知識(shí)點(diǎn)-巖石大地構(gòu)造

1、離散型板塊邊界相當(dāng)于大洋中脊軸部，兩側(cè)板塊相背離開，其應(yīng)力狀態(tài)是拉張 。中脊軸部是海底擴(kuò)張中心，軟流圈物質(zhì)從這里上涌，冷凝成新的洋底巖石圈，并添加到兩側(cè)板塊的后緣上，故分離型邊界也是板塊的增生邊界或稱建設(shè)型板塊邊界。斂合型板塊邊界由于洋殼俯沖消減產(chǎn)生的板塊邊界，由板塊相向運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)力以擠壓為主導(dǎo)，伴有地殼變形和大量巖漿活動(dòng)，可形成造山帶。俯沖邊界碰撞邊界西太平洋型：弧后盆地-島弧-海溝型，大洋向大陸的邊緣俯沖，如西太平洋向歐亞大陸俯沖，這種大陸邊緣即是西太平洋型大陸邊緣，發(fā)育弧后盆地-島弧-海溝，如日本海-日本島-日本海溝。其島弧以陸殼為基底。智利型：陸緣弧-海溝，大洋板塊沿陸緣俯沖于大陸之下

2、，火山弧為陸緣弧，而非島弧，巖漿弧基底為大陸殼，如東太平洋智利。湯加型：大洋島弧-海溝，島弧以洋殼為基底，是兩大洋板塊之間的俯沖邊界，如馬里亞納海溝-湯加弧體系，是太平洋板塊與菲律賓板塊之間俯沖邊界。碰撞邊界當(dāng)斂合邊界兩側(cè)都是陸殼板塊，即古大洋板塊已全部俯沖消亡，兩陸塊直接碰撞，故稱為碰撞帶，由于它使兩個(gè)陸塊縫合在一起，故又叫縫合帶。陸-陸碰撞 大陸-大陸碰撞，典型的如印度次大陸和歐亞大陸沿雅魯藏布縫合帶碰撞，陸殼板塊可插入另一陸殼板塊之下繼續(xù)俯沖，形成宏偉的山系，并伴有廣泛的區(qū)域變質(zhì)和巖漿侵入活動(dòng)?；?陸碰撞 島弧-大陸碰撞，如我國臺(tái)灣島弧和亞洲大陸的碰撞。規(guī)模稍小，力度弱。轉(zhuǎn)換型板塊邊界即

3、轉(zhuǎn)換斷層，其兩側(cè)板塊作走滑運(yùn)動(dòng)，其應(yīng)力狀態(tài)是剪切的，沿轉(zhuǎn)換邊界，巖石圈既不增生，也不消亡。大型大陸轉(zhuǎn)換斷層的實(shí)例是加里福尼亞的圣安德烈斯斷層。小結(jié) 板塊邊界和大陸邊緣的類型板塊邊界分為三種類型：離散型板塊邊界（大洋中脊）斂合型板塊邊界：（1）俯沖邊界A 西太平洋型（弧后盆地-島弧-海溝）B 智利型（陸緣弧-海溝）C 湯加型（大洋島弧-海溝）（2）碰撞邊界A大陸-大陸碰撞（喜馬拉雅型）B島弧-大陸碰撞（臺(tái)灣型）轉(zhuǎn)換邊界（轉(zhuǎn)換斷層）大陸邊緣指一個(gè)大陸的邊部：（1）被動(dòng)大陸邊緣（大西洋型）（2）活動(dòng)大陸邊緣（太平洋型）A 西太平洋型（海溝-島弧-弧后盆地-大陸弧型）B 安底斯型（海溝-大陸弧型）Wi

4、lson旋回可以看出六個(gè)階段中前三個(gè)階段反映了大洋的形成和張開，后三個(gè)階段則標(biāo)志了大洋的收縮和關(guān)閉。擴(kuò)張著的大洋，周緣廣泛發(fā)育大西洋型大陸邊緣，中脊大致位于大洋的中軸部位，收縮著的大洋，至少有一側(cè)是太平洋型大陸邊緣，大洋中脊位于偏于大洋的某一側(cè)。由Wilson旋回可以看出，大洋的演化呈現(xiàn)為張開和關(guān)閉的旋回階段，由于大洋盆地是全球最大的構(gòu)造-地貌單元，它占據(jù)了地球表面的大部分，因此，大洋開閉的旋回主宰了地球表層活動(dòng)和演化全局。在某種程度上可以說：大洋發(fā)展旋回是板塊構(gòu)造說的一個(gè)總綱，它體現(xiàn)了板塊理論的精髓。地幔對(duì)流 板塊運(yùn)動(dòng)機(jī)制解釋：地球深部熱源上涌，導(dǎo)致地幔內(nèi)形成兩個(gè)方向相反的對(duì)流環(huán)，可與茶杯中

5、水的加熱過程類比。 洋脊部位是密度較小的熱流上升處，海溝俯沖帶是對(duì)流環(huán)冷卻后的下沉處（因密度增大也起到拉動(dòng)洋脊擴(kuò)張的作用）。 巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)可類比為自動(dòng)式傳送帶。地幔柱的概念地球深部核幔邊界附近的高溫低粘度層（D”層）可以產(chǎn)生柱狀上升的熱物質(zhì)體。熱物質(zhì)體在經(jīng)過地幔達(dá)到冷的巖石圈時(shí)，頂部常呈喇叭形張開，形成一個(gè)具有球狀頂冠和狹窄尾柱的熱物質(zhì)體構(gòu)造熱幔柱構(gòu)造。熱幔柱巨大的球狀頂冠在上升過程中可以引起地殼上隆和大規(guī)模溢流玄武巖火山作用（形成大陸或大洋溢流玄武巖），并且可以造成區(qū)域變質(zhì)作用，地殼熔融作用及不同規(guī)模地殼伸展。隨上覆板塊運(yùn)動(dòng)，熱幔柱狹窄的尾柱會(huì)產(chǎn)生一系列熱點(diǎn)火山鏈。地幔柱的地質(zhì)作用：發(fā)育三

