板块构造板块构造与岩浆作用

大陆溢流玄武岩的特征及其起源喜马拉雅造山带的形成与背景地幔柱研究综述及其进展边缘海盆地的形成机制讨论增生型造山带的基本特征被动大陆边缘沉积作用特征A型花岗岩的研究进展及意义秦岭造山带的造山作用过程板块边界环境板块内部环境II汇聚型边界III剪切型边界I离散型边界大陆裂谷陆-陆碰撞带陆上转换断层新生大陆边缘安第斯型大陆边缘及陆缘岛弧-海沟系转换断层型大陆边缘大洋中脊洋内岛弧-海沟系洋底转换断层大陆克拉通大西洋型大陆边缘洋盆底部大陆洋底大陆边缘大地构造环境的基本类型第五章板块构造与岩浆作用板块构造与岩浆作用概述岩浆系列及其分布板内环境的岩浆作用裂谷带的岩浆作用俯冲带的岩浆作用碰撞造山带的岩浆作用花岗岩与板块构造蛇绿岩套一、概述二十世纪初，岩石学家注意到不同类型的火成岩具有显著的地域分布的规律。哈克提出大西洋和太平洋岩域的概念；冯沃尔夫根据大陆玄武岩分布，增加了北极岩套的概念；1921年尼格里根据含钾岩流，又提出了地中海岩套的概念。然而，这些单纯的地理性区域概念未明确地涉及构造背景20世纪50年代，传统的地槽学说把岩浆岩划分为地槽早期、造山期和造山期后三大共生组合。20世纪60年代，随着板块学说的建立，岩浆成因和火成岩成分变化规律被赋予了全新的地质构造含义。不同火成岩岩石系列与全球构造的关系，也如火成岩组合在不同地区重复出现，成分变化和分布规律与构造背景的关系，引起了地学界的广泛重视。目前，人们已经识别出地球上三种主要的岩浆系列，即拉斑玄武质、钙碱性和碱性系列。每个系列都由侵位于地壳中或喷处于其上的一组紧密相关的岩浆岩石组合组成。当用板块构造理论考虑问题时，人们进一步认识到这三种岩浆系列及火成岩的共生组合有着完全不同的分布特点。Ringwood(1969)提出了按板块构造环境分类岩浆的意见，以及岩浆产生于板块构造相互关系。Dickinson(1971)首次提出了“岩石构造组合”（Petrotectonicassembleges）的概念Condie(1976)按照板块构造模式将岩石构造组合的概念系统化，讨论了其成因，并提出了生成环境可分为板块边缘和板块内部两大类，多数岩浆都在板块边缘生成的。它们可以进一步分为汇聚边缘、离散边缘、边缘盆地、大洋盆地、裂谷系、克拉通和碰撞带等不同构造环境极其相应的岩石构造组合。二、岩浆系列及其分布1、岩浆系列根据岩浆岩的地球化学指标，可以将其分为三个系列：I.拉斑玄武岩（tholeite）系列---THII.钙碱性（calc-alkaline）系列---CAIII.碱性(alkaline)系列--A每一个系列都是由一组具有共同母源物质的、彼此密切相关的不同岩浆类型组成，并且其分布受板块构造环境控制I.拉斑玄武岩系列---TH主要由不含或者含少量橄榄石的拉斑玄武岩组成，有少量安山岩、英安岩、流纹岩。化学成分：SiO2：48%-63%（弱饱和或者饱和），低钾：K2O1%;TiO2含量低；Na2O/K2O高达5-40%，Rb,Sr,Ba等大离子亲石元素含量低（Rb=1-30ppm，Sr=100-300ppm,Ba=10-100ppm）;轻稀土略亏损；拉斑玄武岩含少量或不含橄榄石，形成于拉张和弱挤压应力状态下，其分布极广，按形成环境不同分为：大洋中脊拉斑玄武岩岛弧拉斑玄武岩洋岛拉斑玄武岩大陆（裂谷）拉斑玄武岩II.钙碱性系列（CA）以安山岩和高铝玄武岩为主，含少量拉斑玄武岩、流纹岩、及橄榄粗安岩。化学成分：SiO2弱饱和，TiO2低，K2O和大离子亲石元素含量均较拉斑玄武岩系列高，其中Rb=10-90ppm，Sr、Ba含量为200-400ppm;Al2O3含量高，在安山岩中为16-18%，轻稀土元素富集。本系列火山岩可与辉长岩-闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩等深成岩相伴生形成环境：陆缘或岛弧区板块俯冲带及碰撞带，挤压应力为主的地区，为岛弧的标志性岩石，对恢复古构造环境（古岛弧）有重大意义。