板塊構(gòu)造與巖漿活動

1、第八講 板塊構(gòu)造與巖漿作用,巖漿巖和板塊構(gòu)造研究成果表明，巖漿巖的形成和分布主要受板塊構(gòu)造控制，即在不同的板塊邊界和部位，形成不同的巖漿巖共生組合。,概述二十世紀(jì)初期，發(fā)現(xiàn)不同類型的火成巖具有顯著的地域分布規(guī)律。,板塊產(chǎn)生前構(gòu)造前：單純的地理性區(qū)域概念尚未明確地涉及構(gòu)造背景A.哈克提出大西洋和太平洋巖域(Province)的概念 沃爾夫根據(jù)大陸玄武巖分布，增加了北極巖套(Arctic Suite)的概念 1921年尼格里根據(jù)含鉀

2、巖流，又提出了地中海巖套的概念。隨著板塊學(xué)說的建立，巖漿成因和火成巖成分變化規(guī)律被賦予了全新的地質(zhì)構(gòu)造含義；即火成巖組合、成分變化和分布規(guī)律與構(gòu)造背景的關(guān)系引起了地學(xué)界的廣泛重視。,概述,Ringwood(1969)提出了按板塊構(gòu)造環(huán)境分類巖漿的意見，以及巖漿產(chǎn)生與板塊構(gòu)造相互關(guān)系的示意圖。 Condie(1976) 提出：多數(shù)巖漿都是在板塊邊緣生成的，進(jìn)一步分為匯聚邊緣、離散邊緣、邊緣盆地、大洋盆地、裂谷系、克拉通和碰撞帶等不同

3、環(huán)境及其相應(yīng)的巖石構(gòu)造組合。80年代以來，人們系統(tǒng)地總結(jié)了不同的巖漿系列以及板內(nèi)、邊緣盆地、島孤等各種構(gòu)造環(huán)境的巖漿作用、火成巖組合以及巖漿成因機(jī)制，從而使得火成巖大地構(gòu)造學(xué)作為一門新的地質(zhì)學(xué)科日趨完善。,Ringwood(1969) 板塊構(gòu)造巖漿產(chǎn)生與板塊構(gòu)造相互關(guān)系,板塊構(gòu)造與巖漿作用,一、巖漿系列二、大陸裂谷帶及大陸板塊內(nèi)巖漿活動三、板塊擴(kuò)張帶的巖漿活動四、板塊俯沖帶的巖漿活動五、花崗巖與板塊構(gòu)造六、蛇綠巖套七、埃達(dá)

4、克巖及其構(gòu)造意義,巖漿巖的主要巖石類型,堿性程度(堿度)：里特曼指數(shù)σ＝(K2O＋Na2O)/(SiO2－43) （wt％）σ值越大堿性程度愈強(qiáng)。σ＜3.3者稱為鈣堿性巖；σ＝3.3－9者為堿性巖；σ＞9者為過堿性巖。,,,,酸性增強(qiáng),,,玄武巖,花崗閃長巖,花崗巖,橄欖巖,不能與SiO2共存，屬于SiO2不飽和礦物1. 霞石霞石Na[AlSiO4]——鉀霞石K[AlSiO4], 高溫時為連續(xù)固熔體系列產(chǎn)于富含Na2O而S

5、iO2不飽和巖漿巖中，六方短柱，厚板狀2. 白榴石，K[AlSi2O6] 正方晶系（假等軸晶系）自形晶，四角三八面體,,西藏白榴石斑巖（趙志丹，2010）,堿性巖：似長石類礦物,霞石,六方短柱，厚板狀,霞石----似長石類礦物,霞石,Na3K(SiAlO4)4,,,霞石,SiO2飽和度與礦物組合,Al2O3飽和度與礦物組合,火山巖的TAS圖解(Total Alkalis-Silica diagram),（引自La Maitr

6、e等，2002,一、巖漿系列劃分,根據(jù)巖漿巖的地球化學(xué)指標(biāo)，可以將其劃分為三個系列： ①堿性系列(A) ②鈣堿性系列(CA) ③拉斑玄武巖系列（TH) 其分布受板塊構(gòu)造環(huán)境控制。,La Maite (1989)劃分出低K、中K、高K巖石（紅色虛線為界線）,分別與Rinwood(1989)劃分的低K拉斑系列、鈣堿性系列和高K鈣堿性系列相對應(yīng)（黃色區(qū)域是Rinwood匯總的界線區(qū)域）,拉斑

7、玄武巖系列（TH）,化學(xué)成分：SiO2：48-63%；低鉀：K2O<1%；TiO2含量低，Na2O/K2O高達(dá)5-40% , Rb、Sr、Ba、Th、U等離子親石元素含量很低（Rb=1-30ppm）,Sr=100-300ppm，Ba=10-100ppm礦物成分：主要暗色礦物：輝石、含少量或不含橄欖石，基本不含角閃石、黑云母; 淺色礦物：斜長石（斑晶為鈣長石-培長石、基質(zhì)為拉長石）巖石類型：包括大量基性（拉斑玄武巖）、少量中性

