三大类岩石详细图文解析PDF版.pdf
一一一一、、、、火成岩概述火成岩概述火成岩概述火成岩概述 斑岩斑岩斑岩斑岩porphyry 以斑状结构为特征的火成岩的总称。以结构特征对岩石的命名。斑岩一词,由玢岩演变 而来。玢岩由 G.阿格里科拉于 1546 年首先引入文献,用以描述埃及的淡紫色、具斑点的岩 石。此后很长时期内,斑岩和玢岩分别泛指变化了的具斑状结构的粗面质的安山质岩石。 多数岩石学家认为, 大多数斑岩和玢岩在化学成分上属于中性岩和酸性岩, 因此常见的 斑晶是石英、碱性长石和斜长石。其中石英常发育六方双锥,具高温石英外形;碱性长石常 为透长石、正长石和歪长石,具隐条纹构造或亚显微条纹构造;斜长石一般是中长石,常受 岩浆熔蚀,或生成钠质斜长石膜,也可以因岩浆流动作用,构成斜长石的聚合斑晶。习惯上, 将含碱性长石和石英斑晶,或只含其一的斑状结构的岩石,称为斑岩,如花岗斑岩;将含斜长石 斑晶的,称玢岩,如闪长玢岩。如含斜长石又兼有碱性长石和(或)石英斑晶,仍称为斑岩, 如花岗闪长斑岩。含大量自形(有时半自形)铁镁矿物斑晶的斑状岩石,一般为中、基性或 超基性脉岩,称作煌斑岩。辉绿玢岩是指含斜长石斑晶的基性浅成岩。钠长斑岩和苦橄玢岩 分别是含钠长石斑晶和橄榄石斑晶的斑状浅成岩。 无论是斑岩或是玢岩, 都是岩浆作用两阶 段结晶的产物。因此,它们的斑晶和基质之间矿物粒级悬殊。斑晶由早阶段岩浆结晶产生, 形成于地下较深部位; 而细粒或隐晶质基质为浅位晚阶段岩浆结晶产物。 就最终侵位深度而 言,斑岩和玢岩都属浅成岩,并常呈岩墙、岩脉、岩床或小侵入体产状。斑岩和玢岩随斑晶数 量的减少和斑晶与基质之间粒度大小的接近而过渡为深成岩, 如斑状花岗岩是相当于花岗斑 岩的深成岩或半深成岩;又随斑晶数量减少和基质粒级减小(直至隐晶质或玻璃质)过渡为 喷出岩, 如斑状流纹岩是相当于浅成相的流纹斑岩的喷出岩。 与斑岩或玢岩有关的金属矿产, 常称为斑岩铜矿、斑岩钼矿、斑岩钨矿、玢岩铁矿等,它们都是与浅成岩浆作用和岩浆期后 作用有成因联系的重要矿床。 有些半风化的粗面质或粗安质斑岩, 因含人体所需的多种微量 元素,并被溶出,而称为药石──麦饭石。 辉绿岩辉绿岩辉绿岩辉绿岩diabase 成分相当于辉长岩的基性浅成岩。显晶质,细-中粒,暗灰-灰黑色,常具辉绿结构或次辉 绿结构。 辉绿结构指辉石的平均粒径大于斜长石平均长度, 呈现一颗辉石包裹许多斜长石的 现象; 如果辉石平均粒径小于或近似于斜长石平均长度, 则呈现辉石局部地包裹斜长石或与 斜长石相间,称为次辉绿结构。对于辉绿结构和次辉绿结构的成因的说法不一,一般认为是 由于浅成条件下矿物结晶顺序的早晚所形成。 含较多填隙石英, 或含由石英和正长石构成的 填隙文象状交生体的辉绿岩,称石英辉绿岩,或拉斑辉绿岩;含沸石、正长石、霓辉石或霓 石的,称碱性辉绿岩。易变辉石和紫苏辉石可以出现于石英辉绿岩中,橄榄石则可出现于碱 性辉绿岩中。 辉绿岩常呈岩床、岩墙、岩脉和岩席,也呈岩颈或岩株充填于玄武岩火山口中,辉绿岩 的上述产状,是它区别于辉长岩和玄武岩的主要标志。大规模的辉绿岩侵入体,如众多的辉 绿岩岩床或厚300~400米的辉绿岩板状地质体, 往往出现于上覆盖层为中等厚度 (约2000~ 3000 米)的条件下,其原因是岩浆易于顺层或沿裂隙贯入。辉绿岩是上等建筑石料和铸石 原料。 超基性岩超基性岩超基性岩超基性岩ultrabasic rock 火成岩的一个大类。SiO2 含量小于 45%。常与超基性岩并用的术语是超镁铁岩,指镁 铁矿物含量超过 75%的暗色岩石。大多数超基性岩都是超镁铁岩。超基性岩在地球上的分 布有限,出露面积不超过火成岩总面积的 0.5%,而且主要是深成岩。 主要造岩矿物是橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和角闪石。次要矿物为石榴子石、云母和 斜长石等。副矿物有铬铁矿、 尖晶石、 钛铁矿、金属硫化物、铂族矿物和磷灰石等。蚀变 矿物为各种蛇纹石、绿泥石、次生角闪石、滑石、水镁石、伊丁石、皂石、碳酸盐矿物、玉 髓和次生石英等。 可分为深成岩和喷出岩,通常包括橄榄岩、苦橄岩、科马提岩、麦美奇岩、金伯利岩、 玻基橄榄岩、玻基辉石岩等。其中橄榄岩是超基性岩中最常见的岩石。