南大西洋洋中脊玄武岩中斜长石特征及其岩石学意义*

祁　奇， 来志庆， 龙晓军， 冷传旭， 赵广涛

(中国海洋大学 1.海底科学与探测技术教育部重点实验室； 2.海洋地球科学学院, 山东 青岛 266100)



南大西洋洋中脊玄武岩中斜长石特征及其岩石学意义*

祁奇1,2， 来志庆1,2， 龙晓军1,2， 冷传旭1,2， 赵广涛1,2

(中国海洋大学 1.海底科学与探测技术教育部重点实验室； 2.海洋地球科学学院, 山东 青岛 266100)

摘要：本文利用电子探针技术分析了南大西洋洋中脊玄武岩中斜长石的结构构造和物质组成特征，讨论了该区岩浆过程在斜长石中的记录。按粒径大小可将研究区玄武岩中的斜长石分为斑晶、微晶和基质三类，斑晶斜长石核部平均An值为74，属于培长石，而边部平均An值为69，属于拉长石，呈正环带构造，微晶斜长石平均An值为67，与斑晶斜长石边部成分近似，且其粒径与斑晶斜长石边部宽度接近，约在30 μm，极可能是同一时期形成。基质斜长石平均An值为63，略小于微晶斜长石。利用马西兹修改后的斜长石结晶温度计算公式，估算出斑晶斜长石核部结晶温度约为1 214 ℃，斑晶斜长石边部结晶温度约为1 085 ℃，微晶斜长石的结晶温度约为1 081 ℃，而基质斜长石的结晶温度约为1 056 ℃。由此推测，高An值(78~80)的斑晶斜长石的核部可能是形成于岩浆源区的捕掳晶。斑晶斜长石的边部、微晶斜长石及基质斜长石的结晶温度相近，说明三者可能近乎同时结晶；但由于它们的颗粒大小变化范围较大，很可能分别形成于岩浆房、岩浆通道及喷出洋壳表面后等环境中。与冲绳海槽玄武岩中斜长石比较，本区斜长石平均An值跨度以及结晶温度跨度均比冲绳海槽小，本区An值为74~63，结晶温度为1 214~1 056 ℃，而冲绳海槽An值为86~47，结晶温度为1 250~950 ℃。这表明相对于岩浆物理化学环境曾经历快速变化的弧后盆地来说，慢速洋中脊的岩浆活动的物理化学环境则相对稳定。

关键词：玄武岩; 斜长石; 结晶温度; 大西洋洋中脊

QI Qi， LAI Zhi-Qing， LONG Xiao-Jun, et al. Characteristics and petrogenesis significance of plagioclases in basalt from the south mid-atlantic ridge[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(3): 105-112.

斜长石是玄武岩中主要的造岩矿物，其成分变化可能记录了岩浆形成、上升运移直至喷出固结成岩的岩浆活动全过程。近年来，针对海底玄武岩中斜长石的研究，前人已经做了大量的工作，主要集中在岩浆结晶冷却历史[1]、岩浆混合[2]、岩浆房分层作用[3]、晶体-流体周期性持续活动[4]、晶体-熔体成分改变[5]及岩浆上升过程中晶体的重吸收作用[6]等。陈小明等[7]研究了冲绳弧后盆地海底玄武岩中斜长石的特征并指明这些特征对岩浆过程具有指示作用。冲绳海槽玄武岩浆经历了3个较长的岩浆停留期:岩浆源区、洋壳中的岩浆房和喷出洋壳表面后,它们分别与3个世代斜长石的形成期相对应，斜长石斑晶的核部“平台”代表了岩浆源区的特征；边部“平台”则代表了岩浆处于洋壳中岩浆房的特征；“平台”之间的成分快速变化体现了岩浆由源区向洋壳中岩浆房的运移；而最边缘的成分快速变化则反映了岩浆在洋壳中上升、喷发环境变化[7]。与冲绳弧后盆地不同，南大西洋洋中脊属于慢速扩张脊，其岩浆过程及其斜长石记录与冲绳弧后盆地是否存在某些差异？如果真如此，其差异主要表现在哪些方面？有鉴于此，本文对采自南大西洋的玄武岩样品中的斜长石进行了矿物化学研究，试图揭示洋中脊与弧后盆地两种扩张环境下的岩浆活动及其斜长石记录上的差异。