8、巖（冰島巖，富Fe, 低K, 低Al）和及少量的酸性巖（鐵質(zhì)英安巖、流紋巖）環(huán)境：拉張和弱擠壓應(yīng)力狀態(tài)下，分布極廣，按形成環(huán)境不同分為： （1）大洋中脊拉斑玄武巖 （2）島弧拉斑玄武巖 （3）洋島拉斑玄武巖 （4）大陸（裂谷）拉斑玄武巖,鈣堿性系列（CA）,化學(xué)成分：SiO2弱飽和、K2O、TiO2及大離子親石元素含量均較拉斑玄武巖系列高。如：Rb：10-90pp

9、m；Sr、Ba含量為200-400ppm。Al2O3含量高，在安山巖為16-18%，富集輕稀土元素。礦物成分：普遍含有角閃石和黑云母巖石類型：噴出巖以安山巖為主，侵入巖以花崗閃長巖為主，本系列包括高鋁玄武巖（SiO268%），其中安山巖最常見，其次是英安巖、流紋巖等。環(huán)境：擠壓應(yīng)力為主的地區(qū) 島弧區(qū)板塊俯沖帶及碰撞帶 為島弧的標(biāo)志性巖石。,堿性系列（A）,

10、化學(xué)成分： SiO2不飽和，富堿質(zhì)≥5-7%，富鉀K2O，為2-4%；大離子親石元素含量高，Rb 達(dá)75-120ppm，Sr、Ba含量分別為700-1000ppm；具富集型稀土元素分配型式，LREE含量高。礦物成分： 斜長石以中長石常見，含堿性長石和似長石。巖石類型：堿性玄武巖、霞石巖、粗面巖、安粗巖、響巖 （夏威夷巖：含堿性長石的中性巖類）等。構(gòu)造環(huán)境：發(fā)育應(yīng)力作用微弱的地區(qū)

11、，如大型海洋盆地和大陸克拉通區(qū)。,,,3種巖漿巖系列的分布與板塊構(gòu)造密切相關(guān)，據(jù)K.C.Condie(1982)研究它們與板塊構(gòu)造關(guān)系如表所示。,按巖石化學(xué)成分劃分拉斑玄武巖——SiO2多(49-51%)，堿少(K2O+Na2O為2-4%）礦物為基性 Pl+Py，可以有Ol，并呈斑晶廣泛分布，產(chǎn)于島嶼，洋中脊，深海盆地和大陸如：峨嵋山玄武巖高鋁玄武巖——Al2O3高（>16%），SiO2比拉斑低，

12、礦物成分同上相似，但斑晶中可出現(xiàn)堿性長石分布于島弧，活動大陸邊緣，造山帶堿性玄武巖—— SiO2(45-48%) , SiO2不飽和，堿高, K2O更高礦物成分同上相似，常含有大量Ol ，可以有堿性長石，似長石產(chǎn)出環(huán)境：大陸，大洋島嶼如：我國東部很多，海南島—五大連池以東,,玄武巖的劃分,二、大陸裂谷巖漿活動,巖漿機(jī)制：裂谷帶之下熱地幔上涌和巖石圈伸展變薄初始裂谷作用階段，巖石圈破裂前拱起階段，伴隨

13、大面積陸相堿性和次堿性玄武巖噴發(fā)。當(dāng)伸展作用進(jìn)一步加強(qiáng)，巖石圈下部由于軟流圈物質(zhì)的擠入和巖石圈的向下陷落而變薄，上部則因鏟式斷層效應(yīng)和塑性流動而伸展，于是地殼表面發(fā)生沉降，形成陸內(nèi)裂谷或大陸裂谷(intracontinental rift)。,,,,大陸裂谷巖漿活動,,裂谷巖漿活動的基本特征,（1）裂谷帶巖漿巖系列： 裂前拱階段------堿性系列 大陸裂谷階段-----堿性系列和K略高的大陸拉斑系列

14、 大洋裂谷階段-----低K的洋脊拉斑玄武系列 隨著大陸板塊分裂直到形成大洋裂谷，巖漿堿度逐步下降；（2）巖性：噴出或侵入巖均以 基性和超基性巖最豐富；（3）拉張構(gòu)造背景及結(jié)晶分異作用控制了裂谷巖漿演化；（4）裂谷巖漿主要是幔源的，含有地幔巖包體，初始Sr比值較低,1-大陸裂谷的火山巖（噴出巖） 巖石組合：以溢流玄武巖組合或雙峰式火山巖為特征（兩者同出現(xiàn)或僅有其中之一）。1）玄武巖：主要是拉斑系列（TH)和

15、堿性系列(A)的玄武巖， 與洋中脊TH 相比， 富K2O （平均0.66% ）， 具較高的Ba 、Sr 、Rb 、U 、Th 和Rb/K 、Rb/Sr、LREE顯著富集，Sr87/Sr86較高并具有較大的變化范圍（0.7035-0.7110）。 堿性系列是裂谷初期形成，而TH系列是裂谷期產(chǎn)物。2）雙峰式火山巖（Bimodel Volcanic Complex）：基性巖漿和酸性巖共生，其間很少有中性巖，反映了基性和酸性巖

