鹼玄岩

鹼玄岩（tephrite）一種含似長石的鹼性玄武質岩，不是鹼性玄武岩的簡稱，為SiO₂明顯不飽和、鹼含量很高、含似長石、又含斜長石的玄武質岩石。若似長石主要為霞石，稱霞石鹼玄岩，成分為霞石、基性斜長石、含鈦輝石和少量橄欖石（<5%)，具有斑狀結構，氣孔構造。若似長石以百榴石為主，稱為白榴鹼玄岩。

基本介紹

• 中文名：鹼玄岩
• 外文名：tephrite
• 組成：鈣質斜長石單斜輝石和副長石
• 定義：一種含似長石的鹼性玄武質岩石
• 分類：噴出岩的代表種屬
• 學科：礦物岩石學

概念

鹼性岩類岩石在化學成分上屬矽酸不飽和的岩石，鹼質（Na₂O+K₂O）含量很高，反映在礦物成分上出現一定數量的（>10%）的似長石類礦物和鹼性鐵鎂礦物，不含石英為特徵。按SiO₂含量，可將鹼性岩類岩石分為三個亞類：

（1）超基性鹼性岩（霓霞石—霞石岩）亞類：SiO₂<45%，岩石主要由鹼性深色礦物和似長石礦物組成，幾乎不含長石；

（2）基性鹼性岩（霞斜岩—碧玄岩、鹼玄岩）亞類：SiO₂含量在45%—52%之間，岩石主要由斜長石、鹼性鐵鎂礦物和似長石類礦物組成；

（3）中性鹼性岩（霞石正長岩—響岩）亞類：SiO₂含量在52%—60%之間，岩石主要由鹼性長石、鹼性鐵鎂礦物和似長石類礦物組成。

岩相學特徵

烏蘭哈達火山岩地區

以烏蘭哈達火山岩地區為例。右圖為烏蘭哈達火山岩TAS分類圖解。在TAS圖解中，烏蘭哈達火山群全新世玄武岩均落在鹼玄岩和響岩質鹼玄岩的交界處，標準礦物霞石(Ne)、鈉長石(Ab)、正長石(Or)、鈦鐵礦(11)、磁鐵礦(Mt)含量高，01<10%，Ne>5%，Di和Or含量較高，不出現Hy和Q，應為鹼玄岩。晚更新世早期玄武岩落在粗面玄武岩、玄武質粗面安山岩區、鹼玄岩和響岩質鹼玄岩的界線附近，標準礦物霞石(Ne)、透輝石(Di)和正長石(Or)含量相對較低，橄欖石<25%，屬鹼性橄欖玄武岩或鉀質粗面玄武岩。結合巨觀和鏡下特徵，確定烏蘭哈達火山群晚第四紀玄武岩除鹼玄質、橄欖玄武粗安質熔岩外，還有熔結火山碎屑岩和鬆散火山渣。

鹼性橄欖玄武岩

鹼玄岩是全新世火山的主體岩石類型，岩石呈灰黑色，氣孔狀、塊狀構造，斑狀結構，基質為間隱結構、間粒問隱結構。斑晶主要為單斜輝石、基性斜長石。單斜輝石斑晶較大，多為0.5～1.3mm，呈自形、半自形短柱狀，熔蝕結構，(+)2V=53～58°，有些輝石發育典型砂鐘狀構造，部分有環帶結構，為鈦輝石或含鈦次透輝石，含量約2%。斜長石呈自形板狀，有些發育特徵的環帶結構，為中長石，含量為1%～3%。偶見特徵六方斷面的霞石，橄欖石斑晶少。基質主要由微晶斜長石、單斜輝石、鹼性長石、磁鐵礦、火山玻璃和少量橄欖石組成。微晶斜長石大小0.15～0.2mm，含量為20%～30%，多為中長石，少量為拉長石。單斜輝石呈淡黃、淺紫色，大小為0.05～0.1mm，含量20%～40%，為含鈦普通輝石。鹼性長石呈板狀、不規則狀，大小0.15～0.4mm，呈填隙狀產出，含量10%～20%。橄欖石、磁鐵礦含量分別為5%左右。結晶差的岩石中玻璃含量較高，多呈黃褐色。全新世玄武岩標準礦物01<10%；Ne>5%(10.16%～12.5%)；Di和Or含量較高；不出現Hy和Q，應為鹼玄岩。岩石中含有基底花崗閃長岩包體，局部含量可達10%～15%，大小3～15cm，多被溶蝕，呈蜂窩狀，有些暗色礦物和長石全被溶蝕，僅殘留石英。

鹼玄岩過渡族元素cr、Ni、co豐度低於同類岩石，而Rb、Sr、Ba相近。不同岩性具有相似豐度，微量元素比值變化很小，Rb/Sr為0.03～0.04，Sr/Ba為1.40～1.81，Zr/Hf=37.03～49.39，Nb/Ta=10.00～17.0。

