1、岩石学与地质学若干问题讲座 在中国地质大学(北京) 南大地科系周新民 2010. 10. 25-28 101025 第一讲 火山作用与火山岩ppt画面166幅 101026 第二讲 岩石大地构造与花岗岩地质以华南花岗岩为例 ppt画面124幅 101027 （答疑-讨论或座谈会） 101028 第三讲 教育-科研的价值观与科学研究的选题-论文发表 ppt画面191幅,火山作用与火山岩,南京大学 地科系 周新民E-mail: M: 1 3 7 7 0 5 0 7 1 2 6 2010 10 25,中国地大(北京) : 育才之摇蓝,在中国地质大学(北京) 讲座 1,五大连池火山 火成岩命名与定义
2、火山景观与火山地质 大陆玄武岩：玄武岩定义 岩相学 火山弹 捕虏体 捕虏晶 巨晶 大洋玄武岩：洋脊玄武岩 洋岛玄武岩洋壳剖面（蛇绿岩套） 玄武岩研究岩石地球化学方法 火山与地震 火山喷发流 喷发类型 油气儲集空间 流纹岩 造山带火山岩系,提 纲,五 大 连 池 火 山,中国近代火山一例,五大连池火山考察图,五大连池 位于 哈尔滨市西北约500km,主 要 考察点,五个连池 康熙年间喷发的玄武岩 堵塞 白河 形成5个串珠状堰塞湖 称五大连池 纵长20余km 总面积40km2 容水1.7亿m3 由于池水溶解熔岩矿物质不同 使池水呈色各异,头池(最南)和二池的水呈浅棕色 略带绿 三池水 呈蓝色 并略
3、紫 四池池水 发黄 略透绿 五池 绿而浅黄 此外 湖底还有各种颜色的沉 积物和藻类 与湖水相互衬托,五大连池火山 简介(1) 形成于距今几十万年至公元1721年的康熙年间 其中老黑山 火烧山最晚喷发 为1719-21(即康熙58-60)年 由15座火山+5个串珠状火山堰塞湖(即五大连池)组成 总积约1200km2 所有火山 都位于NE向和NW向井字形断裂构造交汇点 主体岩石为高钾碱性玄武岩 老黑山海拔516m 面积59km2 漏斗状火口 深136m内壁陡峭65-85内径350m 火烧山位于老黑山北东3km 海拔390m (地面海拔217m)面积9.5km2 火口内壁陡峭 直径400m 深63m
4、,五大连池火山 简介(2)重要火山景观如下火山熔岩与漏斗形火山锥 熔岩隧道构造 绳状熔岩 ( 俗称“石龙” )自碎火山碎屑岩 ( 俗称“翻花石” )喷气锥与熔岩饼火山弹 ( 异形 微形/巨形 有核/无核 )冷矿泉,漏斗形火口老黑山火山 喷发于“1720.1.14” 至 “1721.3.18 ” 持续14个月火烧山火山 喷发于“1721.4.26”至“1721.5.28”持续1个多月,向背的火山斜坡角一般小于碎屑静止角26 (五大连池火烧山),遥望火烧山,崩塌漏斗形火山口(五大连池老黑山火口 直径350m 深145m 内壁陡峭 形成于康熙57-58年(1720-21) 山顶：N4842.992E
5、12607.644高度514m ),炽热岩浆喷发后内部产生巨大气泡所留下空间,夏威夷 1963,绳状熔岩(俗称“石龙”) 是中慢速运移玄武岩流特征性表层构造 岩流流速取决于粘滞度和地形坡度 慢速速率约6m/24h 而快速 可达60km/h 绳状体外凸弧顶 指示岩流前进方向,向,流 向,流 向,流,五 大 连 池 老 黑 山,向,五大连池老黑山绳状熔岩 周海翔摄 引自中国国家地理2008年第10期,参考资料_厄瓜多尔 巴突罗姆岛 ( 1986 2 13 ) 绳状熔岩构造：运动中的薄层玄武岩缓流,趾状熔岩: 五大连池老黑山 由平坦地势上缓慢流动小股岩流形成,喷气-熔岩锥 是近代火山特征构造 在五大
6、连池火烧山东北 连绵散布几十座 成因是:类似火山弹的熔岩饼低空贱落于喷气孔近侧 堆砌而成,五 大 连 池 火 烧 山 东 北,五 大 连 池 火 烧 山 东 北,喷气-熔岩锥成因的进一步解释中薄层(2-3m)玄武岩流缓慢“泛流” 其表层呈熔渣状自碎中-小稜角形碎块 中下部仍为未固结熔岩 但其下伏湿地 使岩流捕获湿地水份 发生喷气并带出部分岩浆 呈饼状 堆积在喷气孔四周,五 大 连 池 火 烧 山,是慢速运移的玄武岩流表层的特征构造 据对现代夏威夷火山观察 当岩流一昼夜前进6米时 其顶 侧 前峰表层 呈固化-半固化结壳而岩流内部仍呈流状 故继续慢移 并冲破表层 如此反复 构成上层渣状自碎碎屑岩与