16、漿的準(zhǔn)同時噴發(fā)。,雙峰式組合： 拉斑玄武巖—流紋巖組合 堿性玄武巖—粗面巖組合,缺失中性（安山質(zhì)）巖石,2-大陸裂谷侵入巖巖性包括：輝綠巖巖床和巖墻群、層狀基性侵入體、金伯利巖、碳酸巖及鎂鐵質(zhì)堿性巖1）輝綠巖巖床和巖墻群：在裂谷帶的溢流玄武巖區(qū)域或其外圍，成分可以是拉斑玄武巖質(zhì)，也可以是堿性橄欖玄武巖質(zhì)，與溢流玄武巖的巖漿同源。2）層狀基性侵入體：成分相當(dāng)于輝長巖的侵入巖是大陸裂谷

17、帶的典型巖漿巖組合之一，巖體規(guī)模變化很大，小至一個巖株，大者為巖基。,,,2-大陸裂谷侵入巖 3）金伯利巖、碳酸巖及鎂鐵質(zhì)堿性巖：金伯利巖-- 富Mg 、 富K的超基性巖， SiO2 =20-38% ；K2O/Na2O=2-5；MgO/K2O很高20-70，以巖頸和巖脈的形式，產(chǎn)在前∈地盾區(qū)內(nèi)的大陸裂谷帶。新鮮金伯利巖的Sr初始值為0.7037-0.7046。碳酸巖-由碳酸鹽礦物組成的火山巖，SiO2<20%，主要礦物

18、是方解石、白云石、鐵白云石及Fe、Mn、Na的碳酸鹽，呈圓形、橢圓形的巖頸、錐形巖席產(chǎn)出，有的則是噴出的碳酸質(zhì)熔巖。鎂鐵質(zhì)堿性巖（霓霞巖類）：SiO2=38-45%，K2O+Na2O=5-10%，K2O/MgO為3-10，常以小巖株，特別是以環(huán)狀中心侵入體產(chǎn)出。,二、板塊擴(kuò)張帶（洋中脊）巖漿活動,大洋中脊----離散型板塊邊緣，也是洋殼產(chǎn)生的地方，表現(xiàn)為大規(guī)模的裂隙式火山噴溢，長6萬公里的大洋中脊實際上是全球最大的火山活動帶。據(jù)梅納

19、德（H.W.Menard）估計，每年從中脊軸部噴出的火山物質(zhì)約有4立方公里，大大超過了全球所有其它地區(qū)噴出的火山物質(zhì)總量。由于洋底深處，靜水壓力超過巖漿中水蒸氣壓力，故熔巖沿裂隙平靜的溢出。,洋中脊巖漿活動,中脊巖漿源：來源于軟流圈，由于拉張作用、壓力降低，熔點降低，軟流圈物質(zhì)(橄欖巖) 分熔出玄武巖漿( 主要TH)。噴出巖：TH巖漿乘隙上涌，溢出海底，形成枕狀熔巖，構(gòu)成洋殼第二層的上部 侵入巖：輝綠巖巖墻形式，構(gòu)成洋殼第三層的上

20、部，或冷凝成輝長巖成為洋殼第三層的組成部分,洋中脊剖面與MORB,洋脊拉斑玄武巖主要特征：,(1) 斑晶為：橄欖石或斜長石; 基質(zhì)礦物：橄欖石、斜長石、單斜輝石和鐵礦物，常含有玻璃質(zhì)。（2）低鉀(K2O<0.4%)、高鈦(TiO2為0.7-2.3%)、P2O5含量低(<0.25%), (FeO + Fe2O3 ) / MgO = 0.7-2.2。 (3) 具相對高的Al2O3和Cr含量、以及大離子親石元素（LIL)，如

21、Rb、Cs、Sr、Ba、Zr、U、Th； 輕稀土虧損或平坦型稀土模式區(qū)別于大陸和島弧拉斑玄武巖（4） Sr87/Sr86低（0.702-0.704）,大洋中脊的侵入巖組合,大洋中脊的侵入巖組合：輝長巖和橄欖巖。輝長巖有兩類：一類是早期結(jié)晶分異形成的堆晶巖；另一類是由強(qiáng)烈分異后殘余熔體形成的輝長巖。橄欖巖也有兩類：一類是地幔巖部分熔融后殘留下的；另一類是結(jié)晶分異作用的產(chǎn)物。洋脊拉斑玄武巖成因：在小于30km深度內(nèi)，由部分虧損地幔橄

22、欖巖經(jīng)20—30%的部分熔融形成的。輝長巖和橄欖巖：原始熔體的分離結(jié)晶有關(guān),洋中脊缺乏安山巖的原因-----缺水,(1) 沒有俯沖作用發(fā)生，因此也沒有水份帶入上地幔。 (2) 由于地殼較薄，沿中脊的一些擴(kuò)張裂隙不能阻止水份的散失，因而水壓很低，不足以產(chǎn)生安山質(zhì)巖漿。Nicholls和Ringwood認(rèn)為大洋拉斑玄武巖相當(dāng)于島弧拉斑玄武巖的無水等效物。,洋島的巖漿活動,巖性：橄欖玄武巖、堿性玄武巖、粗面巖、堿性流紋巖、霞石巖、碧玄

23、巖等。與洋脊拉斑玄武巖系列相比較，富堿性（尤其富K），Cr、Ni低；Ba、Sr、Rb和Zr高。大洋島玄武巖的Sr87/Sr86多為0.703—0.704，鉀高者可達(dá)0.705—0.706，Pb206/Pb204為18.5—19.5，均比洋脊要高。,四、板塊俯沖帶的巖漿活動,俯沖帶巖漿活動 特點巖漿分布：在巖漿弧的范圍內(nèi)，距海溝軸約150—300km，平行于海溝成弧形展布；島弧與陸緣火山弧是強(qiáng)烈的火山活動區(qū)主要巖石系列有： a