6、條放射狀裂谷拗拉槽-大洋盆地形成過程中的產(chǎn)物地幔柱的化學(xué)成分特征構(gòu)成熱點(diǎn)的大洋島玄武巖的化學(xué)成分能較好地反映地幔柱的化學(xué)成分特征（地幔探針）與大洋中脊玄武巖相比，大洋島玄武巖富含大離子不相容元素，并且有較高的87Sr/86Sr，和較低的143Nd/144Nd。據(jù)此CompbellGriffths（1992）認(rèn)為熱幔柱的化學(xué)成分特征反映元素源于富集型地幔（相當(dāng)于下地幔）。有人認(rèn)為在上升過程中，熱幔柱頭部化學(xué)成分是不斷變化的，是有源區(qū)成分和捕獲的地幔成分復(fù)合的特征，而熱幔柱狹窄尾部在上升過程中近于基本上不捕獲周圍地幔物質(zhì)，因而其化學(xué)成分變化主要反映源區(qū)化學(xué)成分。地幔柱的運(yùn)動(dòng)特征地幔柱的啟動(dòng)和上升熱

7、幔柱的活動(dòng)需要一個(gè)熱邊界層，這樣的熱邊界層在地幔中的上下地幔界面的密度界面（ 670km ），或是核幔邊界的D”層，一般認(rèn)為是啟動(dòng)于核幔邊界的D”層 。理論分析表明：要產(chǎn)生直徑為1000km的熱幔柱球狀頭部，形成大規(guī)模溢流玄武巖,熱幔柱只有啟動(dòng)于下地幔底部才能完成；熱幔柱的化學(xué)成分特征表明它主要來源于富集型地幔（即下地幔）；如果D”層受到某種熱擾動(dòng)，其物質(zhì)的粘度會(huì)降低，流動(dòng)性增強(qiáng)，在熱梯度的驅(qū)動(dòng)下，所有受擾動(dòng)作用的高溫低粘度物質(zhì)會(huì)向熱邊界層最低處匯聚，并在那里形成地幔柱。熱幔柱上升速率是非常慢的，認(rèn)為一個(gè)典型的熱幔柱從D”層到達(dá)地表（或近地表）大約需要100Ma，其相對(duì)移動(dòng)速度一般低于1cm/

8、a，大規(guī)模的溢流玄武巖是熱幔柱經(jīng)過長(zhǎng)期積累和捕虜周圍地幔所形成的巨大球狀頂冠減壓熔融噴發(fā)產(chǎn)物，在通道打通之前，熱幔柱不可能快速上升，因?yàn)樯仙^程和噴發(fā)過程都會(huì)導(dǎo)致熱量的大量散失，從而減少地幔柱的活動(dòng)能力。地幔對(duì)流對(duì)地幔柱運(yùn)動(dòng)的影響一個(gè)新生的熱幔柱從D”層啟動(dòng)后,上升至地表要穿過整個(gè)地幔對(duì)流層，地幔水平對(duì)流會(huì)改變熱幔柱的直立形態(tài)，使其發(fā)生彎曲傾斜，大洋中許多孤立火山島嶼是熱幔柱受地幔對(duì)流作用彎曲變形的結(jié)果。但近年來許多研究證據(jù)表明，地幔并非分層對(duì)流而是整體對(duì)流，對(duì)流速度很慢，尤其是下地?；旧鲜菬o應(yīng)力條件下的對(duì)流，因此，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為地幔對(duì)流對(duì)熱幔柱不會(huì)有明顯影響，所以熱幔柱這種固定屬性使其成為測(cè)

9、量全球板塊運(yùn)動(dòng)的最佳坐標(biāo)系。地幔柱構(gòu)造與板塊構(gòu)造關(guān)系丸山茂德（1994）指出，聯(lián)合古陸中部鏈狀地幔噴流的上涌，使大西洋張開，D”層成因的超級(jí)地幔柱在大西洋中脊之下呈鏈狀排列，說明中脊被下面鏈狀地幔噴流柱固定住，但多少出現(xiàn)了小范圍的水平位移，如此，大西洋中的板塊驅(qū)動(dòng)力可能是核幔邊界形成的地幔柱，即板塊構(gòu)造受到地幔柱構(gòu)造的控制。在俯沖帶位于北面（爪哇海溝）的印度洋和兩側(cè)都有俯沖帶的太平洋，中脊與超級(jí)地幔柱無關(guān)。這意味著在俯沖帶發(fā)育時(shí)，板塊構(gòu)造與地幔柱無關(guān)。地幔柱構(gòu)造與威爾遜旋回超大陸是因地幔柱的上涌而裂開的。分離出的大陸隨時(shí)間移動(dòng)到超大洋內(nèi)，并任意分布。此時(shí)俯沖帶在地球表面發(fā)育是任意的。它們提供冷

10、物質(zhì)（板塊）進(jìn)入地幔，成為位于670km的停滯巖塊，并在下地幔形成任意分布的下降流，一旦小規(guī)模的冷地幔柱匯集形成較大規(guī)模的下降流，所有大陸巖石圈就會(huì)朝冷地幔柱移動(dòng)形成超大陸。威爾遜旋回可分為早期和晚期階段。早期階段的特點(diǎn)是下地幔內(nèi)任意分布有地幔柱；晚期階段的特點(diǎn)是下地幔中只有一個(gè)超級(jí)冷地幔柱，所有大陸巖石圈都被移動(dòng)直至被吞沒其中。地幔柱的活動(dòng)是幕式的。根據(jù)地球的顯生宙歷史判斷，一個(gè)威爾遜旋回的周期可能是800Ma。全球構(gòu)造：地幔柱與板塊構(gòu)造的有機(jī)結(jié)合丸山茂德（S.Maruyama）等日本學(xué)者根據(jù)地層（P波）層析成像技術(shù)得到的全地幔內(nèi)部結(jié)構(gòu)和對(duì)板塊下插歷史追蹤的研究結(jié)果，認(rèn)為地幔柱和板塊并非互相