7、下部熔岩共存的双层结构,火烧山,老黑山,结壳-渣状熔岩 实为熔岩自碎碎屑岩(俗称“翻花石”),冮苏句容赤山12层玄武岩流及其顶部岩流自碎碎屑岩1978,可能与之相仿的现代火山景观,类同于火烧山-老黑山的夏威夷基洛韦厄 缓慢流动的“啊啊型”玄武岩流,夏威夷基洛韦厄火山喷发一天/几小时后游客正在观看未全固化的绳状熔岩,流动的“啊啊型”玄武岩流： 其表层呈碎块 锯齿-尖角状岩块,碎块熔岩(俗称“石海”/“石塘” 碎块最大直径5m) 由巨厚岩流 自碎形成 其成因与结壳-渣状玄武岩相仿 但因熔岩层巨厚(一般10m) 自碎碎块也就巨大,内蒙大兴安岭阿尔山,五大连池 东-西龙门山,碎块最大直径 5m,冬日“
8、石海”_碎块熔岩:,由巨厚岩流 自碎形成 其成因与结壳-渣状玄武岩相仿 但因熔岩层巨厚(一般10m) 自碎碎块也就巨大,冷泉与泥疗(药泉山)五大连池为世界三大冷泉之一(另二个是法国“维希”和俄罗斯“高加索”) 夏天刺骨凉感 含40种微量元素 因二氧化碳溶解于地下水为吸热反应所致 属重碳酸镁钙型矿泉水,羊尾 沟,五大连池全新世火山 特征性地貌,全新世-近代中心式喷发的火山 在地貌上 以单一外倾锥体 坡角一般小于26度碎屑静止角 显著羊尾沟 无中央岩株 无环状/放射状岩墙 无塌陷构造(倾向向背)为特征 俗称马尔火山(MAAR)如大同火山群 安徽女山 海南马鞍山等,火山地貌与地质年龄,圣海伦斯 19
9、80,大同火山是我国著名 第四纪火山群之一,火成岩分类 命名和岩浆的产生,分类是人们认识自然的阶段性总结 不能不要 火成岩分类有矿物分类和化学分类两种方法前一种主要用于显晶质侵入岩后一种主要用于稳晶质火山岩 火山岩因喷发-固结快 相对于侵入岩而言就较少受岩浆之外物质“污染” 因此是研究岩石化学属性主要对象 鉴定岩石主要凭藉依据 依次是矿物-化学而微量元素 基本不予考虑 除非前二种因素全失效但微量元素在岩石成因示踪上有重要意义 发生岩浆有三条件 即加热 加水 减压 满足其一即可,基本观点:, 太阳系 行星有几颗? 060824 布拉格 9/8/12/53 ?,水 金 地球 火 木 土 天王 海王
10、 冥王星,大星系 由小星系碰撞而成 形成历时 5+4亿年 由17年前的太空哈勃镜摄回 距地球6300万光年远,火成岩分类和命名 是个古老的议题 反映人们对自然界认识的阶段性总结, 人人能做到的事: 看到全岩主量化学 即能估计它所属岩石大类 矿物组成 反之亦然,分类和命名是不能不要的约定 又不要死守的约定如何将数据 “看活”了影响分类命名因素的权重矿物组合化学成分 主量元素微量元素简单 复杂 词根 前缀如何尊重命名优先权 岩石命名的原则等化学岩石和岩系, “ 地质教育中偏光显微镜：是潮流 还是落后？ ”拿学位的 要用过显微镜(D Kile ELEMENTS 2006 2(4) 197 ) 岩石学
11、家功底是善用“镜子”,石榴石二辉橄榄岩 福建明溪大洋窝,流纹岩石泡 江苏溧阳,凝灰岩 山东五莲,微型玄武岩火山弹,如何将数据(主量及微量比值)“看活” 了？,据火成岩矿物组合 确定岩 石名称 与主量 元素,如果熟悉矿物化学资料 当知道了岩石主要实际 矿物含量或最主要氧化 物含量 (%) 后 就可估 计出对应的岩石大类和 最主要氧化物含量 (%) / 最主要实际矿物组合,Pl,Kf,Q,Py,Amp,Mica,Clays,Oth-Sil,Non-sil,据火成岩矿物组合 确定岩石名称与主量元素,橄榄石 (Fe,Mg)2SiO4 SiO2 39% MgO 40% 斜方辉石 (Fe,Mg)2Si2O
