6第六章 火山岩类

5、 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）， 后结晶透辉石（Di），总体 An > Di 源区富 Mg，岩浆先结晶透辉石（Di）， 后结晶钙长石（An），总体 Di > An


5、 玄武岩成分变异的原因 b
般远离火山口，由喷出岩、沉积火山碎屑火山碎屑沉积 岩、沉积岩系组成。在水盆地、破火山口凹地中沉积， 也可以与泥石流、冰川等堆积物伴生
火山岩根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）
Major Elements and Magma Series
Figure 16-3. Data compiled by Terry Plank (Plank and Langmuir, 1988) Earth Planet. Sci. Lett., 90, 349-
3、 系列划分 b
(一)Hy>3，亚碱性系列玄武岩
mid-ocean ridge basalt, MORB
洋岛玄武岩
源区深
ocean island basalt, OIB
大陆溢流玄武岩
源区深
continental flood basalt, CFB
大陆边缘玄武岩
富含挥发份
continental margin basalt, CMB
第三节
间隐结构 间粒结构 玻基斑状结构
4、 岩相学与主要种属 亚碱性系列
拉斑玄武岩（tholeiitic basalt） 主要矿物： 斜长石（浅色） 辉石（暗色） 赤铁矿
Beartooth Mountains, by Kurt Hollocher, 2003
4、 岩相学与主要种属 亚碱性系列
粗玄岩（dolerite） 全晶质 粗玄结构
2、 系列划分 a
碱性系列
钙碱性系列 亚碱性系列
拉斑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ武岩系列
碱性系列 亚碱性系列
磁铁矿分异
拉斑玄武岩系列
橄榄石分异
钙碱性系列
a. Alkali vs. silica b. AFM （适合中酸性岩） c. FeO*/MgO vs. silica (更 适合基性岩）
diagrams for 1946 analyses from ~ 30 island and continental arcs with emphasis on the more primitive volcanics
Interstitial glass rare, and quartz absent 缺乏斜方辉石
Olivine common and zoned 偶见斜长石，但都是较晚结晶的
单斜辉石为钛铁辉石，具红色边
Orthopyroxene absent Plagioclase less common, and later in sequence Clinopyroxene is titaniferous augite, reddish rims
（斜长石为更长石）
4、 岩相学与主要种属 碱性系列
碱玄岩（tephrite）
w(Ne) > 5%, w(Ol) < 5%, SiO2明显不饱和，
似长石 角闪石 基质－斜长石
碱含量高 含似长石、基性 斜长石和含钛辉 石
from Banne d'ordanche, Monts Dore, France
By European Space Agency
7、 玄武岩的构造环境（四大类）
洋中脊玄武岩 源区浅 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 部分熔融程度高, 来自软流圈, 可以出现拉斑 玄武岩和碱性玄武岩 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） 熔融温度降低，熔融程度高，形成富含挥发 份的熔浆. 结晶速度快，且伴随明显的结晶分 异作用，形成玄武岩-安山岩-英安岩组合
1 2 3 4 Ne<5%, Ol<25% 碱性橄榄玄武岩 Ne>5%, Ol<5%, 碱玄岩 Ne>5%, Ol＝5－25％， 碧玄岩 有Ne，Ol＝25－40％，碱性苦橄玄武岩
3、大洋盆地中两类主要的玄武岩
表 6－1
拉斑玄武岩和碱性玄武岩在岩石学上的主要区别
拉斑玄武岩（tholeiitic basalt)
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 举例：压力的效应
霞石
硅高度不饱和
碱性 硅过饱和
拉斑质 镁橄榄石
Kushiro (1968), J. Geophys. Res., 73, 619-634.
石英
6、 玄武岩形成的构造环境 (图示)
洋岛 洋中脊 弧后 大陆裂谷
3
主量元素与火山岩类
流纹岩 英安岩 安山岩 玄武岩 (图例) after J. Johnson
火成岩TAS分类图（IUGS, 1989)
4
流动特点与火山岩类
岩石名称 SiO2含量 喷发温度
熔岩流 活动性
after J. Johnson
5
矿物成分与火山岩类
after J. Johnson
第二节
1 Al2O3>16%,高铝玄武岩 2 Al2O3<16%,拉斑玄武岩系列 (1)有Q 石英拉斑玄武岩 (2)Ol<5%，橄榄拉斑玄武岩 (3)Ol＝25－40％，苦橄拉斑玄武岩
(二)Hy<3%,有Ol，无Ne, 过渡玄武岩
1 Ol<25% 橄榄玄武岩 2 Ol=25－40％,苦橄玄武岩
(三)有Ne，碱性玄武岩系列
1 基本特征

