玄武岩

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2013年10月4日 (五) 23:40东方讨论 | 贡献的版本

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玄武岩柱状节理(广东湛江)
绳状玄武岩(黑龙江五大连池)
美国黄石国家公园中,被风化的玄武岩柱状结构

  玄武岩汉语拼音:Xuanwuyan;英语:Basalt),基性火山岩。相当于[辉长岩]]的喷出岩。是大洋地壳月球月海的最主要组成物质,也是陆壳和月陆的重要组成物质。1546年,G.阿格里科拉首次在地质文献中使用。汉语玄武岩一词引自日文,描述在日本兵库县玄武洞发现的一种黑色橄榄玄武岩。

  玄武岩是一种地下岩浆从火山中喷出或从地表裂隙中溢出凝结形成的火成岩。玄武岩岩浆的黏度小,易于流动,形成很大的覆盖层,常形成广大的熔岩台地,所以分布很广。没有被风化的玄武岩是黑色或暗绿色的致密岩石,由于其凝结后产生六方晶体节理,被风化后形成六方柱状,风化厉害可以形成黄褐色的玄武土,如果进一步被雨水淋滤,除去二氧化硅形成铝土矿。有的玄武岩气孔中还充填有铜、钴、硫磺等矿物。

化学和矿物成分

  根据化学成分,玄武岩可分为亚碱性玄武岩和碱性玄武岩两个系列。亚碱性玄武岩又可进一步分为钙碱性玄武岩和拉斑玄武岩。玄武岩SiO2含量基本为45%~53%,少部分碱性系列的玄武岩SiO2含量偏低,少数低至42%左右。K2O+Na2O和TiO2的含量在两个系列中有较明显差别:亚碱性系列玄武岩K2O+Na2O含量一般在4%左右,碱性系列玄武岩一般大于5%。二者的Na2O>K2O占多数。TiO2含量亚碱性系列中多小于2%,而碱性系列中多数大于2%。

  从矿物成分看,亚碱性系列玄武岩主要为基性斜长石辉石(斜方辉石和单斜辉石),橄榄石次之,少见角闪石黑云母。副矿物常见有磁铁矿钛铁矿磷灰石等。碱性系列玄武岩主要矿物为辉石和基性–中性斜长石及碱性长石,辉石多为含钛较高的普通辉石和富钙的透辉石,也可有部分碱性辉石,但不含斜方辉石为其特征。辉石可成为巨晶,粒径多为1厘米左右,有的可达1厘米以上。辉石巨晶为黑色,解理不明显,常见贝壳状断口。橄榄石含量一般较少,但某些富碱的玄武岩中含量可达25%。一些过碱性玄武岩中还有大于5%的霞石石榴子石,副矿物和亚碱性玄武岩基本相同,除钛铁矿、磁铁矿、磷灰石外,还可有榍石

  玄武岩的次生变化常有绿泥石化、绿帘石化、泥化,绢云母化,碳酸盐化等。橄榄石还常有伊丁石化。

结构和构造

  玄武岩多为斑状结构,部分为无斑微晶隐晶质结构。基质多为微晶隐晶质结构,具体有粗玄结构、间隐结构、间粒结构、交织结构、玻璃质结构、玻基交织结构等。

  玄武岩的构造常见有块状构造、气孔构造、杏仁构造,有些玄武岩可有绳状构造、渣状构造、柱状节理构造等,一些水下喷发的玄武岩还常有枕状构造。

分类

  有多种:

  1. 根据主要矿物成分和结构构造划分,如斑晶有较多的橄榄石,则称为橄榄玄武岩;橄榄石大部分已变为伊丁石,则称为伊丁玄武岩;斑晶主要为辉石,可称为辉石玄武岩;主要矿物为钠长石,称为细碧岩等。
  2. 根据化学成分K2O+Na2O对SiO2的关系可先划分为亚碱性玄武岩和碱性玄武岩两大亚类。亚碱性玄武岩又可根据Al2O3含量进一步分为两个类型,即拉斑玄武岩(Al2O3>16%~17%)和高铝玄武岩(Al2O3>16%~17%)。拉斑玄武岩再根据有无石英和橄榄石再划分为橄榄拉斑玄武岩和石英拉斑玄武岩。若橄榄石标准矿物分子含量>25%,则称苦橄玄武岩(大洋玄武岩)。碱性玄武岩则根据霞石和橄榄石的含量划分为三个主要种属,即碱性橄榄玄武岩(霞石含量0~5%),碱玄岩(霞石>5%、橄榄石<5%),碧玄岩(霞石>5%、橄榄石>5%)。中国黑龙江省五大连池火山岩中有一种称为“石龙岩”(shilongite)的是一种罕见的富钾碱性玄武岩,SiO2明显不足,其矿物成分特点是不含斜长石,富含碱性长石,次要矿物有橄榄石、透辉石,也可有白榴石钾玄岩是一种富钾、钡、铷而贫钛的玄武岩种属,矿物成分特点是有橄榄石、单斜辉石和基性斜长石,部分含透长石,可出现霞石标准矿物分子。
  3. 根据结构特征,玄武岩又可分为粒玄岩、隐晶质玄武岩、玻基玄武岩、玻璃质玄武岩(含水较多时,也叫橙玄玻璃)。
  4. 根据构造特征,玄武岩又可划分为块状玄武岩、气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩、熔渣状玄武岩、绳状玄武岩、枕状玄武岩等。

产状与时代

  主要产状为大规模的熔岩流、熔岩被,有时也有火山碎屑物喷出形成火山锥体。此外也可见到岩床、岩墙和岩脉产出的。玄武岩形成的时代较宽,几乎是各个地质时期都有。大陆上大面积玄武岩形成主要有三期:

  1. 寒武纪时期,这期的玄武岩均已变质绿岩化,往往不易辨认。
  2. 二叠世,中国以云贵川峨眉山玄武岩为代表。
  3. 侏罗纪第三纪,中国以第三纪到第四纪为主,如黑龙江的五大连池等。

分布

  玄武岩是一种分布最广泛的火山喷出熔岩,有些地方覆盖面积成千上万平方千米,世界上玄武岩分布最广泛的地区有西伯利亚印度南非阿根廷巴西乌拉圭美国冰岛苏格兰等地。著名的印度德干高原玄武岩分布面积达50万平方千米,西伯利亚玄武岩面积为34万平方千米。中国峨眉山玄武岩分布面积也达26万多平方千米。从区域构造环境看,不同类型的玄武岩分布也有不同规律,拉斑玄武岩主要分布在大洋中脊,高铝玄武岩主要分布在活动大陆边缘岛弧中,碱性玄武岩主要分布在大陆内裂谷带地区。这种分布规律比较清楚,如日本东海岸为拉斑玄武岩,日本本土为高铝玄武岩,而朝鲜和中国东北地区绝大多数为碱性玄武岩。而且时代越新,向碱性演化的趋势越清楚。

  玄武岩也是构成月球的主要岩石之一(见月球地质)。

矿产

  玄武岩与矿产的关系也较密切,常见的是铜铁矿,主要与细碧岩有关的黄铁矿型铜矿。玄武岩气孔中常有方解石和硅质充填,有时可形成很好的冰洲石玛瑙矿床。有的玄武岩有地幔岩包体,包体中常有橄榄石蓝刚玉、红色锆石石榴子石大晶体,可成为宝石原料。玄武岩还是铸石和岩棉的主要原料,铸石是很好的绝缘和耐磨耐压材料,岩棉是很好的保温和隔音材料。玄武岩经过化学风化,最后可形成铝土矿。

成因

  比较一致的看法是玄武岩是由地幔岩局部熔融形成的原生玄武岩浆,在适当的构造地质因素影响下,喷出地表直接冷却固结形成的。但是不同种类的玄武岩浆其形成的具体条件不完全相同。如D.H.格林等人(1967)认为拉斑玄武质岩浆形成深度为0~15千米,高铝玄武质岩浆形成深度为15~30千米,碱性玄武质岩浆形成深度为35~70千米。