12、6 SiO2 54% 普通辉石 (CaNaK)Al(AlSi)2O6 SiO2 48% 角闪石 CaNaK(Al4O11)2(OH) SiO2 39% 黑云母 KAl(AlSiO3O10)(OH) SiO2 39% K2O 10% 石 英 SiO2 SiO2100% 钾长石 KAlSi3O8 SiO2 71% K2O 8% 斜长石 NaAlSi3/CaAl2Si2O8 SiO2 68-50% 霞 石 NaAlSiO4 SiO2 40% Na2O 16%,例 钾长石 SiO2%的计算 K2O Al2O3 6SiO2SiO2=60.1 6 /(44.2+102.4+60.1 6) = 71%,实
13、用 矿 物 化 学,橄榄石 磁铁矿/赤铁矿+Ol 钾长石 泥化(高岭蒙脱石+绿泥石混合 石为主) 较少绢云母化伊丁石(4种表现) 辉 石 绿泥石/蛇纹石 斜长石 绢云母化/绿帘石/绿鳞石/蒙脱石/长石 泥化/葡萄石/沸石 角闪石 绿泥石/黑云母 石 英 不变化/水化纤闪石/绿帘石 /磁铁矿 黑云母 绿泥石/白云毌 霞 石 霜化(由沸/磁铁矿/榍石/方解石/金红石 石+水铝石+水铝氧石等组成),高温氧化 中温非氧化低温氧化,原生矿物 次生矿物 原生矿物 次生矿物,如何进一步提高显微镜下鉴别能力：岩石由矿物组成 岩相上鉴定岩石 主要鉴别以下8种造岩矿物 新鲜(无变化)矿物的鉴别 按正常途径 方法
14、和参数进行对已变化矿物鉴别的关鍵 在于识别它受变化后生成的新生矿物,火成岩TAS分类图据Middlemost 1994ESR 37 215224,火成岩的矿物分类,( 据 IUGS ),分类 是人们对自然科学认识的阶段性总结,岩浆成分 结晶条件,矿物成分 矿物组合,决定,反映,等化学岩石 实例A 流纹岩 Q+Af (KfAb)B 碱长花岗岩 Q+Per (Kf+Ab)C 花岗岩 Q+Kf+AbQ SiO2 SiO2 100%Kf KAlSi3O8 65%Ab NaAlSi3O8 68%,等 化 学 的 岩 石,喷出,浅成,中深成,岩 系 和 岩 石 碱 度,CA,碱 性,亚 碱 性,碱性,碱钙
15、性,钙碱性,钙性,OpxNa-PyrHor*Na-Hor*AfFoidQ, + +,+ + +? , + +,+ + ,+ + + ,+ , + + +,CA 钙碱指数, 里特曼指数, =,(Na2O+K2O)2,SiO2 43,9 3.3 1.8,51 56 61,4,+存在 缺失,*限于侵入岩,夏威夷基拉韦厄火山,产生岩浆三条件 从根处提问 从第一原理出发增 温 玄武岩浆的底侵-供热(500)是诱发长英质岩浆普遍途径有复杂的与岩浆混杂的边界层花岗岩中闪长质岩石包体远多于辉长质的原因诱发玄武岩浆底侵的主因是洋壳消减和地幔柱上升消减作用与地幔柱活动可以结合: 北美西部减 压破裂导致围压降低 空
16、隙增加 矿物岩石熔点熔线下降 由此诱发部分熔融 生成初始岩浆加 水(含挥发组分) 主要来自消减湿洋片,岩浆的 发生 与分异,岩浆的发生与分异,产生岩浆的二个动力学体系,全球两个独立的动力体系地 幔 柱 耗热能 10 %板 块 构 造 耗热能 85 %( 据Davis 1999Dynamic Earth,火山景观与火山地质,100331 国际空间站宇航员从太空拍摄了位于萨尔瓦多境内的 “中美洲火山弧”中段部分火山群：鏈状火山锥与放射状水系 1万年之内由可可斯板块与加勒比板块碰撞-俯冲岩浆上升所致,火 山 景 观,图片编号ISS023-E-22411,071205 一次大的火山喷发 厄瓜多尔火山喷
17、发 位于厄瓜多尔首都基多以南180km,火山喷口自然陷落 “天池”的一种成因,1980 5 美国 St.Hellens火山喷发 陷落 形成熔岩穹窿 威力相当500颗原子弹 D Farconer摄,白色 1150 金黄 1090橙 900 鲜红 700 暗红 600,岩浆颜色与岩浆温度,熔岩高原,火山灰流,火山通道,火山岩产状,岩 床,岩 墙,岩 基,岩 枝,岩盖/岩盆,火山颈与 放射状岩墙,熔岩流,火山灰锥 与火山穹窿,层火山,地质图是艺术 是千万地质学家 走来走去创造的 是地质思考的源泉,破火山口 与火山渣锥,火山渣锥,熔岩台地,火山颈 高420m SHOPROCK NEW MEXICO,0