III.碱性系列（A）本系列包括碱性玄武岩、霞石岩、粗面岩、安粗岩和响岩等。化学成分：SiO2不饱和，富碱质≥5-7%，富钾K2O，为2-4%；大离子亲石元素含量高，Rb为75-120ppm，Sr、Ba含量为700-1000ppm；轻稀土富集。二、岩浆系列及其分布2、岩浆系列分布板块构造与岩浆作用概述岩浆系列及其分布板内环境的岩浆作用裂谷带及板内环境的岩浆作用俯冲带的岩浆作用碰撞造山带的岩浆作用花岗岩与板块构造蛇绿岩套（一）大陆克拉通区1、基本概念克拉通-指地壳上已经达到稳定，并在漫长的地质时期已很少受到变形的部分。包括大陆地盾和地台。地台：具有双层结构，下部为褶皱变质基底，上部为沉积盖层。地壳运动为大面积的缓慢的升降运动，岩浆活动微弱，很少受变质作用影响，岩相和厚度相对稳定。地盾：克拉通内部有大面积基底岩石出露的地区，他们长期隆起，遭受剥蚀，缺少盖层或仅在局部有沉积，深成岩系发育，深融作用普遍，区域变质作用强（一）大陆克拉通区2、岩浆活动特征在大陆克拉通地区火成岩并不十分发育。大陆克拉通区发现的火成岩大多呈小型的侵入杂岩体、岩墙、岩床、火山颈、岩管或（少数情况下）呈小的火山区出现。一般认为，大陆克拉通区火成岩形成可能与某种板内拉张性构造环境有关，但事实上很多地区尚不能认定他们与构造之间的确切关系。有些没有明显构造痕迹的地区，岩浆活动往往归因于和地下的热点或地幔上升的热柱有关。相对于其他大陆克拉通区，中国克拉通区在经历了古生代稳定发展后，到了中新生代表现出一些与典型地台特征不相容的现象，例如，出现强烈的岩浆活动。•火山岛链和孤立火山；•拉斑系列、碱性系列；•拉斑玄武岩；碱玄岩、粗面岩、碱流岩、霞石岩、碧玄岩；•与洋脊拉斑玄武岩相比，富碱（尤其富钾），Cr低，Ba、Sr、Rb、Zr高，Sr87/Sr86较高（0.702～0.706）。（二）洋岛－大洋板内板块构造与岩浆作用概述岩浆系列及其分布板内环境的岩浆作用裂谷带的岩浆作用俯冲带的岩浆作用碰撞造山带的岩浆作用花岗岩与板块构造蛇绿岩套（一）大陆裂谷岩浆活动以大陆溢流玄武岩（CFB）、大陆拉斑玄武岩、碱性玄武岩或双峰式火山岩组合或者其中之一为特征。双峰式火山岩组合以基性和酸性共生为特征，缺乏中性岩类，这种特征称为火山岩成分间断，即Daly间断（1925）。裂谷前期或初期，以强碱性或碱性系列为主，分布于裂谷边部盆地；中期为碱性或拉斑系列——裂谷轴部。大陆裂谷是大陆内的岩浆活动强烈带，包括火山活动及深成侵入活动，大陆内的岩浆活动大都集中在大陆裂谷带上。保存于被动大陆边缘，部分与板内深大断裂有关。1、大陆裂谷的喷出岩主要是拉斑系列和碱性系列的玄武岩。相对于洋脊，大陆板内玄武岩：富K，平均0.66％（大洋脊0.14%）；Ba、Sr、Rb、U、Th较高；Ta、Ni、Zr、Ti、Hf较高；Ti高出两倍（大洋脊TiO2平均0.8％）。Rb/K、Rb/Sr较高，Sr87/Sr86较高，范围宽0.7033～0.7100，大陆碱性系列：Ba、Sr、Rb含量更高，LREE更富集，Sr87/Sr86在0.703～0.7075之间。2.基性岩墙、岩床表现为不协调的脉状、岩墙状和协调顺层的岩床。特点：可呈岩床状侵入裂谷沉积盆地中，亦可呈岩墙状侵位于外围基底中；基性岩墙产状一般直立、成群或呈放射状；3.层状基性侵入岩总体成分相当于辉长岩的层状侵入体，呈岩株状。（世界上最大的层状基性侵入体：南非阿扎尼亚的布什维尔德岩体，年龄19-20亿，面积11.5km2，延伸8km）底部：超基性岩中部：辉长岩、斜长岩顶部：铁质辉长岩、花斑状辉长岩和低铁闪长岩具反复递变的“韵律层”状，为同源岩浆结晶分异所致。4.金伯利岩、碳酸岩及镁铁质碱性岩金伯利岩---富Mg富K的超基性岩，SiO2为20-38%；K2O/Na2O为2-5；MgO/K2O很高20-70，通常以岩颈和岩脉的形式，产在前∈地盾区内的大陆裂谷带。