辉长岩类多呈黑色、灰色或带红的深灰色,一般为中-粗粒等粒粒状结构,常见块状构造、条带状构造,有时可见到斜长石与辉石或角闪石组成同心球体,称球状构造。
1.矿物成分及其特征
辉长岩类的主要矿物为基性斜长石和单斜辉石次要矿物为斜方辉石、橄榄石、角闪石和黑云母,偶见正长石和石英常见副矿物为磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、磷灰石和尖晶石等。
斜长石 通常是拉长石或培长石,多呈薄板状,双晶宽而清晰。常易发生钠黝帘石化,即被钠长石化、黝帘石或绿帘石的集合体交代。通常还有不定量的绢云母、绿泥石、方解石等。
单斜辉石 多为透辉石、异剥辉石、普通辉石。大多为他形晶粒,有时有铁矿物包裹体呈定向分布,形成席列构造。当与岩浆发生反应,可出现角闪石反应边,也可形成绿泥石、纤状角闪石(阳起石、透闪石集合体)等蚀变。
斜方辉石 多为紫苏辉石或古铜辉石。他形粒状或自形粒状,有时与单斜辉石构成条纹交生,也常组成橄榄石的反应边。可被绿泥石、滑石或蛇纹石交代。橄榄石多呈细小圆粒状包于辉石中或分布于辉石间,可被蛇纹石交代。
角闪石 一般为褐色或褐绿色的普通角闪石,半自形柱状或他形。
黑云母 棕褐色,常分布于磁铁矿周围,有时穿插于角闪石中。
石英和正长石 往往呈他形晶充填于辉石、斜长石的空隙中,有时两者呈文象交生。
磷灰石 为自形晶或浑圆状,金属矿物中或为自形或他形不规则晶粒。
2.常见结构及其特征
辉长岩中最常见的结构为辉长结构和辉绿结构,部分可有反应边结构。
辉长结构基性斜长石和辉石的自形程度相近,都呈近等轴形的半自形-他形粒状(图2-12),二者在岩浆中近同时析出形成。
辉绿结构 斜长石和辉石颗粒大小近似,但斜长石比辉石稍自形。而且在自形的板状斜长石组成的三角形空隙中充填着他形辉石(图2-13)。这种结构常见于岩体边部或浅成侵入体中。辉长结构可以向辉绿结构过渡,称之为辉长辉绿结构。
图2-12 橄榄辉长苏长岩(山东济南,单偏光,d=4.8mm)主要由基性斜长石、单斜辉石、紫苏辉石及少量橄榄石、黑云母、磁铁矿组成,具辉长结构
图2-13 辉绿岩
(河北张家口,单偏光,d=4.8mm)由自形的斜长石和充填状的辉石组成,具典型的辉绿结构
3.种属划分及其特征
辉长岩类种属划分的方案有多种,目前使用最广的是国际地科联火成岩命名分会(1972)推荐的辉长岩类定量矿物分类命名方案,如图2-14所示。也可按结构分为:
辉长岩 具辉长结构
辉绿岩 具辉绿结构,一般粒度细
辉长玢 岩具斑状结构,基质为粒状结构
辉绿玢 岩具斑状结构,基质为辉绿结构
显微辉 长岩具细粒结构
图2-14 辉长岩的分类(不透明矿物≤50%)(据Streckeisen,1976)
辉长岩 ( gabbro) 是基性侵入岩中分布最广的一种岩石。色深,常具辉长结构,块状构造,有时可见带状或韵律层状构造。主要由基性斜长石和单斜辉石组成,通常两者含量几乎相等,当色率 >65% 时,称暗 ( 深) 色辉长岩 ( melagabbro) 色率 <35% 则称浅色辉长岩 ( leucogabbro) 。辉长岩还可根据其暗色矿物种类给以不同的种属名称,暗色矿物几乎全为橄榄石时,称橄长岩 ( troctolite) ,这种岩石较少见。当辉石几乎全为斜方辉石,且又主要是紫苏辉石时,称苏长岩 ( norite) 当单斜辉石和斜方辉石含量都 >5% 时,称辉 长 苏 长 岩 ( gabbro norite) 。此 外,几 乎 全 由 斜 长 石 组 成 时,可 称 斜 长 岩( anorthosite) ,根据斜长石成分,可分别命名为培长岩、拉长岩、中长岩它们色浅,一般粒粗,半自形或他形,可含少量橄榄石、辉石、角闪石。
