金伯利岩的分类及一般特征有哪些?

作者:JBO竞博电竞网址   来源:http://www.lbsqipai.com    栏目: 竞博电竞网址    日期:2019-12-30

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  (一)分类由于金伯利岩产状特殊,来源很深(可达260 km),在岩浆上升过程中要穿过地壳,往往捕虏不同的围岩碎块,形成后又有许多成分的改变,因此,到目前为止,有关金伯利岩的分类方案一直没有完全统一。在IUGS分类中没有涉及金伯利岩的进一步分类。

  目前国内以山东省地质局(1980)提出的方案较为实用,该方案是根据结构构造分为三类:金伯利角砾岩、凝灰状金伯利岩和斑状金伯利岩;以后,以Mitchell(1986)为代表,提出按成因分类:浅成相、火山通道相和火山口相,在不同的各“相”中,又分出不同的岩石类型。池际尚、路凤香(1996)在上述国内外分类基础上,提出了一个较为详细的分类方案:

  (1)浅成相 岩石类型包括细粒金伯利岩、粗晶斑状金伯利岩(macroporpyritic kimberlite)、粗晶斑状金伯利角砾岩(macroporpyritic kimberlite breccia);(2)火山通道相 岩石类型为凝灰状金伯利岩(tuffsitic kiberlite)凝灰状金伯利角砾岩;(3)火山口相 岩石类型为火成碎屑金伯利岩(pyroclastic kimberlite,细碎屑胶结)和外力碎屑金伯利岩(epiclastic kimberlite,火山灰、蚀变和粘土矿物胶结,常具层状构造)。

  本书在此基础上,综合国内其他分类,结合我国实际情况,提出一个较简单的方案(表6-1),表中碎屑物粒径和含量界限据路凤香等(1996)。表6-1中分为两部分,竖双线右侧表示按成因划分的两个相(火山通道相和浅成相)及其岩石名称;左侧为结构特征(碎屑状、斑状)。对具碎屑状结构的岩石,鉴定时首先统计粒径>2 mm和<2 mm的碎屑在岩石中各占的百分含量,若>2 mm碎屑含量<15%(如统计为10%),而<2 mm的碎屑含量>50%(如统计为65%),则在左侧粒径>2 mm下面找到含量<15%和粒径<2 mm下面找到含量>50%的横向栏,顺此向右查到该岩石名称为凝灰状金伯利岩。同样,当粒径>2 mm的碎屑含量>15%,而粒径<2 mm的碎屑含量<50%时,则向右查到岩石名称为凝灰状金伯利角砾岩。当粒径>2 mm的碎屑含量>50%,而细碎屑少或无时,称岩球金伯利岩(火山通道相)或金伯利角砾岩(浅成相)。对于具斑状结构的岩石,进一步分为斑状结构(岩石名称为斑状金伯利岩)和显微斑状结构,后者是指手标本不见斑晶,而镜下可见小斑晶(岩石命名为细粒金伯利岩)。该分类方案仅是金伯利岩主要类型的一般概括,应用时要注意:①金伯利岩的两种产状之间往往为相互连通、过渡的,因此,二者间存在着一系列过渡类型;②凝灰状金伯利角砾岩和金伯利角砾岩的区别是前者除角砾外含有较多的细碎屑(<50%),其胶结物为蛇纹石等细粒集合体;后者金伯利角砾岩除角砾外,以熔岩为主,而细碎屑无或较少,胶结物为熔岩(斑状金伯利岩或细粒金伯利岩)。当蚀变强二者无法区分,且产状也不好确定时,可统称“金伯利角砾岩”;③根据金伯利岩中所含原生矿物种类,可进一步命名。如金云母细粒金伯利岩、镁铝榴石斑状金伯利岩、方解石金伯利角砾岩等。

  结构特征火山通道相浅成相碎屑状碎屑物粒径>2mm<2mm岩石名称含量<15%>50%凝灰状金伯利岩>15%<50%凝灰状金伯利角砾岩>50%岩球金伯利岩金伯利角砾岩斑状斑状结构斑状金伯利岩显微斑状结构细粒金伯利岩(二)一般特征