新鲜金伯利岩的Sr初始值为0.7037-0.7046，岩体中含有大量含石榴石二辉橄榄岩包体，表明其岩浆源于地幔。碳酸岩---主要由碳酸盐矿物组成的火山岩，Si0220%，主要矿物是方解石、白云石、铁白云石及Fe、Mn、Na的碳酸盐，呈圆形、椭圆形的岩颈、锥形岩席产出，有的则是喷出的碳酸质熔岩。如武当地区的庙垭，东非的坦桑尼亚；镁铁质碱性岩（霓霞岩类，煌斑岩）---SiO2为38—45%，K2O+Na2O为5-10%，K2O/Na2O为3-10，常以小岩株，特别是以环状中心侵入体产出。（二）大洋中脊岩浆活动大洋地壳形成于洋中脊轴部，这里有着极其活跃的岩浆活动和大规模的裂隙式火山喷溢，长6万公里的大洋中脊实际上是全球最大的火山活动带。据梅纳德（H.W.Menard）估计，每年从中脊轴部喷出的火山物质约有4立方公里，大大超过了全球所有其它地区喷出的火山物质总量。由于在洋底深处，静水压力超过岩浆中水蒸气的压力，故火山活动不可能有爆发性，而是熔岩沿裂隙平静的溢出。大洋中脊岩浆活动典型的大洋拉斑玄武岩（可有少量碱性系列），SiO2弱饱和（SiO248%）,K、Ti极低（K2O0.14%,TiO2平均0.8％），低钾拉斑玄武岩；Sr87/Sr86低（0.702～0.704）。板块构造与岩浆作用概述岩浆系列及其分布板内环境的岩浆作用裂谷带的岩浆作用俯冲带的岩浆作用碰撞造山带的岩浆作用花岗岩与板块构造蛇绿岩套板块构造与岩浆作用概述岩浆系列及其分布板内环境的岩浆作用裂谷带的岩浆作用俯冲带的岩浆作用碰撞造山带的岩浆作用花岗岩与板块构造蛇绿岩套（三）裂谷岩浆的形成1.裂谷岩石组合特点拉斑、碱性系列，少量超碱性岩组成，并随裂解－扩张碱性降低；无论喷出或侵入，均以基性为主，可分异出少量酸性；幔源。2.岩浆形成过程•裂谷岩浆的化学组成取决于•热的地幔底侵或者地幔热柱上涌形成；地幔源区特征部分熔融深度部分熔融程度岩浆上升速度I、初期（陆内裂谷形成的早期－上拱、裂解）：上涌的热地幔物质导致地表穹形隆起。在张应力作用下，穹窿上出现张性裂隙，进而发育成为正断层。随着地表抬升，导致强烈的剥蚀作用。较深处（80~150km）地幔橄榄岩发生低程度的部分熔融，产生碱性或强碱性的橄榄霞石岩、橄榄碧玄岩岩浆，甚至碳酸岩、金伯利岩岩浆，并沿着拉张断裂迅速上升地表。II、中期（陆内裂谷发展阶段）：随着地壳继续拉张变薄，穹窿顶部断裂陷落，造成典型的地堑系统。各地堑系统彼此串联，沿着整个张裂带延展，构成一大体连续的分枝网络。热的地幔缓慢上升到一个中等或较浅的深度上（60km），部分熔融程度提高，随着深度和部分熔融程度不一，产生碱性橄榄玄武岩（10～15％）或苦橄岩浆（20％）；（1）一部分喷出地表形成溢流玄武岩（印度德干高原）；（2）另一部分聚集于地壳下部岩浆房中充分结晶分异，形成层状侵入体和基性岩床、岩墙；（3）分异后的岩浆喷出地表，形成双峰式火山岩。大陆裂谷玄武岩特征：LILE富集、LREE富集，锶初始比高（地壳混染）。III、后期（陆间裂谷向大洋转化）：大陆在拉张作用下完全裂开，地幔物质上涌形成新洋壳。陆间裂谷进一步扩张，发展成为大洋裂谷。热的地幔岩浆使浅部（30km）上局部贫化的橄榄岩发生较大程度的（20～30％）部分熔融，产生橄榄拉斑玄武岩浆，喷发形成洋脊拉斑玄武岩。部分岩浆在岩浆房中分异形成层状辉长岩及伴随的岩床、岩墙群。•岩浆的碱度随着大陆裂谷向大洋裂谷的演化而降低，就可以用拉张条件下热地幔上升过程中地幔岩熔融深度逐渐变浅和部分熔融程度逐渐提高来解释。拉张的构造背景有利于基性超基性岩浆活动，也有利于结晶分异作用的充分进行。板块构造与岩浆作用概述岩浆系列及其分布板内环境的岩浆作用裂谷带的岩浆作用俯冲带的岩浆作用碰撞造山带的岩浆作用花岗岩与板块构造蛇绿岩套主要岩石组合系列岛弧拉斑系列：岛弧拉斑玄武岩、岛弧安山岩和少量英安岩钙碱系列：安山岩、英安岩、高铝玄武岩和流纹岩岛弧