第5章安山巖-花崗巖成因

1、第六章第六章 安山巖、流紋巖和花崗巖安山巖、流紋巖和花崗巖類巖漿的成因類巖漿的成因1. 安山巖的成因安山巖的成因2. 英安巖英安巖-流紋巖的成因流紋巖的成因3. 花崗巖類巖漿的成因及其類型花崗巖類巖漿的成因及其類型Q9 09 06 06 02 01 03 56 59 02 05P5A1 01 05 09 01 06 06 0F硅英巖（英石巖）富石英花崗巖類花崗巖花崗閃長巖英 云 閃 長 巖 堿 長 花 崗巖（正長花崗巖）（二長 花崗巖）石英閃長巖石英輝長巖石英斜長巖閃長巖輝長巖斜長巖二長閃長巖二長輝長巖含副長石閃長巖含副長石輝長巖含副長石斜長巖石英二長巖石英正長巖副 長 石 正 長 巖堿長正長

2、巖含副長石堿長正長巖副長石巖含副長石二長閃長巖含副長石二長輝長巖副長石閃長巖副長石輝長巖深成巖根據(jù)實際礦物含量用QAPF圖解分類和命名（基于Streckeisen, 1976圖）Q=石英，A=堿性長石，P=斜長石，F(xiàn)=副長石1. 分類分類富石英花崗巖類花 崗 巖正長花崗巖二長花崗巖 花崗閃長巖石英正長巖石英二長巖石英二長 閃長巖堿長花崗巖英云閃長巖正長巖二長巖二長閃長巖二長輝長巖 堿長正長巖閃長巖(M10%)輝長巖(M10%)斜長巖(M10%)1035659560609090205石英堿長 正長巖石英閃長巖石英輝長巖石英斜長巖205中酸性侵入巖的類型及特征中酸性侵入巖的類型及特征化學成分化學成

3、分巖石系列巖石系列 礦物成分礦物成分結構結構常見種類常見種類中中性性巖巖類類閃長閃長巖巖SiO2：53-66%， 66% Na2O、K2O高高FeO、MgO低低鈣堿性系列鈣堿性系列堿性系列堿性系列石英、堿性石英、堿性長石、酸性長石、酸性斜長石斜長石黑云母黑云母半自形粒半自形粒狀結構狀結構正長花崗巖、正長花崗巖、二長花崗巖、二長花崗巖、堿性花崗巖堿性花崗巖玄武巖類、安山巖類和流紋巖類對比表玄武巖類、安山巖類和流紋巖類對比表硅酸過飽硅酸過飽和，和，SiO263%硅酸過飽硅酸過飽和和-弱飽弱飽和，和，SiO2=52-63%硅酸飽硅酸飽和和-弱飽弱飽和，和，SiO2=45-52%化學成分化學成分石英石

4、英透長石透長石酸性斜長石酸性斜長石中性斜長中性斜長石石角閃石角閃石單斜輝石單斜輝石單斜輝石單斜輝石基性斜長基性斜長石石橄欖石橄欖石斜方輝石斜方輝石斑晶礦物斑晶礦物花崗巖花崗巖花崗閃長花崗閃長巖巖閃長巖閃長巖輝長閃長巖輝長閃長巖輝長巖輝長巖對應的侵對應的侵入巖入巖流紋巖流紋巖英英安巖安巖安山巖安山巖玄武安山玄武安山巖巖玄武巖玄武巖酸堿度酸堿度侵入巖侵入巖火山巖（熔巖）火山巖（熔巖）閃長巖閃長巖（角閃）安山巖（角閃）安山巖中性中性輝石閃長巖輝石閃長巖輝石安山巖輝石安山巖鈣堿性鈣堿性石英閃長巖石英閃長巖石英安山巖石英安山巖中性中性正長巖正長巖粗面巖粗面巖鈣堿性鈣堿性-堿性正長巖堿性正長巖堿性粗面巖堿

5、性粗面巖堿性堿性二長巖二長巖粗安巖粗安巖/角斑巖（海相）角斑巖（海相）花崗巖花崗巖流紋巖流紋巖酸性酸性黑曜巖（黑曜巖（H2O小于小于2%）鈣堿性鈣堿性珍珠巖（珍珠巖（H2O=2-6%）松脂巖（松脂巖（H2O大于大于6%）花崗閃長巖花崗閃長巖英安巖英安巖/石英角斑巖（海相）石英角斑巖（海相）斜長花崗巖斜長花崗巖斜長流紋巖斜長流紋巖與花崗巖類侵入巖對應的火山巖與花崗巖類侵入巖對應的火山巖1. 安山巖的成因安山巖的成因 安山巖成因復雜性的原因安山巖成因復雜性的原因 安山巖成因研究中所要考慮的因素安山巖成因研究中所要考慮的因素 安山巖成因的主要觀點安山巖成因的主要觀點 島弧鈣堿性安山巖形成的模式島弧鈣