24、.島弧拉斑玄武巖系列； b.鈣堿系列； c.島弧堿性系列(或鉀玄巖系列) 以及它們之間的過渡類型。,巖石特征：以中酸性，特別是安山巖為主，因富含氣體，常表現(xiàn)出強(qiáng)烈噴發(fā)性質(zhì)，火山噴發(fā)物中常以火山碎屑物質(zhì)占優(yōu)勢,俯沖帶的巖漿作用,,巖石類型及地球化學(xué)特征,島弧火山巖總體以高K2O、Al2O3，低TiO2為特征，不同于其它環(huán)境下形成的火山巖。 　　(1)島弧拉斑系列火山巖：主要有拉斑玄武巖、安山巖和少量英安巖，與洋脊拉斑系列的主要區(qū)別是：

25、氧化物成分變化范圍較寬，Mg/Fe比較高，SiO2較高(53%)，K、Rb、Sr、Ba較高，Ni、Cr低，稀土豐度偏低，Sr87/Sr86較高(0.7035-0.7060)； 　(2)鈣堿系列：主要有安山巖、英安巖、高鋁玄武巖、流紋巖等，與島弧拉斑系列相比，很少有鐵的富集，SiO2較多(59%)，明顯地富集大離子親石元素，略為富集輕稀土元素，Sr87/Sr86略高(低鉀組0.703-0.707,高鉀組0.704-0.710) ； 　

26、(3)島弧堿性系列：鉀玄巖(shoshonite) 為代表，是成熟島弧的代表性巖石組合，主要特征為：全堿量高(Na2O+K2O>5%);K2O/Na2O高;富集P、Rb、Sr、Ba、Pb和輕稀土(與K的富集吻合)，低TiO2(0.5)。,巖漿弧火山巖的特征（1）,1）巖漿弧的火山活動以爆裂噴發(fā)為主(和大洋中脊噴溢為主不同)，火山碎屑物質(zhì)體積占整個火山巖體積的80%以上，以此和其它構(gòu)造環(huán)境火山巖的主要區(qū)別。2）厚層雜砂巖、泥

27、巖經(jīng)常與火山巖互層，這種關(guān)系是識別巖漿弧火山巖系的重要標(biāo)志之一。3）在巖漿弧區(qū)，與火山巖共生的還有大量中酸性深成巖，侵入到火山巖和沉積巖中。,島弧火山巖的特征（2）,俯沖帶的巖漿巖具有明顯的水平分帶性----成分極性一般均隨與海溝軸距離的增加，依次分布為：拉斑系列、鈣堿系列和堿性系列。這種隨著與海溝軸的距離和俯沖帶深度的增加，火山巖成分有規(guī)律的變化叫做成分的極性，它可指示俯沖帶傾斜的方向。,俯沖閉合速率與火山巖成分變化關(guān)系：閉合速

28、率越慢，火山巖愈偏堿性。一般情況下： 　 ·閉合速率為8－9cm/a的高速組，主要為拉斑或拉斑+鈣堿系列； 　·閉合速率為3－6cm/a的中速組，主要為鈣堿或拉斑+鈣堿系列； 　 ·閉合速率<2cm/a的低速組，則以出現(xiàn)更多的堿性系列或以堿性系列為主要特征。,島弧火山巖的特征（3）,島弧火山巖成分變化與地殼厚度的變化對應(yīng)關(guān)系當(dāng)SiO2量固定時，安山巖的K2O百分含量與地殼厚度(C)成正比。,

29、島弧火山巖的特征（4）,對于SiO2為60%時，K－C關(guān)系可表示為(Condie,1973): 　　 　C=18.2(K2O)+0.45 K2O—為百分含量，C—單位為公里,據(jù)此得出各系列對應(yīng)的地殼厚度是：拉斑系列25公里,火山巖成分變化與俯沖帶深度的關(guān)系當(dāng)SiO2含量一定時，K2O隨俯沖帶深度h的增大而增加，當(dāng)SiO2為60%時，這種關(guān)系可表示火山巖對應(yīng)的俯沖帶深度，計算結(jié)果：TH——俯沖帶深度≤150km ；CA ——

30、100-200km；A —— >200km；,島弧火山巖的特征（5）,巖漿來源深度,,巖漿弧火山巖中CA比例與巖漿弧地殼厚度關(guān)系 由洋殼到陸殼，弧體積由小到大的演化方向相一致，CA的比例反映了巖漿弧演化的成熟度，按演化序列，分為四類巖漿?。?俯沖帶的巖漿起源,巖漿的起源與大洋巖石圈板塊的俯沖消亡作用密切相關(guān)俯沖帶和洋中脊巖漿活動的重要區(qū)別在于CA巖漿的存在和巖石成分的水平分帶，一切巖漿起源假說都必須解釋這特有的現(xiàn)象。

