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超基性岩(ultrabasicrock)是火成岩的一个大类。二氧化硅(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。 超基性岩常沿深大断裂带分布,受其控制,形成岩带。岩体的规模大小不一,常呈透镜状、脉状或不规则状。与超基性岩有关的矿产有铬、镍、钴、铂族金属、金刚石、石棉等。

定义

超基性岩ultrabasic rock
火成岩的一类。二氧化硅含量低(小于45%),铁、镁质含量高,以不含石英为特征。深灰黑色,比重较大。主要由橄榄石辉石,以及它们的蚀变产物,如蛇纹石滑石绿泥石等组成。代表性岩石有橄榄岩、辉石岩和金伯利岩、苦橄岩等。自然界以镁质超基性岩居多。它们常与碱性岩、基性岩共生,形成杂岩体。超基性岩常沿深大断裂带分布,受其控制,形成岩带。岩体的规模大小不一,常呈透镜状、脉状或不规则状。与超基性岩有关的矿产有铬、镍、钴、铂族金属、金刚石、石棉等。

组成结构

超基性岩 超基性岩
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。
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。

代表性岩类

侵入岩:深成相橄榄岩、浅成相金伯利岩;
喷出岩:麦美奇岩、科马提岩、蛇绿岩套。

类型

超基性岩 超基性岩
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:

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10%。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。

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。

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。

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。

玻基橄榄岩

玻基橄榄岩 玻基橄榄岩
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。

金伯利岩

一般被认为是一种碱性或偏碱性的超基性岩。是具斑状结构和(或)角砾状构造的云母橄榄岩。1887年发现于
含有钻石的金伯利岩 含有钻石的金伯利岩
南非的金伯利(Kimberley),故名,旧称角砾云母橄榄岩。是产金刚石的最主要火成岩之一。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,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。其中以具斑状结构且富含颗粒粗大橄榄石的金伯利岩含金刚石较富,而呈显微斑状结构,富含金云母的金伯利岩,含金刚石贫。颜色多呈黑、暗绿、绿、灰等,而以绿色常见。常见斑状结构和角砾状构造。在斑状结构中斑晶成分主要是橄榄石、金云母。在角砾状构造中,角砾成分十分复杂,有早期形成的金件利岩、橄榄岩、辉岩破碎而成的岩块,也有来自围岩的岩块,角砾之间的胶结物为金伯利岩浆物质。

化学成分

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,而氧化镁(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。

次生蚀变

玉髓 玉髓
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。
1、蛇纹石化:超基性岩中的橄榄石辉石被蛇纹石交代的作用叫蛇纹石化作用。若变化不彻底而尚残留有橄榄石和辉石,则蛇纹石沿花纹状的网形裂隙分布而成蛇纹石超基性岩;若交代强烈,全部变化,则形成蛇纹岩。
蛋白石 蛋白石
2、碳酸盐化:当富含二氧化碳(CO2)的热液作用于超基性岩时,橄榄石常变成滑石和菱镁矿,有时也伴生有蛇纹石。
3、绿泥石化:橄榄石和辉石以及先期形成的蛇纹石均可被绿泥石交代。

产状与分布

超基性岩 超基性岩
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。
沿雅鲁藏布江北岸大竹卡—谢通门一带,即冈底斯弧岩浆岩带南缘出露了一条超基性-基性岩带,岩带的分布与雅鲁藏布江北岸的强航磁异常带相吻合。岩带主要由零星孤立出露的规模较小的近圆形辉长岩岩体、岩瘤或岩滴组成,在日喀则县曲尼出露了超镁铁堆晶岩、辉长岩和玄武岩连续剖面。它们呈一系列自北而南逆冲推覆的构造岩片,经历了明显不同于弧花岗岩基的形成过程。通过野外地质考察和系统的岩石学研究,认为曲尼基性-超基性岩带是在岛弧—弧后系统形成的蛇绿混杂岩,是新特提斯大洋岩石圈在俯冲消亡过程中的残片。
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。
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