11、獨(dú)立，二者構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的構(gòu)造體系全球構(gòu)造體系。超級(jí)冷地幔柱的形成海洋板塊俯沖到670km深處，在那里巖石圈物質(zhì)滯留下沉（由于相轉(zhuǎn)變的吸熱性質(zhì)引起災(zāi)變性重力塌陷），這樣就形成冷地幔噴流柱向下朝外地核流動(dòng)。如果許多俯沖帶在空間上象亞州P-J那樣緊密排列，那么就會(huì)產(chǎn)生巨型的冷地幔柱，這樣冷地幔柱一旦發(fā)育以來，就會(huì)強(qiáng)烈影響下地幔中大規(guī)模的地幔對(duì)流，所有漂浮在上地幔上的大陸都會(huì)指向這種超級(jí)冷地幔噴流柱，最后所有的大陸都會(huì)聚在一起，形成一個(gè)地表超大陸。這種超級(jí)冷地幔柱的壽命可能是4-5億年。從全局看 ， 滯流板塊的下落和地幔柱上升必然是成對(duì)現(xiàn)象。一般把下落的滯流板塊稱為“冷幔柱”，上升的地幔物質(zhì)稱為“熱幔

12、柱”。地幔全局性物質(zhì)對(duì)流主要是由這種下落的冷幔柱和向上運(yùn)動(dòng)的熱幔柱所支配。在現(xiàn)在的地球上，位于南太平洋和南非之下的兩個(gè)上升的超級(jí)熱幔柱和亞洲大陸之下的下降的超級(jí)冷幔柱制約著整個(gè)地球物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。糜棱巖糜棱巖是韌性變形的構(gòu)造巖一般呈線形分布糜棱巖化是大顆粒變化為小顆粒和體量增大過程 由此造就可能的儲(chǔ)礦空間糜棱巖化過程經(jīng)歷變形-恢復(fù)-重結(jié)晶三階段 它充分表現(xiàn)于其特征礦物石英演變中地震玻化巖是地震誘發(fā)高速強(qiáng)磨擦-部分熔融-快速冷卻的 上地殼玻璃質(zhì)“皮殼狀”巖石 或局部帶 是一種玄武玻璃糜棱巖產(chǎn)出位置 韌性剪切帶中，是韌性剪切帶的標(biāo)志之一； 花崗巖與圍巖邊界石英韌性變形鉀長(zhǎng)石韌性變形斜長(zhǎng)石韌性變形在長(zhǎng)英

13、質(zhì)糜棱巖中可以通過測(cè)定石英顆粒中同運(yùn)動(dòng)氣液包裹體的均一溫度及由此獲得的捕獲溫度來確定糜棱巖形成時(shí)的溫度范圍同運(yùn)動(dòng)石英氣液包裹體判別標(biāo)準(zhǔn)：發(fā)生在與糜棱面理平行的微裂隙中，通常跨越相鄰的石英顆粒邊界。變質(zhì)核雜巖是一些由強(qiáng)烈變形變質(zhì)巖和侵入巖組成的 孤立平緩穹形隆起 其上覆蓋構(gòu)造上被拆離及伸展的未變質(zhì)沉積蓋層 糜棱巖化和線形糜棱巖帶常伴隨伸展應(yīng)力發(fā)生變質(zhì)核雜巖幾何學(xué)特征 空間上呈穹隆狀或長(zhǎng)垣狀孤立隆起，通常具有翼緩的特征； 核部主要由變質(zhì)巖和中酸性巖漿侵入體組成； 變質(zhì)核雜巖頂部和周緣以韌性剪切帶為代表的拆離斷層與上盤未變質(zhì)巖石切割;拆離斷層上盤巖石以脆性變形為主，斷層通常會(huì)疊瓦狀排列； 脆性斷裂和

14、韌性斷裂的運(yùn)動(dòng)方向具有一致性，反映了統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)方式變質(zhì)核雜巖的特點(diǎn)脆性斷裂作用和韌性斷層共存；沉積巖、變質(zhì)巖和巖漿巖共存；巖漿作用、變質(zhì)作用和沉積作用共同作用拆離斷層變質(zhì)核雜巖的要素拆離斷層(detachment fault) 最早由Pierce于1963年提出，當(dāng)時(shí)是指疊瓦狀逆沖斷層的底板斷層，即滑脫面。Davis 1980年將其應(yīng)用于伸展構(gòu)造，定義為“結(jié)晶變質(zhì)基底雜巖與上覆沉積蓋層之間的大型低角度正斷層或伸展斷層”。即分割變質(zhì)核雜巖與上盤巖石的并將這兩種構(gòu)造層次相差很大的巖石單元疊置于一起的大規(guī)模低角度正斷層。拆離斷層的特征1. 將未變質(zhì)的淺構(gòu)造層次巖石疊置于強(qiáng)烈變質(zhì)變形的深構(gòu)造層次巖石之

15、上;2. 規(guī)模巨大，一般具有區(qū)域性,三維呈穹狀；3. 位移量大，可達(dá)數(shù)10 km；4. 上盤以一期或多期正斷層形式伸展，這些正斷層呈鏟狀或多米諾狀，向下并入拆離斷層；5. 拆離斷層具有特征的構(gòu)造巖系，即糜棱巖、綠泥石化角礫巖(含假熔巖)、斷層角礫和斷層泥。它們自下而上順序產(chǎn)出，向上變新并且發(fā)生后者對(duì)前者的疊加，各類構(gòu)造巖的發(fā)育厚度也依次變薄。Davis和Lister (1988) 認(rèn)為，拆離斷層置根于中地殼，其前緣或分支斷層向高構(gòu)造層位擴(kuò)展并切出地表。沿拆離斷層的不同構(gòu)造層次，自下而上分別形成糜棱巖狀巖石、綠泥石化角礫巖、微角礫巖和假熔巖、斷層角礫和斷層泥。變質(zhì)核雜巖形成的基本構(gòu)造物理?xiàng)l件 上

