超基性岩在地球上分布有限,出露面积不超过火成岩总面积的0.5%,而且主要是深成岩。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90%,颜色一般较深,密度较大的岩石,大多数超基性岩都是超镁铁岩。
超基性岩
二氧化硅(SiO2)含量小于45%的火成岩。
- 英文名称
- ultrabasic rock
- 所属学科
- 地质学/地质资源与地质工程
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、云母和基性斜长石等。副矿物有铬铁矿、尖晶石、钛铁矿、磁铁矿、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、皂石、碳酸盐矿物、玉髓和次生石英等。
超基性岩类中主要有铬、铂、镍、钛等金属矿产。非金属矿产有金刚石、磷灰石、石棉、滑石、蛇纹石、菱镁矿等。有些质地良好的蛇纹岩可成为较好的玉石,如中国甘肃酒泉的祁连玉。
常见的、较典型的侵入岩结构有粒状结构、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。超基性喷出岩主要有斑状结构、玻基斑状结构。科马提岩有特殊的鬣刺结构,金伯利岩还有环边假像结构。常见块状构造,少数有流动构造、条带状构造、层状构造。金伯利岩有角砾状构造、岩球构造。超基性岩在化学成分上属SiO2不饱和系列。除辉石岩外,超基性岩的SiO2含量均小于45%,MgO、FeO含量很高,FeO+Fe2O3一般大于8%,MgO大于40%,Al2O3、Na2O、K2O含量低,但碱性超基性岩的Na2O、K2O含量相对较高。超基性岩多具蚀变,致使岩石的化学成分变化很大,其中H2O、CO2含量往往较高。超基性岩的镁铁比值(MgO/FeO)或含镁系数(MgO/FeO+MgO)是具有重要意义的特征数值。根据这些数值可将超基性岩分为镁质超基性岩、铁质超基性岩和富铁质超基性岩。不同铁镁比值的超基性岩含矿性不同。
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。
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,超基性深成岩划分为:①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,含量不超过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。②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。③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。④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。大颗粒角闪石中常包含橄榄石,从而形成包含(橄)结构。⑤玻基橄榄岩。是一种超基性暗色熔岩,常与碱性玄武岩伴生。岩石具斑状或似斑状结构,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。⑥苦橄岩。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。超基性岩类种属详细划分,多采用1972年国际地质科学联合会地质年会推荐的侵入岩分类命名方案。
根据产出的地质环境和形态,超基性岩可分为: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,出露面积为几平方千米至数万平方千米不等。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。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的超基性岩包体。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。这些包体是玄武岩和金伯利岩喷发时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。在现代洋壳中存在的超基性岩,其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。
中国的超基性侵入岩分布较广,如秦岭-祁连山褶皱带、天山褶皱带、喜马拉雅褶皱带、燕辽褶皱带、横断山脉褶皱带、康滇台背斜等地均有发育。时代自前寒武纪至新生代岩体产状多为岩盆、岩床、岩脉、小的岩株。岩体一般都不大,常成群产出,且常常与基性岩体共生,并按一定构造方向延伸分布。如内蒙古北部超基性岩带由东向西延伸约1400千米,祁连山超基岩带延续约400~500千米。中国较大的超基性岩体在西藏南部的雅鲁藏布江地区,岩体长达145千米,最宽处达6千米。