對烏蘭哈達第四紀火山岩岩相學和地球化學特徵進行研究，可以得到如下結論：

(1)烏蘭哈達晚第四紀火山岩由鹼性橄欖玄武岩、鹼玄岩、鬆散火山渣、熔結集塊岩和碎成熔岩等組成。早期噴出物主要為鹼性橄欖玄武岩，晚期為鹼玄岩。總體屬鈉質鹼性玄武岩系列；

(2)玄武岩漿來自富集地幔，在上升過程中存在弱的結晶分異和地殼同化混染作用，屬於弱進化岩漿；

(3)玄武岩具大陸板內屬性，形成於大陸初期裂谷階段的構造環境。

薩伊火山鹼玄岩

Aoki等（1985）對Nyamuragira（薩伊）火山橄欖碧玄岩—鹼玄岩—響岩質鹼玄岩—鹼玄岩質響岩這些有成因聯繫的岩石系列的礦物學、岩石學和主要元素、微量元素的地球化學進行了研究，而且認為這些岩石代表了原始的橄欖暗橄白榴岩漿連續分離出橄欖石和輝石的不同階段產物，這種原有的橄欖暗橄白榴岩漿是在大約100公里深處由少量富含雲母的石榴石橄欖岩岩殼部分熔融產生。

響岩結構

Holmes和 Harwood（1937）把斷裂區西部的鹼性火山岩分成七個岩石系列，而且用人們不熟悉的名稱給這些岩石定名。按照以Streckeisen的分 類（1967）為基礎的現代習慣分類方法，Ferguson和Cundari(1975)把維龍加火山區Bufumbira火山分為兩個不同岩石系列：響岩質鹼玄岩系列 ( 不飽和、富鉀質 ) 和白榴岩系列 ( 極飽和、 富鉀質 )。Nyamuragira火山的火山岩屬於前一個系列。

Nyamuragira火山的火山岩岩類學特徵十分簡單 , 在這些鹼玄岩系列中鑑定出了如一些礦物：斑晶—橄欖石、 富鈣單斜輝石、斜長石、欽磁鐵礦和鉻尖晶石，基質—橄欖石、富鈣單斜輝石、 斜長石、 白榴石、 欽磁鐵礦、 磷灰石、 霞石、 鹼性長石、 方鈉石、 鈦雲母、角閃石、 鈦鐵礦和磁黃鐵礦。最常見的岩石類型是響岩質鹼玄岩，在這類岩石中，基質似乎具有差不多相同的結構和化學成分。隨著橄欖石和富鈣單斜輝石斑晶的增加（達到全部斑晶體積的40%），響岩質鹼玄岩逐步過渡到鹼玄岩和橄欖碧玄岩（含橄欖石的鹼玄岩，橄欖石含量高於5%，可達25%），或者過渡到鹼玄岩響岩。響岩質鹼玄岩和鹼玄岩質響岩所不同的是後者的長石平均成分更富鉀、鈉。而且其基質中鐵鎂礦物的百分含量較小。

暗橄白榴岩

Holmes（1950）識別了三類重要的原始玄武質岩石：白橄黃長岩（橄欖石、黃長石和少量鈣鈦礦、鈦磁鐵礦、鉻鐵礦、鉀霞石）、 橄輝鉀霞岩（橄欖石、金雲母和少量六方鉀霞石、火山玻璃）和暗橄白榴岩（橄欖石、 單斜輝石和少量長石和白榴石）。 最近，Vollmer 和Norry（1983）闡述了這些鎂鐵質岩石Sr同位素變化的原因是大約5億年前在維龍加岩漿源區由流體侵入引起的變質作用。在高壓實驗、 岩類學和地球化學資料的基礎上，相關學者認為 暗橄白榴岩不是白橄黃長岩岩漿或橄輝鉀霞岩漿的派生物，而是原始岩漿的代表物，是在約10公里深 處富鉀石榴石橄欖岩少量部分熔融的產物。岩類學和主要元素、微量元素地球化學表明了暗橄白榴岩與Nyamuragira火山鹼玄岩系列（橄欖碧玄岩—鹼玄岩—響岩質鹼玄岩—鹼玄岩質響岩）之間的內在成因聯繫。諸如白橄黃長岩、橄輝鉀霞岩、霞石岩、黃長岩、暗橄白榴岩和白榴岩這樣各類型的超鎂鐵質到鎂鐵質岩，可能是由化學上和同位素上不均勻的地幔橄欖岩在不同深度部分熔融形成的。