含有一定数量碱性镁 铁矿物的超基性岩为碱性超基性岩,此类岩石一般与碱性岩共生,故划入碱性岩系列。根据 橄榄石、 辉石和角闪石的相对含量以及国际通用分类方案, 将超基性深成岩划分为若干岩石 类型①纯橄岩,橄榄绿色,橄榄石含量占 90%以上。副矿物为铬尖晶石等,其量不超过 1 0%。橄榄石为镁橄榄石和贵橄榄石,粒度由数毫米至数厘米,晶粒粗大的可形成巨晶纯橄 岩。纯橄岩在超基性岩中以独立岩相、透镜体、脉体、铬铁矿体的岩石外壳等形式产出。当 岩石中出现大量斜长石时,过渡为橄长岩,一般被划为基性岩类。②橄榄岩,主要由橄榄石 和辉石组成,是超基性岩中最常见的岩石类型。③辉石岩,主要由辉石和橄榄石组成。根据 辉石的种类、含量又可分为不同的岩石类型。具镶嵌结构、粒状结构、包含橄结构等。辉 石岩在超基性岩和基性-超基性杂岩中呈单独岩相和岩脉产出。 ④角闪石岩, 主要由角闪石 组成,可含少量橄榄石、辉石、斜长石和金属矿物。角闪石一般为褐色普通角闪石。在大颗 粒角闪石中常包含橄榄石,从而形成包含(橄)结构。⑤玻基橄榄岩,是一种超基性暗色熔 岩,常与碱性玄武岩伴生。岩石具斑状和似斑状结构,斑晶为橄榄石和含钛普通辉石,基质 为黄褐色玻璃或由含钛辉石、 金属矿物和少量斜长石组成的微晶集合体。 当岩石中辉石含量 超过橄榄石时可过渡为玻基辉石岩。苦橄岩是橄榄岩的浅成-喷出相。主要产状是岩床、岩 墙等小侵入体,其次是玄武质熔岩下部堆晶相。主要由橄榄石(含量为 50~70%)和辉石 组成。辉石多为普通辉石、含钛普通辉石,有时也出现铬透辉石、斜方辉石、基性斜长石、 棕色角闪石、云母和金属矿物,偶尔见磷灰石。岩石为暗绿色,具微晶结构、粒状结构、嵌 晶结构、 填间结构等, 常与玄武岩和辉绿岩伴生。 当苦橄岩具斑状结构时则过渡为苦橄玢岩。 超基性岩在化学成分上属硅酸不饱和系列。除辉石岩外,SiO2 的含量均小于 45%,Al2O3、 Na2O、K2O 含量低,而 MgO、FeO 含量很高。超基性岩多经蚀变作用,其中 H2O、CO2 含 量往往较高,致使岩石的化学成分变化很大。 超基性岩的镁铁比值 MgO/(原子比)或含镁系数 MgO/MgO 是具有重要意义的特 征数值。根据这些数值可分为镁质超基性岩、铁质超基性岩和富铁质超基性岩。 超基性岩常见的、较典型的结构有粒状结构、镶嵌结构、包含(橄)结构、网格结构、海绵 陨铁结构,有时可出现变形、出溶和扭折结构等。 超基性岩经常发生蛇纹石化、绿泥石化、透闪石化、次闪石化、滑石化、碳酸盐化、水 镁石化和硅化等次生蚀变。 其中以蛇纹石化最为常见。 蛇纹石化超基性岩在地表或断层带内, 经长期风化淋滤作用常形成由玉髓、蛋白石、菱镁矿、褐铁矿、高岭石等组成的风化壳。 根据超基性岩产出的地质环境和形态可分为 ①独立的超基性岩体, 其中又分层状和似层状 基性-超基性侵入体, 产于相对稳定的地质构造环境中、 出露面积为几平方公里至数万平方 公里不等。 岩体的岩性具有明显的垂直分带和层状韵律构造。 南非布什维尔德杂岩体是典型 的层状岩体,中国康滇地区、秦巴地区有层状岩体出现。非层状基性-超基性侵入体,出露 于不同构造单元。分布于造山带的岩体呈陡倾斜的单斜或岩墙状,分布于稳定区的岩体多具 同心环状构造岩体一般以纯橄岩、橄榄岩和辉石岩为主,但往往伴生辉长岩。在具环状构造 的岩体的中央部分多为偏基性岩相。中国燕山、龙首山等地均有分布。②蛇绿岩套中的超基 性岩, 此类岩石出露于蛇绿岩套的最底部和堆积岩相的下部, 前者是板块俯冲和缝合线上的 上地幔岩局部熔融后的残余物,后者多为岩浆结晶的辉石岩、橄榄岩和橄长岩。③碱性玄武 岩和金伯利岩中超基性岩岩石包体, 在中国和世界许多碱性玄武岩和金伯利岩中出现尖晶石 二辉橄榄岩和石榴子石二辉橄榄岩的包体。 它们是玄武岩和金伯利岩喷发时所携带的上地幔 岩石碎块,有时也称之为幔源包体。④现代洋底超基性岩,在现代洋壳中存在超基性岩。它 的成因与大洋中脊残留地幔有关。 ⑤陨石超基性岩, 已陨落的石陨石绝大多数由超基性岩组 成。 与超基性岩有关的矿产主要是铬铁矿、铜镍矿、钒钛磁铁矿、铂矿、金刚石等。 响岩响岩响岩响岩phonolite 成分与霞石正长岩相当的喷出岩。用锤击打这种岩石,丁当作响,故名。浅绿或浅褐灰 色,脂肪光泽,致密。常具斑状结构,有时为无斑隐晶结构。主要矿物成分是碱性长石、似 长石和碱性暗色矿物。有时有铁黑云母和贵橄榄石。