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侵入岩的主要类型
1.辉长岩
辉长岩(gabbro)是基性深成岩的代表性岩石,呈黑色、灰黑色或带红的深灰色。一般为中-粗粒半自形粒状结构,其中的基性斜长石和辉石自形程度相同,都呈半自形或他形颗粒,是从岩浆同时析出的结果,是基性深成岩相的典型结构,称为辉长结构(gabbro texture)(图2-9a)。堆晶的辉长岩中也经常发育堆晶结构。岩石呈块状构造,但条带状构造也很常见,由含辉石较多的深色条带和含斜长石较多的浅色条带相间而成。
图2-9 基性侵入岩的典型结构
(据路凤香和桑隆康,2002)
(a)橄榄辉长岩的辉长结构;(b)富磁铁矿辉长岩,介于辉长结构和辉绿结构之间的过渡结构;(c)辉绿岩的辉绿结构
辉长岩中的主要矿物成分是斜长石和辉石,次要矿物为橄榄石、角闪石和黑云母。偶尔含正长石和石英。副矿物常有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、磷灰石和尖晶石。辉石多呈半自形-他形晶粒,黑色短柱状,可蚀变为绿泥石、角闪石、阳起石、透闪石等次生矿物;斜长石主要是基性斜长石,通常为An50的拉长石(An50-70)、培长石(An70~90),多呈厚板状半自形晶体,新鲜斜长石易见聚片双晶,斜长石常蚀变为钠长石、绿帘石、黝帘石等矿物的集合体,此时斜长石呈淡黄绿色,光泽较暗淡。
辉长岩呈规模较小的侵入体,往往与超基性岩及闪长岩等共生。
辉长岩可按其中铁镁矿物和铝硅酸盐矿物的含量划分为下列种属(表2-2)。
表2-2 辉长岩的种属划分
◎暗色辉长岩:铁镁矿物含量>65%,若铁镁矿物进一步增加时,则过渡为超镁铁岩。
◎辉长岩:铁镁矿物含量为35%~65%,硅铝矿物含量亦为35%~65%。典型辉长岩的辉石(或橄榄石、角闪石)和斜长石的含量比近于58:42。这是最为常见的种类(图2-10)。
◎浅色辉长岩:铁镁矿物含量仅为10%~35%。
◎斜长岩:铁镁矿物含量<10%。斜长石含量>90%。这类岩石不多见,常与辉长岩共生。一般认为是相当于辉长岩的熔浆分异产生的,但也有人认为是由地壳深部或上地幔的深熔作用形成的。
图2-10 橄榄辉长岩(格陵兰,正交偏光,视域宽度5.4mm)
(据Gill,2010)
近于等量的辉石和板状基性斜长石均呈半自形粒状,构成辉长结构
若按岩石中的次要矿物的种类,还可将辉长岩划分为橄榄辉长岩、角闪辉长岩和正长辉长岩等。若暗色矿物全部为橄榄石者,则称为橄长岩。
依据广义的辉长岩中含有橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、角闪石和斜长石等矿物所构成的三种矿物组合:斜长石、辉石和橄榄石,斜长石、斜方辉石和单斜辉石,斜长石、辉石和角闪石,则可应用国际地质科学联合会(IUGS)推荐的命名三角图,分别进行详细的岩石分类命名(图2-11)。
2.辉绿岩