16、下構(gòu)造層的密度反轉(zhuǎn)； 熱（力）撓動(dòng)。因而必定產(chǎn)生于活動(dòng)構(gòu)造背景，特別是伸展大地構(gòu)造環(huán)境，主要是造山帶晚期坍塌的產(chǎn)物。模式1：由于低角度正斷層作用產(chǎn)生變質(zhì)核雜巖模式2：由于花崗巖侵位產(chǎn)生變質(zhì)核雜巖模式3：由于地殼規(guī)模的高角度正斷層撓曲旋轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生變質(zhì)核雜巖模式4：由下地殼韌性流動(dòng)產(chǎn)生的變質(zhì)核雜巖模式5： 由于密度反轉(zhuǎn)、下地殼擠出而形成的變質(zhì)核雜巖模式6：洋殼俯沖產(chǎn)生的變質(zhì)核雜巖榴輝巖相: 特征礦物組合綠輝石+鐵鋁-鎂鋁榴石超高壓變質(zhì)作用的典型現(xiàn)象新生超高壓礦物及礦物組合柯石英 金剛石 其他特征礦物：富鉀-單斜輝石、富鈦單斜輝石、 高鎂-鎂鋁榴石、 高硅榍石、 高鋁金紅石、硅金紅石、高硅多硅白云母

17、、高鈦石榴石、鉀質(zhì)鋇鋁沸石（超高壓鉀長(zhǎng)石）、硅鐵合金（FeSi、FeSi2）、自然硅、鈉-鋅尖晶石、FeCrNi合金、SiC、-PbO金紅石多型等等。 特征礦物組合：藍(lán)晶石+ 滑石(或其他富鎂相如頑火輝石)、 菱鎂礦+ 透輝石、 柯石英+ 白云石、藍(lán)晶石+黃玉+石英等等。超高壓礦物的共同特質(zhì)大離子（親石）元素進(jìn)入了非高壓狀況下由小離子占據(jù)的位置放射狀裂紋放射紋的本質(zhì)高密度礦物蛻變?yōu)槊芏雀?、更加穩(wěn)定的礦物，體積加大，是超高壓地體掘出過程中的產(chǎn)物?？率ⅲū戎?.78） 石英（比重2.65），體積加大5%；-PbO2金紅石多型（比重4.3）金紅石（比重4.2），體積加大2%；文石（比重2.94）

18、 方解石（比重2.715），體積增加8%以上3 出溶現(xiàn)象單斜輝石中出溶石榴石、石英或柯石英、透長(zhǎng)石（鉀長(zhǎng)石）、鈦鐵礦、金紅石、磁鐵礦、尖晶石、多硅白云母、斜方輝石、Mg-Al-Cr-鈦磁鐵礦 石榴石中出溶單斜輝石、斜方輝石、金紅石、磷灰石 斜方輝石中出溶鉻尖晶石、透輝石 磷灰石中出溶磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、赤鐵礦、獨(dú)居石、鍶尖晶石、SiC （超硅）榍石出溶柯石英出溶現(xiàn)象的本質(zhì)超高壓環(huán)境下合成的礦物在掘出過程中分解為更加穩(wěn)定的礦物群4 其他異常的礦物學(xué)現(xiàn)象花崗片麻巖中含稀土Ce褐簾石，指示這些巖石經(jīng)受超高壓變質(zhì)作用的時(shí)間極短，以致于沒有導(dǎo)致這種巖漿礦物的分解；榴輝巖石榴石中的自然鈦等包

19、裹體，指示超高壓變質(zhì)過程中的局部強(qiáng)還原環(huán)境；切割柯石英榴輝巖的白片巖中的滑石-藍(lán)晶石集合體，指示原巖為長(zhǎng)英質(zhì)巖墻的巖石經(jīng)受了超高壓變質(zhì)作用，但是柯石英難以保存；石英硬玉巖中的鋁鈉云母，指示高角閃巖相退變質(zhì)疊加； 榴輝巖礦物中的缺陷結(jié)構(gòu)，指示了超高壓巖石的快速折返； 硬玉石英巖中硬玉單晶的納米級(jí)P2/n晶體結(jié)構(gòu)，指示巖石快速折返過程中的非平衡退化； 含文石和硬玉片麻巖中和含碳酸鹽的石榴輝石巖中的低鋁榍石。榴輝巖產(chǎn)出的大地構(gòu)造和時(shí)代背景既有大陸俯沖又有大洋俯沖；以大陸俯沖為主；既有前寒武紀(jì)的又有顯生宙的；以顯生宙為主，前寒武紀(jì)極少（未發(fā)現(xiàn)太古代的）。超高壓變質(zhì)巖的形成和折返超高壓變質(zhì)巖是巖石圈冷俯

20、沖或碰撞的產(chǎn)物，地?zé)崽荻仍?0C/km以下；其折返一般發(fā)生在形成后的5 Myr，在25Myr內(nèi)完成；在形成和折返過程中都沒有強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)。巖石圈板片的斷離拆沉模式可能伴隨有幔源物質(zhì)侵入俯沖-推覆雙“車道”模式基本不伴隨有幔源物質(zhì)侵入超高壓變質(zhì)作用對(duì)巖石圈演化和全球構(gòu)造的意義大陸地殼破壞-一種新途徑；殼幔物質(zhì)循環(huán)-直接證據(jù)；幔柱的合理性-富集物質(zhì)來源；巖漿作用-一種新補(bǔ)充；大陸地殼深俯沖 大陸地殼加厚 高原 氣候變化，剝蝕 濁積扇；全球構(gòu)造和巖石圈演化歷史復(fù)理石的宏觀特征復(fù)理石（flysch）是一套深海沉積物組合或建造，以包含單調(diào)、重復(fù)、（巨厚）的細(xì)粒碎屑沉積巖為特征，底部有時(shí)有礫巖復(fù)理石沉積

21、環(huán)境復(fù)理石主要由重力流沉積組成，以濁積巖為主。深海環(huán)境發(fā)育于大洋盆地，水深在2000米以下，平均深度為4000米。沉積物類型：1）各種生物骨骼形成的軟泥；2）底流活動(dòng)、冰川搬運(yùn)、濁流、滑坡作用形成的陸源沉積；3）（生物）化學(xué)作用形成的錳、鐵、磷沉積物；4）少量風(fēng)、宇宙物質(zhì)等。CCD面（碳酸鈣補(bǔ)償深度線）：碳酸鈣產(chǎn)生量與溶解量平衡的深度，此線以下不再有碳酸鈣沉積。其深度大約為4000-5000米左右。重力流沉積在淺海，沉積物的搬運(yùn)一般以牽引流為主，但在半深海和深海，大多數(shù)沉積物是在重力影響下形成的重力流沉積。重力流在搬運(yùn)過程中會(huì)出現(xiàn)以下演化過程：巖崩；滑移和滑塌；沉積物重力流。沉積物重力流：沉積

