5安山岩-花岗岩成因

第六章安山岩、流纹岩和花岗岩类岩浆的成因1.安山岩的成因2.英安岩-流纹岩的成因3.花岗岩类岩浆的成因及其类型Q909060602010356590205P5A10105090106060F硅英岩（英石岩）富石英花岗岩类花岗岩花岗闪长岩英云闪长岩碱长花岗岩（正长花岗岩）（二长花岗岩）石英闪长岩石英辉长岩石英斜长岩闪长岩辉长岩斜长岩二长闪长岩二长辉长岩含副长石闪长岩含副长石辉长岩含副长石斜长岩石英二长岩石英正长岩副长石正长岩碱长正长岩含副长石碱长正长岩副长石岩含副长石二长闪长岩含副长石二长辉长岩副长石闪长岩副长石辉长岩深成岩根据实际矿物含量用QAPF图解分类和命名（基于Streckeisen,1976图）Q=石英，A=碱性长石，P=斜长石，F=副长石1.分类富石英花岗岩类花岗岩正长花岗岩二长花岗岩花岗闪长岩石英正长岩石英二长岩石英二长闪长岩正长岩二长岩二长闪长岩二长辉长岩碱长正长岩闪长岩(M10%)辉长岩(M10%)斜长岩(M10%)1035659560609090205石英碱长正长岩石英闪长岩石英辉长岩石英斜长岩205中酸性侵入岩的类型及特征化学成分岩石系列矿物成分结构常见种类中性岩类闪长岩SiO2：53-66%，3.3色率：15-40%钙碱性中性斜长石、普通角闪石、黑云母少量石英半自形粒状结构、环带结构闪长岩石英闪长岩二长岩SiO2：53-66%=3.3-9色率：30%钙碱性-碱性过渡类型中-拉斜长石、钾长石、普通角闪石、二长结构二长岩石英二长岩正长岩SiO2：53-66%=3.3-9（Na2O+K2O）=9%左右钙碱性-碱性过渡类型碱性系列碱性长石、斜长石角闪石辉石黑云母半自形粒状结构正长岩石英正长岩碱性正长岩花岗岩花岗岩SiO266%Na2O、K2O高FeO、MgO低钙碱性系列碱性系列石英、碱性长石、酸性斜长石黑云母半自形粒状结构正长花岗岩、二长花岗岩、碱性花岗岩玄武岩类、安山岩类和流纹岩类对比表硅酸过饱和，SiO2≥63%硅酸过饱和-弱饱和，SiO2=52-63%硅酸饱和-弱饱和，SiO2=45-52%化学成分石英透长石酸性斜长石中性斜长石角闪石单斜辉石单斜辉石基性斜长石橄榄石斜方辉石斑晶矿物花岗岩花岗闪长岩闪长岩辉长闪长岩辉长岩对应的侵入岩流纹岩英安岩安山岩玄武安山岩玄武岩酸碱度侵入岩火山岩（熔岩）闪长岩（角闪）安山岩中性辉石闪长岩辉石安山岩钙碱性石英闪长岩石英安山岩中性正长岩粗面岩钙碱性-碱性正长岩碱性粗面岩碱性二长岩粗安岩/角斑岩（海相）花岗岩流纹岩酸性黑曜岩（H2O小于2%）钙碱性珍珠岩（H2O=2-6%）松脂岩（H2O大于6%）花岗闪长岩英安岩/石英角斑岩（海相）斜长花岗岩斜长流纹岩与花岗岩类侵入岩对应的火山岩1.安山岩的成因•安山岩成因复杂性的原因•安山岩成因研究中所要考虑的因素•安山岩成因的主要观点•岛弧钙碱性安山岩形成的模式•安山岩成因复杂性的原因•一般认为安山岩是多成因的：1）与玄武岩一样，安山岩也可以出现在不同的构造环境，除俯冲带环境外，还产于大洋中脊和板内裂谷等非造山环境；2）安山岩的化学成分具较大的变化范围。如低MgO和高MgO安山岩；AFM图上表现为拉斑系列和钙碱性系列；SiO2-K2O变异图上具有低钾、中钾、高钾类型。目前一般将其与岛弧发展的不同阶段相联系.3）安山岩的同位素组成也有较大的变化范围，表明安山岩的源区物质来源有幔源、壳源或壳幔混合源之分。岛弧火山岩的岩石化学特征岛弧地区安山岩的REE和Sr-Nd同位素特征——变化大，说明岩浆源区和岩石成因的复杂性•安山岩成因研究中所要考虑的因素•安山岩产出的构造环境：如分布于洋脊与裂谷环境的安山岩和岛弧与陆缘环境的安山岩在岩石系列、组合及化学成分上存在明显差异•洋脊与裂谷环境：拉斑系列、拉斑玄武岩和玄武安山岩为主，化学成分变化与结晶分异演化趋势一致，同位素组成上具有幔源岩浆的特点•岛弧环境：以钙碱性系列为主，也见有拉斑系列的安山岩。岩石组合为：钙碱性玄武岩、安山岩及大量的英安岩和流纹岩。不同成分岩石的形成与简单的幔源岩浆分异趋势不吻合•高温高压熔融实验研究结果：地幔橄榄岩和下地壳玄武岩部分熔融均不可能形成上述岩浆（高MgO安山岩除外）•安山岩成因的主要观点•高MgO安山岩是由幔源原生岩浆形成的•拉斑系列的安山岩是由幔源拉斑玄武质原生岩浆经分离结晶作用形成的•岛弧钙碱性安山岩的形成则不能用简单的源区物质的部分熔融或简单的分离结晶模式来解释，而应与岛弧环境的特殊地质背景有关•岛弧钙碱性安山岩形成的模式IslandArcPetrogenesis1.俯冲洋壳脱水，上升交代上覆地幔楔；2.俯冲洋壳到30Km以下，发生相变：玄武岩、辉长岩转变成榴辉岩。3.地幔楔橄榄岩被交代形成辉石岩4.变质的洋壳和地幔楔物质部分熔融形成安山岩岩浆。(A)角闪石脱水(B)金云母脱水2.