其特征是含有钙质斜长石和碱性长石,还含有单斜辉石、橄榄石,可能有少量的方沸石或白榴石。

问题：如何区分拉斑玄武岩和碱性玄武岩？玄武岩（BASALT）：玄武岩是一种基性喷出岩，其化学成分与辉长岩相似，SiO2含量变化于45%～52%之间，K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。

矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以及暗紫色等。

呈斑状结构。

气孔构造和杏仁构造普遍。

玄武岩体积密度为2.8～3.3g/cm3，致密者压缩强度很大，可高达300MPa，有时更高，存在玻璃质及气孔时则强度有所降低。

玄武岩耐久性甚高，节理多，且节理面多成六边形。

且具脆性，因而不易采得大块石料，由于气孔和杏仁构造常见，虽玄武岩地表上分布广泛，但可作饰面石材不多。

主要成份：玄武岩的主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁（还有少量的氧化钾、氧化钠），其中二氧化硅含量最多，约占百分之四十五至五十左右玄武岩的颜色，常见的多为黑色、黑褐或暗绿色。

因其质地致密，它的比重比一般花岗岩、石灰岩、沙岩、页岩都重。

但也有的玄武岩由于气孔特别多，重量便减轻，甚至在水中可以浮起来。

因此，把这种多孔体轻的玄武岩，叫做"浮石"。

玄武岩的分类：按次要矿物的不同，可划分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等；按结构构造，可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩等；按化学成分和矿物成分，可分为高铝玄武岩、碱性玄武岩和拉斑玄武岩等。

按形成环境分，包括形成于陆地拉张环境的大陆溢流玄武岩和形成于海底扩张带的洋底玄武岩。

碱性玄武岩（alkali basalt）：基性碱性火山岩的总称。

比一般玄武岩富碱,而二氧化硅、氧化钙较低。

主要矿物为斜长石（中长石—拉长石）、橄榄石、富钙辉石和钛辉石,橄榄石与辉石间无反应边,不含紫苏辉石,而含有钾长石、歪长石以及白榴石、霞石、方钠石等副长石矿物。