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超基性巖類

超基性巖(ultrabasic rocks)以SiO2含量<45%及不含石英顆粒為特征。根據其礦物組合和化學成分可分為以下四類巖石:橄欖巖-苦橄巖類;金伯利巖類;霓霞巖-霞石巖類和碳酸巖類。

1.橄欖巖-苦橄巖類

(1)概述

本類巖石是超基性巖中最常見的壹類,屬矽酸不飽和的鈣堿性系列的巖石。化學成分總的特征是貧矽(SiO2<45%)、貧堿、富鎂鐵。反映在礦物成分上,幾乎完全由鐵鎂礦物組成,主要是橄欖石、輝石,無長石或長石很少(因而在較早的教科書中稱本類為無長石巖類)。由於鎂鐵質礦物在本類巖石中含量很高(>90%),所以又稱為超鎂鐵巖(ultramafic rocks)。但超鎂鐵巖和超基性巖是兩個不同的概念。前者是以鐵鎂礦物含量>90%命名,後者是根據巖石SiO2含量(酸度)命名。超鎂鐵巖絕大多數都是超基性巖,但某些超鎂鐵巖如輝石巖、角閃石巖等,根據SiO2含量>45%應歸屬基性巖,可是它又幾乎不含長石,又常與橄欖巖等密切***生,因此本書仍放入超基性巖類介紹。

本類巖石分布極少,約占巖漿巖分布面積的0.4%,其中噴出巖更為罕見。本類巖石新鮮者不多,總是不同程度地遭受蛇紋石化等蝕變。

(2)侵入巖

可形成單獨的巖體,也可和基性巖、堿性巖構成雜巖體。代表性侵入巖為純橄欖巖、橄欖巖和輝石巖。

(3)噴出巖

噴出相的超基性巖少見。主要由橄欖石、輝石和基性玻璃質組成,不含長石,有長石也甚少,其種屬有玻基純橄巖、玻基橄輝巖、苦橄巖和科馬提巖。

2.金伯利巖類

金伯利巖(kimberlite)是含金剛石的重要母巖。雖然目前在其他類型巖石中也曾發現金剛石,但構成金剛石原生工業礦床的母巖僅有金伯利巖。300多年前印度就找到了金剛石,但那是砂礦床,沒發現金剛石母巖。金剛石原生礦床的母巖首先於1870年在南非(阿紮尼亞)的金伯利城附近發現,因而取名為金伯利巖。1892年J·S·蒂勒爾(Diller)把美國肯塔基發現的金伯利巖命名為“雲母橄欖巖”,因這種巖石有的具角礫構造,我國曾壹度譯成“角礫雲母橄欖巖”。後來我國發現的這類巖石以細粒、斑狀結構為主,故又改為音譯“金伯利巖”。

金伯利巖是壹種少見的不含長石的偏堿性超基性淺成-超淺成巖,SiO2比橄欖巖類低,壹般33%左右,K2O>Na2O,H2O和CO2含量高,發育蛇紋石化和碳酸鹽化,細粒及斑狀結構,塊狀或角礫狀構造,有的為巖球構造。礦物成分復雜,可達數十種。但常見的主要原生礦物有橄欖石、鎂鋁榴石、金雲母、鉻鐵礦、鈣鈦礦、鈦鐵礦等,前3種礦物常構成斑晶,其中橄欖石和金雲母具多世代特點。金伯利巖中往往含有橄欖巖、榴輝巖等幔源包體及殼源包體。

3.霓霞巖-霞石巖類

霓霞巖-霞石巖類SiO2含量<45%,SiO2極度不飽和,K2O+Na2O含量壹般為5%~10%,σ>9,故列為過堿性超基性巖。礦物成分以霞石等似長石類和堿性暗色礦物為主,以不含長石為特征。

本類巖石在地表分布稀少,經常以小巖體,特別是環狀中心侵入體產出,並常與中性過堿性系列巖石(霞石正長巖)、基性堿性系列巖石緊密***生。在同壹巖體中,巖石主要礦物的含量、結構、構造常常在很短距離內變化很大。我國四川南江坪河、寧南流砂鄉等地分布有典型的霓霞巖-霞石巖類巖石,它們常與霞石正長巖類、碳酸巖***生。形成壹個多期的復雜環狀侵入體。山西紫金山堿性雜巖體、遼寧鳳城顧家堿性巖體、河北陽原堿性雜巖體中,亦有少量分布。

噴出巖更少,我國僅見於江蘇無錫、安徽女山等地。

有關礦產主要是稀土礦床。

4.碳酸巖類

很早壹些學者(Bose,1884;A.G.H?gbom,1889)就發現了與沈積碳酸鹽巖特征不同的碳酸鹽類巖石。但在1921年布略蓋爾(W.C.Br?gger)研究奧斯陸外圍芬縣地區堿性雜巖體時,才首先明確地指出了與堿性雜巖體伴生的碳酸鹽類巖石是巖漿成因,並正式命名為碳酸巖(carbonatite)。但對它的巖漿成因,壹直引起不少人的懷疑和反對(R.A.Daly,1918等)。直到20世紀60年代,道森(J.B.Dawson,1960,1966)考察坦桑尼亞奧多依尼倫蓋活火山時,發現了正在噴發出來的碳酸鹽熔巖,後來(1961)在烏幹達波塔爾堡林地區也發現了碳酸熔巖,這時碳酸鹽巖漿的存在才得到公認。為了區別於沈積成因的碳酸鹽巖,把巖漿成因的碳酸鹽類巖石稱為碳酸巖。沈積成因的叫碳酸鹽巖。

巖漿成因的碳酸巖(1979年9月國際地科聯火成巖分類分委會規定碳酸鹽礦物含量大於50%),既有噴出的,也有侵入的,在化學成分上SiO2含量很低(<20%),屬於超基性巖類。又由於有的含有霞石、黃長石、堿性暗色礦物,同時它常與堿性超基性巖***生,所以應屬於過堿性系列。

碳酸巖為粒狀巖石,顏色壹般較淺,礦物種類很多,絕大多數為碳酸鹽礦物,其含量在50%以上,最高可>95%,其他為矽酸鹽礦物。巖漿成因的碳酸巖,以普遍含有稀土礦物而不同於沈積成因的碳酸鹽巖。

由於在碳酸巖中發現了不少鈮、鈾、稀土等礦床,因此對碳酸巖的研究和找礦,越來越引起人們的重視。