玄武岩的成因构造环境分类

研究意义：因为玄武质岩浆直接来源于上地幔，并可产于多种构造环境中，所以研究玄武岩对于反演地幔物质成分、分析构造环境和地球的深部动力学均具有重大意义。1、玄武质岩浆的形成1）地幔橄榄岩部分熔融，导致地幔橄榄岩部分熔融的因素：温度的升高；压力的降低；挥发组分的加入。2）不同构造部位诱发源岩熔融因素的差异：洋中脊和大陆裂谷——减压熔融；俯冲带——下插板块升温，引起熔融；俯冲带——下插板块脱水，引起上部地幔楔部分熔融—挥发组分的加入。2、玄武岩成分差异的影响因素1）源区的物质成分—地幔成分的不均一性，如饱满型地幔、交代富集型地幔、亏损型地幔。2）部分熔融程度—如拉斑玄武岩是地幔橄榄岩20-30%部分熔融的产物；碱性玄武岩是地幔橄榄岩15%部分熔融的产物。3）源区流体的成分—如CO2使岩浆中的碱度增加。4）源区的部分熔融条件—P的影响最大，如低压下形成拉斑玄武岩，高压下形成碱性玄武岩。3、玄武岩的成因与构造环境1）大洋中脊玄武岩（MORB)形成环境：拉张环境形成条件：低压高温，高度部分熔融（20-30%）源区：亏损的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩主要是拉斑玄武岩。化学成分特征是低LILE，同位素亏损。MORB分为两种：正常MORB(N-type):起源于亏损的软流圈上地幔；地幔柱型MORB(P-type)：起源于比较富集的地幔柱或热点。P-typeMORB=N-typeMORB+OIBsourceMORB的原始岩浆可能是苦橄岩经过Ol的结晶分异而成拉斑玄武岩。2）大陆裂谷玄武岩——碱性玄武岩、碧玄岩、拉斑玄武岩形成环境：大陆内部拉张环境形成条件：减压为主，温度增加较小，部分熔融程度一般低于洋中脊源区：饱满型和交代富集型的地幔橄榄岩大陆裂谷岩浆作用：代表稳定的大陆开始发生裂解，是新的洋盆形成的前奏。大陆裂谷岩浆作用的起因：有两种模式，主动模式和被动模式。主动模式：地幔柱或热点。热的软流圈物质上涌、岩石圈拉张、下地壳沿着地壳的薄弱带减薄；基性岩墙群不断侵入到越来越薄的地壳。被动模式：岩石圈减薄，大陆地壳被拉开，从而促使地幔物质上涌。无论哪种模式，软流圈物质的上涌都是个事实。大陆裂谷岩浆作用形成的岩浆组合非常复杂，从过渡型亚碱性玄武岩－碱性玄武岩－硅不饱和的碧玄岩和霞石岩，有时有超钾质的白榴岩。除了玄武岩之外，还有大量的长英质喷出岩，如粗面岩、响岩、流纹岩－可能与分离结晶、大陆地壳混染有关。另外，与CFB相比，大陆裂谷岩浆作用的喷发性更强－反映源区的强交代而富含挥发分。在多数情况下，大陆裂谷岩浆似乎来自富集的地幔源区。亏损的软流圈只有在强主动型裂谷中才有参与。3）俯冲带玄武岩多阶段：板块俯冲→洋壳和大洋沉积物的脱水→流体及酸性岩浆的向上迁移→地幔楔的交代作用和富集→地幔楔的部分熔融和岛弧岩浆的生成。多源：地幔楔(大洋岩石圈＋软流圈上地幔)；洋壳(大洋玄武岩＋大洋沉积物)；海水；大陆地壳的混染。分成四个系列：低钾系列；钙碱系列；高钾钙碱系列；橄榄玄粗岩系列-碱性橄榄玄武岩系列。每个系列由不同比例的玄武岩、安山岩、英安岩和流汶岩组成，与流体交代和深度有关。化学成分：与MORB相比富含LIL和LREE元素，而贫HFS元素。4）大陆边缘玄武岩岩浆源区的复杂性：大陆地壳与地幔和大洋地壳与地幔的混杂带形成环境的特殊性：不同性质板块的会聚部位形成条件：挥发组分—H2O的作用A、降低部分熔融的温度；B、改变了矿物的熔融行为—形成的岩浆相对富含SiO2；C、H2O的存在使体系处于高的fo2的条件，磁铁矿先结晶，导致岩浆不发生富铁趋势的演化—钙碱性系列与拉斑系列的区别；D、岩浆上升，H2O逸出减少，岩浆快速结晶，并发生结晶分异作用，形成玄武岩-安山岩-英安岩组合。活动大陆边缘的岩浆作用：岩浆的生成是一种多阶段、多源现象。岩石类型：岛弧环境中出现的四个岩浆系列都有，但以钙碱性系列为主；更多的出现了富硅的岩浆(中性和中酸性)－安山岩、英安岩、流汶岩。更多的酸性岩浆的出现除与地幔楔的被交代富集有关外，还与加厚的大陆地壳有关(混染和重熔)。钙碱性岩浆活动在先，碱性岩浆活动通常发生于造山后的拉伸阶段。源区：岩浆起源于地幔楔的岩石圈中，而岛弧岩浆(起因于洋-洋碰撞)则起源于地幔楔的软流圈部分。岩浆的源区比岛弧岩浆更复杂，包括：洋壳及大洋沉积物；大洋岩石圈(亏损)和软流圈；大陆岩石圈(富集)；古老大陆地壳。化学成分：与岛弧岩浆相比更富LIL元素和LREE5）洋岛玄武岩（OIB）OIB的起源与地幔柱有关，从成分上讲，从拉斑玄武岩-碱性玄武岩和亚碱性玄武岩。通常碱性玄武岩出现较晚。这与MORB有所不同。由于，OIB来源于富集的下地幔，因此与MORB相比，富集LILE。6）大陆高原玄武岩(CFB)形成于陆内裂谷和火山，规模很大，上千上万平方公里，并形成高原地形，故名。形成：与地幔柱或热点/热线有关。软流圈上涌－岩石圈减薄－地壳拉伸岩石组合：以拉斑玄武岩为主，但许多大陆玄武岩含有10％的酸性喷出岩(上部)，而缺乏中性岩－双峰式火山岩(玄武岩－流汶岩)。多数情况下还含有少量碱性玄武岩。化学成分特征：同位素和地球化学上显示富集地幔的特征；高Fe低Mg,表明它不可能与正常的mantlelherzolitemineralogy在水不饱和的条件下平衡。高原玄武岩不是原始岩浆而是经过了低压分离结晶(Ol)作用，原始岩浆可能是高Mg的富橄榄石玄武岩；也可能是比正常地幔二辉橄榄岩更富Fe的源区的重熔；正常地幔岩在水饱和条件下的重熔。7）弧后盆地的岩浆作用因为洋壳俯冲而产生弧后扩张,与大洋中脊海底扩张不同,后者与俯冲无关。只有老于80Ma的、冷而致密的岩石圈的俯冲才能产生弧后扩张。化学成分：类似于MORB,但更复杂一些-看规模的大小。由于俯冲带挥发分的参与，从微量元素地球化学的角度看，弧后盆地玄武岩不同于MORB。弧后盆地的岩浆成分取决于：源区成分、深度、部分熔融程度、挥发分的性质(与俯冲洋壳的脱水有关)。弧后盆地玄武岩的成分从低K玄武岩(拉斑玄武岩，类似于MORB)到亚碱玄武岩都有，兼具MORB和岛弧玄武岩的特征。有些情况下会有高Mg安山岩出现。