蛇纹岩

蛇纹岩（英文名：Serpentinite^[1]），俗称“大花绿”，是由超基性的橄榄岩、辉石岩等经热液蚀变作用而形成的变质岩。^[4][2]

蛇纹岩的矿物成分主要有纤维蛇纹石、叶蛇纹石、胶蛇纹石、绢石、石棉等。颜色多为墨绿色、暗灰绿色、黄绿色以及黑色。常见的结构是隐晶质结构或网纹状结构，镜下则常呈显微纤维或显微鳞片变晶结构、网环结构、变余全自形粒状结构等。构造则多为块状、带状、片状或透镜状及交代角砾状等。^[5]

蛇纹岩应用于冶金工业、化学工业等；其纹理变化多样，漂亮的蛇纹石可作为观赏石；蛇纹岩还是一种良好的化肥料。^[6]蛇纹岩广泛存在于大洋岩石圈中，是俯冲带水和挥发物元素的主要载体，对俯冲带水循环和地幔氧逸度变化起着重要作用。^[7]

因其颜色青绿相间似蛇皮，故此得名蛇纹岩。^[6]

蛇纹岩的矿物成分主要有纤维蛇纹石、叶蛇纹石、胶蛇纹石、绢石、石棉等，其次尚有磁铁矿、钛铁矿、铬铁矿、尖晶石类、水镁石和镁铁碳酸盐类矿物。有时也有少量碳酸盐、直闪石、阳起石、透闪石、金云母、滑石、蛭石、水黑云母等。杆栏石和辉石则常呈残余矿物存在。绿泥石和镍、钴的硅酸盐矿物则是次生矿物。^[5]

蛇纹岩的外貌多为墨绿色、暗灰绿色、黄绿色以及黑色，色泽多不均匀，有时具斑驳状色纹，风化后颜色变淡或呈灰白色或作黑白相间的网纹状。常为致密块状的隐晶质岩石。略具滑感，质地较软，裂隙发育，错动滑痕常见但在滑动面上往往有一层成黄绿色或浅蓝色的腊状薄壳。有时则成错动透镜块或角砾状碎块。有时于岩体同围岩的接触带附近及小岩枝中还可看到片理化的蛇纹岩。如云南某地和西藏南部超基性岩带的某些岩体中所见到的那样。在风化淋滤带中的蛇纹岩则常常于其表层出现熬土化而下部则形成格架状的硅化蛇纹岩和碳酸盐化蛇纹岩。有时蛇纹岩中可有不规则的碳酸盐块，它们与蛇纹石一起形成“虎斑状”构造，如藏北棒湖一侧里湖岩体中所见。这些碳酸盐块是由蛇纹岩碳酸盐化造成的。^[5]

一般都认为蛇纹岩是由超基性岩经蛇纹石化作用形成的一种交代岩石，其化学成分也和超基性岩类似。从世界各地的不同时代的蛇纹岩化学成分的分析资料对比看来，这种类似性也是很显著的。其化学成分中的特点同样也是是富于铁钱而贫于硅钙和碱金属的，铝的含量和钙相似，也是很低的。只是水的含量较高，有时可可大大的超过超基性岩中水的含量。如戴里认为在纯橄榄岩中水的平均含量只有2.88%，在橄榄岩中水的平均含量也只有4.56%，只有在斜方辉石橄榄岩中水的平均含量才达5.02%，可是在有些蛇纹岩中水的含量可高达13%以上，因之有些人就主张蛇纹石化过程基本上就是超基性岩的一种水解过程。当然水化过程中硅的加入也可产生硅化，少量CO2的影响还可产生碳酸盐化作用，不过一般来说CO2的含量不是很高的，因为CO2含量多时就会形成滑石而不形成蛇纹石了。此外，在蛇纹石化时也可使一些分散的元素富集成矿，如Cr，Ni，Co等的富集作用。^[5]

