侵入岩类

侵入岩的主要类型~

正长岩的侵入岩类的分类参见QAP三角图方法（图2-21）。深成侵入岩常见的类型有正长岩、石英正长岩、二长岩及碱性正长岩；浅成侵入岩为正长斑岩、石英正长斑岩。具体种属特征如下。

图2-21 正长岩类在中酸性侵入岩的QAP图解中的位置

（据Le Maitre,2002）
1.正长岩
正长岩（syenite）常呈浅灰、浅肉红、浅灰红等色。多为中粗粒结构，也有的为似斑状结构。主要为块状构造，少数可见似片麻状或斑杂构造。主要矿物有钾长石和斜长石，次要矿物有角闪石、黑云母、辉石，不含石英或含量很低，最高不超过5Grt。暗色矿物含量一般为20%～30%。根据所含暗色矿物的种类不同，可进一步分别详细命名（图2-22）。如暗色矿物以角闪石为主的，可称为角闪正长岩；如以黑云母为主的，可称为黑云母正长岩；如以辉石为主的，可称为辉石正长岩。在手标本上，钾长石和斜长石有时不易区分，一般可从颜色、双晶和解理等方面的特征加以区别。钾长石常具浅肉红色，而斜长石多为灰白、黄白色。钾长石具卡式双晶，而斜长石具聚片双晶，把手标本转动不同方向，双晶特征常可清楚看到。钾长石的｛001｝解理较为发育，因此常有较好的阶梯状断口。此外也可用药品做简单的染色加以区别。如果石英含量达到5%～20%时，则可称为石英正长岩。这是一种向花岗岩类过渡的岩石。

图2-22 钠长石化的正长岩（正交偏光）

（据常丽华等，2009）
主要矿物是钾长石（Kf），发育裂纹，已被大量的钠长石（Ab，发育聚片双晶）交代，少量白云母分布在长石晶体之间
2.二长岩
二长岩（monzonite）所含矿物种类、结构构造与正长岩的基本相同，不同的是二长岩中钾长石和斜长石的含量大致相等，结构有所差别，斜长石的自形程度比钾长石的好。这是向闪长岩类或辉长岩类过渡的一个变种。
3.碱性正长岩
碱性正长岩（alkali syenite）与普通正长岩不同之处在于，其K、Na含量较高，因此该岩石中所含的长石几乎全为碱性长石。暗色矿物则为碱性暗色矿物（碱性辉石、碱性角闪石等），有时可含少量霞石，一般不超过5%。碱性辉石和碱性角闪石形态呈较长的长柱状、针柱状以至纤维状。这是手标本鉴定碱性正长岩的一个重要特征。
4.正长斑岩
正长斑岩（syenite porphyry）为一种浅成岩，成分相当于深成的正长岩。常以小岩体或在深成侵入体的边部产出，也可成为岩脉。斑状结构是其特征，斑晶主要是钾长石，有时含角闪石、黑云母、辉石。斑晶自形程度一般较好。基质结晶则较细，为细粒－微粒，有的可为隐晶质结构。由于基质结晶很细，一般不易精确鉴定其成分。如果不含斑晶，即整个岩石为微粒结构者，可称为微晶正长岩。
正长岩类的次生变化主要表现为辉石、角闪石、黑云母常常绿泥石化，或绿帘石化；而长石类矿物常常为高岭石化、碳酸盐化等。

采用岩浆岩侵入序列及岩石谱系单位的方法填图。以同源岩浆演化、岩浆多次脉动上侵形成不同的构造岩浆岩侵入体为理论基础，采用以系统地研究岩石成分、结构、构造、相对侵入序次等特征及其变化为标志，依据侵入岩的岩性、岩石结构、构造和接触关系划分侵入体，以侵入体为基本单位开展地质调查填图，确定其成分演化序列和结构演化序列，依据并综合侵入体与围岩、侵入体与侵入体之间的接触关系、同位素测年数据等资料给出侵入体的时代属性，用“岩性+时代”表示。查明侵入体的形态与规模、矿物成分、岩石化学和地球化学特征、岩石类型、结构、组构特征、包体特征（捕虏体、残留体和深源暗色包体）、脉岩（派生脉岩和区域性脉岩）的规模、产状和组分等。在此基础上，进行岩石变形构造的研究，分析与探讨岩体的就位机制、岩浆岩侵入序列，划分岩浆侵入事件、岩浆作用演化历史。调查与侵入岩类岩石有关的成矿条件，探讨侵入体与矿产的关系，为普查找矿提供必要的区域地质资料。这种新方法能更有效地解体大型复式岩体（岩基）、确定岩浆岩侵入序列及同源岩浆演化序列、揭示区域岩浆演化和成矿专属性等。