碱性长石以透长石为主,次为歪长石、 正长石、钠长石;而斜长石少见。似长石中常见的有霞石、白榴石、方沸石、方钠石、黝方 石、蓝方石等。辉石多含钠质,常见霓辉石和霓石,有时有透辉石和钛辉石。角闪石也以富 钠质为特征,如棕闪石、红钠闪石、钠铁闪石、钠闪石。只以斑晶形式出现。副矿物有磁铁 矿、磷灰石、锆石、榍石、三斜闪长石、黑榴石等。 按岩石中似长石种类, 把响岩分为以下种属 ①霞石响岩, 通称响岩。 主要由碱性长石、 霞石和碱性暗色矿物组成。具规则晶形轮廓的透长石、霞石、碱性辉石常构成斑晶。如果基 质中霞石较多,常形成自形的六方形和长方形切面,则称为响岩结构;如果基质以碱性长石 为主,且晶体近于平行排列,霞石、碱性暗色矿物充填于长石微晶之间,则称粗面结构。② 白榴石响岩,为灰白色或深灰色岩石,具斑状结构。透长石、白榴石和少量碱性辉石常构成 斑晶,但不具霞石斑晶。有时白榴石仅见于基质中。白榴石中常含辉石、磁铁矿、磷灰石、 透长石等包裹体,呈放射状或同心圆状排列。白榴石不稳定,常被透长石、钾霞石等交代而 保留白榴石假象,这种响岩称假白榴石响岩。按似长石种属还可分出方钠石响岩、方沸石响 岩、蓝方石响岩和黝方石响岩。响岩平均化学成分%为SiO257.45,TiO20.41,Al2O320. 60,Fe2O32.35,FeO1.03,MnO0.13,MgO0.30,CaO1.50,Na2O8.84,K2O5.23, H2O2.04,P2O50.1 2。 响岩是一种很少见的岩石,约占所有喷出岩的 0.1%常呈小岩流或充填于破火山口中。一 般见于碱性岩分布区。中国山西紫金山、江苏娘娘山、辽宁顾家和西藏巴毛穷宗有分布。 角斑岩角斑岩角斑岩角斑岩keratophyre 泛指富钠的海相硅铝质中性喷出岩。 与细碧岩伴生, 且有成因联系。 由德国地质学家 C. W.冈贝尔于 1874 年提出。原指产于德国的菲希尔特山的一种含钠长石的、野外肉眼观察极 近似粗面岩的喷出岩。此类岩石的特征矿物是钠长石或钠长石-更长石。此外还有绿泥石、 绿帘石、方解石。暗色矿物为黑云母和辉闪石类。角斑岩大多为斑状结构,显微镜下可见石 英斑晶,且常有溶蚀现象。长石斑晶往往变化为绢云母和高岭土的集合体。闪石类矿物都是 含钠质高的自形晶,但易变化为纤维假象角闪石。有时含辉石。基质中可含石英,很少见到 玻璃质。角斑岩中常赋存有经济价值的矿床。如西班牙的里奥廷托的硫化物多金属矿床、中 国甘肃白银厂的含金银多金属黄铁矿型铜矿床。也有人把日本的黑矿矿床与以上两矿床对 比。 细碧岩细碧岩细碧岩细碧岩spilite 一种隐晶质、富钠贫钙、含钠质斜长石的基性火山岩。细碧岩一词由 A.布龙尼亚于 18 27 年提出,用以描述无斑或少斑、高钠富次生矿物的喷出岩。细碧岩的 SiO2 含量(重量%) 与玄武岩的相仿,但变化范围较大,约 44~55%;富碱,并常以 Na2O 含量一般为 4~6.5 %显著高于 K2O 为特征。细碧岩的基本矿物组分是酸性斜长石(即钠长石或更长石)、绿 泥石和铁钛氧化物,有时含绿帘石、阳起石、方解石和少量石英,偶尔含辉石和橄榄石。 细碧岩的结构构造与玄武岩的相仿,但以填间结构、间粒结构和块状构造为常见。细碧 岩常以海底熔岩流的形式产出。与水接触的熔岩的前峰或表层因淬冷作用,其中的钠长石和 或辉石微晶,呈骸晶结构,铁钛氧化物呈树枝状结构;同时可能出现枕状构造,它的形态指 示岩流顶面(枕状体向上突起和弯曲)和底面(向枕状体中心内凹或向下呈楔形)。枕状构 造主要形成于水下斜坡,而不是在平坦的海底或地、洞穴中。细碧岩也可以具气孔构造、杏 仁构造以及火山碎屑结构,但其数量和发育程底低于玄武岩。细碧岩还可形成小侵入体。细 碧岩一般与角斑岩、石英角斑岩以及相应成分火山碎屑岩共生,称为细碧-角斑岩系;也可以 与橄榄岩、辉石岩以及辉长质杂岩等组成蛇绿岩套。 细碧岩的成因,尚有争议,存在以下 3 种流行的观点①由细碧岩岩浆结晶形成,因为 在细碧岩中见到众多的钠长石自形斑晶和燕尾状钠长石骸晶; ②海底玄武岩在其结晶晚期或 结晶后不久,其中的钙质斜长石受海水中钠的置换,转变为钠长石,多余的钙参与了富钙的 绿帘石和方解石的生成,由此产生细碧岩;③玄武岩经埋藏变质作用形成细碧岩。 玄武岩玄武岩玄武岩玄武岩basalt 基性火山岩。 是地球洋壳和月球月海的最主要组成物质, 也是地球陆壳和月球月陆的重 要组成物质。