6、堿性安山巖形成的模式安山巖成因復雜性的原因安山巖成因復雜性的原因 一般認為安山巖是多成因的一般認為安山巖是多成因的：1）與玄武巖一樣，安山巖也與玄武巖一樣，安山巖也可以出現(xiàn)在不同的構造環(huán)境可以出現(xiàn)在不同的構造環(huán)境，除俯沖帶環(huán)境外，還產于大洋中脊和板內裂谷等非造除俯沖帶環(huán)境外，還產于大洋中脊和板內裂谷等非造山環(huán)境；山環(huán)境；2）安山巖的）安山巖的化學成分具較大的變化范圍化學成分具較大的變化范圍。如低。如低MgO和高和高MgO安山巖；安山巖；AFM圖上表現(xiàn)為拉斑系列和鈣堿性系列；圖上表現(xiàn)為拉斑系列和鈣堿性系列；SiO2-K2O變異圖上具有低鉀、中鉀、高鉀類型。目前變異圖上具有低鉀、中鉀、高鉀類型。目

7、前一般將其與島弧發(fā)展的不同階段相聯(lián)系一般將其與島弧發(fā)展的不同階段相聯(lián)系.3）安山巖的）安山巖的同位素組成也有較大的變化范圍同位素組成也有較大的變化范圍，表明安山，表明安山巖的源區(qū)物質來源有幔源、殼源或殼?；旌显粗?。巖的源區(qū)物質來源有幔源、殼源或殼?；旌显粗?。島弧火山巖的巖石化學特征島弧火山巖的巖石化學特征島弧地區(qū)安山巖的島弧地區(qū)安山巖的REE和和Sr-Nd同位素特征同位素特征變化大，說明巖漿源區(qū)變化大，說明巖漿源區(qū)和巖石成因的復雜性和巖石成因的復雜性安山巖成因研究中所要考慮的因素安山巖成因研究中所要考慮的因素 安山巖產出的構造環(huán)境：安山巖產出的構造環(huán)境：如分布于洋脊與裂谷環(huán)如分布于洋脊與裂

8、谷環(huán)境的安山巖和島弧與陸緣環(huán)境的安山巖在巖石系列、境的安山巖和島弧與陸緣環(huán)境的安山巖在巖石系列、組合及化學成分上存在明顯差異組合及化學成分上存在明顯差異 洋脊與裂谷環(huán)境：洋脊與裂谷環(huán)境：拉斑系列、拉斑玄武巖和玄武安山拉斑系列、拉斑玄武巖和玄武安山巖為主，化學成分變化與結晶分異演化趨勢一致，同巖為主，化學成分變化與結晶分異演化趨勢一致，同位素組成上具有幔源巖漿的特點位素組成上具有幔源巖漿的特點 島弧環(huán)境：島弧環(huán)境：以鈣堿性系列為主，也見有拉斑系列的安以鈣堿性系列為主，也見有拉斑系列的安山巖。巖石組合為：鈣堿性玄武巖、安山巖及大量的山巖。巖石組合為：鈣堿性玄武巖、安山巖及大量的英安巖和流紋巖。不同

9、成分巖石的形成與簡單的幔源英安巖和流紋巖。不同成分巖石的形成與簡單的幔源巖漿分異趨勢不吻合巖漿分異趨勢不吻合 高溫高壓熔融實驗研究結果：高溫高壓熔融實驗研究結果：地幔橄欖巖和下地殼玄地幔橄欖巖和下地殼玄武巖部分熔融均不可能形成上述巖漿（高武巖部分熔融均不可能形成上述巖漿（高MgO安山巖安山巖除外）除外）安山巖成因的主要觀點安山巖成因的主要觀點 高高MgO安山巖是由幔源原生巖漿形成的安山巖是由幔源原生巖漿形成的 拉斑系列的安山巖是由幔源拉斑玄武質原生巖拉斑系列的安山巖是由幔源拉斑玄武質原生巖 漿經分離結晶作用形成的漿經分離結晶作用形成的 島弧鈣堿性安山巖的形成則不能用簡單的源區(qū)島弧鈣堿性安山巖的