辉绿岩(dolerite,diabase)是一种浅成的基性侵入岩,多形成岩床、岩墙等,颜色为暗绿或黑色。矿物成分与辉长岩相似,即由辉石和斜长石组成,两者含量近乎相等,但结构与辉长岩不同。辉绿岩具典型的辉绿结构和斑状结构。辉绿结构(diabasic texture)专指在这类基性浅成岩中,较自形的长条状斜长石微晶和他形粒状微晶的辉石等暗色矿物组成。辉石等暗色矿物充填于杂乱交错的长条状斜长石微晶所组成的空隙中(图2-9c,图2-12)。在基性岩中,有时辉绿结构与辉长结构不是截然的,可以具有过渡的特征,称为辉长-辉绿结构(图2-9b)。具有斑状结构的辉绿岩称为辉绿玢岩。辉绿岩中的斜长石常被蚀变为钠长石、黝帘石、绿帘石等矿物集合体,辉石可蚀变为绿泥石、角闪石等矿物。
图2-11 国际地质科学联合会(IUGS)推荐的辉石岩命名三角图
(据Phipotts&Ague,2009)
图2-12 辉绿结构(辉绿岩,视域宽度5.4mm)
(据Gill,2010)
矿物为斜长石、辉石、橄榄石
侵入岩类
(一)基本特征
镁铁质侵入岩由于侵位深度较大,冷却速度较慢,岩浆有足够时间结晶,岩石粒度较粗,通常根据实际矿物含量来定名(第四章,图4-20)。镁铁质侵入岩的代表性岩石是中粗粒的辉长岩和中细粒的辉绿岩,矿物以基性斜长石和普通辉石为主(表7-1)。
表7-1 镁铁质侵入岩中矿物简表
注:本章的 “顽火辉石” 为狭义的顽火辉石、古铜辉石和紫苏辉石的总称(Deer et al.,1992);低钙辉石指x(Ca2Si2O6)<15%的辉石。
◎斜长石:斜长石:主要为An >50的基性斜长石,常为拉长石或培长石,呈自形-半自形板状产出,聚片双晶发育,偶见环带结构。常发生钠黝帘石化、碳酸盐化或绢云母化等。
◎辉石:单斜辉石为主,其次斜方辉石;单斜辉石常见为普通辉石、透辉石及两者的变种异剥辉石,也可出现低钙的易变辉石,单斜辉石中常出现席勒构造(Schiller’s structure)或斜方辉石的出溶页片,简单双晶和反应边结构常见。斜方辉石主要为低钙的顽火辉石,有时可见其中有单斜辉石的出溶页片。常发生绿泥石化、皂石化、碳酸盐化或纤闪石化蚀变。
◎橄榄石:主要为贵橄榄石,圆粒状为主,除橄长岩中常见外,其他岩石中为次要矿物,在含石英的辉长岩、苏长岩中不存在橄榄石。在橄榄石外围通常可见斜方辉石、单斜辉石甚至角闪石的反应边。常蚀变为蛇纹石、皂石、绿泥石等。
◎次要矿物:角闪石多为原生褐色或棕色的普通角闪石,偏碱性岩石中常见棕闪石(红棕色)或钠质角闪石。发生次生变化后成为无色或淡绿色的透闪石、纤闪石等。黑云母常出现在含石英的辉长岩或苏长岩中。石英和碱性长石常呈填隙物充填在其他矿物之间。
(二)结构构造
镁铁质侵入岩以辉长结构和辉绿结构为主,也可见嵌晶含长结构、反应边结构、包含结构和堆晶结构等。
◎辉长结构:是中深成基性侵入岩(辉长岩)的典型结构,表现为基性斜长石和辉石的自形程度相近,均呈现半自形-他形粒状。在Di-An体系相图(见第五章)中,辉石的首晶区随PH的增加而扩大,而斜长石的首晶区正好相反。在相当于中-深成相(深6~7km,PH≈2×108Pa)条件下,An-Di的共结点在An=50%左右,与镁铁质岩浆的An-Di组成相当,结晶作用基本上是在共结点处由辉石和斜长石同时结晶来完成的,因此会形成辉石与斜长石两矿物自形程度相近的辉长结构(图7-1a)。
图7-1 辉长岩和辉绿岩镜下素描(转引自路凤香和桑隆康,2002)