1546 年,G.阿格里科拉首次在地质文献中,用 basalt 这个词描述德国萨克森 的黑色岩石。汉语玄武岩一词,引自日文。日本在兵库县玄武洞发现黑色橄榄玄武岩,故得 名。 玄武岩主要矿物是富钙单斜辉石和基性斜长石;次要矿物有橄榄石、斜方辉石、易变辉 石、铁钛氧化物、碱性长石、石英或副长石、沸石、角闪石、云母、磷灰石、锆石、铁尖晶 石、硫化物和石墨等。 按 SiO2 饱和程度和碱性强弱, 玄武岩被分为两大类 ①拉斑玄武岩 (即亚碱性玄武岩) , 是 SiO2 过饱和或饱和的岩石。不含橄榄石和霞石,以含斜方辉石、易变辉石为特征。它的 SiO2 与全碱的关系是Na2OK2O/SiO2-39的值小于 0.37。②碱性玄武岩,SiO2 不饱和,富 碱。含橄榄石和副长石(如霞石)、沸石等,后两种矿物有时与碱性长石或钾质中长石、钾 质更长石一起,呈填隙物产于基质中;不含斜方辉石、易变辉石,仅含富钙的单斜辉石,即透 辉石质普通辉石。Na2OK2O/SiO2-39的值大于 0.37。上述两类玄武岩的进一步命名,一 般以特征矿物为依据。 其中重要的种属是粗面玄武岩 (碱性长石的含量超过长石总量 10%) 、 碧玄岩(副长石或沸石含量较高,并含橄榄石)、碱玄岩(不含橄榄石,其他同碧玄岩)、霞 石岩及白榴岩(副长石为主要浅色矿物,不含或很少斜长石)、更长玄武岩(又名橄榄粗安 岩,一种富含更长石的碱性玄武岩)、中长玄武岩又名夏威夷岩,一种含中长石的碱性玄武 岩、细碧岩(含钠长石或更长石的海相拉斑玄武岩)、苦橄玄武岩(富含自形橄榄石的拉 斑玄武岩)、 高铝玄武岩( Al2O3 大于 16.5%、矿物组成介于橄榄玄武岩和碱性玄武岩之 间的造山带暗色岩石,已不常采用)。 月球玄武岩是构成月球的主要岩石之一, 由月球外层约 200 公里深处形成的岩泉, 经多 次喷发(至少 5 次)在月表结晶(约 1050℃)而成。是月球上最年轻的岩石,形成于距今 3 3~37 亿年间,几乎相当于已知的地球最古老岩石。月球玄武岩细粒、多孔,主要由辉石、 斜长石和钛铁矿组成。其中辉石含量约 50~59%,普通辉石多于易变辉石;斜长石约 20~29 %,为培长石或钙长石;钛铁矿含量约 10~18%。次要矿物有橄榄石、铬铁矿-钛尖晶石、 陨硫铁、铁、方英石、金红石、磷灰石、白磷钙矿、铜、云母、镍黄铁矿及若干尚未鉴定出 的矿物。 月球玄武岩的化学成分变化较大,特别是 Al2O3 和 FeO,分别变化于 7~25%和 5~ 25%之间,一般以贫硅,富钛、铁为特点。 玄武岩结晶程度和晶粒的大小, 主要取决于岩浆冷却速度。 缓慢冷却 (如每天降温几度) 可生成几毫米大小、等大的晶体;迅速冷却(如每分钟降温 100℃),则可生成细小的针状、 板状晶体或非晶质玻璃。因此,在地表条件下,玄武岩通常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。这些斑晶在玄武岩浆通过地壳上升的过程中形成(历时几个月至几小 时),也可在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。 在爆发性火山活动中,炽热的玄武质熔岩喷出火口,随其着地前固结程度的差异,形成不同 形状的火山弹纺锤形火山弹、麻花形火山弹、不规则状火山弹,以及牛粪状、饼状、草帽 状或蛇形和扁平状溅落熔岩团。 玄武岩分布广泛,遍及各大洋和各大洲。主要呈岩被、岩流产出,并经常伴生一些玄武 质火山碎屑岩。少数玄武岩呈岩墙、岩床、岩株或其他形式的浅成侵入体。 玄武岩的产状表现为两种喷发方式①裂隙式喷发,往往构成大面积的泛流玄武岩,裂 隙式喷发通道经常表现为与玄武岩成分相仿的岩墙群, 但它们往往被后来的岩流掩埋而不易 发现。中国西南部大面积分布的峨嵋山玄武岩即是一例,它形成于晚二叠世,分布面积约 2 6 万平方公里,一般厚度为 600~1500 米,西部最厚处达 3000 米以上,属拉斑玄武岩类,显 著富 TiO2。在泛流玄武岩中,单个岩流平均厚度约 10~100 米,流动距离可达 100~150 公 里以上一个地区的玄武岩往往由几次或几十次喷发形成, 喷发间隔时间可长可短, 有的长达 几十万年。②中心式喷发,构成玄武岩火山锥及其邻近的熔岩流和火山碎屑岩。