（一）基本特征

镁铁质侵入岩由于侵位深度较大，冷却速度较慢，岩浆有足够时间结晶，岩石粒度较粗，通常根据实际矿物含量来定名（第四章，图4－20）。镁铁质侵入岩的代表性岩石是中粗粒的辉长岩和中细粒的辉绿岩，矿物以基性斜长石和普通辉石为主（表7－1）。

表7－1 镁铁质侵入岩中矿物简表

注：本章的 “顽火辉石” 为狭义的顽火辉石、古铜辉石和紫苏辉石的总称（Deer et al.，1992）；低钙辉石指x（Ca₂Si₂O₆）＜15％的辉石。

◎斜长石：斜长石：主要为An ＞50的基性斜长石，常为拉长石或培长石，呈自形－半自形板状产出，聚片双晶发育，偶见环带结构。常发生钠黝帘石化、碳酸盐化或绢云母化等。

◎辉石：单斜辉石为主，其次斜方辉石；单斜辉石常见为普通辉石、透辉石及两者的变种异剥辉石，也可出现低钙的易变辉石，单斜辉石中常出现席勒构造（Schiller’s structure）或斜方辉石的出溶页片，简单双晶和反应边结构常见。斜方辉石主要为低钙的顽火辉石，有时可见其中有单斜辉石的出溶页片。常发生绿泥石化、皂石化、碳酸盐化或纤闪石化蚀变。

◎橄榄石：主要为贵橄榄石，圆粒状为主，除橄长岩中常见外，其他岩石中为次要矿物，在含石英的辉长岩、苏长岩中不存在橄榄石。在橄榄石外围通常可见斜方辉石、单斜辉石甚至角闪石的反应边。常蚀变为蛇纹石、皂石、绿泥石等。

◎次要矿物：角闪石多为原生褐色或棕色的普通角闪石，偏碱性岩石中常见棕闪石（红棕色）或钠质角闪石。发生次生变化后成为无色或淡绿色的透闪石、纤闪石等。黑云母常出现在含石英的辉长岩或苏长岩中。石英和碱性长石常呈填隙物充填在其他矿物之间。

（二）结构构造

镁铁质侵入岩以辉长结构和辉绿结构为主，也可见嵌晶含长结构、反应边结构、包含结构和堆晶结构等。

◎辉长结构：是中深成基性侵入岩（辉长岩）的典型结构，表现为基性斜长石和辉石的自形程度相近，均呈现半自形－他形粒状。在Di－An体系相图（见第五章）中，辉石的首晶区随P_H的增加而扩大，而斜长石的首晶区正好相反。在相当于中－深成相（深6～7km，P_H≈2×10⁸Pa）条件下，An－Di的共结点在An＝50％左右，与镁铁质岩浆的An－Di组成相当，结晶作用基本上是在共结点处由辉石和斜长石同时结晶来完成的，因此会形成辉石与斜长石两矿物自形程度相近的辉长结构（图7－1a）。

图7－1 辉长岩和辉绿岩镜下素描（转引自路凤香和桑隆康，2002）

◎辉绿结构：是浅成镁铁质侵入岩（辉绿岩）的典型结构，也可出现于玄武岩中。斜长石和辉石颗粒大小相差不多，单个他形辉石颗粒填充于较自形板条状斜长石晶体形成的近三角形空隙中。在浅成相条件下，P_H降低（P_H ＜10⁸Pa、D ＜3km），Di－An共结点移向Di一侧，镁铁质岩浆首先结晶斜长石，直到熔体组成达共结点辉石才同时晶出，因此，形成了斜长石自形程度好于辉石的辉绿结构（图7－1c）。

◎嵌晶含长结构：即在大的辉石晶体中，杂乱地包含着一些自形程度较高的斜长石，构成嵌晶含长结构，主要见于辉长岩和辉绿岩中。

◎包含结构：即大的他形角闪石包裹辉石、单斜辉石包裹斜方辉石、辉石包裹橄榄石或斜长石包裹暗色矿物等现象。

◎堆晶结构：见第六章超镁铁质岩。

镁铁质侵入岩构造主要为块状构造，也常见带状构造和球状构造。

（三）产状及侵位机制

镁铁质侵入岩的产状可依据岩石类型分为两类：辉绿岩通常以厚度较小的岩墙和岩床为主，辉长岩可呈现厚层的岩墙和岩床，但主要以岩株、岩盖、岩盆等独立岩体产出，还可与超镁铁质岩共同组成层状侵入体。也有少量以镁铁质包体形式产于花岗岩类侵入岩中，有的可作为岩浆混合的证据。