黑龍江鏡泊湖地區

鏡泊湖蛤蟆塘地區的玄武質岩石的岩性為白榴石鹼性岩，斑狀結構，斑晶為橄欖石和白榴石，但斑晶含量較少，一般小於 5%，橄欖石和白榴石斑晶的數量基本接近。其中橄欖石斑晶粒徑大小為 0.05～ 0.2mm，白榴石斑晶粒徑大小為 0.03～ 0.1mm，由於其粒度太小，所以在手標本中一般無法鑑別，但在顯微鏡下，可以容易地鑑別出：呈清楚的四角三八面體晶形，因熔蝕作用，表現為不具稜角的圓形粒狀，低負突起，並包含有較多的包裹體，包裹體類型有橄欖石、輝石、磁鐵礦和磷灰石等固體礦物以及氣液包裹體，它們在白榴石晶體內基本上平行晶體輪廓呈環帶狀分布。由電子探針成分分析可知，除 K、Si、Al等3種主要元素外，還含有 Na、Ca、Fe等雜質元素。基質具玻質交織結構，由褐色玻璃及無序分布於其中的斜長石、柱狀輝石微晶 (大小 0.03～ 0.05mm)、橄欖石微晶及磁鐵礦組成。另外，在蛤蟆塘地區的鹼性岩中還發現較多的鈦角閃石、金雲母和歪長石巨晶。從空間分布上看，歪長石巨晶一般分布在熔岩層頂部的氣孔狀熔岩中，金雲母和歪長石巨晶儘管也分布在頂部的氣孔狀熔岩中，但有歪長石時一般不出現金雲母和鈦角閃石巨晶，而出現金雲母和鈦角閃石巨晶時則不出現歪長石巨晶。總體上，含金雲母和鈦角閃石巨晶的熔岩層層位比含歪長石巨晶的層位要低。金雲母和鈦角閃石巨晶儘管經常一起出現在熔岩層頂部，但金雲母更多地分布在火山渣中，而鈦角閃石巨晶則不出現在火山渣中。在蛤蟆塘地區的玄武質岩石中分布有較多的幔源包體，包體的類型有含金雲母、角閃石二輝橄欖岩、二輝橄欖岩、方輝橄欖岩和純橄岩。

由低的Mg含量可說明，蛤蟆塘地區所見的白榴石鹼玄岩均不是原始岩漿直接形成的，而是經過了深部的分離結晶過程。但是與蛤蟆塘地區直距只有15 km的“火山口森林”地區的鹼性橄欖玄武岩卻顯示出明顯不同的特徵：高的 MgO、CaO含量、高的 Mg和低的Al₂O₃、Na₂O、K₂O含量，這說明兩個地區的玄武質岩石是不同岩漿作用過程的產物。微量元素原始地幔標準化圖解（右圖）表明，白榴石鹼玄岩總體富集不相容元素，尤其富集大離子親石元素 ( LILE)，暗示著它們可能來自富集型地幔。白榴石鹼玄岩相對虧損相容元素 ( Cr、Ni)和中等相容元素 ( Co、Sc)。“火山口森林”地區的鹼性橄欖玄武岩的微量元素標準化圖解總體上與白榴石鹼玄岩相似，但LILE富集程度不如白榴石鹼玄岩，高場強元素 ( HSFE)則基本一致，表明白榴石鹼玄岩來自於熔融程度較低的地幔源區。此外，由於Y在石榴石中富集，而石榴石又是地幔熔融的殘留相，所以 Nb /Y大小反映了地幔的相對部分熔融程度，即比值大，部分熔融程度低 ( Stolz et al. , 1988)。白榴石鹼玄岩的 Nb /Y比值大於鹼性橄欖玄武岩說明，白榴石鹼玄岩的地幔源區地幔部分熔融程度相對較低。在87 Sr /86 Sr初始值小於0.705時，大的Ba /Y比值指示了地幔高的富集程度。如此看來，白榴石鹼玄岩的源區地幔的富集程度要比鹼性橄欖玄武岩高。歸納可得：

（1）白榴石鹼玄岩屬偏鈉質鹼玄岩，總體上具有高的 Al₂O_3、Na₂O、K2O含量和低的MgO、CaO、Mg值，並且具有強烈富集輕稀土和大離子親石元素為特徵。其源區為虧損型地幔（DMM ）與富集Ⅰ型地幔 （EMI ）兩種地幔端員的混合物經歷了近期交代後形成的高度富集型地幔，白榴石鹼玄岩就是這種富集型地幔經低部分熔融形成的產物。而與此相距只有 15 km的“火山口森林”地區的鹼性橄欖玄武岩的地幔源區的富集程度相對較低，其部分熔融程度相對較高。由此說明，該區地幔經過近期富集後導致了高度的不均一性。

（2）偏鈉質的白榴石鹼玄岩形成白榴石的原因主要與原始岩漿富水、富F以及揮發性組分有關 ,同時部分也可能與岩漿本身具有高含量的 K₂O有關。

（3）白榴石鹼玄岩是原始岩漿經歷了深部的多次高壓分離結晶作用 (分離結晶相分別為橄欖石、白榴石、鈦角閃石、金雲母)以及中壓分離結晶作用 （分離結晶相為歪長石 ）形成的產物。岩漿上升過程中沒有經歷高位岩漿房的演化過程和地殼的同化混染作用。