中国东部, 北起黑龙江,南至海南岛的广大地区,是一个以碱性玄武岩为主、兼有拉斑玄武岩的复合岩 区,喷发于新生代,以中心式喷发为主,有数百座火山锥,尤以黑龙江-吉林、内蒙古高原、 集宁-大同、南京地区、云南腾冲、广东雷琼地区和台湾为丰富。 按产出的构造环境, 玄武岩分 4 种 ①发育于深海洋脊的玄武岩。 大致以每年 1.510吨 速率自洋脊涌出,属拉斑玄武岩类,故又名深海拉斑玄武岩,以低含量的 K2O、TiO2、全 铁和 P2O5、高含量的 CaO,区别于其他玄武岩。由于海底扩张,来自洋脊的深海拉斑玄武 岩成为洋壳的主要组成。 ②发育于洋盆内群岛和海山的玄武岩。 一般由拉斑玄武岩和碱性玄 武岩复合构成, 其成因可能与上地幔热柱活动有关。 ③发育于岛弧和活动大陆边缘的玄武岩。 一般近深海沟一侧和早期发育的是拉斑玄武岩,规模大,分布广,并可能是细碧角斑岩系列 的组成部分;向大陆方向,碱含量增高,为碱性玄武岩,但也可以有拉斑玄武岩与之共生, 它们形成于岛弧和造山活动最后阶段或稳定以后, 通常规模较小而零散。 所谓的高铝玄武岩 以及共生的安山岩、英安岩、流纹岩等,出现于岛弧和造山带发育的中期。太古代晚期绿岩 带的拉斑玄武岩, 在成分和产状上可能相当于新生代岛弧的拉斑玄武岩。 ④发育于大陆内部 的玄武岩。 它包括由裂隙喷发的大规模泛流拉斑玄武岩和少量的碱性玄武岩, 它们受陆壳花 岗物质混染。 玄武岩由玄武岩浆结晶形成。 据推断, 美国夏威夷和俄罗斯堪察加的玄武岩浆直接来自 地下 60~90 公里深处,并常挟带近似上地幔的基本组成即二辉橄榄岩成分的深源捕虏体。 因此,玄武岩浆起源于上地幔。利用玄武岩捕获的上地幔岩石包体,模拟进行的熔融试验表 明,玄武岩浆可以由二辉橄榄岩部分熔融产生。 与玄武岩有关的主要矿种是铜、铁、钛、钒、钴、冰洲石等。与玄武岩中二辉橄榄岩 深源包体有关的某些橄榄石、 石榴子石以及来自玄武岩的富铝普通辉石、 刚玉、 锆石等巨晶, 可以作为宝石。此外,有些玄武岩是铸石、岩棉、石灰的理想原料,火山灰可作肥料用,与 火山活动有关的矿水可作医用。 粗面粗面粗面粗面岩岩岩岩trachyte SiO2 近于饱和而碱质较高的中性喷出岩。与粗面岩相当的深成岩是正长岩。其 SiO2 平均含量为 60%左右,Na2OK2O 为 8~13%。粗面岩一般具块状构造,有时呈流状构造。 通常有数量不等的斑晶, 基质为全晶质粗面结构, 当碱性长石微晶呈宽板状或近等轴粒状无 定向排列时,称正长斑岩结构。有时可见球粒结构。粗面岩主要由碱性长石组成,并含少量 斜长石、石英和铁镁矿物。据次要矿物种属,可对粗面岩作进一步命名,常见的有石英粗面 岩、黑云母粗面岩、钠闪粗面岩、霓辉粗面岩、白榴粗面岩和蓝方粗面岩等。其中前两种岩 石称钙碱性粗面岩,后三种称碱性粗面岩。 关于粗面岩的成因,一种观点认为粗面质岩浆是派生岩浆,并且主要与岩浆同化作用有 联系。另一种观点认为是碱性玄武岩浆分异作用的产物,分异作用有两种演化趋势。一是向 碱度增大的方向发展, 即碱性玄武岩→粗安岩→粗面岩→响岩; 二是向酸度增大的方向发展, 即碱性玄武岩→粗面岩→碱性流纹岩。 二长岩二长岩二长岩二长岩monzonite 一种中性侵入岩。碱性长石和斜长石含量大致相当,石英含量K2O 变化至 Na2O≥K2O 或 Na2O2O。安山岩和 粗面岩是两类常见的中性火山岩,它们的典型结构分别是交织结构(又称安山结构)和粗面 结构。 角斑岩是成分与粗面岩近似的富钠海相中性火山岩, 它与细碧岩一起构成独立的钠质 海相火山岩系列。玻安岩是高镁、低钛的安山质岩石,与拉斑玄武岩、细碧岩一起构成岛弧 的早阶段火山岩系。冰岛岩是低铝、富铁的安山岩。安山岩可与玄武安山岩、英安岩、流纹 岩组成钙碱性岩石系列,冰岛岩可与大量玄武岩以及英安岩、流纹岩组成拉斑质岩石系列, 它们同属亚碱性岩系,产于活动大陆边缘或火山岛弧。一些富钾的安山岩、粗安岩、粗面岩, 可以与玄武岩组成一套独特的岩石,称为橄榄安粗岩组合,也产于岛弧或活动大陆边缘以及 裂谷带。鉴于中性岩既可以与基性岩或酸性岩密切共生,也可以与碱性岩有亲缘关系,因此 它的成因十分复杂。即使是安山岩,也因它产出构造环境不同而有不同的成因解释。 碳酸岩碳酸岩碳酸岩碳酸岩carbonatite 在空间上和成因上与碱超基性杂岩体有关的、主要由碳酸盐矿物组成的火成岩。carbon atite 一词由挪威地质学家及矿物学家 W.C.