18、079 8 24(相当东汉) 火山喷发 18h内 城市消失 喷发物最厚23m,1720年 五大连池老黑山 漏斗形塌陷火口 d=350m,VEAUVIUS V POMPEII ITALY,火山湖的剖面图,岩 浆,湖,海下裂缝处出现新火山,海床裂缝处形成的枕状熔岩袋状部分是快速冷却造成的,地下热水供给的热喷泉和间歇泉,岩株之间凝固的岩浆,岩浆(红色),火山通道,火山灰碎石层的火山锥,寄生火山锥,云状火山灰及气体,溅出火山灰,火山弹,熔岩高原,古老火山口中的次火山锥,古老的熔岩流,部分浸没在海水中的火山喷口,火山地貌图,近年火山 1 2010年6月4日 危地马拉帕卡亚火山 喷发涌出大量熔岩 迫使周边
19、数千居民疏散,近年火山 2 2010年3月至4月 冰岛南部艾雅法拉火山两次爆发岩浆融化约厚200米冰盖 引发洪水 火山喷发释放的大量气体 火山灰 (2- 0.1mm) 和尘 ( 0.1mm)达万米高空 对航空 气候有长期影响 冰岛共有140座火山 其中30座是活火山 冰岛本身就是由火山爆发形成,艾雅法拉火山 首次爆发于 1823年,100630_冰岛埃亚法拉冰盖火山喷发与北极光交相辉映 英国剑桥大学学生23岁詹姆斯阿普尔顿 历经5天的艰苦跋涉 爬过Fimmvorouhals山口拍摄 紫色和蓝色相间的北极光 与火山喷发的明亮黄红色岩浆的映衬 更显多姿多彩,大陆玄武岩玄武岩定义玄武岩岩相学玄武岩中
20、 火山弹 捕虏体 捕虏晶巨 晶,玄武岩 是基性火山岩类 主要由辉石和长石组成 其唯一来源为上地幔 在它爆发至地表过程 挟带地幔-地壳岩石包体和巨晶 成为人们窥探岩石圈 深部地质必由之途,玄武岩熔岩湖 KILAUEA V HAWAII,泛流玄武岩,玄武岩 一词 引自日文汉字“玄武岩” 后者系根据日本兵库县玄武洞发现的黑色橄榄玄武岩而得名 中文“玄武”两字代表中国古代神话中的北方之神 意为黑色龟蛇鳞甲之象 与玄武岩的黑色 多边形 柱状节理等特点 有些吻合,玄武岩柱状节理指示平稳厚层玄武岩流 层面冷却均匀收缩所致,横断面平均5.67边 内角多半约120,福建 龙海 牛头山,TASMANIA AUST
21、,垂直柱体的底面 指示岩流面 古地形面,玄武岩柱状节理和泥裂的平视,柱状节理,泥 裂,贾恩茨考斯韦海岸,位于北爱尔兰贝尔法斯特西北约 80公里处大西洋的 贾恩茨考斯韦海岸 110米的断崖上 玄武岩柱状节理,The Giants Causeway Coast 1986年根据自然遗产评选标准N(I) (III)被列入世界遗产目录 形成于第三纪 距今约50-60百万年前,玄武岩岩相学,火山岩中斑晶和基质的矿物组合,Kom Bas And Dac Rhy Lat PhonOl Ol Pyr Pyr Pl Amp PyrPyr Pyr Amp Amp Kf Bi Na-Amp Pl Pl Pl Q Pl
22、 Ti-Bi(Q) Kf (Bi) Kf Af(Q) (Amp) (Q) Pl(Pyr) (Q)(Fa) (Fa)Gl Pl Pl Pl Af Af AfPyr Chl Af Q Pl Pyr(Ol) (Af) (Q) (Gl) (Q) (Gl)(Gl) (Gl) (Gl) (Gl),斑 晶 基 质,说明：多数火山岩 因固化迅速 组分难以鉴别与定量 故更多地依赖全岩化学法区分其岩石大类 但其地内晶出的斑晶 仍反映大类特性 故宜重视 基质组分是决定岩石大类的众数 基质中Q Af与Pl 藉贝克线色散 可快速准确地相互区别 其中呈黄染色总是负突起的Af 它含Ab分子可高达50%,据此鉴别 火山岩,火