22、物和液體的混合物在重力的作用下形成流動(dòng)的總稱，其中層內(nèi)粘性被破壞，單個(gè)顆粒在液體介質(zhì)中移動(dòng)并推進(jìn)液體介質(zhì)。沉積物重力流形成的基本條件要有足夠的水深 ：一般認(rèn)為水深在1500-1800米，即風(fēng)暴浪基面以下。要有足夠的坡度和密度差：最小坡度角為3-5度。充沛的物源：物質(zhì)成分會(huì)決定重力流沉積物的類型。一定的觸發(fā)機(jī)制：如洪水、地震、海嘯、火山噴發(fā)等。常見的水下沉積物重力流為：泥石流 、 顆粒流 、 液化沉積物流 、 濁流。其中最重要、分布最廣的是碎屑流和濁流沉積濁流和濁積巖濁流：沉積物和水混合的一種湍流，沉積物在其中保持懸浮狀態(tài)。按沉積物的密度，可分為高密度濁流（50-250g/l）和低密度濁流（0.

23、025-2.5g/l）。高密度濁流搬運(yùn)物以砂為主；低密度濁流主要搬運(yùn)粉砂和泥質(zhì)濁積巖：濁流形成的以砂巖、粉砂巖或礫屑灰?guī)r與泥巖或泥灰?guī)r互層的組合。單層厚度可以為：小型（1-10cm）；中型（ 10-50cm ）；大型（ 50-100cm ）和巨型（100m）。整個(gè)濁積巖系可以很厚，達(dá)數(shù)千米。常見多種同生變形構(gòu)造型濁積巖特征幾十到上千米單調(diào)的砂頁巖互層；砂層的底面是突變的、平整的、不顯示超過厘米級(jí)的侵蝕作用，這說明海底地形是平坦的；砂巖的底面有大量的底模標(biāo)志：工具痕、侵蝕痕、生物痕；具有向上變細(xì)的鮑馬層序鮑馬序列一個(gè)完整的鮑瑪序列厚幾十厘米1m；但少見完整序列。 E段：（泥質(zhì)巖段）：頁巖、泥巖；

24、半深水、深水生物、擾動(dòng)構(gòu)造； D段：（水平紋層段）：粉砂質(zhì)泥巖，水平紋層（又稱為上部水平紋層段）； C段：（沙紋層理段）粉砂巖，沙紋層理或沙紋爬升層理，包卷層理。 B段：（平行層理段）（又叫下部平行層理段）：中細(xì)粒砂巖組成，平行層理，AB遞變。 A段：（塊狀層或粒序?qū)佣危┥皫r或含礫砂巖，具粒序?qū)永?、底部沖刷構(gòu)造、底模構(gòu)造，是濁流沉積的主體海底扇是濁積巖（復(fù)理石）的主體在大陸斜坡底與海底盆地或平原之間，由濁流的沉積作用形成的錐狀或扇狀堆積體。扇的表面包括水道、堤和水道間沉積?？v剖面可分為上扇（內(nèi)扇）、中扇和下扇（外扇）。內(nèi)扇：有一個(gè)直或彎曲的主扇谷，其中以碎屑流沉積為主。越過扇谷的細(xì)粒沉積物形成

25、堤。中扇：分布有彎曲或網(wǎng)狀的分流水道，形成葉狀濁積砂體沉積和細(xì)粒的分流水道間沉積。外扇：地勢(shì)平坦，具有許多沒有堤的小水道，逐漸與盆地平原過渡。復(fù)理石砂巖碎屑顆粒特點(diǎn)復(fù)理石中的砂巖主要為結(jié)構(gòu)，成熟度和成分成熟度都低的硬砂巖。復(fù)理石組分的地球化學(xué)特點(diǎn)地球化學(xué)上，砂巖和泥質(zhì)巖石含鎂鐵元素等活動(dòng)元素的比例較高，在經(jīng)典地球化學(xué)圖解上位于造山帶或活動(dòng)大陸邊緣區(qū)域復(fù)理石堆積和造山帶的關(guān)系復(fù)理石主要形成在匯聚邊緣的大陸碰撞階段，經(jīng)常出現(xiàn)在殘留洋盆地中，是造山帶剝蝕堆積的產(chǎn)物，是同造山沉積物；因此，地質(zhì)歷史上的大型復(fù)理石盆地是已消失造山帶的指示。大型復(fù)理石堆積對(duì)區(qū)域巖石圈板塊的演變方式和過程特別是俯沖板塊的行為

26、方式產(chǎn)生重大影響大型復(fù)理石堆積對(duì)板塊俯沖和碰撞的制約如松潘-甘孜復(fù)理石可能阻止了古特提斯洋殼的完全俯沖，并在松潘地區(qū)局部殘留了洋殼，進(jìn)而緩沖了羌塘大陸向歐亞大陸一側(cè)的俯沖和碰撞，并有可能導(dǎo)致俯沖極性改變，并為新生代的板內(nèi)巖漿活動(dòng)提供熱液。復(fù)理石堆積和氣候的關(guān)系大型復(fù)理石的堆積的產(chǎn)生受氣候控制，反過來又可能對(duì)全球或局域氣候和地理環(huán)境產(chǎn)生深刻影響?？偨Y(jié)復(fù)理石（flysch）是一套深海沉積物組合或建造，以包含單調(diào)、重復(fù)、（巨厚）的細(xì)粒沉積巖為特征，底部有時(shí)有礫巖。復(fù)理石主要由重力流沉積組成，以濁積巖為主。復(fù)理石中的砂巖主要為結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度都低的硬砂巖。地球化學(xué)上，砂巖和泥質(zhì)巖石含鎂鐵元素等活