31、林伍德（Ringwood，1974，1981）提出俯沖帶巖漿演化的兩階段模式，用以解釋拉斑玄武巖系列和鈣堿性系列巖漿的形成。,俯沖帶的巖漿起源兩階段模式（ Ringwood，1974，1981）,第一階段：當(dāng)大洋板塊俯沖到80-100km深處（T：<650 °C，P：30-40kb）； 1）洋殼中玄武巖、鉀長巖、角閃巖脫水，轉(zhuǎn)變?yōu)槭⒘褫x巖。 2）釋放出的水導(dǎo)致上覆板塊的上地幔巖石局部熔融， 分

32、熔出的巖漿上涌，橄欖石結(jié)晶出來，隨著巖漿分異，可生成TH巖漿，在島弧的前鋒附近噴出地表。,,俯沖帶的巖漿起源兩階段模式（ Ringwood，1974，1981）,第二階段：當(dāng)大洋板塊俯沖至更深處100-150km（或200km）T為700-900°；洋殼中滑石、蛇紋石、水鎂石不穩(wěn)定而脫水，使已成為石英榴輝巖的洋殼發(fā)生帶水的部分熔融，生成含水富堿金屬和硅等大離子親石元素的熔漿， 在上升過程中發(fā)生結(jié)晶，析出石榴石和輝石，最終形成

33、了以安山巖為主的包括玄武巖到流紋巖的鈣堿性系列巖漿。,,洋內(nèi)弧巖漿起源,洋內(nèi)島弧環(huán)境的玄武質(zhì)巖漿活動主要與俯沖板片之上的地幔楔形區(qū)的部分熔融有關(guān)。 1）洋殼沿俯沖帶產(chǎn)生自綠片巖相－角閃巖相－榴輝巖相的變質(zhì)作用，脫水反應(yīng)向淺部地幔中釋放出流體; 2）當(dāng)俯沖洋殼進(jìn)入80(70)－100km深處，洋殼中角閃巖大量脫水轉(zhuǎn)變?yōu)槭⒘褫x巖，水進(jìn)入地幔楔引起帶水的部分熔融，產(chǎn)生含水橄欖拉斑玄武巖漿，它在上升過程中分異出橄欖石、鉻尖晶石，結(jié)果派生出

34、島弧拉斑系列的主要巖石類型－玄武安山巖。,五、花崗巖與板塊構(gòu)造,花崗質(zhì)巖石（granitoids)的定義花崗質(zhì)巖石（或稱花崗巖類）是廣義的花崗巖術(shù)語，指SiO2含量>56%的火成巖，意在強(qiáng)調(diào)石英含量為5%-20%的中酸性巖與石英含量>20%的典型酸性巖的共生關(guān)系。（肖慶輝等，2009；徐夕生和邱檢生，2010； Gill, 2010 ）包括：石英閃長巖、花崗閃長巖、英云閃長巖、奧長花崗巖、花崗巖、正長巖、二長巖、石英二長

35、巖、堿質(zhì)花崗花崗巖。,花崗巖類型和構(gòu)造環(huán)境,皮切爾將花崗巖分為五個成因類型，即： M 型（幔源型）γ：主要為斜長γ，形成于大洋島??；Ⅰ型（科迪勒拉型）γ：以大量輝長巖-石英閃長巖-英云閃長巖組合為代表，形成于安第斯型大陸邊緣弧內(nèi)，屬活動板塊邊緣；Ⅰ型（加里東型）γ：以花崗巖閃長巖和花崗巖為代表，為造山作用隆起后生成；S型γ：主要為過鋁質(zhì)γ組合，形成于大陸碰撞帶或克拉通之上的韌性剪切帶；A型γ（堿性花崗巖）：形成于克拉通隆起帶

36、和裂谷帶。,花崗巖類型和構(gòu)造環(huán)境J. A. Pearce（1984）,J. A. Pearce（1984）收集并研究600多個已知構(gòu)造位置的r的微量元素資料，發(fā)現(xiàn)上四種r表現(xiàn)出不同的微量元素特征，可以劃分出不同區(qū)域，反過來可用其判斷未知花崗巖的構(gòu)造環(huán)境；將花崗巖按其侵入的構(gòu)造位置劃分為4種類型：洋中脊花崗巖（ OKG ） 火山弧r （ VAG ） 板塊內(nèi)r（WPG）碰撞帶r（COLG）,,,,,,(據(jù)Mnaiar&

37、Piccoli, 1989),據(jù)巴爾巴林（Barbarin, 1990，1999）,,,,增生型造山帶中花崗質(zhì)巖石的特征,形成與俯沖同期的、平行俯沖帶條帶狀分布的低鉀鈣堿性I型花崗巖為主的巖漿巖帶。 例如: 安第斯陸弧（Hildreth and Moorbath, 1988） 西太平洋島?。–lift and Vannucchi, 2004） 華北北緣晚古生代陸弧（

38、Zhang et al., 2009） 西準(zhǔn)噶爾北緣晚古生代島?。–hen et al., 2010）,Pitcher, 1983, 1993; Barbarin, 1990,碰撞型造山帶中花崗質(zhì)巖石的特征,主碰撞和后碰撞兩個時期主碰撞：主洋盆閉合，兩個塊體發(fā)生主體碰撞，地殼迅速增厚，出現(xiàn)大型逆沖斷層，巖石發(fā)生高級變質(zhì)、變形階段。主要以發(fā)育少量發(fā)生強(qiáng)烈變形的S型花崗巖為特征。后碰撞：主洋盆閉合，連續(xù)的板