英安岩-流纹岩的成因•英安岩-流纹岩成因的主要观点•流纹质岩浆—地壳岩石深熔的证据•流纹质岩浆的成因模式•英安岩-流纹岩成因的主要观点1）玄武质岩浆或其他岩浆分离结晶作用形成——从分布角度来看，该成因的流纹岩是有限的2）地壳岩石的深熔作用所形成——流纹岩形成的主要成因类型3）岩浆混合和分离结晶的共同作用形成——基性岩浆与酸性岩浆混合或同化长英质围岩，然后再经历分离结晶作用，可形成流纹质岩浆，但为数不多4）岩浆房内的热重力扩散分异作用形成——包括热作用和岩浆对流驱动的化学作用，在岩浆房的顶部形成高SiO2的流纹质岩浆•流纹质岩浆—地壳岩石深熔的证据A.化学成分和Sr-Nd同位素特征与地壳基底岩石具有亲缘关系B.双峰式组合（玄武岩-流纹岩）的存在，表明二者之间不存在分异演化关系C.地壳岩石的熔融实验和化学成分、矿物成分的模拟计算表明，由地壳岩石的深熔作用可形成流纹质岩浆•流纹质岩浆的成因模式岩浆产生的热源：幔源玄武质岩浆的底侵作用3.花岗岩类岩浆的成因及其类型•岩浆成因与交代成因•岩浆花岗岩形成的主要观点•花岗岩的成因类型及特征•不同构造背景的花岗岩质岩石组合•岩浆成因与交代成因•岩浆成因的花岗岩类：由岩浆侵位冷凝形成，经历了从岩浆源区分凝、上升迁移到异地就位的过程——异地花岗岩问题：大花岗岩基的空间问题？•交代成因的花岗岩：是指先存在的岩石基本上在固态的情况下由交代作用转变而成——原地花岗岩；形成机制更接近变质作用，也称花岗岩化作用-流体扩散和固体条件下的扩散问题：流体扩散和固体条件下扩散的范围与程度•岩浆花岗岩形成的主要观点•结晶分异作用（Bowen，1948）：存在，但规模小。层状和环状岩体晚期分异物•混合化作用（Daly，1914，1933）：通过同化作用或混合作用形成的混杂岩浆的过程。只能形成偏中性的花岗岩类岩浆，而不可能形成大型岩基•深熔作用或部分熔融作用：认为花岗质岩浆主要是由中、下地壳的岩石部分熔融形成的。证据：•证据：1）分布：大陆区和消减带大陆一侧2）高级变质区：花岗质脉体的形成3）Q-Ab-Or体系实验：4）花岗质岩石的元素和同位素组成：主要来自于地壳，而不是上地幔•花岗岩的成因类型及特征•花岗岩成因复杂的因素1）物质来源的多样性：地壳内部的不同结构层消减带的消减洋壳和地幔楔形区2）产出构造背景的多样性：岛弧造山带活动大陆边缘大陆碰撞带陆内造山带大陆裂谷带大洋中脊•花岗岩成因类型划分的依据及类型1）物质来源M型-地幔与地壳混合型I型-CI：地壳中未经风化的火成岩S型-CS：地壳中经过风化的沉积岩A型-地幔玄武岩浆演化、或玄武岩浆上升后，受地壳不同程度混染或亏损地壳熔融的产物2）构造背景造山花岗岩过渡型花岗岩非造山花岗岩Table18-3.TheS-I-A-MClassificationofGranitoidsTypeSiO2K2O/Na2OCa,SrA/(C+N+K)*Fe3+/Fe2+Cr,Ni18O87Sr/86SrMiscPetrogenesisM46-70%lowhighlowlowlow9?0.705LowRb,Th,USubductionzoneLowLILandHFSorocean-intraplateMantle-derivedI53-76%lowhighinlow:metal-moderatelow9?0.705highLIL/HFSSubductionzonemaficuminoustomed.Rb,Th,UInfracrustalrocksperaluminoushornblendeMafictointermed.magnetiteigneoussourceS65-74%highlowhighlowhigh9?0.707variableLIL/HFSSubductionzonehighRb,Th,Umetaluminousbiotite,cordieriteSupracrustalAls,Grt,IlmenitesedimentarysourceAhighNa2OlowvarvarlowvarvarlowLIL/HFSAnorogenic77%highperalkalinehighFe/MgStablecratonhighGa/AlRiftzoneHighREE,ZrHighF,Cl*molarAl2O3/(CaO+Na2O+K2O)DatafromWhiteandChappell(1983),Clarke(1992),Whalen(1985)不同成因类型花岗岩的特征基于构造背景的花岗岩分类花岗质岩浆产生的模式——岩浆底侵大洋岛弧大陆弧大陆碰撞带过渡型造山后抬升/崩塌大陆裂谷，热点洋中脊，洋岛造山型非造山型不同成因类型花岗岩的特征•不同构造背景的花岗岩质岩石组合•大洋中脊斜长花岗岩•洋-洋会聚环境的花岗岩组合辉长岩-石英闪长岩-石英二长闪长岩-花岗闪长岩-二长花岗岩-正长花岗岩•非造山大陆伸展环境的花岗岩组合-A型Gr•太古宇英云闪长岩组合•大洋-大陆会聚环境的花岗岩组合造山期花岗岩造期后花岗岩