27、動(dòng)元素的比例較高，在經(jīng)典地球化學(xué)圖解上位于造山帶或活動(dòng)大陸邊緣區(qū)域。復(fù)理石主要形成在匯聚邊緣的大陸碰撞階段，經(jīng)常出現(xiàn)在殘留洋盆地中，是造山帶剝蝕堆積的產(chǎn)物，是同造山沉積物；因此，地質(zhì)歷史上的大型復(fù)理石盆地是已消失造山帶的指示。大型復(fù)理石的堆積可能對(duì)全球或局域氣候和地理環(huán)境產(chǎn)生深刻影響，改變海洋地球化學(xué)和同位素成分，對(duì)區(qū)域巖石圈板塊的演變方式和過程特別是俯沖板塊的行為方式產(chǎn)生重大影響。磨拉石的宏觀特征磨拉石（molasse）是在隆升山體前緣快速堆積的、以碎屑沉積為特征的一套陸相或海陸交互相沉積物組合或建造。磨拉石堆積的大地構(gòu)造背景磨拉石的沉積特征沉積作用具有快速性；組成物質(zhì)以碎屑為主；碎屑組分結(jié)

28、構(gòu)成熟度波動(dòng)較大，但成分成熟度普遍不高；與山體隆升和剝蝕緊密相關(guān)地球化學(xué)特點(diǎn)地球化學(xué)上，砂巖和泥質(zhì)巖石含鎂鐵元素等活動(dòng)元素的比例較高，在經(jīng)典地球化學(xué)圖解上位于造山帶或活動(dòng)大陸邊緣區(qū)域大型沖積扇（megafan）與濁積扇及氣候的關(guān)系大型沖積扇的堆積主要產(chǎn)生擠壓型造山帶前緣，并受氣候控制。它常常是濁積扇的陸上部分。研究物源的重要方法：?jiǎn)晤w粒分析反映火成起源的礦物：鋯石、磷灰石和其他磷酸鹽礦物、電氣石、角閃石、輝石、榍石以及更少見的礦物如黃玉、石榴石、尖晶石、磁鐵礦、鈦鐵礦等。反映變質(zhì)起源的礦物：藍(lán)晶石、堇青石、硅灰石、硅線石、蘭閃石、硬柱石、綠輝石等等。硅巖和灰?guī)r硅巖的成因機(jī)制成巖作用生物作用成巖

29、生物：放射蟲，硅藻，海綿放射蟲常常與硅藻呈競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系放射蟲硅巖大地構(gòu)造環(huán)境放射蟲硅巖既可以產(chǎn)出于大陸環(huán)境也可以產(chǎn)生在海洋環(huán)境運(yùn)用地球化學(xué)指標(biāo)甄別硅巖形成的大地構(gòu)造背景海洋沉積物微量元素來源和行為 從海水中吸附的微量元素；處于不同構(gòu)造-地理位置/類型的海洋盆地中的海水的地球化學(xué)特征則可能全然不同，海水的地球化學(xué)特征的也是由海洋盆地的構(gòu)造-地理位置所決定的。 從陸源輸出的碎屑顆粒中繼承的微量元素；海水中陸源碎屑顆粒的多寡都是由海洋盆地的構(gòu)造-地理位置所決定的 海底熱液輸送的含金屬顆粒中攜帶的微量元素。海底是否存在含金屬的熱液柱也是由海洋盆地的構(gòu)造-地理位置所決定的。歸根結(jié)蒂，海洋沉積物的地球化學(xué)特征

30、受當(dāng)時(shí)它們所處盆地的構(gòu)造-地理位置/類型制約。大陸邊緣周邊河流是海洋微量元素（含稀土元素）的主要來源（10-9-10-14)，并因而強(qiáng)烈地控制了大陸架海水的地球化學(xué)特征。來自河流的稀土元素中，Ce相對(duì)于其他輕稀土元素沒有突出的分異，因而，大陸架海洋水體沒有負(fù)的Ce異常。 通過海底熱液和其他因素等輸送的微量元素對(duì)大陸架海水的影響與河流相比是微不足道的。 在大陸邊緣沉積物中，從海水中吸附以及直接由陸源碎屑繼承，是其稀土元素最終樣式和特征的主要控制因素，沉積物的稀土豐度反映了從海水的吸收和陸源物質(zhì)輸入（陸源粘土碎屑是稀土的主要攜帶者）。似乎不易分清這兩種因素孰輕孰重，因?yàn)樗鼈兯鶕碛械牡厍蚧瘜W(xué)特征是相

31、似的。 大陸架海水以及非碳酸鹽陸源沉積物的Ce/Ce*比值都在0.8到1.2之間，這里的海洋沉積物的Ce/Ce*比值也不相上下。開闊洋盆由于離大陸遠(yuǎn)，這里的海水通常沒有來自大陸的碎屑顆粒，從海水中吸附則成為決定沉積物稀土配分樣式和濃度的唯一機(jī)制。海水示極度低的Ce/Ce* 值，即Ce相對(duì)于其它輕稀土元素極度虧損，大多數(shù)Ce/Ce*比值介于0.2到0.3之間, 這是由于氧化的Ce被從海水中吸收了。因而Ce明顯虧損通常指示開闊海洋環(huán)境。La含量也比陸緣海（大陸架）要低。洋中脊在擴(kuò)張脊附近，海水稀土元素含量很低，極度虧損通常發(fā)生在鄰近含金屬的熱液活動(dòng)的區(qū)域，Ce/Ce* 值一般介于0.10到0.36

32、之間，平均值僅0.22。含金屬的水熱柱會(huì)從水體中大量“吞噬”稀土等微量元素，附近的海水受到能捕獲其中溶解了的稀土元素的含金屬熱柱的改造，因而深刻影響著近洋脊附近海水的地球化學(xué)特征。錳結(jié)核沉淀Ce, 這些結(jié)核通常會(huì)展現(xiàn)正的Ce異常。從海水中捕獲稀土元素是海洋沉積物獲得稀土元素的主要機(jī)制。深海沉積物雖然有一定變化，但大多數(shù)有典型的負(fù)Ce異常。含金屬的沉積物在海洋沉積物中是Ce最負(fù)的，這些沉積物中稀土元素的相對(duì)分異是擴(kuò)張脊含金屬熱液活動(dòng)的直接結(jié)果。深海紅土是個(gè)例外，它有正Ce異常，這是因?yàn)樵谧陨V物形成過程中的海水中Ce加入了。結(jié)論除了Si、Ca、K, Na、Mn、Mg、Sr、Ba、Co、Ge、B和

