斜长岩(英文名:Anorthosite)
所属分类:火成岩/岩浆岩
基性深成岩,主要成分为斜长石(>90%),粗粒状结构,是月球表面月陆的主要组成成分。斜长岩是phaneritic,侵入 火成岩岩石特征在于它的组合物:多斜 长石(90-100%),以最小的镁铁质组分(0-10%)。辉石,钛铁矿,磁铁矿和橄榄石是最常见的镁铁矿物。
斜长岩具有巨大的地质意义,因为我们仍不完全了解它们的形成方式。大多数模型都是根据密度来分离斜长石晶体。斜长石晶体通常比岩浆密度小; 所以,当斜长石在岩浆房中结晶时,斜长石晶体浮到顶部,集中在那里。
地球上的斜长石可分为五类:
1、太古代的斜长岩
2、元古代斜长岩(又称块状或块状斜长岩) - 地球上最丰富的斜长岩类型
3、层状入侵层(如Bushveld和Stillwater入侵)
4、大洋中脊和转换断层斜长岩
5、其他岩石中的斜长岩包体(通常是花岗岩,金伯利岩或玄武岩)
其中,前两种是最常见的。这两种类型有不同的发生模式,似乎局限于地球历史的不同时期,并被认为有不同的起源。
月球斜长岩构成了月球表面的浅色区域,并一直是许多研究的主题。
年龄:
元古宙斜长岩的元古宙(约2,500-542期间布设马),虽然它们大多数1800和1000之间的马布设。
发生:
元古宙斜长岩通常出现广泛的股票或岩基。斜长岩基的面积范围从相对较小(几十或几百个平方公里)至近20000公里2(7700平方英里),在实例奈恩深成岩套件在拉布拉多北部,加拿大。
在美国西南部,阿巴拉契亚山脉(如宾夕法尼亚州东部的Honeybrook Upland),加拿大东部(例如格伦维尔省),斯堪的纳维亚南部和欧洲东部都发现了元古代斜长岩的主要成分。映射到Pangaean是EON大陆的配置,这些事件都包含在一个单一的直带,都必须已布设intracratonally。这种起源和分布模式的条件和制约因素尚不明确[ 引文需要 ]。但是,请参阅下面的起源部分。
相关岩石:
许多元古代斜长岩与其他高度独特的同时代岩石类型有空间关系:所谓的斜长岩套层或斜长花岗岩 - 锰铜矿- 花岗岩 - 花岗岩(AMCG)复合体。
这些岩石类型可以包括:
纹长二长岩:一种含辉石二长石侵入性火成岩
紫苏花岗岩:含斜方辉石的石英长石岩石,曾被认为是侵入性火成岩,现在被认为是变质岩
富铁长英岩,包括二长花岗岩和拉帕基维花岗岩
含铁丰富的闪长岩,辉长岩和玄武岩
Leucotroctolite和leuconorite等中等偏磁镁铁质岩石
虽然共同评估,但这些岩石可能代表了化学独立的岩浆,可能是由斜长石侵入的岩石融化产生的。
重要的是,大量的超基性岩并未与元古代斜长岩一起发现。
物理特性:
Nain 斜长岩,一种中 - 中元古代入侵(1.29至13.5亿年),拉布拉多。抛光板; 蓝色是labradorescence。
由于它们主要由斜长石组成,大多数元古代斜长岩出露,呈露头状,呈灰色或蓝色。单个斜长石晶体可以是黑色,白色,蓝色或灰色,并且可能在新鲜表面上呈现出被称为labradorescence的彩虹色。长石品种拉长石通常存在于斜长岩中。矿物学上,拉长石是含有50-70分子百分比的钙长石(An 50-70)的任何富含钙的斜长石的成分术语,不管它是否显示出拉克拉西lab。元古代斜长岩中的镁铁质矿物可能是单斜辉石,斜方辉石,橄榄石,或者更少见,角闪石。氧化物,如磁铁矿或钛铁矿,也很常见。
