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科马提岩。原图链接

科马提岩(英语:Komatiite),又称镁绿岩,是一种富含镁的太古宙时期绿岩中枕状岩流顶部的超镁铁质熔岩。它的矽钾铝含量低,镁含量高。在地理上,科马蒂岩主要分布在古生界盾构地区,并与古生绿岩带中的其他超镁铁质和高质镁铁质火山岩一起出现。最年轻的科玛替人来自哥伦比亚太平洋沿岸的加勒比海高原上的戈尔戈纳岛,在加拿大马尼托巴省的温尼伯西奇科米提石带中发现了一种罕见的原生质科玛蒂石实例。

概述

喷发性熔岩

科马提岩是罕见的,在岩石主要发现太古时代,很少有元古宙和显生宙的科马提岩闻名。年龄的限制被认为是由于地幔的冷却所致,在古生细菌时代(4.0至25亿年前),地幔的温度可能升高了100-250°C。早期地球产生的热量要高得多,这是由于行星积聚产生的馀热以及放射性元素的丰度更高。诸如地玄武岩和苦味粉之类的较低温度的地幔熔体已基本取代了科玛替岩,成为了地球表面上的喷发性熔岩。

结构形状

锯齿状斑晶

科马提岩是可具枕状构造、碎屑构造;特别是具典型的鬣刺(spinifex,鱼骨状或羽状)结构,其特点是橄榄石呈细长的锯齿状斑晶,当这些晶体近于平行丛生时形如鬣刺草,是淬火结晶的产物。主要由橄榄石辉石的斑晶(或骸晶)和少量铬尖晶石以及玻璃基质组成,其中橄榄石成分达到40%-50%以上,次生矿物主要有蛇纹石绿泥石角闪石碳酸盐矿物以及磁铁矿等。是地球早期富镁原始岩浆的代表,是研究地球地质演变史的最重要的标本之一。具有典型鬣刺结构。橄榄岩含有少于45%的二氧化矽,属于超基性岩石。

岩石学

地壳的诞生

地球上最早的洋壳是由科马提岩组成,这种岩体是在地球始创初期由岩浆海冷却而形成的。科马提岩是超基性岩石,含有丰富的,在当时高于摄氏1650度的上涌地幔或热柱中形成。由于现今的熔岩最高只能达到摄氏1100度,温度并不足以产生科马提岩,故此科马提岩是非常罕有的岩石。[1]

具岩石密度不同于玄武岩

由于部分融化程度的差异,科马提石化学不同于玄武岩和其他普通地幔产生的岩浆。认为科马铁矿是由高度的部分熔融形成的,通常大于50%。 火山喷发的熔岩极具流动性(其粘度接近水,但具有岩石的密度)。相比于1200°C的夏威夷羽状玄武岩玄武岩熔岩以蜜或蜂蜜的方式流动,相比之下,科马蒂奇熔岩会迅速流过整个表面,从而留下极薄的熔岩流(低至10毫米厚)。因此,保存在古生岩石中的主要科迈特火山序列被认为是熔岩管,熔岩池等,在那里堆积了科迈特熔岩。

矿物学

在某些科马提质流中,很少保存的流顶部角砾岩和枕缘区域基本上是火山玻璃,与上覆的水或空气接触后被淬火。因为它们被迅速冷却,所以它们代表了高铁矿的液体成分,因此记录的无水MgO含量高达32%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橄榄石组成推断。

从累积橄榄石构成

高岭土的矿物学在高岭土流的典型地层剖面中系统地变化,并反映出高岭土在喷发和冷却过程中容易受到的岩浆作用。典型的矿物变化是从累积橄榄石构成的流的基础上,为三齿稃在流动单元的上喷发果皮叶片橄榄石构成的纹理区和理想地是辉石三齿稃区和富橄榄石寒意区。

科马铁矿中也遇到的主要(岩浆)矿物种类包括橄榄石,辉石辉石,辉绿岩青铜矿斜长石铬铁矿钛铁矿和稀有辉石的角闪石。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hydrogrossular石榴石

地层遗迹

泰山岩群是中国保存最完整的典型新太古代绿岩带,自下而上分为雁翎关组、山草峪组和柳杭组。泰山岩群中的科马提岩是迄今中国唯一公认的具有鬣刺结构的太古宙超基性喷出岩。在20世纪60年代初期,程裕淇沈其韩等人即作了深入研究。在程裕淇指导下,20世纪80年代中期,贾跃明万渝生朱振华等又作了重点调查,以后历经数次区域地质调查以及以找金为主的地质工作,80年代晚期徐惠芬董一杰沈保丰等人对此绿岩带作了较全面的研究。 [2]

变质

控制矿物组合的因素是分压的二氧化碳变质流体,称为XCO内2。如果XCO2高于0.5,则变质反应有利于滑石,菱镁矿(碳酸镁)和透闪石闪石的形成。这些被分类为滑石碳酸化反应。低于0.5的XCO2,在水的存在下的变质反应有利于蛇纹石的产生。

变质科马铁矿

因此,存在两种主要的变质科马铁矿。碳酸化和水合。碳酸钾钾镁铁矿和橄榄岩形成一系列由绿泥石,滑石,菱镁矿或白云石和透闪石为主的岩石。水合的变质岩组合以绿泥石蛇纹石水镁石为主。滑石透闪石白云石的痕迹可能存在,因为在变质流体中不存在二氧化碳是非常罕见的。在较高的变质品位,直闪石顽辉石橄榄石透辉石随著岩层的脱水而占主导地位。

影片

科马提岩标本截面 Komatiite(34亿年前) 鬣刺结构
科马提岩标本 Komatiite(34亿年前) 和 TTGs 标本 - 早期的地球特展

参考资料

  1. 太古宙的始端 距今38亿至25亿年前-科马提岩香港大学许士芬地质博物馆
  2. 地层遗迹——科马提岩泰山世界地质公园