第6章火成巖共生組合與成因(3)-板塊與火成巖

1、第六章第六章 火成巖共生組合與成因火成巖共生組合與成因 1. 大洋中脊的火成巖組合大洋中脊的火成巖組合 2. 會聚板塊邊界的火成巖組合會聚板塊邊界的火成巖組合 l島弧島弧 l大陸邊緣弧大陸邊緣弧 3. 陸陸-陸碰撞帶的火成巖組合陸碰撞帶的火成巖組合 4. 板塊內(nèi)部的火成巖組合板塊內(nèi)部的火成巖組合 四、板塊構(gòu)造與火成巖組合四、板塊構(gòu)造與火成巖組合 地球中火成巖的分布地球中火成巖的分布 1. .洋中脊洋中脊（Mid-ocean Ridges） 2.陸內(nèi)裂谷陸內(nèi)裂谷（Intracontinental Rifts） 3.島弧島?。↖sland Arcs） 4.4.活動大陸邊緣活動大陸邊緣 （Activ

2、e Continental Margins） 全球火成巖的分布全球火成巖的分布 （一）大洋中脊（一）大洋中脊 的火成巖組合的火成巖組合 火成巖組合與蛇綠巖套火成巖組合與蛇綠巖套 洋中脊玄武巖洋中脊玄武巖 席狀巖墻群席狀巖墻群 具火成堆積結(jié)構(gòu)的鎂具火成堆積結(jié)構(gòu)的鎂 鐵鐵-超鎂鐵質(zhì)巖超鎂鐵質(zhì)巖 具變質(zhì)變形結(jié)構(gòu)的地具變質(zhì)變形結(jié)構(gòu)的地 幔橄欖巖幔橄欖巖 第四層第四層 第五層第五層 成成 因因 ： 大大 洋洋 中中 脊脊 巖巖 漿漿 活活 動動 模模 型型 海平面海平面 （二）會聚板塊邊界的火成巖組合（二）會聚板塊邊界的火成巖組合 島弧島弧 大陸邊緣弧大陸邊緣弧 Ocean-ocean 島弧島弧Isla

3、nd Arc (IA) Ocean-continent 大陸弧大陸弧Continental Arc or 活動大陸邊緣活動大陸邊緣Active Continental Margin (ACM) 與造山火山作用和深成作用相關(guān)的俯沖帶與造山火山作用和深成作用相關(guān)的俯沖帶 Structure of an Island Arc 典型島弧的剖面示意圖典型島弧的剖面示意圖 HFU= heat flow unit (4.2 x 10-6 joules/cm2/sec) Structure of an Island Arc 典型島弧的剖面示意圖典型島弧的剖面示意圖 HFU= heat flow unit (4

4、.2 x 10-6 joules/cm2/sec) 地幔楔地幔楔地幔楔地幔楔 1、島弧火成巖組合、島弧火成巖組合 （1）拉斑系列火山巖：以拉斑玄武巖為主）拉斑系列火山巖：以拉斑玄武巖為主（70 ） ，因分異作用，因分異作用 安山巖安山巖（25）和英安和英安 巖巖（5），低鉀為主。），低鉀為主。時間上在島弧形成早期，時間上在島弧形成早期， 空間分布上靠近海溝?？臻g分布上靠近海溝。 （2）鈣堿性系列火山巖：玄武巖）鈣堿性系列火山巖：玄武巖（25）安山巖安山巖 （70） 英安巖流紋巖英安巖流紋巖（后兩者（后兩者5），以中以中 鉀為主，部分低鉀，少量高鉀。形成時間略晚。鉀為主，部分低鉀，少量高鉀。形成