大部分斜长岩体非常粗糙 ; 也就是说,单个斜长石晶体和伴生的镁铁质矿物的长度超过几厘米。少见的是,斜长石晶体是超大型的,或长于一米。然而,大多数元古代斜长岩都发生了变形,这种大的斜长石晶体已经重结晶形成了较小的晶体,只留下了较大晶体的轮廓。
虽然许多元古代斜长岩体似乎没有大规模的残余火成岩结构(具有替代后侵位变形结构),但是一些确实具有火成层,其可以由晶粒尺寸,基镁含量或化学特征来定义。这种分层显然源于流变液态的岩浆。
化学和同位素特征:
元古代斜长岩典型地> 90%斜长石,并且斜长石组成通常在An 40和An 60之间(40-60%钙长石)。这种成分范围是中等的,并且是区分元古代斜长岩和太古代斜长岩(典型地> An 80)的特征之一。
元古代斜长岩通常除了斜长石之外还有重要的镁铁质组分。这些阶段可以包括橄榄石,辉石,铁- Ti氧化物,和/或磷灰石。元古代斜长岩中的镁铁质矿物具有广泛的组成,但通常不是高度镁质的[ 引文需要 ]。
研究人员已经详细研究了元古代斜长岩的微量元素化学特征以及相关的岩石类型,旨在得出一个合理的遗传理论。然而,对于斜长岩成因的结果意义仍然很少。请参阅下面的“起源”部分。一个非常短的结果列表,包括被认为与元古代斜长岩有关的岩石的结果 [ 需要澄清 ]
一些研究侧重于斜长岩的钕(Nd)和锶(Sr)同位素测定,特别是Nain Plutonic套组(NPS)的斜长岩。这种同位素测定可用于测定产生斜长岩的岩浆来源的可行性。一些结果在“起源”一节中详细介绍。
高氧化铝斜方辉石巨晶(HAOMs):
许多元古代时期的斜长岩包含具有独特组成的大斜方辉石晶体。这些是所谓的高氧化铝斜方辉石巨晶(HAOM)。
HAOM是独特的,因为1)它们含有比在斜方辉石中通常见到的更高量的Al; 2)它们被许多稀薄的斜长石车床切割,这可能代表出溶薄片; 和3)它们似乎比发现它们的斜长岩年长。
HAOMs的起源正在争论。
一种可能的模型表明,在斜长岩形成过程中,地幔来源的熔体(或部分结晶的岩浆)被注入下地壳并开始结晶。在这段时间内,HAOMs将会结晶出来,可能长达80-120亿年。含HAOM的熔体可能已经上升到上地壳。这一模型得到了铝在高压下更易溶于斜方辉石这一事实的支持。 在这个模型中,HAOM代表与斜长岩岩浆源相关的下地壳累积。
这个模型的一个问题是,它需要斜长岩的源岩浆在相当长的时间内坐落在低地壳中。为解决这个问题,一些作者认为,HAOMs可能在下地壳中形成,而不受斜长岩的源岩浆的影响。后来,斜长岩岩浆源岩可能在其向上的方向上携带了携带HAOM的下部地壳碎块。
其他研究人员认为,HAOM的化学成分是中等或低压快速结晶的产物,完全不需要低地壳来源。
元古代斜长岩的起源:
元古代斜长岩的成因几十年来一直是理论争论的主题。这个问题的简要概要如下:
问题始于岩浆的产生,岩浆是任何火成岩的必要前兆。
少量地幔部分熔融产生的岩浆通常是玄武岩成分。在正常条件下,玄武质岩浆的成分需要它在50-70%的斜长石之间结晶,其余大部分岩浆结晶为基性矿物。然而,斜长岩是由高斜长石含量(90-100%斜长石)定义的,并且与同期超镁铁岩没有关联。现在这被称为“斜长石问题”。对斜长岩问题提出的解决方案是多种多样的,其中许多建议都是基于不同的地质学科。