23、山岩和矿物常用代号的含意,火 山 岩 Kom 科马提岩 Bas 玄武岩 And 安山岩 Dac 英安岩 Rhy 流纹岩 Lat 安粗岩 Phon 响 岩,矿 物 Ol/Fa 橄榄石/铁橄榄石 Pyr 辉石(Opx+Cpx) Amp 角闪石 Bi 黑云母 Pl 斜长石 Af/Kf 碱性长石/钾长石 Q 石英 Chl 绿泥石 Gl 火山玻璃,玄武岩质岩石 主要种属：一句话定义 拉斑玄武岩 斑晶Opx /基质含Pig 填隙物Af+Q 高铝玄武岩 Al2O316.5%的拉斑玄武岩 实为暗色安山岩 碱性橄榄玄武岩 斑晶含Ol 填隙物为Af/Zeo 可含少量Ne-norm 粗面玄武岩 基质含Or 更长玄武
24、岩 又名橄榄粗安岩 含K质Olig 中长玄武岩 又名夏威夷岩 含K质And 苦橄岩 含Ol1/3-1/2 又称苦橄玄武岩/大洋岩 粒玄岩 一般结晶较粗 碧玄岩 Ol10% 含Ne/Leu-Norm5% 则称Ne/Leu-碧玄岩 碱玄岩 Ol70%高FeO 无Fe2O3 高TiO2,著名玄武岩分布区,地 区 面 积 最大厚度 地 质 时 代 哥伦比亚河高原 20万km2 1500m N1 (17-6Ma) 印度德干高原 52万km2 2000m K-E之间 冰岛 9万km2 E3-今 南非 卡鲁 14万km2 9000m J1-J2(206-66Ma) 巴西-纳米比亚(南美-西非) 128万km
25、2 1800m K1(140-110Ma) 北大西洋火成岩区 100万km2 2000m K2-E(65-50Ma) 西北利亚暗色岩 150万km2 3500m P2-T(248-218Ma) 峨嵋玄武岩(川黔滇) 26万km2 3000m P2末 塔里木玄武岩 20万km2 P2末,过冷结晶与火山岩结构,无斑晶/极少斑晶 玻璃质基质,含大量斑晶 可达3060 全晶质基质,斑晶的有无 多寡 和基质的结晶状态 主要取决于岩浆组分 冷却-过冷速率及其变化：,含少量斑晶 基质可由微晶 骸晶和玻璃组成,过冷结晶与骸晶结构,过冷度 增加,Af 在液相线下40内结晶为板状 更大过冷呈球粒状 或骸晶-树枝状
26、 Ol 呈鬛刺结构 形成于强过冷强饱和条件下 Cpx 淬冷时呈中空骸晶或树枝状 Ap 过冷使之长:宽比值大于100 呈长针状 Il 钛铁矿呈不寻常板状,Pl 过冷结晶与骸晶结构如下图 随过冷度增加 呈柱/板-骸晶-树叉-球粒/束状其他矿物如辉石磷灰石等 也有类同情况,钠长石中空骸晶结构拉斑玄武岩中 安徽黟县 860MaBP也见于现今大洋玄武岩 但富钙 An80,Mt 骸晶,花束状,钠长石 中空骸晶结构,梳状玻璃,辉石中空骸晶结构拉斑玄武岩中广西罗城中元古代,辉石纵切面,辉石横断面,基 质,Rhy/And,TH,复理石磨拉石,UM,几千-几万米1/2总厚度1/5总厚度,SedCAUM,绿 岩 系
27、,太古代绿岩(系/带) = 面积的1/5为绿岩系+ 4/5为花岗岩地质体 集中了全世界最重大矿产 Cu Ni Au Cr Fe U Pt及10余种非金属 科马提岩: Ol(Fo85-94%)+Glass按MgO含量分为 橄榄岩质(20%) 辉石岩质 和玄武质(1 K2O0.9 TiO20.9Sri=0.7028-35 贫REE 更贫LREE形成于1450-1500,鬛刺结构 见于距 岩流顶面的1/3位,科马提岩 本质上是个地质问题 橄榄石鬛刺结构仅为过冷现象 其他矿物过冷中空骸晶结构更非科马提岩标志,KOMATIITE,拉斑玄武岩(TH) 碱性玄武岩(AB) 橄榄石 无 或少并有Opx反应边
28、少或多 并无Opx反应边 普通辉石 低Ca 贫T i 高Ca Ti Al 可具砂钟构造 斜方辉石 Br 或 Hyp 不含 斜长石 An50-An80 An40-An60 斜长石 (同斑晶) An20-60 单斜辉石 Aug+Pig Aug/Ti-Aug 橄揽石 无 可有富Si K玻璃 富Na玻璃或Q/Q+Af组合(相当低共熔Gr),两类玄武岩 在岩相学上的鉴别,斑 晶 基 质,填 隙 物,说明：从岩相上鉴别两类玄武岩 是对玄武岩类型的最终鉴定 如果用主量或微量元素区别玄武岩类型结果 与岩相学有矛盾则以岩相学为准 因为化学上准则是由岩相特征确切的玄武岩类型外推的 两类玄武岩在起源演化上各异 因此
