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科马提岩,Komatiite
科马提岩,Komatiite

 科马提岩(英文名:Komatiite)

所属分类:火成岩/岩浆岩

一种超基性火成岩,是由于部分熔融形成的,主要由橄榄石和辉石组成,具有特别的鬣刺(spinifex)结构。科马提岩已不再形成,推测原因是由于地幔的冷却,从而不能满足高温条件下的部分熔融发生。

科马提岩是一种类型的超镁铁 幔源 火山岩。科马提岩的硅,钾和铝含量较低,含镁量也很高。科马提岩被命名为它的模式标本产地沿科马提河在南非。

真正的科马提岩是非常罕见的,基本上仅限于太古宙岩石,少数元古代或显生宙科马提岩是已知的(尽管从中生代已知高镁煌斑岩)。这种年龄限制被认为是由于地幔的冷却,在太古早期至中期(3.8亿至28亿年前)期间,地幔可能高达500°C。由于行星堆积的余热以及放射性元素的丰度较高,早期的地球有更高的产热量。

从地理位置上讲,科马提特被限制分布到太古代的盾牌区域。科马提岩与太古代绿岩带中的其他超镁铁质和高镁质镁铁质 火山岩一起发生。年龄最小的科马提亚人来自哥伦比亚太平洋沿岸的加勒比海洋高原上的戈尔戈纳岛。

岩石学:

从加拿大安大略省恩格尔哈特附近的阿比提比绿岩带收集科马提岩样品。标本宽9厘米。刀刃橄榄石晶体是可见的,尽管鬣刺纹理在这个样品中很弱或不存在。
科马提奇组合物的熔岩具有非常高的熔点,计算的喷发温度超过1600℃。玄武质 熔岩通常具有约1100至1250℃的喷发温度。生产科马提岩所需的较高熔化温度归因于推测在太古代地球中较高的地热梯度。

当科马提奇熔岩爆发时,它的流体非常流动(具有接近水的粘度但具有岩石密度)。与〜1200°C 的夏威夷 羽状玄武岩的玄武岩熔岩相比,这种玄武岩熔岩流经糖浆或蜂蜜,科马提亚特熔岩会迅速流过表面,留下极薄的熔岩流(厚度可达10毫米)。在太古代岩石中保存的主要科马提特序列被认为是熔岩管,熔岩等的池塘,其中科马提亚岩熔岩积聚。

由于部分熔融程度的差异,科马提岩化学不同于玄武质岩浆和其他常见的地幔岩浆岩浆。科马提岩被认为是由高度的部分熔融形成的,通常大于50%,因此具有高的MgO和低K 2 O以及其他不相容元素。另一种含镁丰富的火成岩金伯利岩相对富含钾和其他不相容元素,据认为,由于水和二氧化碳不足1%左右的部分熔融而形成。

有两个科马提特地球化学类; 铝未消耗的科马提石(AUDK)(也称为I族科马提石)和铝消耗型科马提石(ADK)(也称为II族科马提石),其由Al 2 O 3 / TiO 2比率定义。这两类科马提石通常被认为代表了与熔体生成深度有关的两种类型之间真正的岩石学来源差异。已经通过熔化实验模拟了贫铝科马提岩,它是由在高压下高度部分熔融产生的,其中石榴石在来源不熔化,而铝未腐蚀的科马提岩是在较低深度部分熔化的高度产生。然而,最近对来自科马提岩流积聚区的铬尖晶石中的流体包裹体的研究表明,单一的科马提岩流可以通过混合具有一定范围的Al 2 O 3 / TiO 2比率的亲本岩浆来获得,这引起了对此的质疑解释不同科马提群体的形成。[1]科马提人可能形成极热的地幔柱。

Boninite岩浆作用与科马提特岩浆作用相似,但是在俯冲带上方流体熔融熔融产生。具有10-18%MgO的玻安岩倾向于具有比科马提岩更高的大离子亲石元素(LILE:Ba,Rb,Sr)。

矿物学:

图表科马提特地球化学MgO%与Cr ppm,来自基础流量,Wannaway,西澳大利亚州
科马提岩的原始火山矿物组成由橄榄石橄榄石(Fo90及以上),钙质和铬煌石,钙长石(An85及以上)和铬铁矿组成。

相当数量的科马提特实例显示出累积的质地和形态。通常的累积矿物学高度镁丰富的镁橄榄石橄榄石,虽然chromian辉石是进行累积也有可能(虽然罕见)。

富含镁的火山岩可以通过在正常化学的玄武岩熔体中积累橄榄石斑晶来产生:一个例子是苦橄岩。部分证据表明,科马提岩仅仅因为堆积橄榄石而不富含镁,其结构是:一些含有鬣刺 质地,这是一种可归因于熔岩流上部热梯度中橄榄石快速结晶的质地。“鬣刺”质地以澳大利亚草 Triodia命名,生长在具有相似形状的团块中。

另一类证据是,科马提岩中橄榄石的MgO含量是接近纯MgO镁橄榄石组合物的,这只能通过从高镁质熔体中结晶橄榄石来实现。

在一些科马提岩流中,经常很少保存的顶部流体角砾岩和枕缘区基本上是火山玻璃,与上覆的水或空气接触淬火。由于它们被快速冷却,它们代表科马提岩的液体组成,因此记录了无水 MgO含量高达32%的MgO。一些有明确的纹理保存最高镁科马提岩的是那些的巴伯顿带在南非,其中高达34%的MgO液体可以使用大量的岩石和橄榄石组成推断。