布勒格于 1921 年正式引入地质文献。 岩石呈浅灰至灰白色;粒状结构,细至粗粒,有时呈巨晶结构;常为块状构造,有时见 原生条带、球粒和球体构造。化学成分特殊,与一般硅酸盐岩浆岩相比,富 CaO 及 CO2,贫 SiO2 及 Al2O3;与沉积碳酸盐岩相比,富 SiO2 及 Fe、Mg、Al、Ti、P 等的氧化物,而 CaO 及 CO2 较低。主要组成矿物为方解石、白云石及铁白云石,偶尔见菱铁矿。此外,还富含多 种(180 种左右)次要矿物和副矿物,如辉石类、金云母、磷灰石、天青石、铈族稀土氟碳 酸盐矿物、磁铁矿、铌钽矿物、铀钍矿物、萤石、碳硅石等。一般根据所含碳酸盐矿物分为 方解石碳酸岩、白云石碳酸岩、铁白云石碳酸岩和菱铁矿碳酸岩等。碳酸岩主要呈中心型侵 入杂岩体产出,产状有中心岩株体、环状、锥状及放射状岩墙、岩床、岩流及岩被等。已知 中心岩株由顶到底达 1 万米。碳酸岩常发生强烈分离结晶作用、熔离作用和碱交代作用。 碳酸岩的分布与深断裂有关, 主要产于古老地台边缘断裂系及褶皱带内中间地块断裂带。 空 间上它经常与碱性岩-超基性杂岩体或金伯利岩共生。 除南极洲外, 所有大陆都有碳酸岩的 分布。 成因说法不同,有下列几种①超基性岩浆衍生的碳酸盐岩浆结晶生成;②碱超基性岩 浆分离出的富 CO2 热液交代碱性岩或超基性岩生成;③富 CO2 的含矿热液充填围岩裂隙形 成碳酸岩伴生的矿产种类多,这是它与其他岩浆岩的重要区别。主要矿产有铈族稀土、铌、 铀钍、铁、钛、磷、铜、铅、锌、蛭石、萤石及碳酸盐原料等。 酸性火山玻璃岩酸性火山玻璃岩酸性火山玻璃岩酸性火山玻璃岩acid volcanic glass 黑曜岩、 松脂岩和珍珠岩的统称。 其组成物质的 80~100%为火山玻璃,是流纹质和英安 质岩浆在地表快速冷凝的产物。三者主要的区别是含水量不同,其中黑曜岩含水量很低(Na2O, Al2O3K2ONa2O。 ②MgO/SiO2 近于 1,当岩石强烈碳酸盐化时,Mg被 Ca替代, 使MgOCaO含量与 SiO2 近于相等。 ③岩浆富含 H2O 及 CO2,导致岩石强烈蚀变。 ④在微量元素方面,含一般超基性岩所共有的以 Cr、Ni、Co 为主的相容元素和含 Rb、Cs、 Ba、Sr、Zr、Nb、Th、REE、P 等为主的不相容元素 REE 主要含在钙钛矿和磷灰石中。金 伯利岩以 LREE 很富集的简单线形 REE 配分型式和 La/Yb 比值大部分为 80~200 为特征, 比大多数其他幔源镁铁质、超镁铁质岩浆岩高,这一特征反映了金伯利岩母岩浆的特征。 金伯利岩常呈岩筒、岩墙产出。有经济价值的原生金刚石矿床产于岩筒中。岩筒的面积 一般不足 1 万平方米,少数达 1 平方公里,最大的未超过 2 平方公里,常成群出现,著名 的南非金伯利岩就是由十多个著名的岩筒组成的岩筒群。金伯利岩岩墙厚度小,一般小于 2 米,但长度大,最长达 65 公里,成群出现则构成岩墙群,少数呈环状岩墙。金伯利岩岩床、 金伯利岩火山口、火山口湖以及火山沉积是少见的。金伯利岩形成的地质时代,自太古宙延 续至新生代,就世界范围看,主要形成于中生代晚期,但在一个相当规模的金伯利岩带或区域 往往是多时代的。 金伯利岩成因仍在探索中通过橄榄岩-CO2-H2O 系统的高压高温实验研究,金伯利岩 岩浆被认为是在富 CO2 条件下由金云母、菱镁矿、石榴二辉橄榄岩组成的碳化橄榄岩地幔 在 40~5010帕和 1000~1300℃的温压条件下的似低共熔作用产生的。并提出了来自地幔 深部的以 C-H-O为主的还原蒸汽的释放和渗透的底辟模式,使得在260公里上下深度的大陆 地盾地温线切割了橄榄岩-CO2-H2O 系统的固相线,从而发生了部分熔融和熔融底辟体的绝 热上升。由更深部位快速上升的金伯利岩岩浆可能形成携带金刚石的金伯利岩。对存在 C- O-H 流体的地幔橄榄岩的熔化条件P.T.fO2已开展研究,这将有助于大陆下的地幔的金伯利 岩岩浆和金刚石成因的认识。 普遍认为, 形成金伯利岩并富含金刚石的最有利的大地构造环境, 是具有古老大陆克拉 通地壳和其后长期有稳定盖层的地域。 不是所有的金伯利岩都含金刚石, 含金刚石较富的金伯利岩岩体已知为数不多。 尚未解 决的一个问题是金刚石是由富 CO2的金伯利岩岩浆直接晶出的还是混入金伯利岩中的上地 幔捕虏晶,还是两种情况都存在。