29、必需区分它们 上表中Pig要用EPMA测定 其他皆可光学识别,San Nep Zeo,Cpx,Q,Opx,Ne,Ol,Pl,SiO2 %,Na2O+K2O+%,AB,TH,45 50 55,5 4 3 2 1,Q-TH,Nep,Ol-Bas,Alk=0.37SiO2-39,SiO2 %,(Na2O+K2O)%,AB,TH,5 4 3 2 1,45 50 55,两类玄武岩 在化学上的区别,(Macdonad C A & Katasula T 1964 J P),Alk = 0.37SiO2-39,Cpx,Q,Opx,Ne,Ol,Pl,玄武岩系统四面体图解 ( norm )(Yoder H S &
30、 Tilley C E 1962 JP),近似的低压热界面 存在于无水 10kb 含水/氧化环境,TH和AB间过渡玄武岩,福建 龙海 牛头山,海口市 金牛岭,拉斑玄武岩与鳞英铁尖晶岩,板状鳞英铁 尖晶岩“包体”,铁尖晶石,古铜辉石,拉斑玄武岩,鳞石英,伊丁石化橄榄石见于碱性玄武岩中形成于火山期后热液低温氧化条件 由橄榄石转变来伊丁石系矿物混合物：针铁矿+赤铁矿+蒙脱石+绿泥石 镁硅酸等有类似黑云母光学表现 呈红褐-橙色 金黄-黄色 褐-褐绿色 或亮橙-红橙色橄榄石的高温氧化产物是 Fo+Hem(600-1000) Mag+En(820-1000)混合物橄榄石的中温氧化产物是 Chl+Mon混合
31、物呈高双折射率和正突起即介于Chl和Mon之间光性,斑 晶,填 间,辉石横断面变化 是辉石种属的光性鉴定标志,霞石岩 安徽女山,碱性玄武岩与霞石岩,碱性玄武岩 基质填间结构,碱性玄武岩 无锡 锡惠公园旁,100,110,010,透辉石 普通辉石 霓辉石 霓石( 右2类 见于响岩 碱性正长岩 碱性花岗岩中 ),Ti-Aug,钛普通辉石砂钟构造 是缓慢结晶条件下 不同生长方向上园锥体形地 对元素选择性吸收的结果,透辉石微晶,基质霞石,细碧岩: 海相玄武岩?海水有多深?,含碧玉细碧岩 浙江肖山楼塔,细碧岩与碧玉 江西德兴焦坑,细碧岩中围绕同生岩块的涡旋状流动 形成于海浪作用的浅海环境 江西德兴焦坑,
32、细碧岩中同生岩块 陕南 勉县 碧口群,海浪的作用力 200m,浅海中形成的细碧岩气孔构造 江西德兴焦坑,海底玄武岩枕状体形成过程 模式图,现代海底玄武岩枕状体 从深海潜艇所摄,玄武岩枕状构造形貌与成因,枕状体断面 浙江浦江蒙山,玄武岩中火 山 弹,火山弹,系自空中降落的 不同固化程度的 玄武质岩浆团 一般仅见于玄武岩类 流纹质岩浆 因粘度大 PH2O大 喷发-爆发强度大 岩浆被粉碎成火山尘/灰/浆屑 由此构成熔结凝灰岩类 熔岩条带 不呈现玄武岩中那样火山弹,千姿百态火山弹形状 按岩浆团行经空中时 表层固化状态划分如下: 表层已固结: 纺 锤形 麻花形 表层未固结: 熔 岩饼 表层半固结: 牛
33、粪状 面包壳形 各种不规则状 显然 火山弹的形 状 与距火口远近 滞留空中时 间长短有关,上排中央 为有核火山弹 核为花岗岩 采自五大连池 上排左 采自六合方山 其他 采自澳大利亚 周新民,珍品_粘着于地面的玄武岩火山弹 1,851207 周新民采自CAMPERDOWN Mt LEURA AUST 形成于4-5000y BP,梨形火山弹着地时 形成的炸裂缝,下部 熔岩层,上部 结壳- 渣状熔岩,梨形火山弹坠落过程形成的火山弹脊,尖晶石二辉橄榄岩 上地幔捕虏体,火山弹与地面粘着面,珍品_粘着于地面的玄武岩火山弹 2,851207 周新民采自CAMPERDOWN Mt LEURA AUST 形成于