39、塊匯聚導(dǎo)致產(chǎn)生陸內(nèi)的逆沖，包括巖石圈拆沉或俯沖板片斷離等作用，屬于持續(xù)擠壓之后的伸展階段，經(jīng)常有地幔參與巖漿的形成。以發(fā)育大量未變形的A型和高鉀鈣堿性I型花崗巖為主，巖體跨越不同的構(gòu)造單元，具有面狀分布的特征 。,,,造山帶中幾種特殊類型的花崗質(zhì)巖石,淡色花崗巖 (leucogranite)紫蘇花崗巖 (charnockite)環(huán)斑花崗巖 (rapakivi)斜長花崗巖 (plagiogranite)埃達(dá)克質(zhì)花崗巖 (adaki

40、tic granite),淡色花崗巖 (leucogranite),巖石組合：含富鋁礦物（如白云母，堇青石、電氣石和石榴子石）高鋁高硅堿的酸性侵入巖。暗色礦物( 黑云母) 含量低( 一般＜ 5%) 地化特征：為強(qiáng)過鋁質(zhì)的，SiO2 =70-77%, 通常含變質(zhì)沉積巖的捕虜體，富Rb和K，虧損Sr、Zr，稀土含量較一般花崗巖低（40-120 ppm），Sr同位素初始比值很高（0.743-0.762）（Harris et al.

41、, 1995; Gill, 2010），大部分為S型花崗巖。 構(gòu)造環(huán)境：處于擠壓體制與伸展體制轉(zhuǎn)換的最初伸展階段，與構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換時的降壓作用密切相關(guān)。,北帶淡色花崗巖：位于特提斯喜 馬拉雅單元內(nèi)，以規(guī)模不等的巖席形式侵入到周邊沉積-變質(zhì)巖系 之中，或者呈巖株狀產(chǎn)出于變質(zhì)穹窿的核部。,南帶淡色花崗巖：主要沿高喜馬拉雅和特提斯喜馬拉雅之間的藏南拆離系( STDS) 分布，俗稱高喜馬拉雅淡色花崗巖帶，構(gòu)成喜馬拉雅山的主體。,2帶淡

42、色花崗巖在礦物組成和巖石類型上相似，主要由不同比例的石英、鉀長石、斜長石、黑云母( ＜ 5%) 、白云母、電氣石和石榴石等構(gòu)成二云母花崗巖、電氣石花崗巖和石榴石花崗巖三大主要巖石類型,喜馬拉雅淡色花崗巖,巖漿在侵位過程中經(jīng)歷大規(guī)模地殼物質(zhì)的混染，并發(fā)生高度分離結(jié)晶作用時代劃分：原喜馬拉雅( 44 ～ 26Ma) 、新喜馬拉雅( 26 ～ 13Ma) 和后喜馬拉雅( 13 ～ 7Ma) 三階段成因：第一階段對應(yīng)印度-亞洲匯聚大陸碰撞

43、造山作用，后兩個階段同加厚的喜馬拉雅-青藏高原碰撞造山帶拆沉作用有關(guān)，對應(yīng)青藏高原的全面隆升。,喜馬拉雅淡色花崗巖,環(huán)斑花崗巖（rapakivi),指具有卵球狀堿性長石巨晶被斜長石外殼包裹—即環(huán)斑結(jié)構(gòu)的一種花崗巖。（Vorma,1976）。 典型的環(huán)斑花崗巖常與鎂鐵質(zhì)巖石在時間和空間上密切共生，構(gòu)成雙峰式組合特征（Haapala and Ramo, 1999）。大部分為A型，個別也有I型（Wernick et al.

44、, 1997）。,A型花崗巖（A type granite）產(chǎn)于裂谷和穩(wěn)定板內(nèi)的花崗質(zhì)巖石。通常是弱堿性，CaO和Al2O3含量較低，F(xiàn)e/Fe+Mg值較高，K2O/Na2O值和K2O含量較高；這類花崗巖因為通常是非造山期的、堿性的和無水的特點，這三個英文單詞的第一個字母都是“A”。故把這種花崗巖叫做A型花崗巖,環(huán)斑花崗巖的產(chǎn)出環(huán)境,環(huán)斑花崗巖大多形成于元古代的穩(wěn)定克拉通內(nèi)，時空上與鎂鐵質(zhì)巖石密切共生, 可能分別來自不同的源區(qū)（Hein

45、onen et al., 2010）。 非造山環(huán)境，如芬蘭南部的中元古代環(huán)斑花崗巖（Ramo and Haapala, 1995），我國華北北緣元古代環(huán)斑花崗巖（郁建華等，1996）。后碰撞環(huán)境，如格陵蘭南部早元古代環(huán)斑花崗巖（Brown et al., 2003），秦嶺北側(cè)晚三疊世環(huán)斑花崗巖（肖慶輝等，2009） 。島弧環(huán)境，如巴西愛圖（Itu）地區(qū)晚元古代環(huán)斑花崗巖（Wernick, 1997） 。,紫蘇花崗巖（Charnoc

