内蒙古天和永玄武岩成因:岩相学与矿物学分析

天和永地区南北向出露的小面积单层碱性玄武岩,岩石中出现至少三种矿物共生组合关系。所有岩石均以橄榄石作为主要斑晶矿物,大颗粒环带橄榄石斑晶中心镁值为89.5,边缘镁值为70.3,小颗粒环带橄榄石镁值46.2～78.9。粒径最小的橄榄石聚集体和散布的基质橄榄石均无明显环带,前者镁值67.4～68.1,后者镁值65.5～72.1;单斜辉石由相对高钛高铝贫硅的散布柱状辉石和相对低钛低铝富硅的聚集粒状辉石组成,前者形成于低压快速淬火环境,镁值65.1～77.1,后者形成于富含挥发份的低压低过冷度环境,镁值77.7～78.0。所有单斜辉石均以次透辉石为主,个别为深绿辉石;斜长石以包含结构产出为主,为相对偏酸性的中长石 An=33.7～37.4,CaO 含量低与早期大量单斜辉石结晶有关。由于残余岩浆内 K_2O和 Na_2O 含量富集且极不均一,晚期结晶的长石同时出现了高钠长石、K-高钠长石(歪长石)和K-透长石;钛铁氧化物多数为晚期结晶的细粒基质矿物,少量以0.3mm 左右的斑晶和橄榄石斑晶中的包裹体形式存在,可归属为钛铁尖晶石(Usp)—磁铁矿(Mt)固溶体系列,晚期逐渐向贫铝、铬和富钛方向演化。由于以上各种造岩矿物的晶出,导致残余岩浆形成的火山玻璃向贫镁、铁、钙和富铝、钾方向演化,火山玻璃的全碱含量变异趋势与全岩类似,均和 SiO_2含量无明显相关性,火山玻璃具有响岩和粗面安山岩成分特征,K_2O/Na_2O 值变化大0.68～1.61,均为钾玄岩系列,Na_2O 含量依然呈现宽区间特征,是天和永玄武岩由钾质过渡到钠质的主要原因。天和永玄武质岩浆从地幔运移到地表仅需5小时～5天,大颗粒斑晶橄榄石和小颗粒基质橄榄石生长仅需几小时到几天,前者形成无须深部岩浆房停留,后者近似晚期岩浆快速淬火时间。高镁橄榄石斑晶与残余岩浆的扩散平衡时间约42天～252天。深部结晶的橄榄石在运移途中和地表流动过程中缺乏足够的时间和适宜的动力学条件而无法离开岩浆体系。全岩与火山玻璃间缺少中间过渡成分,呈两个相对集中的端元组分存在亦由晶出矿物无法离开岩浆体系所致。天和永玄武岩的成岩时间尺度远小于同化混染和岩浆分异的时间尺度,是岩浆作用过程未能明显影响其不均一原生岩浆性质的主要原因。因此,岩浆作用的某些物理过程分析是认识岩浆起源与岩浆作用过程及其对火成岩多样性的贡献的重要方面,同时对于理解和约束岩浆作用的某些化学过程也是十分有益的。