34、4-5000y BP,假-火山弹：(五大连池等)气孔玄武岩 密度1 又称浮岩,火山弹 (真),玄武岩中捕虏体捕虏晶巨 晶 主要赋存于快速爆发/喷发 并运移至地表的碱性玄武质火山碎屑岩火山角砾岩筒和少量熔岩中,上地幔岩相 (800km内),Pl Lher 100010kb CaAl2Si2O8+2Mg2Si04 CaMgSi2O6+2MgSiO3+MgAl2O4An Fo Di En SpCaMgSi2O6+MgAl2O4+SiO2 CaMg2Al2Si3O12Di Sp Gt20kbMgSiO3+MgAl2O4+SiO2 CaMg2Al2Si3O12En Sp Gt Gt -Lher,350k
35、m内 OlOpxCpx+Sp/Gt,Sp Lher,+p-p,+p-p,+p-p,Ol -Sp -Sp 密度增加10.6% Al-Pyr MgFe-Gt 密度增加10% 地震波第一次大改变 Si配位数 4(四面体) 6(八面体) 密度更大 地震波第二次大改变,1000 109kb,116kb,350-450km 800km内650-700km,(1kb3.3km),岩石圈地幔 软流圈地幔与D” 的位置 性质,低速带 即软流圈地幔 含1%略多的熔体,Vp 8-10km/s 湍流导致磁场,外核-内核-地幔的物态 转速Vp的差异 是地球动力之源,碱性玄武岩中最常见的包体包括上地幔捕虏体 辉石岩类岩块
36、捕虏体 各种单矿物巨晶(捕虏于深源),中/歪长石( 地壳- 40km )富Al普通辉石( 50-100km) 辉石石类 ( 50- 100km)二辉橄 榄岩类 ( 60km),尖晶石二辉橄榄岩捕虏体 一般代表30-65km上地幔顶部组分最常见于碱性玄武岩 特别是火山碎屑岩中 全世界300余处产地样品分析表明 其矿物组成和主量元素异常稳定 但因受岩浆-流体交代而生成微量Amp Phl和富集不相容元素 由此构成富集地幔,铬透辉石 含Cr2O30.8% 翠绿色,橄榄石 扭折带系橄榄石变形叶片 叶片接合面为(100) 滑动方向平行c轴 形成于生长应力/负荷压力下橄榄石可以有既垂直三个结晶轴又分别平行1
37、00 /010 /001 三平行板面的解理 因此不会发生该方位双晶 除非双晶接合面平行于110扭折带叶片对接合面并非对称消光,弱变形橄榄 石扭折带,强变形橄榄石扭折带 呈阶梯状消光,橄榄石晶粒边缘斜坡 呈现干涉色等色圈,该橄榄石切面为垂直光轴切面 因暗灰干涉色 系橄榄石光轴色散所致,Sp,Gt,Gt 二辉橄榄岩形成于65-70km以下的上地幔的 p-t 条件,(-),(+),Sp Gt 二辉橄榄岩形成于Sp与Gt两相共存的 p-t 条件,石榴石二辉橄榄岩 捕 虏 体 系65km以下的上地幔组分 被碱性玄武岩浆爆发式喷发时 快速挟带至地表 故保存良好 较少受岩浆反应和同化 一般赋存于火山碎屑岩,
38、风化后形貌,Gt-Lherz 福建 明溪大洋窝 采自稻田里,(+),(+),(-),(-),地幔岩捕虏体四类重要结构(依次发育) 1 原始粒状结构 Ol4mm 2 残碎斑状结构 Ol/En呈残碎斑晶 叶理良好 Di Sp 被分散 3 等粒状结构 重结 晶结构 三联点发 育 4 板状结构 超塑性 条件下定向构造,碎裂“峡谷”斜坡上 呈现对称干涉色色谱级序,等粒状结构,板状结构,Gt,Sp 深绿,(+),(-),(-),(-),(+),(+),Gt,尖晶石-石榴石辉石岩,单斜辉石岩,石榴石辉石岩,辉石岩类 捕虏体 在25-100km左右深度 从玄武岩浆中结晶形成 呈岩块 /脉 /平板 状产出 其中
39、Cpx 是估算 p-t最佳对象,自形碎块重682g 安徽嘉山县女山 第四纪火山碎屑岩中,富Al-普通辉石 巨晶 是碱性玄武质火山碎屑岩或熔岩中最常见的巨晶 一般结晶于玄武岩浆处于地下50-100km深度时 其中的Al含量和单位晶胞体积大小是其形成深度的标志 呈黑曜岩状玻璃状 但镜下显现发育的 110解理 时呈阶梯状应力变形 常含金属硫化物(?)包裹体 常披坚固致密状灰白色外壳 受岩浆反应而成 由Cpx Fo Mag Feld Sp Glass组成 Cpx为主,(-),(+),Ol 捕虏晶,Pl 捕虏晶,Sp 捕虏晶,捕虏晶区别于斑晶的特点非自形/碎屑状/受破碎分布不均匀成分与全岩不协调(“矛盾