5、時間略晚。 （3）侵入巖組合：花崗巖為）侵入巖組合：花崗巖為I型，與型，與鈣堿性系列火鈣堿性系列火 山巖山巖的化學(xué)成分十分相似。出露范圍明顯少于火的化學(xué)成分十分相似。出露范圍明顯少于火 山巖。山巖。 鈣堿性系列的進一步劃分鈣堿性系列的進一步劃分 Sub-series of Calc-Alkaline K2O 是一個重要的劃分標(biāo)志是一個重要的劃分標(biāo)志 3 個亞系列個亞系列 高鉀系列高鉀系列 中鉀系列中鉀系列 低鉀系列低鉀系列 島弧火成巖成因島弧火成巖成因 Island Arc Petrogenesis 楔形地幔橄欖巖熔融；楔形地幔橄欖巖熔融； 洋殼熔融；洋殼熔融； 洋殼熔融的熔體與楔形洋殼熔融的

6、熔體與楔形 地幔反應(yīng)形成的輝石巖熔地幔反應(yīng)形成的輝石巖熔 融；融； 地幔對流導(dǎo)致地幔底辟地幔對流導(dǎo)致地幔底辟 體減壓熔融，巖漿在地殼體減壓熔融，巖漿在地殼 中發(fā)生分離結(jié)晶和同化混中發(fā)生分離結(jié)晶和同化混 染，形成島弧巖漿。染，形成島弧巖漿。 2、大陸邊緣弧火成巖、大陸邊緣弧火成巖 活動陸緣火山巖以中鉀和高鉀鈣堿性系列為主，低鉀系列活動陸緣火山巖以中鉀和高鉀鈣堿性系列為主，低鉀系列 巖石很少。安山巖和玄武安山巖最多。與島弧火山巖相比，巖石很少。安山巖和玄武安山巖最多。與島弧火山巖相比， 酸性火山巖數(shù)量顯著增多，反應(yīng)有較多陸殼物質(zhì)的參與。酸性火山巖數(shù)量顯著增多，反應(yīng)有較多陸殼物質(zhì)的參與。 K2O含量

7、隨著遠(yuǎn)離海溝向大陸一側(cè)增加，顯示出含量隨著遠(yuǎn)離海溝向大陸一側(cè)增加，顯示出“成分極成分極 性性”； 侵入巖的數(shù)量遠(yuǎn)多于島弧地區(qū)，從基性酸性都有，以中侵入巖的數(shù)量遠(yuǎn)多于島弧地區(qū)，從基性酸性都有，以中 性酸性巖為主，同火山巖一樣，以中鉀和高鉀鈣堿性系性酸性巖為主，同火山巖一樣，以中鉀和高鉀鈣堿性系 列為主。列為主。 較厚的硅鋁質(zhì)地殼對巖漿起源影響更大較厚的硅鋁質(zhì)地殼對巖漿起源影響更大 混染作用的效混染作用的效 應(yīng)更明顯；應(yīng)更明顯； 低密度地殼的存在可以延緩巖漿的上升低密度地殼的存在可以延緩巖漿的上升 巖漿的不流動巖漿的不流動 可以使其分異作用更充分；可以使其分異作用更充分； 地殼物質(zhì)的低熔點可以使其

8、發(fā)生部分熔融，并且形成殼源地殼物質(zhì)的低熔點可以使其發(fā)生部分熔融，并且形成殼源 的熔體，形成流紋巖和大量花崗巖。的熔體，形成流紋巖和大量花崗巖。 大陸弧巖漿作用大陸弧巖漿作用 Continental Arc Magmatism AFM and K2O vs. SiO2 diagrams (including Hi-K, Med.-K and Low-K types of Gill, 1981; （a）northern, （b）central and （c）southern volcanic zones of the Andes. Open circles in the NVZ and SVZ a

