高级岩浆岩岩石学 第九章 火成岩与板块构造环境.ppt

第九章火成岩与板块构造环境岩浆作用的研究能告诉我们什么？•地球是如何冷却的，地壳冷却有多快（速率）？•地幔的成分和所处条件怎样？•板块是如何生长的，有多快？•大陆壳是如何形成的？•地幔随时间变化不变化？•火山作用对生命有何影响？•地球的水是如何再循环的？板块构造与代表性火成岩分布1.洋脊玄武岩2.陆内裂谷玄武岩3.岛弧安山岩、4.活动大陆边缘花岗岩类5.弧后盆地玄武岩6.洋岛玄武岩7.大陆内部金伯利岩、碳酸岩、斜长岩一、威尔逊旋回与岩石学响应？A－稳定克拉通；B－早期裂谷；C－洋盆发育；D－俯冲；E－洋盆关闭；F－陆陆碰撞造山；G－山带剥蚀和再次稳定AplatetectonicrockcycleI.镁铁质洋壳形成PLATEDIVERGENCEBasalticextrusivesBasalticintrusivesMid-oceanridgePartialmeltingOfuppermantleRisingmagmaPlatedivergentboundaryII.俯冲带上方分异和熔融产生中酸性岩浆岩ISLANDARCPLATESUBDUCTIONMafictointermediateintrusives(plutonism)Mafictointermediateextrusives(volcanism)IslandarcvolcanoSubductionzoneOceaniclithosphereIslandarcplatesubductionIII.洋壳俯冲形成高压高温榴辉岩IV.火山弧风化产生富岩屑的沉积物弧前盆地、海沟与复理石（Flysch)CONTINENTALPLATESUBDUCTIONMafictofelsicintrusivesMafictofelsicextrusivesSubductionzoneContinentalmarginvolcanoContinentalplatesubductionV.沿俯冲带形成高压/低温蓝片岩VIa.在微陆块上形成长石砂岩(arkose)VIb.碰撞造山产生石英－岩屑－长石质沉积物,碰撞花岗岩前陆盆地与磨拉石（molasse）VII.在准平原化大陆上沉积石英砂岩－页岩－碳酸盐岩VIII.与碰撞造山有关的巴罗式变质作用IX.碰撞后伸展导致变质岩进一步发生混合岩化，进而出现巨量花岗岩浆活动造山－非造山转换与岩浆作用响应HOT-SPOTVOLCANISMBasalticextrusivesBasalticintrusivesHot-spotvolcanoMantleplume(hotspot)MantleHot-spotvolcanismX.热点活动GeomagmaticsystemsofEarth二、火成岩形成的构造环境判别近30年来，国际上形成了利用岩石地球化学资料分析火成岩形成的构造背景的热潮，其主要原理是，岩石中的元素尤其是微量元素的分配受源区物质成分、温度、压力控制的，同的构造位置(tectonicsettings)所卷入的源区物质不同,温度、压力也不同，因而，通过从已知到未知的分析，形成了一系列的判别图解。构筑判断图的方法判别分析的统计学技术+不活泼微量元素+已知大地构造环境已知→未知由已知大地构造环境岩石建立数据库不同类型的岩石应选择相同或相近岩石类型的构造环境判别图花岗岩:Nb-Y,Ta-Yb,Rb-Y+Nb,Rb-Y+TaA型花岗岩:Nb-Y-3Ga,Nb-Y-Ce玄武岩:Ti-Zr-Y-Nb,Ti-Zr-Y(识别板内玄武岩),Ti-ZrTh-Hf-Ta(wood,1980)判别不同类型的MORB中性、酸性熔岩及玄武岩识别火山弧玄武岩火山弧玄武岩:Cr-Y,Cr-Ce/Sr,K2O/Yb-Ta/Yb火山弧安山岩:La/Yb-Sc/Ni761183945121021ADZrTi100CBY3761483945121121ADThHf/3CB1516521336258050Hf/Th=3Hf/Ta=1Hf/Ta=2.51010154395215542800(b)Zr(10)-6板内MORB火山弧32700166008600267018601000#Ti(10)-610010002000(a)Ti(i0)-6Zr(i0)-6131151118161214171027356489CBDA低钾大洋岛弧型安第斯型大陆岛弧型“其它”大洋岛弧型02468Sc/Ni20151410安山岩构造判别图钾质火成岩已有图解不适用于钾质火成岩,因为钾质火成岩亏损高场强元素HESE中的Ti、Nb、Ta;Ti-Zr,Ti-Zr-Y图解中钾质火成岩处于其外;Ti-Zr-Sr不能区分板内与俯冲钾质火成岩,错判;Th-Hf/3-Ta中钾质火成岩皆为与俯冲有关Muller钾质火成岩判别流程图Zr/A2O3-TiO2/Al2O3TiO2-Al2O3Y-ZrZr/Al2O3-TiO2/Al2O3TiO2/100-La-Hf×10Ce/P2O5-Zr/TiO2Zr×3-Nb×50-Ce/P2O5Zr/Al2O3-P2O5/Al2O3TiO2/10-La×10-P2O5/10大陆弧CAP,后碰撞弧PAP板内(WIP)洋弧早期IOP晚期LOP大陆弧CAP后碰撞弧PAP早期洋弧IOP晚期洋弧LOP洋中脊花岗岩板内花岗岩1001000110Y1999火山弧+同碰撞花岗岩1000100101Nb后碰撞花岗岩同碰撞花岗岩火山弧花岗岩10010001999101Rb1999洋中脊花岗岩板内花岗岩1000100101Y+Nb碱性花岗岩沉积岩A.大洋岛弧B.大陆岛弧C.活动陆缘D.被动陆缘0.000.000.250.500.750.251.000.500.750.750.500.251.001.00ScLa/YThAB(a)0.00(b)CDABSc/CrLa(B)(A)+*+*++++++++A2NbY3GaA1NbA1A2YCe+*++++++必须注意元素活动性及元素在固-液相分配特点岩石时代样品的新鲜程度综合适用不同类型图解及地质观察要与其他地质的综合分析相结合