已知上地幔石榴二辉橄榄岩和榴辉岩中赋存有金刚石。虽 然尚有不同的看法, 但人们对含金刚石的贫与富常有以下经验性或统计的规律 ①具火山碎 屑结构的金伯利岩, 若富含镁铝榴石二辉橄榄岩、 方辉橄榄岩和纯橄岩等上地幔包体或其矿 物包体,则金刚石富且质量好,含地壳围岩碎屑多的,则较贫。②具斑状结构的金伯利岩含金 刚石较富,呈显微斑状结构的较贫。③富含橄榄石且颗粒粗大的金伯利岩,含金刚石富,而富 含金云母的金伯利岩,含金刚石贫。④橄榄石含 Mg 和 Cr 越高,含金刚石也越富,铬铁矿含量 高和铬铁矿中 Cr/CrAl90%,金刚石含量高,富 Cr 贫 Al 的透辉石Cr2O31.2%含量较 多以及镁铝榴石含 Cr 高Cr2O32.5%,金刚石含量也高。 橄榄岩橄榄岩橄榄岩橄榄岩peridotite 橄榄石和辉石组成的超基性深成岩。 橄榄石一般为镁橄榄石和贵橄榄石; 辉石为斜方辉 石和单斜辉石;少量矿物有石榴子石、云母、斜长石等;副矿物为铬尖晶石、钛铁矿以及其 他金属矿物。在中国西藏的一些超基性岩中还发现了金刚石、石墨、碳硅石、锆石等矿物。 在化学成分上橄榄岩以 SiO2K2O 为特 征。安山岩与玄武岩常不易区别,一般认为,SiO252%,色率256 毫米)砾岩、大砾(64~256 毫米)砾岩、卵石(4~64 毫米) 砾岩和细砾2~4 毫米砾岩。 根据砾石成分的复杂性, 砾岩可分为单成分砾岩和复成分砾岩。 根据砾岩在地质剖面中的位置,可分为底砾岩和层间砾岩。底砾岩位于海侵层序的底部,与 下伏岩层呈不整合或假整合接触,代表了一定地质时期的沉积间断。如河北唐山震旦系底部 长城统石英岩质砾岩。层间砾岩整合地产于地层内部,不代表任何侵蚀间断。如中国北方寒 武系和奥陶系的竹叶状灰岩。 砾岩的形成决定于 3 个条件有供给岩屑的源区;有足以搬运碎屑的水流;有搬运能量 逐渐衰减的沉积地区。因此,地形陡峭、气候干燥的山区,活动的断层崖和后退岩岸是砾岩 形成的有利条件。 巨厚的砾岩层往往形成于大规模的造山运动之后, 是强烈地壳抬升的有力 证据。砾岩的成分、结构、砾石排列方位,砾岩体的形态反映陆源区母岩成分、剥蚀和沉积 速度、搬运距离、水流方向和盆地边界等自然条件。愈靠近盆地边界,沉积物的粒度愈大, 其中陆源碎屑总含量也愈高。这些对岩相古地理的研究都是非常重要的。此外,古砾石层常 是重要的储水层,砾岩的填隙物中常含金、铂、金刚石等贵重矿产,砾岩还可作建筑材料。 硅质岩硅质岩硅质岩硅质岩siliceous rocks 由化学或生物化学作用形成的以二氧化硅为主要造岩成分的沉积岩。 也称燧石岩。 一般 含 SiO2 在 80%以上,常可达 95%以上。其中 SiO2 矿物不是来自碎屑,而是来自生物的硅 质骨骼、壳体或碎片,由化学作用直接沉淀或交代作用产生。火山活动可提高海洋中的硅质 含量,也是硅质岩中硅的主要物源。硅质岩中主要矿物是蛋白石、玉髓和自生石英。硅质岩 有两大类结构。一类是生物结构,在硅质岩中显微镜下可看到放射虫、硅藻或硅质交代残留 的钙藻等。另一类是非生物的化学沉淀结构。原生沉淀的硅质一般是非晶质结构,但是经过 成岩作用,非晶质蛋白石转变为结晶质玉髓和石英,成为结晶质结构。硅质岩分为层状硅质 岩和结核状硅质岩,以及不规则交代的硅质岩等构造。硅质岩有由硅质壳生物堆积的、化学 沉淀的、 成岩结核化的和硅质交代碳酸盐岩的等数种成因。 但是海水中硅质的富集往往与火 山活动带来的硅质有联系。 硅质岩分为 3 类 ①生物硅质岩,如由放射虫球状体堆积而成的放射虫硅质岩;主要由硅质海绵骨针堆积 并由化学沉淀的 SiO2 胶结形成的海绵硅质岩;主要由硅藻组成,并由粘土质充填或混杂胶 结而成的硅藻土。放射虫硅质岩又可分两大类,一类是地槽型放射虫硅质岩,与深海洋壳型蛇 绿岩、混杂岩共生,在中国西藏的三叠系侏罗系、新疆的寒武系奥陶系和内蒙的泥盆系 中都有这类放射虫硅质岩;另一类是地台型放射虫硅质岩,与浅海碳酸盐岩和碎屑岩共生,出 现在地台的裂陷带, 在中国广东下二叠统的当冲组和江浙一带的鸡山组都有这类放射虫硅质 岩。硅藻土在陆相湖泊中沉积较丰富,在中国的山东、吉林和云南等地,有多处第三纪沉积 的硅藻土矿床。 ②化学硅质岩,由沉积的或交代碳酸盐或其他矿物的 SiO2 为主要成分的岩石,质地坚 硬,一般称为燧石岩。