9、re alkaline rocks. Continental Arc Magmatism 巖漿形成模式巖漿形成模式 活動大陸邊緣活動大陸邊緣 剖面示意圖剖面示意圖 1-俯沖板片的俯沖板片的 脫水脫水 2-不均勻地幔不均勻地幔 楔的水化和熔楔的水化和熔 融融 3-幔源巖漿的幔源巖漿的 地殼底侵和結(jié)地殼底侵和結(jié) 晶晶 4-底侵物質(zhì)的底侵物質(zhì)的 再次熔融形成再次熔融形成 英云閃長質(zhì)的英云閃長質(zhì)的 熔體熔體 示意圖表明：示意圖表明： (a)大陸弧的部位形成輝長巖質(zhì)大陸弧的部位形成輝長巖質(zhì) 地殼下墊物質(zhì)地殼下墊物質(zhì) (b)地殼下墊物質(zhì)的再熔融形成地殼下墊物質(zhì)的再熔融形成 英云閃長質(zhì)深成體英云閃長質(zhì)深成體

10、 （三）（三） 陸陸-陸碰撞帶陸碰撞帶 的火成巖組合的火成巖組合 1、碰撞前的鈣堿性弧、碰撞前的鈣堿性弧 火山及侵入巖組合：火山及侵入巖組合： 它們是由陸間洋盆它們是由陸間洋盆 閉合前發(fā)生俯沖所誘閉合前發(fā)生俯沖所誘 發(fā)的巖漿活動；巖漿發(fā)的巖漿活動；巖漿 源區(qū)為受到俯沖洋殼源區(qū)為受到俯沖洋殼 改造的楔型地幔。改造的楔型地幔。 2、同碰撞階段的、同碰撞階段的 過鋁質(zhì)（淺色）過鋁質(zhì)（淺色） 花崗巖組合：花崗巖組合： 陸陸-陸碰撞疊陸碰撞疊 加，造成底部巖加，造成底部巖 石部分熔融。二石部分熔融。二 云母花崗巖和白云母花崗巖和白 云母花崗巖組合云母花崗巖組合 （三）（三） 陸陸-陸碰撞陸碰撞 帶的火成

11、巖組合帶的火成巖組合 （三）（三） 陸陸-陸碰撞陸碰撞 帶的火成巖組合帶的火成巖組合 3、碰撞后或碰撞晚、碰撞后或碰撞晚 期的鈣堿性花崗巖：期的鈣堿性花崗巖： 與碰撞前的鈣堿與碰撞前的鈣堿 性火成巖組合相似，性火成巖組合相似， 由于碰撞后的熱釋由于碰撞后的熱釋 放致使溫度升高，放致使溫度升高， 地殼熔融；地幔也地殼熔融；地幔也 可因區(qū)域性上隆減可因區(qū)域性上隆減 壓底辟熔融。壓底辟熔融。 （四）板塊內(nèi)部的火成巖組合（四）板塊內(nèi)部的火成巖組合 洋島火山巖洋島火山巖 大陸溢流型玄武巖大陸溢流型玄武巖 大陸裂谷區(qū)的火成巖組合大陸裂谷區(qū)的火成巖組合 斜長巖巖體斜長巖巖體 其他的大陸火成巖組合其他的大陸火

12、成巖組合 金伯利巖和鉀鎂煌斑巖金伯利巖和鉀鎂煌斑巖 超鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)-鎂鐵質(zhì)層狀雜巖體鎂鐵質(zhì)層狀雜巖體 堿性雜巖體堿性雜巖體 A型花崗巖型花崗巖 洋島和海山洋島和海山 通常與熱點有關(guān)通常與熱點有關(guān) 1、洋島火山巖、洋島火山巖(Ocean Intraplate Volcanism) 洋島玄武巖漿的類型（洋島玄武巖漿的類型（OIB） 兩種主要巖漿系列兩種主要巖漿系列 拉斑玄武巖系列拉斑玄武巖系列 洋島拉斑玄武巖洋島拉斑玄武巖（OIT） 堿性玄武巖系列堿性玄武巖系列 洋島堿性玄武巖洋島堿性玄武巖（ OIA） 演化：演化：Evolution in the Series Tholeiitic, alkaline, and highly alkaline 大洋巖漿作用的模式大洋巖漿作用的模式 A Model for Oceanic Magmatism 3、大陸溢流玄武巖（、大陸溢流玄武巖（CFB） Continental Flood Basalts 大火成巖省 Large Igneous Provinces (