◎辉绿结构:是浅成镁铁质侵入岩(辉绿岩)的典型结构,也可出现于玄武岩中。斜长石和辉石颗粒大小相差不多,单个他形辉石颗粒填充于较自形板条状斜长石晶体形成的近三角形空隙中。在浅成相条件下,PH降低(PH <108Pa、D <3km),Di-An共结点移向Di一侧,镁铁质岩浆首先结晶斜长石,直到熔体组成达共结点辉石才同时晶出,因此,形成了斜长石自形程度好于辉石的辉绿结构(图7-1c)。
◎嵌晶含长结构:即在大的辉石晶体中,杂乱地包含着一些自形程度较高的斜长石,构成嵌晶含长结构,主要见于辉长岩和辉绿岩中。
◎包含结构:即大的他形角闪石包裹辉石、单斜辉石包裹斜方辉石、辉石包裹橄榄石或斜长石包裹暗色矿物等现象。
◎堆晶结构:见第六章超镁铁质岩。
镁铁质侵入岩构造主要为块状构造,也常见带状构造和球状构造。
(三)产状及侵位机制
镁铁质侵入岩的产状可依据岩石类型分为两类:辉绿岩通常以厚度较小的岩墙和岩床为主,辉长岩可呈现厚层的岩墙和岩床,但主要以岩株、岩盖、岩盆等独立岩体产出,还可与超镁铁质岩共同组成层状侵入体。也有少量以镁铁质包体形式产于花岗岩类侵入岩中,有的可作为岩浆混合的证据。
◎镁铁质岩墙(岩床)和岩墙群:单个岩墙的厚度通常数厘米到数百米不等,延伸可达数十到数百千米,有的岩墙甚至可超过1000km。镁铁质岩墙中心通常为辉绿岩(较厚的也可能为辉长岩),就位浅的通常出现冷凝边。岩床的单层厚度很少超过百米,但一个地区多层岩床的总厚度却可达数千米。由若干条(最多的可达数百条)平行的或放射状分布的岩墙组成的集合体称为岩墙群。岩墙群常常是大火成岩省(large igneousprovince)的组成部分,代表了大火成岩省的根带。岩墙群的出现代表了岩石圈的伸展作用,在太古宙和古元古代地体中的岩墙群还被作为存在地幔柱的证据。地球上最大的岩墙群是加拿大地盾西半部的中元古代(1267Ma)麦肯齐(Mackenzie)岩墙群,其宽达500km,长达3000km(Schwab et al.,2004)。我国华北克拉通的古元古代岩墙群也具有代表性(Peng et al.,2008)。
玄武质岩浆以岩墙还是岩床的方式就位,主要取决于地壳中的岩浆体所受最小的阻力方向。图7-2a显示理想状态下扩张岩墙顶端所受应力,岩浆体在顶端(z1-z2)向上的扩张主要受以下几个因素控制:Pm岩浆的内压,σ3区域应力场最小主应力,κ为围岩的抗张强度(地壳岩石一般为50MPa),当满足Pm>σ3+κ时,岩墙将持续向上延伸。
图7-2 岩浆顶端扩张所应力示意图(据Robin,2010)
σ3—地壳最小主压应力;Pm—岩浆内压;
—岩床上覆岩石的平均密度;g—重力加速度;h—岩床就位深度,等于上覆岩层厚度
岩床就位通常发生在相对较浅的部位,垂直方向的静压构成了最小主应力,在这种状态下(图7-2b),破裂在侧面的传播 。在浅层的沉积岩中,岩浆和沉积岩中孔隙水接触时产生的水蒸气有助于降低围岩的抗张强度κ,使其近似为0,岩床的传播只需要岩浆的内压克服围岩的静压即可。
◎锥状岩席和环状岩墙:通常围绕较大的岩体分布,可延伸到岩体之外的围岩中,平面上通常呈现弧形,锥状岩席产状内倾,环状岩墙产状外倾。Anderson(1938)分析了形成锥状岩席和环状岩墙的应力状态,绘制了应力迹线图解(图7-3),揭示了锥状岩席和环状岩墙的成因。如图7-3a所示,岩浆上升侵位过程中,对上覆围岩造成强大的挤压力。此时,围岩中最小主应力迹线如图中细实线所示,自岩浆房向外呈辐射状,因此形成剖面上呈锥状的张裂系,被岩浆充填形成锥状岩席。环状岩墙与此相反,同岩浆的压力逐渐减小有关。围岩中最小主应力迹线如图中虚线所示,近平行于岩体与围岩的接触界面,最大主应力迹线如细实线所示与接触界面近于垂直。图7-3b中的粗实线代表与最小主应力迹线相交约30°方位的剪应力迹线方向形成的剪裂面,经岩浆充填后形成环状岩墙。