◎镁铁质岩墙（岩床）和岩墙群：单个岩墙的厚度通常数厘米到数百米不等，延伸可达数十到数百千米，有的岩墙甚至可超过1000km。镁铁质岩墙中心通常为辉绿岩（较厚的也可能为辉长岩），就位浅的通常出现冷凝边。岩床的单层厚度很少超过百米，但一个地区多层岩床的总厚度却可达数千米。由若干条（最多的可达数百条）平行的或放射状分布的岩墙组成的集合体称为岩墙群。岩墙群常常是大火成岩省（large igneousprovince）的组成部分，代表了大火成岩省的根带。岩墙群的出现代表了岩石圈的伸展作用，在太古宙和古元古代地体中的岩墙群还被作为存在地幔柱的证据。地球上最大的岩墙群是加拿大地盾西半部的中元古代（1267Ma）麦肯齐（Mackenzie）岩墙群，其宽达500km，长达3000km（Schwab et al.，2004）。我国华北克拉通的古元古代岩墙群也具有代表性（Peng et al.，2008）。

玄武质岩浆以岩墙还是岩床的方式就位，主要取决于地壳中的岩浆体所受最小的阻力方向。图7－2a显示理想状态下扩张岩墙顶端所受应力，岩浆体在顶端（z1－z2）向上的扩张主要受以下几个因素控制：Pm岩浆的内压，σ3区域应力场最小主应力，κ为围岩的抗张强度（地壳岩石一般为50MPa），当满足Pm＞σ^3＋κ时，岩墙将持续向上延伸。

图7－2 岩浆顶端扩张所应力示意图（据Robin，2010）

σ3—地壳最小主压应力；Pm—岩浆内压；

—岩床上覆岩石的平均密度；g—重力加速度；h—岩床就位深度，等于上覆岩层厚度

岩床就位通常发生在相对较浅的部位，垂直方向的静压构成了最小主应力，在这种状态下（图7－2b），破裂在侧面的传播 。在浅层的沉积岩中，岩浆和沉积岩中孔隙水接触时产生的水蒸气有助于降低围岩的抗张强度κ，使其近似为0，岩床的传播只需要岩浆的内压克服围岩的静压即可。

◎锥状岩席和环状岩墙：通常围绕较大的岩体分布，可延伸到岩体之外的围岩中，平面上通常呈现弧形，锥状岩席产状内倾，环状岩墙产状外倾。Anderson（1938）分析了形成锥状岩席和环状岩墙的应力状态，绘制了应力迹线图解（图7－3），揭示了锥状岩席和环状岩墙的成因。如图7－3a所示，岩浆上升侵位过程中，对上覆围岩造成强大的挤压力。此时，围岩中最小主应力迹线如图中细实线所示，自岩浆房向外呈辐射状，因此形成剖面上呈锥状的张裂系，被岩浆充填形成锥状岩席。环状岩墙与此相反，同岩浆的压力逐渐减小有关。围岩中最小主应力迹线如图中虚线所示，近平行于岩体与围岩的接触界面，最大主应力迹线如细实线所示与接触界面近于垂直。图7－3b中的粗实线代表与最小主应力迹线相交约30°方位的剪应力迹线方向形成的剪裂面，经岩浆充填后形成环状岩墙。

层状侵入体是镁铁质侵入岩的主要产出形式，通常和超镁铁质岩或斜长岩共生，其产出形式及成因可参见第六章超镁铁质岩部分。层状镁铁质－超镁铁质侵入体是许多重要经济价值矿床的母岩，如铂族元素（PGE）、铬铁矿及硫化物矿床。

图7－3 锥状岩席（a）和环状岩墙（b）成因机理图（据Anderson，1938；转引自Shaw，1980）

（四）分类及常见种属

镁铁质侵入岩可根据硅碱图划分为碱性系列和亚碱性系列（见图4－2）。亚碱性系列包括钙碱性和拉斑玄武岩系列。碱性系列以碱性辉长岩类为代表，亚碱性系列以辉长岩类为代表。与俯冲有关造山带内的镁铁质侵入岩通常属钙碱性系列，而大的层状镁铁质侵入岩通常属拉斑玄武岩系列。进一步，可结合定量矿物统计来进行岩石定名（见图4－16，图4－20）。