1样品来源和特征

本次研究的玄武岩样品采自南大西洋洋中脊中段，经纬度为12.9°W,18.0°S。岩石特征如下：风化面呈铁褐色，新鲜面呈灰黑色，斑状结构，块状构造，斑晶主要为斜长石。镜下观察，斜长石斑晶为自形的板条状,粒径(宽度)一般为0.4 mm左右,最大可达3 mm,斑晶含量约占15%，具有较明显的环带结构。橄榄石斑晶多为半自形结构,粒径平均约为0.3 mm,斑晶中辉石极少。主要基质矿物为斜长石,基质斜长石呈自形长条状,粒径主要在1～5 μm。副矿物有尖晶石、磁铁矿等,含量<1%。

图1　玄武岩手标本

2分析测试方法

主要采用电子探针技术进行分析和测试，其中，样品制备在中国海洋大学海洋地球科学学院磨片室完成。首先将样品切割成块状试样，将这些试样进行粗磨、细磨后利用环氧树脂胶粘在载玻片上，然后继续粗磨并细磨，厚度合适后利用抛光材料对其进行抛光，直至样品厚度一致，细微麻坑和擦痕消失为止。电子探针分析在中国海洋大学海洋地球科学学院电子探针分析实验室通过JXA8230(日本JEOL公司)电子探针仪进行。工作条件为：电压15 kV，电子束束流2×10-8A。图像分析采用二次电子和背散射(成分)电子图像。标样采用美国SPI公司提供的标样。标准方法采用GB/T4930-93电针分析标准样品通用技术条件，GB/T15074-94电子探针定量分析方法通则，GB/T15075-94电子探针分析仪的检测方法，GB/T15617-95硅酸盐矿物的电子探针定量分析方法，GB/T17359-98电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则，修正方法采用ZAF法。

3分析测试结果

3.1 斜长石的形态特征

从电子探针背散射图像(见图2)中可以清楚看到，斜长石具有3种明显不同的世代:斑晶、微晶和基质。斑晶斜长石呈自形板条状,颗粒宽度一般在100～700 μm,平均约400 μm，环带构造在背散射图像中不明显,但通过线分析可以清晰显示出核部和边部之分,边部的宽度较稳定,一般在20～50 μm,在成分上从核部到边部呈现成分环带。微晶斜长石呈自形的长条状,基本无环带构造,在成分上从核部到边部变化不大,颗粒宽度为10～30 μm,最大可达60 μm,平均约20 μm,晶体数量密度相对较大。基质斜长石呈细小的长柱状或针状晶形,颗粒宽度约为1～5 μm左右，虽然这种斜长石粒径较小,但晶体的数量密度较大,可能是由于岩浆的温度急剧下降,迅速达到了过饱和状态,斜长石大量成核所造成。

3.2 斜长石的成分特征

3.2.1 斑晶斜长石

(1)线分析

由于斜长石主要是由Na、Ca、Si、Al等元素组成,但测试过程中发现样品中Al元素的变化不明显，而在斜长石中经常出现被岩浆充填的裂隙,因此选择在斜长石的Na、Ca、Si这3种主要元素基础上增加了Fe、Mg元素进行线分析。从冷凝边处到样品内部,笔者共选了6个斑晶斜长石进行线分析,从图4中可以看到典型斜长石的线分析轨迹L1。其线扫描分析曲线见图3。通过对所获得的6个颗粒的线扫描分析曲线进行研究,可以发现从斑晶斜长石的核部到边部,所有颗粒中的5种主要元素均出现一些共同的变化特征,在测试元素中，Si的含量最高，其次是Ca，比Na含量高出一个数量级，由于在样品中存在的裂隙比例较小，填充的岩浆较少，斜长石本身的Fe、Mg含量不高。