蛇纹岩中最常见的结构是隐晶质结构或网纹状结构，镜下则常呈显微纤维或显微鳞片变晶结构、网环结构、变余全自形粒状结构等。构造则多为块状、带状、片状或透镜状及交代角砾状等。^[5]

蛇纹岩是由超基性岩石中的纯橄榄岩和橄榄岩等受热的流体影响而变成的，在变质中除了加入大量水分之外，其他组成基本上没有很大的变化，而且在变化的时候其体积变化也很有限，关于引起变质作用的热液来源问题(主要是水的来原问题)有不同的看法，归纳之大体有三种不同的模式：^[5]

分布于造山带的大规模蛇纹岩体，可能是在超基性岩侵入过程中吸收了部分围岩或海水中的水液而形成的，或是侵入体在较深处于成岩及变质过程中受其他的溶液或地壳深处的流体影响而形成的，因为在造山带中的镁质超基性岩就常常呈现着剧烈的蛇纹石化。^[5]在有后期花岗岩质的岩石侵入体附近的超基性岩体的蛇纹石化作用，则可能是由于后期侵入体的影响而使温度增高的潜流对超基性岩中的橄榄石和辉石等发生蛇纹石化的结果，这种蛇纹石化不仅在接触带有蛇纹岩形成，而且还有其他的的交互发育的矿物相存在，如自花岗岩向超基性岩依次可见有黑云母角闪岩、绿泥石黑云母岩、石英绿泥石岩、石英碳酸盐岩、滑石碳酸盐岩、滑石碳酸盐化蛇纹岩、滑石蛇纹岩、叶蛇纹岩、纤维蛇纹岩和超基性岩等。^[5]对于那些仅局部发生蛇纹石化的超基性岩中的蛇纹石化作用可能与超基性岩浆期后的挥发分有关或是与同源岩浆所形成的热液有影响，总之它们都是与超基性岩浆本身有关的一些热液引起的一种变质作用。^[5]

实际上不同成因不同阶段的蛇纹石化作用往往还可重叠在一起。这样蛇纹石化作用可以加剧，而作用后的产物又大体类似，因之常常不易区分，不过据其空间分布和矿物组合还是大体可以认识的。^[5]

蛇纹岩在其形成过程中及其后当它们受到热液影响时会进一步发生变化，特别是那些含铬铁矿的蛇纹岩中常见有明显的绿泥石化，有时这种绿泥石化作用可以发育得极为强烈，甚至可以形成近单矿物的绿泥石岩，特别是那些近矿部分中，有时绿泥石可以直接围绕着矿石，形成特有的绿泥石矿物外壳，如中国某地铬铁矿体中的“鸡蛋壳”就是由这样的绿泥石层所组成的蚀变外壳，而且在这个矿区中由蚀变作用形成的绿泥石的成分是很复杂的，但是它们则作非常有规律的分布，即自矿石中脉石矿物的脆绿泥石一蠕绿泥石经蚀变带的“鸡蛋壳”中的斜绿泥石到“鸡蛋壳”外的叶绿泥石和近矿围岩中的绿泥石化蛇纹石直到最后的非绿泥石化的蛇纹石。随着绿泥石化的加强，原花纹岩中的典型网状结构可以消失殆尽，而变成了胶状结构。就这个矿床来说，绿泥石化过程中MgO和Al20的来源主要是取自铬尖晶石中，部分MgO则来自蛇纹石中，这是由于当蛇纹石化时铬尖晶石中的Al203大量析出，析出的Al203则加入蛇纹石中形成了绿泥石，所以一般都认为绿泥石化作用发生于蛇纹石化之后的蚀变过程中，或直接是由蛇纹岩重新改改造而形成的。在藏北印珠藏布超基性岩的接触带上的蛇纹岩中见有绿泥石直接取代蛇纹不石而构成网状结构者，网格中心还有胶蛇纹石存在。有时在某些地区还会形成含Gr和含Ni的铬绿泥石或镍绿泥石。此外它们还可以蚀变成主要由蛋白石、玉髓、褐铁矿和碳酸盐所组成的的“硅碳酸盐岩”岩石，如遍布于加利福尼亚海岸山脉的许多断层带中的那样。^[5]