科马提岩的矿物学特征通过科马提岩流的典型地层剖面而系统地变化,并且反映了科马提岩在其喷发和冷却过程中易受到的岩浆过程。典型的矿物学变化来自由橄榄石堆积组成的流动基底,以及在流动单元的上部喷发性外皮上由叶片橄榄石和理想的辉石纺丝带和富含橄榄石的冷却区组成的鬣刺纹理区域。

主(岩浆)矿物种科马提岩也遇到包括橄榄石,辉石辉石,易变和古铜辉石,斜长石,铬铁矿,钛铁矿,很少韭闪石、角闪石。仲(变质)矿物包括蛇纹石,绿泥石,角闪石,钠质斜长石,石英,铁氧化物和很少金云母,斜锆石,和镁铝榴石或水钙铝石榴石。

变质:
所有已知的科马提特都已经被变形,因此在技术上应该被称为'偏科马提特',尽管前缀元不可避免地被假定。许多科马提岩被变质作用和交代作用高度改变并被蛇纹化或碳酸化。这导致矿物学和纹理的显着变化。

形态和发生:
科马提人经常表现出枕头熔岩结构,自动调节的上缘与水下喷发相一致,形成了熔岩流的坚硬上皮。近端火山岩相较薄且与硫化沉积物,黑色页岩,硅质岩和拉斑玄武岩交错。科马提岩是由相对湿润的地幔生产的。这方面的证据来自于它们与长英质火山,科马提特凝灰岩的出现,铌异常以及S和H 2 O型富矿化有关。

纹理特征:

显微照片一个的薄部分科马提的表示辉石针状晶体的三齿稃质地
一种常见的和独特的纹理被称为鬣刺纹理,由橄榄石(或橄榄石之后蚀变矿物的假晶)或辉石组成的长针状斑晶组成,特别是在风化的表面上赋予岩石以刀刃外观。鬣刺质地是流体或基台边缘的热梯度中高度镁质液体快速结晶的结果。

Harrisite质地,首先从所在地描述哈里斯湾,RUM,苏格兰,是由晶体的成核上熔岩流室的底板形成。已知哈里斯体形成长达1米的辉石和橄榄石的巨晶聚集体。


A2相树枝状羽毛状橄榄石晶体,钻孔WDD18,Widgiemooltha,西澳大利亚州

澳大利亚西澳Widgiemooltha 科马提岩的钻孔钻孔WDD18的A3相叶片橄榄石鬣刺
火山学:
科马提特火山形态被解释为具有大多数大型玄武岩建筑物典型的盾构火山的一般形式和结构,因为形成科马提岩的岩浆事件会喷发较少的镁质材料。

然而,大多数镁质岩浆的初始通量被解释为形成通道化的流动相,其被设想为裂隙排放口,将高流体科马提亚特熔岩释放到表面上。然后从通风裂缝向外流动,集中到地形低点,形成通道环境,由高MgO橄榄石夹层组成,两侧为低MgO橄榄石和辉石薄流纺成的片状流动相“ 围板”。

典型的科马提特熔岩流有六个地层​​相关元素;

A1 - 枕状和变化的冷流顶部,通常是沉积物的分级和过渡
A2 - 快速冷却羽毛状针状橄榄石 - 单斜辉石玻璃的区域,代表流动单元顶部的冷却边缘
A3 - 由纤维束和书状橄榄石鬣刺组成的橄榄石鬣刺序列,代表流向上的向下增长的晶体积累
B1 - 橄榄石为正共生体,代表生长在流动液体熔体中的铁矿石
B2 - 由> 93%互锁的等橄榄石晶体组成的橄榄石累积
B3 - 由橄榄石组成的较低的冷却余量,从积累到弥生,晶粒尺寸较细。
单个流量单位可能不会完全保留,因为后续流量单位可能会热腐蚀A区域鬣刺流量。在远端薄流相中,由于没有足够的流通液体存在以生长积累物,所以B区发育不良而不存在。

随着火山事件演变成较少的镁质组成,通道和片状流被高镁质玄武岩和拉斑玄武岩覆盖。随后的岩浆作用,更高的二氧化硅熔体,往往形成一个更典型的盾构火山建筑。

侵入性科马提特:
科马提特岩浆非常致密,不可能到达地表,更可能在地壳内下沉。一些在较大的橄榄石adcumulate机构的现代(2004年后)的解释尔加恩克拉通人士透露,多数科马提岩橄榄石adcumulate出现的很可能是次火山岩以侵入性的。

这是在公认的山基思 镍哪里围岩侵入纹理和存款捕虏体的长英质围岩已经低应变接触内的认可。以前对这些大型科马提特矿体的解释是,它们是“超级通道”或重新激活的通道,在长期的火山作用中,地层厚度增加到500米以上。

这些侵入体被认为是通过向地层中注入科马提岩浆形成的沟道化基岩,以及岩浆房的膨胀。经济的镍矿化橄榄石的积累体可能代表了一种类似窗台式的导管,在喷发到表面之前,岩浆会沉积在分级室中。