辉绿岩 ( diabase) 是浅成相基性岩。一般具辉绿结构 ( 见图 2 - 13) 、辉长辉绿结构、斑状结构等,块状构造。矿物成分与辉长岩相似,其中辉石多为普通辉石或易变辉石,斜方辉石常呈斑晶产出斜长石多为拉长石和培长石,常较自形,也可呈斑晶。辉绿岩中含有一定量的 ( >5%) 橄榄石、正长石、石英时,则构成不同的变种,如橄榄辉绿岩等。
4. 辉长岩的次生变化
辉长岩较超镁铁岩要稳定些,在热液作用下,常见的次生变化主要是辉石的纤闪石化和斜长石的钠黝帘石化,其次还可有方柱石化与葡萄石化。
5. 辉长岩的分布和产状
基性侵入岩在世界各地的分布比超基性岩要多一些,规模可大可小,一般不大。其产出或与超基性岩体共生或独立存在。产状多呈岩盆、岩盖、岩床、岩漏斗、岩株和岩墙等。我国陕西西乡一带的基性岩体延伸达 100 多千米,为国内为罕见山东济南的辉长岩盖、云南元谋朱布的岩漏斗、四川会理力马河和四川攀枝花的辉长岩等,出露面积都不大世界著名的基性岩体有非洲津巴布韦的基性岩墙,长达 530km,宽 5 ~7km,最宽达12km,为世界少有阿扎尼亚布什维尔德基性岩盆面积达 12000km2,厚达 7000 多米。
6. 有关矿产和工业用途
与基性侵入岩相有关的矿产主要是铜镍硫化物和钒钛磁铁矿,此外也有少量铬铁矿,有时还有铂族元素、钴、金、银等,可综合利用。
辉长岩和斜长岩都比超镁铁岩稳定,新鲜岩石抗蚀能力和强度都较大,故可用作良好的建筑材料。辉绿岩可用作铸石原料。
侵入岩(intrusive rock)是指液态岩浆在造山作用下贯入同期形成的构造空腔内,在深处结晶和冷凝而形成的火成岩[1].侵入岩主要形成于燕山期,同位素年龄值129~161.8百万年,产状为岩株、岩枝、岩脉,岩基极少.岩类以花岗岩、花岗闪长岩,花岗斑岩居多,钾长花岗岩、流纹斑岩次之.花岗岩类可分改造型、同熔型两种,改造型又分重熔型和混合交代型.
改造型侵入岩.母岩物质来自经剪切重熔后的局部浅层地壳,沿着印支期褶皱核部或大断裂带侵入,一般为中、深成侵入相.岩石以铝过饱和系列为主,有钾钠比高、氧化指标低的特征.石英中气液包裹体均一,温度190~400℃.岩石具花岗结构,晚期还出现斑状结构,矿物属低温结晶序列,成岩温度700℃.以临安顺溪花岗岩、河桥花岗岩、萧山道林山钾长花岗岩为代表.
同熔型侵入岩.由太平洋板块向北西俯冲或陆陆碰撞,使深部地壳熔融岩浆上升凝固而成.侵入体定位较浅,有高温结晶序列及斑状结构的特点.石英中气液包裹体均一,温度160~475℃,成岩温度970一1143℃.这类岩体与同期火山作用有密切关系,常受火山构造控制.以桐庐横村埠花岗闪长岩、天目山花岗闪长斑岩、富阳里山花岗岩为代表.
由于岩浆侵入作用通常发生在火山喷发作用之后,侵入岩往往分布于中低级火山构造的中心或其周缘的环状、放射状断裂之中,形成一套火山——侵入杂岩,较典型的有横村埠火山杂岩带.