Si的含量从边部到核部再到边部的过程中含量有轻微波浪起伏，但总体含量变化范围很小，其中最边部含量最高，由边部向核部有含量下降趋势，在向内一定距离后含量达到最低，并保持不变。当穿过核部后，含量有回升趋势。

Na的整体变化趋势与Si的相似，均是在靠近边部的区域有着较高的含量，随着距边部的距离增加而减少，如图中在距离边部约0.012 mm和另一侧约0.018 mm处达到含量的最小值，而在这之间Na的含量基本保持不变。

Ca在斜长石中含量相对较多，从含量变化的曲线中可以清晰的观察到，Ca的含量变化与Na和Si的变化趋势正好相反，是在边部含量较低，随距边部距离增加含量有所增加，在距离边部一定位置，达到最高值，并在之间保持含量一致。当穿过中心部分后含量再次下降。Ca的变化曲线也能够看到次一级的变化，与Na相似，在边部向中心含量上升的过程中存在一个短的含量相对稳定阶段。

Fe、Mg的含量因为很少还很大程度上受到裂隙多少的影响，因此浮动变化相对较大，曲线呈现明显的波浪状，但大体趋势上也能看出与Si、Na相似的形状。

综合以上4种元素的线分析曲线特征，可以清楚的看到4种元素在同一位置达到最高或最低值，如图3中两条直线(L1、L2)所示，两直线之间，所有元素均存在一个含量的“平台”，平台宽约0.085 mm，在这个平台上，所有元素总体含量几乎不发生改变。在平台两侧，线的外侧，均表现为一个快速变化区，平均宽度0.015 mm左右。因此，可以认为两直线处，是岩浆温压条件发生改变的位置。

图3　斜长石斑晶中各主要元素线分析曲线

(2)定量分析

由于斜长石斑晶的线分析曲线只能展示元素含量的相对变化趋势，但不能给出元素的真实含量以及斜长石类型的变化。因此，对样品中6粒斑晶进行了定量分析，图4中可以看到成分分析的轨迹L2。成分分析数据显示，斜长石在成分组成上可大致分为核部与边部两部分，其平均成分见表1。由表中的数据可以看到，斑晶斜长石边部的An值略低于核部的An值，核部的平均An值为74，属于培长石，而边部平均An值为69，属于拉长石。通过计算斜长石平均成分的标准偏差值可以看到，边部的标准偏差普遍比核部要大，同样可以证明，核部岩浆成分相对稳定，温压条件变化小。而边部相对于核部，温压条件变化较大，因此不同斜长石晶体结晶出的成分具有一定差异。并且，斑晶斜长石由核部到边部，An值骤降，反应了核部与边部斜长石形成的物理化学条件发生了较大的变化。

(L1直线即为线分析轨迹，L2点线为定量分析轨迹。Straight line L1is the track of line analysis,dotted line L2is the track of quantitative analysis.)

图4　斜长石阴极发光图像

注：重量百分数下面的括号内为标准偏差。Note：In the brackets below weight percent is standard deriation.

①Plagioclase;②Phenocryst;③Microphenocryit;④Groundmas;⑤Location of Measuring;⑥Number of Measuring Points;⑦Core;⑧Edge

样品中微晶斜长石和基质斜长石虽然数量众多，但由于其结晶时间较晚，颗粒较小，背散射电子照片中无明显环带结构，因此只对微晶斜长石与基质斜长石做了成分的定量分析。由表1可以看出，微晶斜长石的An值略高于基质中斜长石An值，均为拉长石，一般认为，微晶斜长石和基质斜长石的形成时间相对于斑晶斜长石晚，一般微晶斜长石的形成主要在岩浆结晶晚期或岩浆向上运移的过程中，少量微晶斜长石形成于岩浆喷出洋壳的早期，这一过程中，由于温压变化速度快，结晶不完全，因此晶粒较小。基质中的斜长石一般认为是在岩浆喷出洋壳表面或在浅部洋壳下与海水发生大量混合，快速冷凝过程中晶出的，由于结晶时间很短，因此晶粒很小。