1.辉长岩类（亚碱性系列）

组合指数δ＜3，SiO₂可以是不饱和的（出现橄榄石），也可以是饱和的（不出现橄榄石）。富CaO、Al₂O₃、MgO、FeO、Fe₂O₃；贫碱（K₂O＋Na₂O约4％）为特征。岩石中Na₂O一般大于K₂O，CaO较稳定（约10％），MgO、TFeO变化较大。常见种属有：

◎辉长岩（gabbro）：具中至粗粒结构、辉长结构，主要矿物成分是基性斜长石和单斜辉石，还可出现贫钙的顽火辉石，有时可见小的石英充填在间隙中。多见块状、条带状、火成层理构造，一般呈独立的岩体分布，但也可以出现于某些厚层火山岩浆的中心相。根据斜方辉石（Opx）和单斜辉石（Cpx）的相对含量，可进一步分为辉长岩（Cpx＞Opx）、苏长岩（Cpx＜Opx）和辉长苏长岩（Cpx≈Opx）。当橄榄石或角闪石含量大于5％时，可作为前缀参加定名。

◎辉绿岩（diabase）：一种中细粒的浅成相侵入岩，主要由普通辉石和高钙斜长石（An ＞50）组成。矿物成分和化学成分与辉长岩相似，可呈岩墙或岩床等产出，暗绿或黑绿色，具典型的辉绿结构（图7－4b），含斑晶时称辉绿玢岩，斑晶成分为斜长石及暗色矿物。

◎橄长岩（troctolite）：中粗粒的火成岩，主要有高钙斜长石和橄榄石组成。具嵌晶结构，如印度洋洋中脊橄长岩（图7－5）。

◎苏长岩（norite）：中粗粒的火成岩，主要由斜长石和斜方辉石组成。

◎辉长苏长岩（gabbronorite）：中粗粒的火成岩，主要由高钙斜长石、普通辉石、顽火辉石（两类辉石的含量近于相等）组成。

◎斜长岩（anorthosite）：中粗粒的火成岩，斜长石含量超过90％。按暗色矿物含量，已不属镁铁质侵入岩，但通常和辉长岩共生，位于层状侵入体的上部，可能是岩浆分异的结果。

2.碱性辉长岩类

与辉长岩相比，碱性辉长岩在化学成分上富碱，K₂O＋Na₂O均大于5％，可达9％，一般为Na₂O＞K₂O，K₂O＞Na₂O者少见，SiO₂、MgO较辉长岩低。在矿物成分上除了橄榄石之外，还有少量的似长石（霞石或方沸石），表明来自硅不饱和岩浆的结晶，有时也出现少量的角闪石及黑云母。碱性系列辉长岩同辉长岩最大的区别是，碱性辉长岩中不出现低钙辉石（顽火辉石或易变辉石），而辉长岩中出现低钙辉石。普通辉石的成分通常被相对贫钙的成分抑制，这种现象在矿物的微观结构上可体现：在辉长岩中辉石斑晶缓慢结晶时通常出现细小的晶内出溶片理及页理，而碱性辉长岩中普通辉石由于无低钙辉石成分，通常无出溶现象。碱性辉长岩中普通辉石通常为棕色、淡紫色等多色性的高钛辉石变种，还出现副矿物如棕色的高钛角闪石等。常见的种属有：

图7－4 辉长岩类

图7－5 印度洋洋中脊橄长岩

（Paul T.Robinson提供）

◎碱性辉长岩（alkali gabbro）：由基性斜长石、碱性辉石和正长石组成，可含霓石、棕闪石、黑云母、橄榄石，斜长石多于碱性长石，霞石含量可多可少。当霞石很少、正长石增加，则过渡为正长辉长岩（图7－6a）。碱性辉长岩的浅成相称碱性辉绿岩（图7－6b）。

图7－6 碱性辉长岩

◎霞斜岩（theralite）：又称企猎岩。主要由含钛普通辉石、基性斜长石和霞石组成，碱性长石含量很少或无，有少量的黑云母和橄榄石。暗色矿物占约50％，霞石含量一般较少（10％～15％），结构特征是斜长石比碱性长石和霞石自形。

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