1.橄榄岩
超基性深成侵入岩的代表岩石为橄榄岩(peridotite)。肉眼观察这类岩石多呈黑色、暗色或深色,呈粗粒结构,块状构造,密度大。
橄榄岩的主要矿物为橄榄石和辉石。次要矿物为角闪石、基性斜长石和黑云母。常见的副矿物有磁铁矿、钛铁矿、尖晶石、铬铁矿,以及镍、钴、铜、铂等金属矿物及磷灰石等。橄榄岩的结构主要为粗-中粒粒状结构,构造多为块状构造、带状构造。典型岩石见图2-3。
图2-3 纯橄岩的细粒镶嵌等粒结构(正交偏光)
(据常丽华等,2009)
自然界新鲜的橄榄岩很少见到,多数已遭受蚀变,可变为深色、隐晶质致密具滑感的蛇纹岩,有时可见蛇纹石、石棉分布其中,或变为浅色、硬度小、具块(片)状构造的滑石菱镁(片)岩或变为绿色片岩(绿泥石片岩、阳起石透闪石岩等)。次生变化的本质是由于H2O、CO2、SiO2等组分的加入,原来新鲜的岩石发生化学反应,生成了新矿物。橄榄石发生次生变化(蚀变)的主要方程式举例如下:
水化:
岩石学(第二版)
水化和硅化:
岩石学(第二版)
碳酸盐化:
岩石学(第二版)
超基性侵入岩按其矿物成分不同可以分为以下四种类型:①橄榄岩类,主要由橄榄石组成;②辉石岩类,主要由辉石组成;③角闪石岩类,主要由角闪石组成;④黑云母岩类,主要由黑云母组成。这四类岩石中以前两种为多,角闪石岩次之,黑云母岩最少。但在自然界中,最常见的不是典型的上述四种岩石,而是它们之间的过渡类型。
关于超基性侵入岩的种属划分,一般根据岩石中橄榄石和其他矿物(主要是辉石,其次是角闪石)的相对含量,尤其是以橄榄石的含量为主要因素划分的。手标本鉴定可用表2-1的划分方案。所划分出的各种岩石,除其矿物成分的组成不同外,其他特征都十分相似,而且这些岩石还常常共生在一起构成同一岩体,肉眼下往往不易区分。只有当岩石中的辉石或角闪石经蛇纹石化或其他变化后,仍保留原矿物的假象时才比较容易区分。
表2-1 橄榄岩、辉石岩和角闪石岩类的种属划分
根据国际地科联推荐的橄榄石与两种辉石的三角图分类方法,超基性岩可以划分为10种岩石,如图2-4所示,其中,1~4称为橄榄岩,5~10称为辉石岩。
图2-4 超镁铁岩(超基性岩)的种类划分三角图
2.金伯利岩
超基性的浅成岩分布比深成岩要少得多,常见类型以金伯利岩(kimberlite)为代表。
金伯利岩于1870~1871年首先发现于南非金伯利城而得名,我国早期将其翻译为角砾云母橄榄岩。由于它是金刚石的母岩,因而闻名于世。金伯利岩多呈黑、暗绿、灰绿、灰等色,而以灰绿色者居多。具细粒结构、斑状结构,角砾状构造、岩球构造。在角砾的成分中,有一些是来自地幔的石榴二辉橄榄岩和榴辉岩的包体,有一些是盖层沉积岩、变质岩碎块及一些早期金伯利岩角砾(图2-5)。组成斑晶的矿物主要是橄榄石、金云母、翠绿色的铬透辉石及玫瑰红色的镁铝榴石(图2-6)。
图2-5 金伯利岩具角砾状构造(山东蒙阴)
(引自《中国大百科全书》)
金伯利岩常易遭受蛇纹石化,具滑感,风化强烈的呈黄绿色土状或红土状;碳酸盐化蚀变强烈的岩石似碳酸岩;硅化则使岩石较致密坚硬。
因金伯利岩可能含有金刚石矿床,具有重要的经济价值,因此一直受到重视。现在我国山东、辽宁等地都发现了具工业意义的含金刚石的金伯利岩体。