为了进一步观察从核部到边部的成分的细微变化，选择了一个典型斜长石斑晶进行11个点位的剖面成分测试，每个点位之间等间距，均为10 μm，结果见表2。

根据表2，笔者做出了该斜长石斑晶的An变化曲线图(见图5曲线a)，通过曲线图可以清晰的看到样品中斜长石An值的变化。从边部到核部先快速上升，之后趋于稳定。由核部到边部，长石类型由较高An值的培长石迅速变为较低An值的培长石，与线分析的结果一致。

在斜长石Or-An-Ab成分分类图解中(见图6)，斑晶斜长石核部和边部均为培长石。其中核部的An值最高达到80.8，而边部An值较低在71.8左右，接近于拉长石。从核部到边部An值骤降。由图6还可以看出，斑晶斜长石边部与微晶斜长石An值均值较为接近，暗示了其结晶环境相似。陈小明等曾对冲绳海槽玄武岩中不同世代的斜长石进行了研究，发现斑晶斜长石核部平均An值为86，基质平均An值为47[7]。而本区斑晶斜长石核部平均An值为74，基质平均An值为69。同冲绳海槽地区相比，本区An值的变化范围较小，这反映了弧后盆地在岩浆活动、演化的过程中物理化学条件的变化更为剧烈，而大洋中脊则相对较为稳定。

4斜长石形成的温度条件

斜长石的结晶与其形成时的岩浆成分及其所处的物理化学条件(尤其指温度、压力等条件关系密切,因此斜长石组分变化在一定程度上反映了其结晶时的温压的变化[9]。新岩浆注入，能与原有岩浆发生混合造成成分的变化。但这个过程中依然存在温度的变化。因此如果能够知道斜长石的结晶温度，通过温度的变化就可以验证由成分变化所推测的岩浆活动过程是否合理，并符合实际。笔者利用马西兹对久藤-威尔斜长石温度计修正后的公式来估算斜长石的形成温度，计算公式为:

表2　典型斜长石斑晶成分

Note:①Total;②Temperature

图5　斑晶斜长石An值和斜长石结晶温度曲线

(3个端元Or表示透长石，Ab表示钠长石以及An表示钙长石。分类中，Sanidine为透长石，Anorthoclase为歪长石，Albite为钠长石，Oligoclase为更长石，Andesine为中长石，Labradorite为拉长石，Bytownite为培长石，Anortheite为钙长石)

图6　斜长石类型图

Note:①Plagioclase；②Phenocryst；③Microphenocryst；④Groundmas；⑤Location of Measuring Points；⑥Core；⑦Edge；⑧Mid-Atlantic Ridge；⑨Okinawa Trough

lnλ/σ’+1.29×104Ψ’/T=

9.87×10-3T-15.21，(PH2O=0.5 kb)

lnλ/σ’+1.29×104Ψ’/T=

9.60×10-3T-15.76(pH2O=1.0 kb)，

式中λ=(XNaXSi/XCaXAl)基质，

σ’=(XAbγAb/XAnγAn)Pl，

Ψ’=(XCa+XAl-XSi-XNa)基质。

其中，Xi为一种元素在熔浆中的原子摩尔分数或Ab和An在斜长石中的摩尔分数。

根据公式计算所得的温度数据见表2，进而做出了典型剖面的温度变化曲线图(见图5中曲线b)。

计算过程中需要考虑压力的问题，笔者认为斑晶斜长石核部为形成于岩浆源区的捕掳晶，温度、压力均较高，因此这一部分选用P=1.0kb的公式进行计算，分别为图4中2、3、4、5、6、7、8、9、10这9个点位,微晶斜长石及斑晶斜长石边部形成深度较浅,而基质斜长石虽然形成于洋壳表面,但它还是处于海底，所以选用P=0.5kb的公式进行计算，为图5中1、11两个点位。对于公式中的基质成分,采用玄武岩的全岩化学成分。