含氧化铁杂质的,称铁质碧玉岩,常呈红色、绿色或黄色;含有机炭的, 称炭质碧玉岩,常呈黑色;燧石岩和碧玉岩在元古宙的地层中经常出现。 ③凝灰硅质岩,由脱玻化玻屑为主要造岩成分的蛋白石岩,又称瓷土岩。其中蛋白石呈 超显微状球体集聚状,孔隙多,质地较轻,含少量粘土成分,是火山灰沉积在湖、海中改造 而成的一种特殊的硅质岩。 凝灰硅质岩或瓷土岩常出现在中生代以后的地层中, 例如在黑龙 江、嫩江一带有其分布。 磷质岩磷质岩磷质岩磷质岩phosphatic rocks 富含磷酸盐矿物的化学-生物化学沉积岩。又称磷块岩。P2O5 含量大于 5~8。磷酸 盐矿物主要是磷灰石的变种,常见的有羟基磷灰石、碳磷灰石、氟磷灰石和氯磷灰石。有些 磷质岩中含铈、镧等稀土元素,而成为稀土磷质岩。在显微镜下沉积磷质岩呈隐晶结构,层 状构造,与黑色页岩、硅质岩或碳酸盐岩互层,有时呈透镜状、结核状或内碎屑团块或角砾 状构造。磷质岩也可成犬牙交错构造与泥晶石灰岩渐变或过渡。磷灰岩主要类型有磷块岩, 一般是成层的,含磷品位较高,P2O5 含量在 12%以上;磷质页岩或磷质泥灰岩,一般是黑色 页岩或硅质岩层内夹层,P2O5 含量 8~12%;含磷沉积岩,含磷结核的页岩或灰岩,磷质部 分胶结的砂岩等的 P2O5 含量为 5~8%;鸟粪磷块岩,含磷极高,一般在 30%以上。 磷质岩主要有三种成因。 ①海洋沉积。 由海洋生物骨骼中分解出的磷质或海底火山喷发 析离在海水中的磷质被上升的海洋水流带到浅海台地富集而成。 这种成因的磷质岩呈稳定的 层状,也可呈结核状,是工业用磷矿的主要类型。②风化残积。在含磷质岩石(岩浆岩见 火成岩、变质岩或沉积岩)的风化带由于淋滤而形成残坡积磷质岩或洞穴堆积,使分散的 磷质聚集为较富的磷质岩; ③主要是海鸟的粪便堆积而成, 在中国西沙和南沙群岛有鸟粪磷 块岩分布。磷质岩主要用于制造磷肥,也用于化学工业如制药品、火药等。 铝质岩铝质岩铝质岩铝质岩aluminous rocks 富含氧化铝和铝硅酸盐矿物的化学沉积岩。又称铝土岩或铝钒土。Al2O3 含量大于 40 %,Al2O3/SiO2 比值大于 2.5 的铝质岩称为铝土矿铝质岩中主要含铝矿物有三水铝石、一水 铝石和勃姆石。常含有高岭石和伊利石。铝质岩一般具胶体结构,矿物颗粒细小,常小于 0. 01 毫米;常有内碎屑状颗粒结构。铝质岩可具有鲕状、豆状等结构和葡萄状、块状、凝块 状构造,有时成角砾状凝块结合体构造。 铝和铁一样都是原岩风化过程中趋于稳定的元素, 因此铝质岩常常出现在原岩风化壳滞 留带中。中、基性岩浆岩或巨厚石灰岩经风化,残留的 Al2O3 进入水盆地沉淀而形成铝质 岩, 未经远程搬运而在原地或近地堆积则形成红土型铝土矿。 固结成岩后再次溶塌堆积的铝 土矿是一种特殊的铝质岩。 铝质岩按成因可概略地分为下列 2 类①残积铝质岩,产于基性岩和中基性岩的强烈风 化带。 著名的牙买加及邻区的红土型铝土矿属于这种类型, 中国福建和海南岛也有这类铝质 岩分布。②沉积铝质岩,具有层位稳定的特点,一般分布于碳酸盐岩侵蚀面之上。中国的贵 州、河南、山西等地的寒武系或奥陶系石灰岩与石炭纪含煤岩系之间的侵蚀面上,广泛发育 沉积铝质岩或铝土矿层。 一般红土残积型铝质岩是以三水铝石为主要含铝矿物, 而沉积型铝 质岩是以一水铝石为主要含铝矿物。 沉积的铝质岩或铝土矿层, 经过岩溶作用塌陷再堆积而 成为块状铝质岩或铝土矿是一种特殊的例子,在广西一带存在这类铝质岩。 石灰岩石灰岩石灰岩石灰岩limestone 主要由方解石组成的碳酸盐岩。常简称灰岩。古代石灰岩则是由低镁方解石组成。石灰 岩成分中经常混入有白云石、石膏、菱镁矿、黄铁矿、蛋白石、玉髓、石英、海绿石、萤石、 磷酸盐矿物等。此外还常含有粘土、石英碎屑、长石碎屑和其他重矿物碎屑。现代碳酸钙沉 积物由文石、高镁方解石组成。 分类主要有两种一种是化学成分的分类,多被化工等部门采用;另一种是结构多级分 类,多被地质、石油等部门采用。 20 世纪 50 年代末至 60 年代初提出的石灰岩结构分类主要有①福克分类。该分类根 据异化颗粒、 泥晶基质、 亮晶胶结物为三角图的三端员组分, 将石灰岩划分为淀晶粒屑灰岩、 泥晶粒屑灰岩和以泥晶方解石为主的正常化学灰岩。此外还划分出原地礁灰岩和重结晶灰 岩。②顿哈姆的结构分类。是以颗粒和泥晶(或灰泥)为两端员组分的分类。将石灰岩分为