33、V的活動(dòng)性較強(qiáng)外，海相沉積巖的稀土元素及其他通常所認(rèn)為的不活動(dòng)主元素（如Al, Ti, Fe）和微量元素（如Zr、Hf）基本不受成巖作用的影響。因此，利用稀土元素和這些不活動(dòng)元素或相關(guān)元素比，對(duì)海洋沉積物的沉積環(huán)境和沉積盆地的大地構(gòu)造背景可以進(jìn)行很好的判斷SmNd同位素系統(tǒng)Nd和Sm在海水中的滯留時(shí)間( 300 yr)要比海洋中水體的混合時(shí)間( 1500 yr)要短，且這兩種元素在地球化學(xué)行為上緊密耦合；因而在研究海洋的水體及其相關(guān)海洋沉積物的地球化學(xué)演化中是非常有用的?，F(xiàn)代大洋的Nd同位素組分顯示出大的Nd (0)變化范圍，每個(gè)洋都有自己的值域范圍。如大西洋有最負(fù)的Nd (0)值(14到7)

34、, 太平洋(2到7)，印度洋則居于中間(11到6)，這是因?yàn)榄h(huán)太平洋火山弧給太平洋注入了更多的放射性Nd。Nd同位素在海洋中的分布主要受環(huán)繞海洋的大陸物質(zhì)釋放的Nd的控制，并受到大洋環(huán)流樣式的改造?；?guī)r的大地構(gòu)造環(huán)境灰?guī)r約占地表面積的近15%，和砂巖、泥質(zhì)巖石同為地表出露最廣泛的沉積巖灰?guī)r可以產(chǎn)生在多種板塊構(gòu)造背景下。主要形成于以大陸地殼作為基底的大陸架、島弧等陸緣海環(huán)境，但在開闊大洋中（以洋殼作為基底），也可以局部存在于洋底高原或洋中脊附近等環(huán)境。大陸湖泊中也能產(chǎn)生少量灰?guī)r?；?guī)r的環(huán)境和構(gòu)造意義1. 海洋灰?guī)r指示溫暖的熱帶亞熱帶環(huán)境；2. 灰?guī)r指示清潔的水體環(huán)境，陸源碎屑的豐富可能會(huì)使得成巖

35、生物窒息，因而阻礙灰?guī)r的形成；3. 大片、連續(xù)的灰?guī)r的形成指示穩(wěn)定的大地構(gòu)造環(huán)境，主要是被動(dòng)大陸邊緣，同時(shí)也指示溫暖的氣候條件；4. 大量灰?guī)r（和其他碳酸鹽巖）在地球歷史上的首次出現(xiàn)，標(biāo)志著大氣圈的成熟和生物圈開始繁盛，而大規(guī)模的灰?guī)r的出現(xiàn)可能與地球歷史上的溫室環(huán)境有關(guān)；5. 湖泊中的灰?guī)r主要形成在干旱的亞熱帶地區(qū)，經(jīng)常在沖積扇的遠(yuǎn)端，主要形成在構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期運(yùn)用地球化學(xué)指標(biāo)甄別灰?guī)r形成的大地構(gòu)造背景灰?guī)r地球化學(xué)行為通過自生礦物從海水中吸附是灰?guī)r獲得其中溶解了的稀土元素和其他微量元素的主要過程?；?guī)r的自生礦物包括海洋自生的磷鈣土、生物成因的磷酸鹽礦物、含金屬的沉積物等，它們的吸附可能記錄在

36、大陸架、開闊大洋和擴(kuò)張脊等環(huán)境的海水中形成的灰?guī)r的地球化學(xué)特征。大片的連續(xù)的灰?guī)r的形成過程常常達(dá)上千萬年，遠(yuǎn)大于這些微量元素在海水中的滯留時(shí)間，因而有足夠的時(shí)間來吸附它們。海水中的稀土及其他微量元素行為和特征因盆地性質(zhì)不同而變化明顯，不同的海水的稀土及其他微量元素特征通過吸附作用而被灰?guī)r記錄下來。在大陸邊緣盆地中沉積的灰?guī)r也含有微量的陸源碎屑顆粒，如粘土、石英、長(zhǎng)石以及耐磨重礦物，靠近火山弧的灰?guī)r中可能有火山灰。除石英外，這些陸源碎屑顆粒特別是粘土顆粒都攜帶有一定的微量元素，因而灰?guī)r也能同其他海洋沉積物一樣，在一定程度上“繼承”其陸源物質(zhì)的地球化學(xué)特征。與其他海洋沉積巖（如硅巖）相似，其稀土元

37、素等不活動(dòng)元素基本不受成巖作用影響。因而，研究灰?guī)r的地球化學(xué)特征不僅能夠提供變化著的海洋的地球化學(xué)特征的信息，也應(yīng)該能夠提供判斷其沉積盆地的大地構(gòu)造演化的有用信息。海洋自生的磷鈣土、生物成因的磷酸鹽礦物、含金屬的沉積物等，可以用來估計(jì)古海水的143Nd/144Nd比值。在地質(zhì)歷史中，它們可以很好保存下來，比非生物成因的礦物更能給出更精確的成巖年齡。生物成因礦物的Nd同位素組分代表了同時(shí)期水體的同位素組分，不是此后成巖疊加的產(chǎn)物。生物成因的磷灰石在沉積物水的界面上吸收稀土元素，因此代表了海底的化學(xué)條件，這種富集作用發(fā)生于死后，未受新陳代謝作用的影響。生物成因的磷灰石（如魚的碎屑、牙齒、盾鱗、牙形