中酸性熔岩
成分特点：w(SiO2)含量大于52%， 物理性质：粘度较大，挥发份高， 野外产状：溢流式 － 爆发式， 分布特点：岛弧、大陆边缘
火成岩 TAS 分类图（IUGS, 1989)
Arenal Volcano, Costa Rica
2 主要种属
流纹岩 英安岩 粗面岩 安山岩 粗面安山岩 响岩 玄武质安山岩 玄武质粗面安山岩 碱玄岩
Orthopyroxene uncommon Early plagioclase common Clinopyroxene is pale brown augite
after Hughes (1982) and McBirney (1993).
斑晶
Interstitial alkali feldspar or feldspathoid may occur 环带橄榄石常见
Orthopyroxene (hypersthene) common, may rim ol. Orthopyroxene absent
No alkali feldspar 罕见橄榄石，无环带，部分被溶蚀 Interstitial glass and/or quartz common 偶见斜方辉石 Olivine rare, unzoned, and may be partially resorbed 早结晶的斜长石多见 or show reaction rims of orthopyroxene Phenocrysts 单斜辉石为浅褐色的普通辉石
1 基本特征

玄武岩及其相关岩石
玄武岩类：基性火山熔岩, w(SiO2)含量在45% ~ 53% 之间 常见矿物：斜长石、辉石、橄榄石 常见产状：粘度小，形成熔岩流、熔岩被、枕状熔岩 分布特点：从古至今，从洋底到大陆
Basalt lava, by USGS 火成岩 TAS 分类图（IUGS, 1989)
蚀变的岩石，可以用微量元素来定名。如果扣除烧失量后 （Loss on ignition，缩写为LOI），即将在105—110℃烘干 的原料在1000—1100℃灼烧后失去的重量百分比），岩石中 含有大于2%H2O+，以及含有大于0.5%CO2,说明岩石受到了蚀变， 这种情况下，分析得到的全岩成分就难以代表真正的岩石成 分。
碱性玄武岩(alkaline basalt)
粒度通常很细，间粒结构 粒度较粗，间粒-辉绿结构 无橄榄石 橄榄石常见 单斜辉石为普通辉石（可能有易变辉石） 钛铁辉石（红色） Tholeiitic Basalt Alkaline Basalt 斜方辉石常见（可分布于橄榄石边部） 填隙物可见碱性长石甚至似长石 Usually fairly coarse, intergranular to ophitic Usually fine-grained, intergranular 无碱性长石 填隙玻璃少见，无石英 Olivine common Groundmass No olivine 填隙物中常见玻璃或石英 Clinopyroxene = augite (plus possibly pigeonite) Titaniferous augite (reddish) 基质
After Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman - Kluwer
4、 岩相学与主要种属
主要结构：玄武岩一般为斑状结构，少量为无斑隐晶或玻璃质结构， 基质的结构类型较多，主要有： ① 粗玄结构(间粒结构)：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) ② 间隐结构：杂乱排列的斜长石之间，全部被隐晶质或玻璃质充填 ③ 拉斑玄武结构(间粒间隐 结构)：介于前两者之间， 充填物有辉石、磁铁矿、隐 晶－玻璃质 ④ 玻基斑状结构：基质完 全由火山玻璃组成。
总结：mafic magma series
三个系列在全球构造环境中分布规律不同。
A world-wide survey suggests that there may be some important differences between the three series
Characteristic Plate Margin Series Convergent Divergent Alkaline yes Tholeiitic yes yes Calc-alkaline yes Within Plate Oceanic Continental yes yes yes yes
第六章 火山岩类
Volcanic Rocks
一般特点及分类 玄武岩及其相关岩石
中酸性熔岩
火山碎屑岩
全球大火成岩的分布是否有规律可循？
大陆溢流玄武岩大火成岩省体积对比
西伯利亚暗色岩系 体积（
中大西洋 巴西帕拉南 北大西洋 德干 哥伦比亚河
第一节
1 火山的类型
一般特点及分类
裂隙型
盾型
长 6 mm
4、 岩相学与主要种属 亚碱性系列
细碧岩（spilite）
高Na2O，
钠长石＋绿泥石
？海底玄武岩受到 富Na海水的作用
杏仁状构造
4、 岩相学与主要种属 碱性系列
碱性橄榄玄武岩 （alkali olivine basalt）
橄榄安粗岩（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 和碱性长石）
穹窿型
灰渣型
复合型
破火山口型
2 火山岩的野外产状（火山岩相）
制作火山模型
Megan (7 岁) and John Mark (6 岁)
溢流相 爆发相
侵出相
火山沉积相
次火山相 火山通道相
火山岩相示意图（据 邱家骧，1985）
(E)次(潜)火山岩：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： ①同时代但时间稍晚； ②同外貌但结晶稍好； ③同空间但范围较大； ④同成分但变化范围大。 (F)火山－沉积岩：是火山作用叠加沉积作用的产物，一
4、 岩相学与主要种属 碱性系列
碧玄岩（basanite）
w(Ne) > 5%, w(Ol) > 5%, SiO2明显不饱和， 碱含量高 富橄榄石区别于 碱玄岩
相关的超镁铁质火山岩
A. 常见组成
斑晶：橄榄石, 辉石 基质：橄榄石微晶, 辉石微晶, 基性玻璃 B. 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：常见枕状构造, 具独特的鬣刺结构和化学成分