层状侵入体是镁铁质侵入岩的主要产出形式,通常和超镁铁质岩或斜长岩共生,其产出形式及成因可参见第六章超镁铁质岩部分。层状镁铁质-超镁铁质侵入体是许多重要经济价值矿床的母岩,如铂族元素(PGE)、铬铁矿及硫化物矿床。
图7-3 锥状岩席(a)和环状岩墙(b)成因机理图(据Anderson,1938;转引自Shaw,1980)
(四)分类及常见种属
镁铁质侵入岩可根据硅碱图划分为碱性系列和亚碱性系列(见图4-2)。亚碱性系列包括钙碱性和拉斑玄武岩系列。碱性系列以碱性辉长岩类为代表,亚碱性系列以辉长岩类为代表。与俯冲有关造山带内的镁铁质侵入岩通常属钙碱性系列,而大的层状镁铁质侵入岩通常属拉斑玄武岩系列。进一步,可结合定量矿物统计来进行岩石定名(见图4-16,图4-20)。
1.辉长岩类(亚碱性系列)
组合指数δ<3,SiO2可以是不饱和的(出现橄榄石),也可以是饱和的(不出现橄榄石)。富CaO、Al2O3、MgO、FeO、Fe2O3;贫碱(K2O+Na2O约4%)为特征。岩石中Na2O一般大于K2O,CaO较稳定(约10%),MgO、TFeO变化较大。常见种属有:
◎辉长岩(gabbro):具中至粗粒结构、辉长结构,主要矿物成分是基性斜长石和单斜辉石,还可出现贫钙的顽火辉石,有时可见小的石英充填在间隙中。多见块状、条带状、火成层理构造,一般呈独立的岩体分布,但也可以出现于某些厚层火山岩浆的中心相。根据斜方辉石(Opx)和单斜辉石(Cpx)的相对含量,可进一步分为辉长岩(Cpx>Opx)、苏长岩(Cpx<Opx)和辉长苏长岩(Cpx≈Opx)。当橄榄石或角闪石含量大于5%时,可作为前缀参加定名。
◎辉绿岩(diabase):一种中细粒的浅成相侵入岩,主要由普通辉石和高钙斜长石(An >50)组成。矿物成分和化学成分与辉长岩相似,可呈岩墙或岩床等产出,暗绿或黑绿色,具典型的辉绿结构(图7-4b),含斑晶时称辉绿玢岩,斑晶成分为斜长石及暗色矿物。
◎橄长岩(troctolite):中粗粒的火成岩,主要有高钙斜长石和橄榄石组成。具嵌晶结构,如印度洋洋中脊橄长岩(图7-5)。
◎苏长岩(norite):中粗粒的火成岩,主要由斜长石和斜方辉石组成。
◎辉长苏长岩(gabbronorite):中粗粒的火成岩,主要由高钙斜长石、普通辉石、顽火辉石(两类辉石的含量近于相等)组成。
◎斜长岩(anorthosite):中粗粒的火成岩,斜长石含量超过90%。按暗色矿物含量,已不属镁铁质侵入岩,但通常和辉长岩共生,位于层状侵入体的上部,可能是岩浆分异的结果。
2.碱性辉长岩类