38、刺、腕足動(dòng)物的磷酸鹽外殼）等等都是許多地球化學(xué)指標(biāo)的良好載體，如氧化還原條件、沉積環(huán)境、同時(shí)代海水SrNd同位素組分初步結(jié)論1. 活動(dòng)型板塊背景下灰?guī)r陸源碎屑物質(zhì)含量高，微量元素含量高；穩(wěn)定型板塊背景下灰?guī)r陸源碎屑物質(zhì)含量低，微量元素含量也偏低；2. 灰?guī)r地球化學(xué)主要受海水和陸源碎屑物質(zhì)控制；3. 主量元素圖解可以區(qū)別前陸盆地、弧前盆地、弧后裂谷盆地+被動(dòng)大陸邊緣灰?guī)r，但后兩者不能區(qū)分;4. 推薦使用La/Sc-Zr/TiO2圖解區(qū)別其形成的構(gòu)造環(huán)境; La-Th也是好的圖解。埃達(dá)克巖巖石-地球化學(xué)特征和巖石成因SiO2 56%( 56 72 ) 榴輝巖或角閃巖高壓部分熔融Al2O3 15 %

39、 同上MgO 常 3 %，Cr、Ni也很高可能有地幔橄欖巖熔體參與Na2O / K2O 1 斜長(zhǎng)石高度熔融高Sr 300400 ppm 斜長(zhǎng)石高度熔融，殘留相中缺失斜長(zhǎng)石低 Y 20ppm 石榴石、角閃石和輝石殘留Yb 2 ppm，即低HREE 石榴石殘留貧HFSE如Nb-Ta 與其他島弧巖石相似，Ti礦物相或角閃石殘留高 La /Yb 20 石榴石殘留Sr / Y20 石榴石、角閃石和輝石殘留正Nd+低Sri異常MORB源區(qū)信號(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅僅當(dāng)結(jié)晶組合中同時(shí)含金紅石和石榴子石(即結(jié)晶殘留體為含金紅石的榴輝巖和角閃榴輝巖)時(shí), 熔體相才具有相似于埃達(dá)克巖的高Sr/Y、低HREE和負(fù)Nb-Ta 異

40、常等特征. 石榴子石使部分熔體產(chǎn)生顯著的HREE 虧損, 而金紅石控制部分熔融過程中Nb和Ta的分配行為, 只有金紅石才能導(dǎo)致共存熔體產(chǎn)生負(fù)Nb-Ta異常, 證明除了石榴子石外, 金紅石也是埃達(dá)克質(zhì)熔體形成時(shí)一個(gè)必要的殘留相. 基于玄武巖部分熔融過程中金紅石1.5 GPa 穩(wěn)定壓力下限, 確定埃達(dá)克熔體產(chǎn)生在大約50 km以上洋殼低角度俯沖成因此類愛達(dá)克質(zhì)巖石是低角度俯沖洋殼熔融產(chǎn)生的，此類洋殼年齡輕（0.4%)Ti/Zr=2367，Yb為球粒隕石的25倍U型的REE分布HFSE極度虧損Zr-Hf相對(duì)于MREE富集：俯沖板片流體作用高鈣和低鈣兩類弧前環(huán)境地球化學(xué)上顯示有俯沖沉積物的參與初生洋內(nèi)

41、弧環(huán)境弧后大陸邊緣其他成因模式 洋脊俯沖； 弧后盆地肇始； 幔柱和火山弧的相互作用； 洋脊向弧前地區(qū)的傳播花崗巖花崗巖類巖石含石英的侵入巖?；◢徺|(zhì)巖石含義更廣 還包括相應(yīng)噴出巖狹義花崗巖 指堿性長(zhǎng)石數(shù)量(面積/體積%)或斜長(zhǎng)石 而石英約占礦物總量1/3的花崗巖類花崗巖類巖石 約占我國大陸面積9(80余萬km2) 分布于各種大地構(gòu)造單元 是大多數(shù)金屬礦產(chǎn)的成礦母巖/母巖漿鑒此 花崗巖類巖石是研究地殼發(fā)生 演化 成礦過程的重要對(duì)象花崗巖類深成巖：花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、堿性花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖噴出巖：流紋巖、英安巖、堿流巖、石英角斑巖、松脂巖巖石化學(xué)特征：SiO2高（65wt）Na2O+K2O高（平均

42、68wt）FeO、MgO、CaO低S - 型花崗巖定義: 沉積巖在風(fēng)化過程中丟失 (隨水遷出)經(jīng)部分熔融后產(chǎn)生的ANCK 1.1的花崗巖含高鋁礦物 Mus Gt Cd Tour ( )色率 0.706 Nd(t)負(fù) 18O+9.5大體積 S-Gr往往是由泥質(zhì)巖/雜砂巖深熔形成小體積 S-Gr往往是準(zhǔn)Al(CA)大Gr 經(jīng) Hb F Cpx分離結(jié)晶形成或同化 Al質(zhì)圍巖形成細(xì) 崗 巖(1) Haplogranite低溫 含水Gr熔體 即具低共熔(M)組分 高FS的Gr熔體model QKfNa-Pl，norm qorab，ACNK1 一般1.0 1.1 可以是 -GrI: 1025Gr, ACN

43、K 0.774 1.154S: 764Gr, ACNK 1.001 1.997SiO2，7377%Al2O3 10低Yb/Ta Y/Yb形成于板內(nèi)后造山陸緣/島弧環(huán)境可分兩亞類過鋁質(zhì)Gr 面積大含Gt/Mus 填隙狀堿性Gr 面積小含堿性MF礦物 填隙狀低Nb (La/Yb)N 16.5%的拉斑玄武巖 實(shí)為暗色安山巖堿性橄欖玄武巖 斑晶含Ol 填隙物為Af/Zeo 可含少量Ne-norm粗面玄武巖 基質(zhì)含Or更長(zhǎng)玄武巖 又名橄欖粗安巖 含K質(zhì)Olig中長(zhǎng)玄武巖 又名夏威夷巖 含K質(zhì)And苦橄巖 含Ol1/3-1/2 又稱苦橄玄武巖/大洋巖粒玄巖 一般結(jié)晶較粗碧玄巖Ol10% 含Ne/Leu-Norm5% 則稱Ne/Leu-碧玄巖堿玄巖Ol7