  金伯利岩颜色深,暗绿色、绿色、黄绿色,风化后呈土黄绿色、土红褐色。野外和手标本上常见大小捕虏体,常具角砾状构造和岩球构造(凤凰蛋)。

  金伯利岩较一般超基性岩的SiO2质量分数低,平均约为33%,最高者45%左右,最低者27%左右。而碱特别是钾偏高,w(K2O)>w(Na2O),w(MgO)较高约30%。含大量挥发分CO2和H2O。微量元素中Ni、Cr、Co、Nb、Y较高,它们往往作为寻找金伯利岩的指示元素2.矿物成分

  (1)岩浆期原生矿物 主要有镁橄榄石、金云母、镁铝榴石、钙钛矿、钛铁矿、铬铁矿、铬透辉石、顽火辉石和碳酸盐矿物;(2)岩浆期后热液矿物 主要为蛇纹石、碳酸盐矿物、滑石、绿泥石等。

  (3)同源或异源包体(捕虏体)中的矿物 常见的有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、镁铝榴石,后三种矿物多见反应边结构,橄榄石可见肯克带。捕虏围岩中的矿物有角闪石、石榴子石、绿帘石、长石、石英等。

  以上三种矿物的详细种属如表6-2所示。金伯利岩矿物成分的最大特点是含有高温高压相的矿物组合。下面仅介绍几种常见矿物的特征。

  原生矿物岩浆期后热液交代矿物捕虏体矿物超基性岩围岩橄榄石钛铁矿蛇纹石水白云母黄铁矿橄榄石角闪石金云母斜方辉石碳酸盐矿物白钛石黄铜矿斜方辉石绿帘石磁铁矿硬铬尖晶石磁铁矿榍石铜蓝透辉石石榴子石钙钛矿锆石褐铁矿钙铁榴石辉铜矿铬尖晶石云母铬铁矿金红石赤铁矿钙铬榴石孔雀石钛铁矿榍石镁铝榴石锐钛矿软锰矿硅硼钙石辰砂镁铝榴石电气石铬透辉石金刚石滑石透辉石方铅矿普通辉石磁铁矿、褐铁矿磷灰石碳酸盐矿物绿泥石重晶石闪锌矿磁铁矿赤铁矿、黄铁矿碳硅石蛭石自然铅锆石、磷灰石、金红石、锐钛矿、石英、长石(1)橄榄石 是金伯利岩中最主要的造岩矿物,含量可达50%~60%。以斑晶、基质、捕虏晶、矿物包裹体以及作为超镁铁质岩捕虏体中的造岩矿物等形式产出。在浅成相金伯利岩中橄榄石具明显的世代性,一般出现2~3个世代,第一世代橄榄石为较大的斑晶,受熔蚀强,呈卵形、椭圆形、圆形(照片6-2~6,10,12,17~19),有时为拖鞋状,粒径一般为1~10 mm;第二世代橄榄石为较小的斑晶,熔蚀作用较弱,自形-半自形晶,棱角略显圆滑,粒径<1 mm;第三世代橄榄石多属基质中的成分,很少受熔蚀,以自形晶为主,粒径0.1 mm±。二、三世代橄榄石往往为过渡关系。新鲜的橄榄石少见,多数遭受蚀变,最主要的是蛇纹石化、碳酸盐化,其次滑石化、金云母化、绿泥石化等。蚀变从边部或裂纹开始,极少的情况见橄榄石残留(照片6-3,6),而更常见橄榄石全部蚀变保留假象,形成蚀变网格、网环或蚀变环带结构。早晶出的橄榄石富镁贫铁且富含铬、镍。据山东资料,当金伯利岩中橄榄石斑晶大而多时,金刚石矿富。