46、kite),也稱C型花崗巖，Kilpatrick and Ellis（1992）。最早發(fā)現(xiàn)于印度南部，現(xiàn)在泛指含有紫蘇輝石的所有長英質(zhì)巖石（Pichamuthu, 1969） 紫蘇花崗巖的形成代表了一種高溫環(huán)境，既有變質(zhì)成因，也有巖漿成因（Frost and Frost, 2008）。 作為變質(zhì)巖，它們通常與周圍的麻粒巖相變質(zhì)巖石共同產(chǎn)出，如印度南部新元古代的紫蘇花崗巖（Santosh and Omori, 2008

47、; Rajesh et al., 2011）； 作為巖漿巖，它們通常與斜長巖-紋長二長巖-環(huán)斑花崗巖共生，構(gòu)成AMCG組合（Emslie, 1991）或單獨產(chǎn)出(Frost et al., 2000；Percival and Mortensen, 2002；張立飛等，2004)。,板內(nèi)環(huán)境，如南極東部和挪威西南部的AMCG組合中具有A型花崗特征的紫蘇花崗巖（Duchesne and Wilmart, 1997; Mikhals

48、ky et al., 2006）。俯沖環(huán)境，如美國加利福尼亞克拉馬斯中侏羅世紫蘇花崗巖（Barnes et al., 2006）；加拿大魁北克省北部晚太古代紫蘇花崗巖（Percival and Mortensen, 2002）。 洋脊俯沖環(huán)境，如西藏岡底斯晚白堊世紫蘇花崗巖（Zhang et al., 2010）。后碰撞環(huán)境，如西準(zhǔn)晚石炭世紫蘇花崗巖（韓寶福等，2006），蘇格蘭高地西部早泥盆世紫蘇花崗巖（Weiss and Tr

49、oll, 1989） 。地幔柱上涌環(huán)境，如越南中部晚二疊世紫蘇花崗巖（Owada et al., 2007）。,紫蘇花崗巖的產(chǎn)出環(huán)境,斜長花崗巖 (plagiogranite),組成：含很少或不含堿性長石，幾乎全是斜長石（更—中長石），石英含量>20%, 暗色礦物含量10-15%。 通常認(rèn)為：蛇綠巖中斜長花崗巖是玄武質(zhì)巖漿在淺層直接分異的產(chǎn)物（占洋殼的1-2%），從而代表了洋殼形成的最后階段（Coleman and Do

50、nato，1979），所以蛇綠巖中斜長花崗巖的年齡被廣泛作為證明古洋殼存在的依據(jù)（Jian et al., 2005, 2009, 2010）。對于大洋斜長花崗巖的成因現(xiàn)在出現(xiàn)了不同的認(rèn)識，形成于洋殼中輝長巖受海水交代的部分熔融（Koepke et al., 2004; 2007），但是Grimes et al.(2011)最新對全球大洋斜長花崗巖中鋯石氧同位素分析-------證明海水交代洋殼中的輝長巖的作用并不存在。,Rolli

51、nson (2009) 認(rèn)為阿曼蛇綠巖中的斜長花崗巖有三種成因，代表不同的構(gòu)造環(huán)境。第一種出現(xiàn)于洋殼形成階段，可能是具M(jìn)ORB特征的輝長巖含水熔融的產(chǎn)物；第二種形成于俯沖環(huán)境，可能是虧損的地幔橄欖巖受到俯沖板片流體的交代熔融形成的巖漿經(jīng)分異后的產(chǎn)物；第三種也可能形成與俯沖環(huán)境，是俯沖板片熔融的產(chǎn)物 。,六、蛇綠巖套,蛇綠巖是由超鎂鐵質(zhì)巖、輝長巖、輝綠巖、枕狀玄武巖和深海沉積層組成的一套特殊的巖石組合，是古洋殼消減后殘存的碎塊。

52、 蛇綠巖的存在，標(biāo)志著古洋盆的消失，因此是鑒別古俯沖帶和地殼縫合帶的重要標(biāo)志之一。,六、蛇綠巖套,1、蛇綠巖套的概念蛇綠巖（Ophiolite）一詞最初由法國地質(zhì)學(xué)家布隆奈爾特（Brongniart）于1827年提出，用來形象地描述蛇紋石化的石榴石二輝橄欖巖，（詞來自希臘字“Ophis”“蛇”，當(dāng)時是作為蛇紋巖的同義詞） ； 1905 年的德國地質(zhì)學(xué)家斯坦曼（Steinmann）將蛇綠巖一詞用于指由放射蟲硅質(zhì)巖、枕狀熔巖和蛇紋巖化的

53、超鎂鐵質(zhì)巖，構(gòu)成的三單元巖石組合，即后來為地質(zhì)學(xué)家所熟知的所謂Steinmann“三位一體”，代表傳統(tǒng)大地構(gòu)造意義上地槽發(fā)展早期階段巖漿活動的產(chǎn)物。60年代板塊學(xué)說，揭示了蛇綠巖組合與洋殼之間的驚人相似性，到70年代，蛇綠巖是大洋殘片的觀點，因而將其作為古板塊邊界的證據(jù)。,蛇綠巖的概念,1972年9月，在美國召開的彭羅斯（Penrose）蛇綠巖會議上，賦予蛇綠巖如下含義：1） 蛇綠巖是鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖的特征的巖石組合；2）蛇綠巖