有人提出在斜长岩的辩论的早期阶段,已经在深部产生了一种特殊类型的岩浆,斜长岩浆岩,并侵入到了地壳中。然而,在正常的地壳温度下,斜长岩浆的固相线太高而不能长时间作为液体存在,因此这似乎不太可能。已显示水蒸气的存在将斜长岩浆的固相线温度降低到更合理的值,但是大多数斜长岩相对干燥。因此,可以假定,随后的斜长岩变质作用将水汽驱赶出去,但是一些斜长岩没有形成变形,从而使该建议无效。
20世纪70年代后期,在Nain Plutonic套件中发现了斜长岩脉,表明在地壳温度存在的斜长岩浆岩的可能性需要重新检验。然而,堤坝后来显示比最初想象的更加复杂。
总之,尽管液态过程在一些斜长岩体中显然起作用,但岩体很可能不是源于斜长岩岩浆。
许多研究人员认为,斜长岩是玄武质岩浆的产物,并且发生了基性矿物的机械去除。由于没有发现镁铁质矿物,这些矿物必须留在更深层或地壳底部。一个典型的理论如下:地幔部分熔融产生玄武质岩浆,它不会立即上升到地壳中。相反,玄武质岩浆在地壳基部形成了一个大的岩浆房,并分馏出大量的基性矿物,并沉降到室底。共结晶斜长石晶体漂浮,并最终作为斜长岩体侵入到地壳中。大部分沉没的镁铁质矿物形成超镁铁质累积 它们停留在地壳的底部。
这个理论有许多吸引人的特点,其中一个是解释高氧化铝斜方辉石巨晶(HAOM)化学组成的能力。这在下面专门介绍HAOM的部分详细介绍。然而,这一假设本身并不能一致地解释斜长岩的成因,因为它不适合于奈南普鲁托克套组中的斜长岩中的一些重要的同位素测量。Nd和Sr同位素数据显示,产生斜长岩的岩浆不能仅来自地幔。相反,产生Nain Plutonic Suite斜长岩的岩浆必须具有显着的地壳组分。这一发现导致了前面假设的稍微更复杂的版本:大量的玄武质岩浆在地壳基部形成了一个岩浆房,
这个小附录解释了元古代斜长岩的同位素特征和某些其他化学细微差别。然而,至少有一位研究人员在地球化学资料的基础上有力地论证说,地幔在斜长岩生产中的作用实际上是非常有限的:地幔只为地壳熔融提供动力(热量),而少量的部分以玄武质岩浆的形式融化。因此,在这个视图中,斜长岩几乎全部来自下地壳熔体。
太古代斜坡岩:
太古代斜长岩代表了地球上第二大斜长岩矿床。大部分时间都在3,200至2,800Ma之间,并且通常与玄武岩和/或绿岩带有关。
太古代斜长岩与元古代斜长岩体具有明显的纹理和矿物学关系。它们最具特色的特征是存在等长的,自形巨晶(高达30厘米)的斜长石,由细粒镁铁质基质包围。这些斜长岩中的斜长石一般是An80-90。
斜长岩的经济价值:
斜长石体的主要经济价值是含钛的氧化钛铁矿。然而,一些元古代斜长岩体中含有大量的拉长石,因其作为宝石和建筑材料的价值而被开采。太古代斜长岩,因为它们富含铝,有大量的铝取代硅 ; 其中一些矿体被开采为铝矿石。
斜长石在月球带回的岩石样品中占有重要地位,对火星,金星和陨石的研究很重要。
斜长岩的土壤发育:
在阿第伦达克山脉,斜坡岩石上的土壤往往是石质壤土砂,经典的podzol剖面发育通常是明显的。在圣加布里埃尔山脉,斜长岩中的土壤主要为1:1的粘土矿物(高岭石和埃洛石),而在更多的基性岩石上形成2:1的粘土。