  (2)金云母 是金伯利岩中的主要矿物之一。从岩浆期到热液阶段均有晶出,多为富铁变种。岩石中其含量变化大,在橄榄石型金伯利岩中金云母含量少,甚至不含。而在金云母型金伯利岩中含量多,有时可高达80%~90%。金云母也常见2~3个世代,第一世代大晶体多熔蚀呈浑圆状,粒径一般>1 mm;第二、三世代为基质成分,自形—半自形片状,常构成交织结构或席状结构。金云母的蚀变主要为绿泥石化、碳酸盐化、赤铁矿化、蛭石化等。新鲜的金云母手标本颜色为紫铜色,风化后明显褪色,显微镜下金云母为褐黄色、橙红色,多色性、吸收性明显,有时可见反吸收性。当金云母中含有Cr、Ni离子时,呈绿色。

  (3)镁铝榴石 可以是原生矿物,也可作为捕虏晶或捕虏体中的矿物产出,与金刚石相伴生。原生镁铝榴石常呈斑晶出现,受熔蚀而呈浑圆状。多数镁铝榴石紫红—紫青色,有时为玫瑰色、浅粉红色或橙黄色,随着颜色加深,铁、铬含量增高,而铬含量较高时,金刚石含量也高。镁铝榴石常见绿色或黑色次变边(照片6-12,13),形成“绿豆”或“黑豆”(野外露头可见),次变边成分为绿泥石、蛇纹石、铬云母、水云母、碳酸盐矿物以及铁、锰矿物。次变边含较高的铬,以区别于产在非金伯利岩(如榴辉岩)中的镁铝榴石。在重砂找矿工作中,若发现具上述次变边的镁铝榴石,表明其附近可能存在原生金伯利岩体。

  (4)钙钛矿 在我国一些金伯利岩的基质中常见。立方体或不规则粒状,一般<0.1 mm。新鲜者褐黑色、灰黑色、棕褐色,风化后灰黄色、灰白色。镜下为褐黄色、浓褐色,半透明—不透明,具均质性,蚀变或风化后变为白钛矿,反射光下为白色,似云雾状。

  (5)铬铁矿 分布较广泛的特征副矿物,含量低而稳定。斑晶和基质中均可见,黑色,几乎不透明,薄片中其边部有时呈现微透明的红褐色(强光下更明显)。斑晶中的铬铁矿浑圆状—半浑圆状,铬高铝低,基质中晶体完整,铬低铝高。我国金伯利岩中的铬铁矿一般含镁,称之为镁铬铁矿(picrochromite),在我国重砂寻找原生金伯利岩时,镁铬铁矿为指示矿物之一。在国外金伯利岩中没有镁铬铁矿的报道,在国外找矿中,镁钛铁矿(picrotitanite)是比镁铝榴石更可靠的标志矿物。

  (6)铬透辉石 含量少而较常见的矿物,在含金刚石的金伯利岩中,呈分散状斑晶。浑圆状或椭圆状,鲜艳的翠绿色(照片6-21)。成分中富铬、贫铝低铁。捕虏体和超镁铁质岩中的铬透辉石或透辉石呈半自形柱状或不规则粒状,成分为低铬高铁。

  (7)磷灰石 金伯利岩基质中常见矿物。可有两个世代,早期呈浑圆状—半浑圆状,颗粒稍大,有时见粗糙的熔蚀表面;第二世代磷灰石呈细小针状、棒状,常见放射状、束状集合体,构成特征的太阳晶结构(sun like crystal texture,照片6-8)。成分中含较高的锶和稀土元素。

  主要为斑状结构、同矿物多世代结构、细粒结构、卵斑席基结构、凝灰状结构、深源矿物次变边结构等;常见的构造有角砾状构造、块状构造、岩球构造、流动构造。

  (1)斑状结构 斑晶以橄榄石为主,有的金伯利岩中以金云母为主。斑晶常被熔蚀呈椭圆状或浑圆状,故称之为卵斑结构(ovi-form porphyritic texture,照片6-1~4,17~19)或圆斑结构(round porphyritic texture,照片6-6)。此外,斑晶成分可见镁铝榴石、铬透辉石等。

  (2)同种矿物多世代结构(same mineral multiple generation texture)金伯利岩中的很多矿物都有世代性,其特点是早晶出的矿物比晚晶出的矿物自形程度低(照片6-5,6),这与一般火成岩结构恰好相反,表明了不同世代矿物是在不同深度形成的,早晶出的矿物被明显熔蚀,晚形成者则有好的生成条件。