经计算，样品中斜长石斑晶核部结晶温度为1 212~1 220 ℃，平均1 214 ℃，边部结晶温度1 084~1 085 ℃，平均1 085 ℃；微晶斜长石的结晶温度1 072~1 111 ℃，平均1 081 ℃。基质中斜长石结晶温度1 048 ~1 071 ℃，平均1 056 ℃。可以看出斜长石具有2个不同形态的结晶温度，斑晶斜长石边部与微晶斜长石、基质斜长石结晶温度相近，而与斑晶斜长石核部差别较大。斑晶斜长石由核部向边部过渡的仅10 μm范围内，而结晶温度下降了约130 ℃，这与由核部到边部An值的骤降相对应，表明此时斜长石的结晶环境发生了较大的变化。Cashman[10]曾对St. Helens山1980—1986年喷发的玄武岩进行了研究,他认为该玄武岩中的具高An值的斑晶斜长石是一种捕虏晶;前人对位于洋壳下的上地幔上层物质部分熔融的温度进行了大量的实验研究及理论计算,结果表明形成玄武岩浆的温度大约在1 300 ℃左右[11]。由于斑晶斜长石核部结晶温度平均为1 214 ℃，且具有较高的An值(78~80)，可以认为斑晶斜长石的中心部分为上地幔上部岩浆源区的捕虏晶。玄武岩由捕掳晶到斑晶斜长石边部温度迅速下降，反映岩浆经历了一次快速冷却阶段，而斑晶斜长石的边部、微晶斜长石及基质斜长石的形成温度相近，说明三者形成温度条件相似，近乎同时结晶；因它们的颗粒大小变化范围较大，说明可能形成于岩浆房、岩浆通道和喷出洋壳等不同的环境中。

5岩浆活动过程

斜长石的环带特征记录了其结晶时岩浆演化的物理化学条件的变化，是认识岩浆演化机制的重要依据[12]。通过分析玄武岩斜长石的结构、构造和成分特征，特别是斜长石的环带构造，可以反演岩浆的活动过程。对此，前人已开展了大量研究，比如：斜长石的形貌和生长环带反映了斜长石晶体的生长[13]或溶解[14]的动力学机制。

陈小明等[7]研究了冲绳海槽玄武岩中斜长石的特征，认为玄武岩浆经历了3个较长的岩浆停留期:岩浆源区、洋壳中的岩浆房和喷出洋壳表面后,它们分别与3个世代斜长石的形成期相对应。南大西洋洋中脊玄武岩也有3个不同世代的斜长石，分别为斑晶、微晶和基质斜长石,这与冲绳海槽类似。但2个地区也存在较多的差异。其一，相对于冲绳海槽，南大西洋洋中脊玄武岩中斜长石An值的变化范围以及结晶温度的变化范围较小，这主要是因为相对于慢速扩张脊，弧后盆地构造环境更不稳定，岩浆活动、运移的过程中物理化学条件变化更为剧烈。其二，根据3个世代斜长石的成分变化和结晶温度，陈小明等[7]认为冲绳海槽地区岩浆过程经历了3次大规模的成核、生长期,它们分别是斑晶斜长石核部“平台”的结晶生长期、斑晶边部和微晶斜长石成核生长期以及基质斜长石成核生长期。相对应的岩浆活动阶段分别为:岩浆源区、岩浆房、从裂隙上升并喷出洋壳表面后。而研究区虽然也有3种不同粒级的斜长石，但研究区只有两次大规模的成核、生长期。通过计算发现，斑晶斜长石边部结晶温度为1 085 ℃，微晶斜长石的结晶温度为1 081 ℃，而基质斜长石的结晶温度为1 056 ℃，三者非常接近，明显低于斜长石捕掳晶结晶温度1 214 ℃，三者很可能近乎同时结晶，但颗粒粒径大小变化范围较大，说明三者可能形成于岩浆房或岩浆通道等不同的环境中，而斑晶斜长石核部为形成于岩浆源区的捕掳晶。

6结论

(1)与冲绳海槽类似，南大西洋洋中脊玄武岩中的斜长石有三种存在形式：斑晶斜长石、微晶斜长石以及基质斜长石，斑晶斜长石核部的捕掳晶结晶温度约为1 214 ℃，斑晶斜长石边部结晶温度约为1 085 ℃；微晶斜长石的结晶温度约为1 081 ℃，基质中斜长石结晶温度约为1 056 ℃。