40、”)可有波状消光/变形叶片,黑色反应边 富Fe Al,En 捕虏晶反应边 = Ol+Glass(n=1.49-51),(+),(+),Lher支解物:Ol En Di Sp Gt 长英岩支解: Q Af Pl 巨晶: Aug Anor Pl En Amp Phl Q,起源,Q 捕虏晶自内向外有三带(可缺一):Ca质Cpx 往往垂直边界 - 针状方英石带 - 玻璃带,皖东女山地区地壳-上地幔岩性柱状剖面,HQ-13地震测深剖面 自符离集至奉贤 正好经过女山,1991年制,用两辉石地质温度计 估算成岩温度 用透辉石Al2O3 Al 和 Na含量 估算压力/埋深,年轻的麻粒岩捕虏体 是下地壳熔融 产
41、生花岗岩浆的热源它由底侵玄武岩浆 成岩/转变而来,辉长麻粒岩 采自广东汕头普宁麒麟花岗岩中的玄武质火山角砾岩 筒 全岩-矿物 Sm-Nd法同位素年龄值:11218Ma(1992) 张家口大麻坪辉长麻粒岩 单粒锆石年龄值 140-120 Ma ( 樊祺诚1998 ) “南北呼应” 成为中国东部存在白垩纪玄武岩底侵的最初物质证据,广东年轻辉长麻粒岩,麻粒岩结构：弱定向鞋状排列,麻粒岩相斜长辉石岩(层状辉长岩麻粒岩),榴辉岩相石榴辉石岩,Gt,Pyr,华北克拉通壳幔过渡带(M-面之上下) 发生的岩浆作用与变质作用,资料来自樊褀诚,尖晶石二辉橄榄岩,下地壳 140-124Ma(锆石稀释法1998),上
42、地幔顶部Sp-Lher 被辉石岩脉贯入,大洋玄武岩 :洋壳剖面: 蛇绿岩套洋脊玄武岩洋岛玄武岩,早,晚,海底火山喷发: 2009年3月18日 南太平洋岛国 汤加首都 努库阿洛法海滨,夏威夷摩罗基尼坑火山,冰岛的苏特西岛,美国加州莫洛岩石,冰岛埃尔德菲尔火山,日本琉璜岛海底火山,新西兰兄弟火山三维图,.日本NW-罗塔1火山,加勒比海 基克姆詹尼海底火山,南极洲布兰斯菲尔德 海峡海底火山,全球著名海底火山,中国“大洋一号” 090317凯旋返青岛 在印度洋中脊和超慢速洋中脊 首次发现“黑烟囱”海底多金属硫化物,科研人员离船前合影留念,090317 “大洋一号” 进青岛港,水下机器人ABE第200次
43、下水,“黑烟囱”喷口 在二、三千米深海底上百米的范围 排出温度高400的热液 大量金属硫化物 形成几千吨 甚至约一亿吨的矿床,金属硫化物,现今洋壳剖面：蛇绿岩套,洋壳玄武岩:洋脊玄武岩洋岛玄武岩,洋 脊 在全球洋底延展6.5万km 高2.5km 宽2500km 总体积几百百万km3 海底扩张速率1-5cm/y 洋壳形成平均速率约每年每公里1km3,据水下2000-3500m深处钻探结果 洋脊玄武岩主要由洋脊涌出 在海底扩张/更新过程构成洋底主要组成,转换断层,太平洋 大西洋,洋脊热泉中管状细菌,黑 烟 囱,洋脊玄武岩 (MORB / N-MORB)原称为深海拉斑玄武岩或大洋拉斑玄武岩 以含标准
44、矿物ol+hyq为特征 故称为Ol-TH 其中辉石仅Aug 全岩低K2O和TiO2 其量分别小于0.2和2.0% 但含较高铝 故含钙质斜长石 An含量可80% 并可构成班晶和具精致的因过冷形成因的中空骸晶结构 K/Rb异常高 达700-1700 Th/U非常低 87Sr/86Sr低至 0.7029- 0.7035洋脊玄武岩的87Sr/86Sr 为 0.703低值和贫Rb K 说 明起源于亏损地幔,海 底 地 貌 略 图 据卫星信息 显示洋脊 深海底 海山,斜长石中空骸晶结构,E-MORB / P-MORB N-MORB / D-MORB 富集型- / 地幔柱型- 正常型- / 亏损型-与热点有关富湿亲石元素 Rb/Sr 0.04 2 7 Th/U 4 2 87Sr/86Sr 0.7027 0.7023-7 143Nd/144Nd 1 1,两类洋脊玄武岩(按构造地球化学划分),