10、形成則不能用簡單的源區(qū) 物質的部分熔融或簡單的分離結晶模式來物質的部分熔融或簡單的分離結晶模式來 解釋，而應與島弧環(huán)境的特殊地質背景有解釋，而應與島弧環(huán)境的特殊地質背景有關關島弧鈣堿性安山巖形成的模式島弧鈣堿性安山巖形成的模式Island Arc Petrogenesis1.俯沖洋殼脫水，上俯沖洋殼脫水，上升交代上覆地升交代上覆地幔楔；幔楔；2.俯沖洋殼到俯沖洋殼到30Km以下，發(fā)生相以下，發(fā)生相變：玄武巖、變：玄武巖、輝長巖轉變成輝長巖轉變成榴輝巖。榴輝巖。3.地幔楔橄欖巖被交地幔楔橄欖巖被交代形成輝石巖代形成輝石巖4.變質的洋殼和地幔變質的洋殼和地幔楔物質部分熔楔物質部分熔融形成安山巖融形

11、成安山巖巖漿。巖漿。角閃石脫水角閃石脫水(A)金云母脫水金云母脫水 2. 英安巖英安巖-流紋巖的成因流紋巖的成因 英安巖英安巖-流紋巖成因的主要觀點流紋巖成因的主要觀點 流紋質巖漿流紋質巖漿地殼巖石深熔的證據(jù)地殼巖石深熔的證據(jù) 流紋質巖漿的成因模式流紋質巖漿的成因模式英安巖英安巖-流紋巖成因的主要觀點流紋巖成因的主要觀點1）玄武質巖漿或其他巖漿分離結晶作用形成）玄武質巖漿或其他巖漿分離結晶作用形成 從分布角度來看，該成因的流紋巖是有限的從分布角度來看，該成因的流紋巖是有限的2）地殼巖石的深熔作用所形成）地殼巖石的深熔作用所形成流紋巖形成流紋巖形成的主要成因類型的主要成因類型3）巖漿混合和分離結

12、晶的共同作用形成）巖漿混合和分離結晶的共同作用形成基基性巖漿與酸性巖漿混合或同化長英質圍巖，然性巖漿與酸性巖漿混合或同化長英質圍巖，然后再經歷分離結晶作用，可形成流紋質巖漿，后再經歷分離結晶作用，可形成流紋質巖漿，但為數(shù)不多但為數(shù)不多4）巖漿房內的熱重力擴散分異作用形成）巖漿房內的熱重力擴散分異作用形成包包括熱作用和巖漿對流驅動的化學作用，在巖漿括熱作用和巖漿對流驅動的化學作用，在巖漿房的頂部形成高房的頂部形成高SiO2的流紋質巖漿的流紋質巖漿流紋質巖漿流紋質巖漿地殼巖石深熔的證據(jù)地殼巖石深熔的證據(jù)化學成分和化學成分和Sr-Nd同位素特征與地殼基底巖同位素特征與地殼基底巖石具有親緣關系石具有親

13、緣關系 B. 雙峰式組合（玄武巖雙峰式組合（玄武巖-流紋巖）的存在，表明流紋巖）的存在，表明二者之間不存在分異演化關系二者之間不存在分異演化關系 C. 地殼巖石的熔融實驗和化學成分、礦物成分地殼巖石的熔融實驗和化學成分、礦物成分的模擬計算表明，由地殼巖石的深熔作用可的模擬計算表明，由地殼巖石的深熔作用可形成流紋質巖漿形成流紋質巖漿 流紋質巖漿的成因模式流紋質巖漿的成因模式巖漿產生的熱源：幔源玄武質巖漿的底侵作用巖漿產生的熱源：幔源玄武質巖漿的底侵作用3. 花崗巖類巖漿的成因及其類型花崗巖類巖漿的成因及其類型 巖漿成因與交代成因巖漿成因與交代成因 巖漿花崗巖形成的主要觀點巖漿花崗巖形成的主要觀點

14、 花崗巖的成因類型及特征花崗巖的成因類型及特征 不同構造背景的花崗巖質巖石組合不同構造背景的花崗巖質巖石組合巖漿成因與交代成因巖漿成因與交代成因 巖漿成因的花崗巖類：巖漿成因的花崗巖類：由巖漿侵位冷凝形由巖漿侵位冷凝形成，經歷了從巖漿源區(qū)分凝、上升遷移到異地成，經歷了從巖漿源區(qū)分凝、上升遷移到異地就位的過程就位的過程異地花崗巖異地花崗巖 問題：問題：大花崗巖基的空間問題？大花崗巖基的空間問題？ 交代成因的花崗巖：交代成因的花崗巖：是指先存在的巖石基是指先存在的巖石基本上在固態(tài)的情況下由交代作用轉變而成本上在固態(tài)的情況下由交代作用轉變而成原地花崗巖；形成機制更接近變質作用，也稱原地花崗巖；形成機