中国主要产地有黑龙江、内蒙古、山东、河南、河北、江苏、安徽、江西、湖北、四川、福建、广东、广西、云南、陕西、甘肃、青海、新疆等。^[6]

在环太平洋地区和地中海、加勒比海、乌拉尔、非洲大断裂谷地带等地也有大量蛇纹岩分布。^[5]

蛇纹岩与磷灰石或磷块岩一起煅烧，可制成钙镁磷肥、如单独施用蛇纹岩细粉，亦有一定肥效，特别是用于玉米、薯类、豆类以及块根、块茎类作物，效果较好。^[8]

如唐山钢铁厂用蛇纹岩制成蛇纹石焦炉砖，重庆、太原等钢厂用蛇纹岩制成镁橄石砖，作为碱性耐火材料，效果很好。^[8]

蛇纹岩可作为制造泻利盐的原料。^[8]

含镁较高的蛇纹岩，可以提炼金属镁，从含钴、镍较高的蛇纹岩中，还可提炼钻和镍。^[8]

从蛇纹岩中提取的非晶硅与碳在高温下反应。可制成硅的晶须、晶粉和晶体。^[8]

鲜艳透明、半透明、质地致密坚硬的蛇纹岩可作为玉石工艺品原料。中国蛇纹岩玉已有十余种，例如辽宁的岫岩玉。^[8]

铸石或岩棉配料中，若MgO不足时，可采用蛇纹岩作为辅助原料，以提高MgO含量，相对降低Al2O3、CaO含量。^[8]

蛇纹岩据其所含有的主要蛇纹石类型可以分出如下的一些类别：^[5]

即主要由纤维蛇纹石所组成的岩石，而纤维蛇纹石在岩石中的分布特征主要是作无向的分布或沿橄榄石的边缘和裂隙中呈细脉状分布构成典型的网环状结构，网环的中心可有残留的橄榄石或胶蛇纹石。^[5]

即主要由细小的鳞片状叶蛇纹石组成的岩石，有时可有少许的纤维蛇纹石、绢石、磁铁矿等。具鳞片变晶结构。^[5]

这是由纤维蛇纹石、叶蛇纹石、胶蛇纹石、绢石等多种矿物成分所组成的一种岩石，有时其中的某一、二种成分可能占多数，其结构也是多种多样的。^[5]

在地球科学研究中，蛇纹岩还涉及到俯冲带地幔楔的氧化和铁同位素分馏现象，对理解俯冲带水循环、地幔氧化和岛弧岩浆产生过程中的作用具有重要意义。^[3]

海洋所研究揭示弧前蛇纹岩可以俯冲进入弧下地幔

2021年11月，国际地学期刊JournalofGeophysicalResearch:SolidEarth在线刊发了中国科学院海洋研究所曾志刚团队与天津大学陈玖斌团队关于西太平洋俯冲带火山岩锌同位素组成及其对壳幔物质循环指示的最新研究成果，为区分板块和地幔楔蛇纹岩流体对岛弧岩浆活动的影响提供了有效手段，对理解蛇纹岩在俯冲带物质循环方面的作用具有重要意义。^[9]

海洋所等揭示地幔楔蛇纹石化过程的显著铁同位素分馏

2022年3月，中国科学院海洋研究所孙卫东课题组在EarthandPlanetaryScienceLetters上发表了关于马里亚纳俯冲带弧前地幔楔蛇纹岩铁同位素的研究成果。该研究揭示了地幔楔蛇纹石化过程中显著的地幔氧化及铁同位素分馏现象，并探讨其机制以及对岛弧地幔楔氧逸度、岛弧岩浆岩铁同位素组成的意义。^[10]