与辉长岩相比,碱性辉长岩在化学成分上富碱,K2O+Na2O均大于5%,可达9%,一般为Na2O>K2O,K2O>Na2O者少见,SiO2、MgO较辉长岩低。在矿物成分上除了橄榄石之外,还有少量的似长石(霞石或方沸石),表明来自硅不饱和岩浆的结晶,有时也出现少量的角闪石及黑云母。碱性系列辉长岩同辉长岩最大的区别是,碱性辉长岩中不出现低钙辉石(顽火辉石或易变辉石),而辉长岩中出现低钙辉石。普通辉石的成分通常被相对贫钙的成分抑制,这种现象在矿物的微观结构上可体现:在辉长岩中辉石斑晶缓慢结晶时通常出现细小的晶内出溶片理及页理,而碱性辉长岩中普通辉石由于无低钙辉石成分,通常无出溶现象。碱性辉长岩中普通辉石通常为棕色、淡紫色等多色性的高钛辉石变种,还出现副矿物如棕色的高钛角闪石等。常见的种属有:
图7-4 辉长岩类
图7-5 印度洋洋中脊橄长岩
(Paul T.Robinson提供)
◎碱性辉长岩(alkali gabbro):由基性斜长石、碱性辉石和正长石组成,可含霓石、棕闪石、黑云母、橄榄石,斜长石多于碱性长石,霞石含量可多可少。当霞石很少、正长石增加,则过渡为正长辉长岩(图7-6a)。碱性辉长岩的浅成相称碱性辉绿岩(图7-6b)。
图7-6 碱性辉长岩
◎霞斜岩(theralite):又称企猎岩。主要由含钛普通辉石、基性斜长石和霞石组成,碱性长石含量很少或无,有少量的黑云母和橄榄石。暗色矿物占约50%,霞石含量一般较少(10%~15%),结构特征是斜长石比碱性长石和霞石自形。
最常见的侵入岩是什么?
虽然不知道多少年前的了,看到了就要说一下。不知道问问题的人是不是地质学专业的,可以去查书的。岩浆岩分侵入岩和喷出岩。每一种又都有不同性质的。侵入岩有代表性的包括:橄榄岩、辉长岩、闪长岩、花岗岩。喷出岩有代表性的包括:科马提岩、玄武岩、流纹岩、安山岩。
上述顺序是按照超基性、基性、中性、酸性的顺序写的。上边所写的岩石名称都是大类,要是需要细节定名的话,需要用的火成岩的QAPF图解来分类,诸如碱长花岗岩、英云闪长岩等等,看你所需要的程度而定。
岩浆岩、沉积岩、变质岩主要主要代表岩石有那些
一、岩浆岩
1、花岗岩
花岗岩是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和云母,浅灰色和肉红色最为常见,具有等粒状结构和块状构造。
2、玄武岩
玄武岩是一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主,黑色或灰黑色,具有气孔构造和杏仁状构造,斑状结构。
3、安山岩
喷出岩之一,分布很广,仅次于玄武岩。主要矿物成分是斜长石、角闪石和少量的辉石等。新鲜时呈灰黑、灰绿或棕色,具斑状结构。
二、沉积岩
1、砾岩
是粗碎屑含量大于30% 的岩石。绝大部分砾岩由粒度相差悬殊的岩屑组成,砾石或角砾大者可达1米以上,填隙物颗粒也相对比较粗。具有大型斜层理和递变层理构造。
2、砂岩
在沉积岩中分布仅次于黏土岩。它是由粒度在2~0.1毫米范围内的碎屑物质组成的岩石。在砂岩中,砂含量通常大于50%,其余是基质和胶结物。
3、粉砂岩
岩中,0.1~0.01mm粒级的碎屑颗粒超过50%,以石英为主,常含较多的白云母,钾长石和酸性斜长石含量较少,岩屑极少见到。
三、变质岩
1、大理岩
接触热变质岩,白、灰绿、黄或浅蓝色,等粒或变晶结构,块状构造,主要矿物为方解石、白云石;次要矿物为透闪石、透辉石。
2、蛇纹岩
接触交代变质岩,灰绿-黄绿色,隐晶质变晶结构,块状构造,主要矿物为蛇纹石;次要矿物为磁铁矿、钛铁矿。
3、板岩
区域变质岩,灰至黑色,隐晶质变晶结构,板状构造,主要矿物为石英、粘土、绢云母。