15、制更接近變質作用，也稱花崗巖化作用花崗巖化作用-流體擴散和固體條件下的擴散流體擴散和固體條件下的擴散 問題：問題：流體擴散和固體條件下擴散的范圍與程流體擴散和固體條件下擴散的范圍與程度度巖漿花崗巖形成的主要觀點巖漿花崗巖形成的主要觀點 結晶分異作用（結晶分異作用（Bowen，1948）：）：存在，存在， 但規(guī)模小。層狀和環(huán)狀巖體晚期分異物但規(guī)模小。層狀和環(huán)狀巖體晚期分異物 混合化作用（混合化作用（Daly，1914，1933）：）：通過同化作通過同化作 用或混合作用形成的混雜巖漿的過程。只能形用或混合作用形成的混雜巖漿的過程。只能形 成偏中性的花崗巖類巖漿，而不可能形成大型成偏中性的花崗巖類巖

16、漿，而不可能形成大型 巖基巖基 深熔作用或部分熔融作用：深熔作用或部分熔融作用：認為花崗質巖漿主要認為花崗質巖漿主要 是由中、下地殼的巖石部分熔融形成的。是由中、下地殼的巖石部分熔融形成的。 證據(jù)：證據(jù)： 證據(jù)：證據(jù)：1）分布：）分布：大陸區(qū)和消減帶大陸一側大陸區(qū)和消減帶大陸一側2）高級變質區(qū)：）高級變質區(qū)：花崗質脈體的形成花崗質脈體的形成3）Q-Ab-Or體系實驗：體系實驗：4）花崗質巖石的元素）花崗質巖石的元素 和同位素組成：和同位素組成：主要主要 來自于地殼，而不是來自于地殼，而不是 上地幔上地幔花崗巖的成因類型及特征花崗巖的成因類型及特征 花崗巖成因復雜的因素花崗巖成因復雜的因素 1）

17、物質來源的多樣性：）物質來源的多樣性： 地殼內部的不同結構層地殼內部的不同結構層 消減帶的消減洋殼和地幔楔形區(qū)消減帶的消減洋殼和地幔楔形區(qū) 2）產出構造背景的多樣性：）產出構造背景的多樣性： 島弧造山帶島弧造山帶 活動大陸邊緣活動大陸邊緣 大陸碰撞帶大陸碰撞帶 陸內造山帶陸內造山帶 大陸裂谷帶大陸裂谷帶 大洋中脊大洋中脊 花崗巖成因類型劃分的依據(jù)及類型花崗巖成因類型劃分的依據(jù)及類型 1）物質來源）物質來源 M型型- 地幔與地殼混合型地幔與地殼混合型 I型型-CI： 地殼中未經風化的火成巖地殼中未經風化的火成巖 S型型- CS：地殼中經過風化的沉積巖地殼中經過風化的沉積巖 A型型- 地幔玄武巖漿

18、演化、或玄武巖漿地幔玄武巖漿演化、或玄武巖漿 上升后，受地殼不同程度混染上升后，受地殼不同程度混染 或虧損地殼熔融的產物或虧損地殼熔融的產物 2）構造背景）構造背景 造山花崗巖造山花崗巖 過渡型花崗巖過渡型花崗巖 非造山花崗巖非造山花崗巖Table 18-3. The S-I-A-M Classification of GranitoidsTypeSiO2K2O/Na2OCa, SrA/(C+N+K)*Fe3+/Fe2+Cr, Ni 18O87Sr/86SrMiscPetrogenesisM46-70%lowhighlowlowlow 9 0.705Low Rb, Th, USubductio

19、n zoneLow LIL and HFS or ocean-intraplateMantle-derivedI53-76%lowhigh inlow: metal-moderatelow 9 9 0.707variable LIL/HFSSubduction zonehigh Rb, Th, Umetaluminousbiotite, cordieriteSupracrustal Als, Grt, Ilmenite sedimentary sourceAhighNa2Olowvarvarlowvarvarlow LIL/HFSAnorogenic 77%highperalkalinehigh Fe/MgStable craton high Ga/AlRift zoneHigh REE, ZrHigh F, Cl* molar Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)Data from White and Chappe