(2)研究区玄武岩中的斜长石有两次大规模的成核、生长期，斑晶斜长石核部高An值(78~80)的捕掳晶形成于岩浆源区，斑晶斜长石核部An值较低(低于78)的形成于岩浆房中，而斑晶斜长石边部、微晶斜长石以及基质斜长石可能分别形成于岩浆房或岩浆通道及喷出洋壳后等不同的环境中。

(3)研究区斜长石An值以及结晶温度的变化幅度远小于冲绳弧后盆地，这表明相对于岩浆物理化学环境曾经历快速变化的弧后盆地来说，慢速洋中脊的岩浆活动的物理化学环境则相对稳定。

参考文献：

[1]Lung-Chuan Kuo, R James Kirkpatrick. Pre-Eruption history of phyric basalts from DSDP legs 45 and 46: Evidence from morphology and zoning patterns in plagioclase[J]. Contrib Mineral Petrol, 1982, 79: 13-27.

[2]Stamatelopoulou-Seymour K, Vlassopoulos D, Pearce T H, et al. The record of magma chamber processes in plagioclase phenocrysts at Thera volcano, Aegean volcanic arc, Greece[J]. Contrib Mineral Petrol, 1990, 104: 73-84.

[3]Kawamoto T. Dusty and honeycomb plagioclase: Indicators of processes in the Uchino stratified magma chamber. Izu Penninsula, Japan[J]. J Volc Geotherm Res, 1992, 49: 191-208.

[4]Anderson AT. Probable relations between plagioclase zoning and magma dynamics, Fuego volcano, Guatemala[J]. Am Mineral, 1984, 69: 660-676.

[5]Tepley Ⅲ F J, Davidson J P, Clynne M A. Magmatic interactions as recorded in plagioclase phenocrysts of Chaos Crags, Lassen Volcanic Center, California[J]. Journal of Petrology, 1999, 40(5): 787-806.

[6]Pearce T H, Russell J K, Wolfson I. Laster interference and Nmarski interference imaging of zoning profiles in plagioclase phenocrysts from the May 18, 1980 eruption of Mt. St. Helens, Washington[J]. Am Mineral, 1987, 22: 553-583.

[7]陈小明, 谭清泉, 赵广涛. 海底玄武岩中斜长石研究及其岩石学意义[J]. 岩石学报, 2002, 18(4): 482-488.

Chen X M, Tan Q Q, Zhao G T. Plagioclases from the basalt of Okinawa Trough and its petrogenesis significance[J]. Acta Petrologica Sinica, 2002, 18(4): 482-488.

[8]翟世奎, 干晓群. 冲绳海槽海底热液活动区玄武岩的矿物学和岩石化学特征及其地质意义[J]. 海洋与湖沼, 1995, 26(2): 115-12.

Zhai S K, Gan X Q. Study of basalt from the hydrothermal field of the Okinawa Trough[J]. Oceanologia Et Limnologia Sinica, 1995, 26(2): 115-12.

[9]张儒瑗， 从柏林． 矿物温度计和矿物压力计． 北京： 地质出版社[M]． 1983: 142-144.

Zhang R Y, Cong B L. Geothermometers and Geobarometers[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1983: 142-144.

[10]Cashman K V. Groundmass crystallization of Mount St. Helens dacites, 1980-1986: A tool for interpreting shallow magmatic processes[J]. Contrib Mineral Petrol, 1992, 109: 431-44.

[11]Kamenetsky V S, Everard J L, Crawdford A J. Enriched end-member of primitive MORB melts: petrology and geochemistry of glasses from Macquarie Island (SW Pacific) [J]. Journal of Petrology, 2000, 41: 411-430.

[12]张海东, 刘建朝, 彭素霞， 等. 南太行山平顺闪长岩体斜长石捕虏晶特征及其对壳幔岩浆混合过程的记录[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(2): 566-573.