  (3)细粒结构 手标本观察不见斑晶,由细粒矿物组成,而显微镜下则见斑晶,具显微斑状结构microphyritic texture。斑晶为橄榄石、镁铝榴石、金云母,粒径0.1~0.2 mm;基质具微晶结构(照片6-7,8)。

  (4)卵斑席基结构(ovi-form porphyritic sheet ground texture)斑晶为橄榄石或金云母,基质由大量自形的金云母构成席状或交织状,环绕于卵斑周围(照片6-9,10,19)。这种结构中的金云母一般>40%。

  (5)凝灰状结构(tuffisitic texture)晶屑、岩屑被细斑状金伯利岩胶结,显微镜下类似凝灰岩的外貌。晶屑、岩屑成分以早期的金伯利岩及其矿物碎屑为主(照片6-11,26),也可含有围岩及其矿物碎屑。碎屑粒径<2 mm。

  (6)深源矿物次变边结构(typhonic minerals kelyphitic rim texture)金伯利岩中第一世代矿物几乎均具次变边结构,尤其是镁铝榴石(照片6-12,13)更常见(如前述“绿豆”、“黑豆”)。这是由于早晶出的深源矿物,在随岩浆向上移动时,物化条件有所改变,其边缘与岩浆反应而成。

  (7)角砾状构造(brecciated structure)角砾成分复杂,有同源角砾,如早期金伯利岩、二辉橄榄岩、榴辉岩等,也有异源角砾,如灰岩、页岩、片麻岩、甚至麻粒岩。角砾大小、形态不一(照片6-14,25,27)。一般粒径>2 mm,有的学者(如Mitchell,1985)则定为>4 mm。

  (8)同生岩球构造(contemporaneous rock globular structure)是金伯利岩中常见的一种特殊构造。“岩球”顾名思义为圆形或椭圆形的球体(照片6-15)。岩球核心一般为蛇纹石化(或碳酸盐化)的橄榄石(照片6-16),有时也见镁铝榴石或岩屑。外壳由细粒金伯利岩组成,晚世代矿物围绕核心呈同心环状分布(照片6-16)。新鲜的岩球为绿色,与母岩界线不易分清,但风化后易脱落,呈鸟卵形,故在我国俗称“凤凰蛋”。

  世界范围内金伯利岩主要为浅成-超浅成侵入体,很少情况下,以喷发形式产出。仅在坦桑尼亚的Lgwisi山见有小的凝灰岩锥和一个小熔岩流,据报道(Reid等,1975)该熔岩具斑状结构,斑晶为橄榄石,基质中普遍见长条状原生方解石定向排列,构成粗面结构。我国未发现喷出金伯利岩。金伯利岩侵入岩体多呈岩筒(管)、岩墙、岩床、岩脉产出,并以岩筒为主。岩筒(管)形状多样,平面近于等轴状,直径一般几十米,有的达数百米,向下陡倾斜(90°左右)延伸,但逐渐收缩,并在深处变为岩墙或岩脉,它们往往沿构造线为金伯利岩产状示意图。从时代上看金伯利岩形成是多期的,以侏罗纪、白垩纪为主,如南非、西非、北美、西伯利亚及我国山东、辽宁等地。其次为前寒武纪和古近纪和新近纪,我国贵州金伯利岩形成于加里东期。

  国内外多数学者认为金伯利岩的形成,需要较长的时期上升和相对稳定的地质环境。因此,主要产于古老的地台和地盾区,并伴有深断裂构造条件。例如,非洲金伯利岩几乎均分布于克拉通地区,俄罗斯西伯利亚金伯利岩体限于西伯利亚地台内,我国山东金伯利岩岩体群分布于华北地台,并与NNE向的郯城—庐江大断裂平行。

  多数金伯利岩蚀变强烈,普遍为蛇纹石化、碳酸盐化,有时见滑石化、绿泥石化(后者主要是金云母蚀变产物)。

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