第05讲__玄武岩及其相关岩类

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）
“红顶绿底” ——火山岩的氧化作用
2、火山岩类型——主量元素划分
似长石岩
碧玄岩-碱玄岩-响岩； 火成岩TAS分类图（IUGS, 1989)
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
（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
4、 主要种属特征 碱性系列
碱玄岩（tephrite） 碧玄岩（basanite）
基质－斜长石
似长石 角闪石
w(Ne，霞石) > 5%, w(Ol) < 5%, SiO2明显不饱和，碱含量高，含似 长石、基性斜长石和含钛辉石
H2O饱和的固相线
地温梯度
干体系的固相线
2、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态岩浆。 它既可以是原生岩浆，也可以是演化岩浆。
• 较高度部分熔融有利于形成拉斑玄武岩
– 20 % melting at 60 km alkaline basalt – 30 % melting at 60 km tholeiite
4、 玄武岩形成的构造环境 (图示)
By European Space Agency
洋岛 洋中脊 弧后 大陆裂谷
Beartooth Mountains, by Kurt Hollocher, 2003
赤铁矿
橄榄石——肉眼或CIPW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、 主要种属特征 亚碱性系列 粗玄岩（dolerite）
全晶质 粗玄结构 喷出岩产状与 辉绿岩区别
3、 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 Mg，岩浆先结晶透辉石（Di）， 后与钙长石（An）共同结晶，总体 Di > An


3、 玄武岩成分变异的原因 b
2 火山岩类型——矿物成分划分
适用于钙碱性系列
after J. Johnson
第二节
1 2 3 4 5
玄武岩的基本特征及主要种属
基本特征 系列划分 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
1 基本特征

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？
after Wyllie, P. J. (1981). Geol. Rundsch. 70, 128-153.
3） 熔融机制(1)：升温
升温后，地温梯度向固相线平移
“正常”的大洋岩石圈地温梯度
3）熔融机制(2)：减压
减压后的地温梯度
“正常”的大洋岩石圈地温梯度
3）熔融机制(3)：增加挥发份（尤其是H2O）
第三节 玄武岩类的成因概述
1、岩浆起源
玄武岩 晶体 ＋ 熔体 液相线(liquidus) 固相线(solidus)
1）玄武岩的熔融关系
熔体
部分熔融：岩石所处的物理 状态位于固相线与液相线之间
2）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
w(Ne) > 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
from Banne d'ordanche, Monts Dore, France
5。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：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
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
• 思考题（教材）
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
Liquids and residuum of melted pyrolite
火成岩 TAS 分类图（IUGS, 1989)
Basalt lava, by USGS
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： ① 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 ② 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) ③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 ④ 玻基斑状结构：没有微晶， 基质完全由火山玻璃组成。
3、 主要岩石种属——岩相学（野外）
• 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
4、 主要岩石种属特征 亚碱性系列 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）
派生岩浆(derivative magmas)：由母岩浆派生出来的岩浆。
(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# = 66-75 •Cr > 1000 ppm •Ni > 400-500 ppm
（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。
（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
长 6 mm
4、 主要种属特征： 亚碱性系列 细碧岩（spilite）
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
杏仁状构造
4、 主要种属特征 碱性系列
碱性橄榄玄武岩 （alkali olivine basalt） 橄榄粗安岩（碱性橄榄玄武岩的 变种） （mugearite）
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。
（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：
火山岩相：陆相（可再分）、海相
出露的岩基
3_17
浅成相
中成相 捕虏体 深成相
岩基
不整合侵入体 深成侵入岩相 岩墙
岩盖 岩盆 整合侵入体
岩床
侵入岩的产状和侵入岩相Βιβλιοθήκη Baidu意图
岩株
第一节
盛行风
火山岩的一般特点及分类
1、火山岩的野外 产状和火山岩相
岩屑崩落
火山灰流
喷气孔
火山泥流
制作火山模型
Megan (7 岁) and John Mark (6 岁)
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
第一节
火山岩的一般特点及分类
1、火山岩的野外产状和火山岩相 2、火山岩类型
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 侵入岩相：深成相、中深成、浅成相
4、 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
拉斑玄武岩系列
钾玄岩系列？（图6-1）
碱性系列
亚碱性系列 拉斑玄武岩系列
钙碱性系列
3、 主要岩石种属——化学成分投图
• 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
（1）据火山岩产状划分的火山岩相
陆相火山岩
锥 台地、被、盾
溢流相
侵出相
岩钟、针、穹
海相火山岩
火山沉积相
爆发相
次火山相
侵 入 体
火山通道相
火山颈. 岩管/岩筒
火山岩相示意图（据 邱家骧，1985）
（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山口。也有爆发-宁 静相间。
Figure After Green and Ringwood (1967). Earth Planet. Sci. Lett. 2, 151-160.
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 tholeiite – 25% melting at 60 km olivine basalt
间隐结构 间粒结构 玻基斑状结构
玄武岩的典型构造
• • • • • •
块状 气孔 杏仁 绳状 柱状节理 枕状
2、 系列划分 a——矿物成分（理解：表6-1，p72！）
• • • • •
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——化学成分参数
碱性系列 钙碱性系列 亚碱性系列