Zhang Haidong, Liu Jianchao, Peng Sun Xia, et al.Characteristics of plagioclase zenocrysts from Pingshun Diorite in Southern Taihang Mountains: Record of Crust-Mantle Magma Mixing [J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2014, 44 (2): 566-573.

[13]Lofgren G. An experimental study of plagioclase crystal morphology: isothermal crystallization[J]. American Journal of Science, 1974, 274(3): 243-273.

[14]Tsuchiyama A. Dissolution kinetics of plagioclase in the melt of the system diopside-albite-anorthite, and origin of dusty plagioclase in andesites[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 1985, 89(1): 1-16.

责任编辑徐环

Characteristics and Petrogenesis Significance of Plagioclases

in Basalt from the South Mid-Atlantic Ridge

QI Qi1,2，LAI Zhi-Qing1,2，LONG Xiao-Jun1,2，LENG Chuan-Xu1,2，ZHAO Guang-Tao1,2

(Ocean University of China，1.Key Lab of Submarine Geosciences and Exploration Techniques,Ministry of Eduction; 2.College of Marine Geo-science，Qingdao 266100, China)

Abstract:In this paper, electronic probe technology is applied for analyzing structure, composition and ingredient features of plagioclases of mid-ocean ridge basalt in South Atlantic. It is a very important way to understand magmatic process in Mid-Atlantic Ridge area. Records of magmatic process in this area in the plagioclases are discussed. According to size, basalt in the research area as same as the Okinawa Trough can be divided into three categories: phenocryst, microphenocryst and groundmass. It means there are three different generations of plagiclases in this area.The mean An value of core of phenocryst plagioclases is 74, which means they belong to bytownite; on the other hand, the mean An value of their marginal parts is 69, which means they belong to labradorite and have a construction of positive band and the An value declines sharply from their core to edge. The mean An value of microlite plagioclases is 67 and microlite plagioclases are close to marginal parts of phenocryst plagioclases with regard to ingredient and particle size(about 30μm). Therefore, there is a high probability that they have been formed during a same period. The mean An value of substrate plagioclases is 63, which is a little smaller than that of microlite plagioclases. When calculating with the formula for calculating crystallizing temperature of plagioclases which has been modified by Mansiz, the crystallizing temperature for core of phenocryst plagioclases is 1 214 ℃ while that for edge is 1 085 ℃; the crystallizing temperature for microlite plagioclases is 1 081 ℃ while that for substrate plagioclases is 1 056 ℃. Hence, we infer that core of phenocryst plagioclases with high An(78~80) may have formed from magmatic hearth area and their crystallizing temperatures decline sharply from core to edge, which means magma may have experiences a rapid-cooling process. The edge parts of phenocryst plagioclases are close to microlite plagioclases and substrate plagioclases with regard to crystallizing temperature, which means the three types may have been crystallized almost at the same time. But due to their wide ranges of particle sizes, it is very likely that they have been formed in magma chambers and magma channels respectively. Compared with that of plagioclases in basalt of Okinawa trough, the mean An value of plagioclases of this area is smaller as its An values lie between 74 and 63 and the crystallizing temperatures between 1 214 ℃ and 1 056 ℃ which those of Okinawa trough between 86 and 47 and between 1 250 ℃ and 950 ℃ respectively. The data indicate that: compared with back-arc basins where the physical and chemical environment of magma has gone through rapid changes, the slow-spreading mid-ocean ridges have a relatively stable physical and chemical environment for magmatic activities.

Key words:basalt; plagioclase; crystallization temperature; mid-atlantic ridge

DOI：10.16441/j.cnki.hdxb.20140406

中图法分类号：TM619

文献标志码：A

文章编号：1672-5174(2016)03-105-08

作者简介：祁奇(1988-)，男，硕士。E-mail:870626860@qq.com

收稿日期：2014-12-09；

修订日期：2015-02-02

*基金项目：国家自然科学基金项目(41376053)资助

引用格式：祁奇， 来志庆， 龙晓军， 等. 南大西洋洋中脊玄武岩中斜长石特征及其岩石学意义[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版)， 2016, 46(3): 105-112.

Supported by the National Natural Science Foundation of China (41376053)