54、不應(yīng)作為一種巖石名稱或填圖單元；3）完整的蛇綠巖層序由下而上包括：超鎂鐵質(zhì)雜巖、輝長巖類雜巖、鎂鐵質(zhì)席狀巖墻群和鎂鐵質(zhì)火山雜巖；4）伴生的巖石類型包括上覆沉積層序中的條帶狀硅質(zhì)巖、頁巖夾層和少量灰?guī)r；可填圖的巖石單元之間通常為斷層接觸，完整剖面可能缺失。因此，蛇綠巖可以是不完全的，肢解的或變質(zhì)的。,蛇綠巖套的組成及特點,深海沉積物：包括放射蟲硅質(zhì)巖、含鈣質(zhì)超微化石的灰?guī)r、頁巖和硬砂巖等。枕狀熔巖：以拉斑玄武巖為主，呈緊密堆積的巖枕

55、席狀巖墻群：互相緊挨著的輝綠巖墻組成，是巖漿沿張性裂隙先后依次貫入而成；堆積雜巖：為巖漿結(jié)晶分異作用所造成，下部為堆積的橄欖巖，上部為堆積的輝長巖。尚有英云閃長巖、斜長花崗巖等產(chǎn)于輝長巖頂部（基性巖漿結(jié)晶分異產(chǎn)物)變質(zhì)超鎂鐵質(zhì)雜巖：多期變形變質(zhì)純橄欖巖，常形成蛇紋化石橄欖巖或蛇紋巖。,,,薩嘎地區(qū)地層（構(gòu)造巖石地層）認(rèn)識,研究區(qū)地質(zhì)略圖和放射蟲化石點位置,正常地層——尹集祥（1988）、盛金章（1976）、丁林（2003）、1：2

56、5萬混雜堆積——吳浩若等（1997）、陳國銘等（1980）、錢定宇（1982）,,,,65Ma collision,桑單林化石點實測地層剖面圖,桑單林放射蟲化石點實測地層剖面圖,剖面位置：N 29º15′17″ E 85º14′52.4″巖石組合：灰色－灰綠色頁巖紫紅－灰綠色硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖和灰白色石英砂巖，向上砂巖含量增加變形特征：變形強(qiáng)烈，倒轉(zhuǎn)褶皺、逆沖斷層發(fā)育,桑單林實測剖面特征,,,桑單林實測剖面宏觀

57、特征,樣品處理過程與放射蟲組合采集放射蟲微體化石樣品10件，所采樣品由波蘭Jagiellonian大學(xué)分析鑒定 第11層灰綠色硅質(zhì)巖中放射蟲包括以下分子：Spongosaturninus sp. cf. S. ellipticus Campbell & Clark；Pseudoaulophacus riedeli Pessagno；Orbiculiforma sacramentoensis Pessagno and Pat

58、ellula planoconvexa (Pessagno)等屬晚白堊世Crucella easpartoensis放射蟲帶中Phaseliforma carinata亞帶相同，屬于晚白堊世Campanian（坎潘期）期放射蟲動物群,桑單林剖面11層放射蟲化石,,桑單林剖面16層放射蟲化石,Amphisphaera coronata (Ehrenberg)；Buryella hannae Bak & Barwicz-Pisko

59、rz；Buryella clinata Foreman；Buryella tetradica Foreman；Calocycloma ampulla (Ehrenberg)；Lamptonium fabaeforme constrictum Riedel and Sanfilippo；Lamptonium pennatum Foreman；Lithomespilus coronatus Squinabol；Lamptonium (?)

60、 colymbus Foreman以及Amphisphaera minor minor (Clark & Campbell)；Lamptonium sanfilippoae Foreman；Lithelius minor Jorgensen,16層放射蟲化石：低緯度地區(qū)始新世早期放射蟲組合，常見于地中海塞浦路斯 和墨西哥灣 地區(qū)，按照Foreman(1973) 和Riedel（1978）分類，屬于始新世早期Buryella cl

61、inata-Thursocyrtis ampla帶,表明早始新世時在薩嘎一帶存在海相沉積,蛇綠巖套的原生環(huán)境,（1）大洋中脊和大洋盆地：均形成于海底擴(kuò)張中心-大洋中脊環(huán)境，枕狀熔巖為洋脊。（2）弧后的邊緣海盆地：形成于弧后擴(kuò)張中心的洋殼殘片，其沉積層可能較厚，且含有較多安山巖類火成碎屑組分。（3）未成熟島?。簶?gòu)筑于大洋殼上，發(fā)育時間短，尚未出現(xiàn)大陸型地殼，其下墊的初始大洋殼，也形成于大洋中脊，其巖漿活動也是TH，如湯加、馬里亞納，這

62、些未成熟島弧水下采樣所證實。（4）洋島； （5）深大斷裂,,,,,Dilek(2011)年提出新的蛇綠巖劃分方案,以蛇綠巖生成環(huán)境為依據(jù)首先分出2個大類型與俯沖作用無關(guān)的蛇綠巖類型： 陸緣型（CM）：形成于初始大陸裂解之后大洋盆地演化的早期階段。 洋中脊型（MOR）：形成于靠近地幔柱（冰島）或遠(yuǎn)離地幔柱的洋中脊、靠近海溝的洋中脊或遠(yuǎn)離海溝的弧后擴(kuò)張脊上。 地幔柱型（P）：形成于靠近地幔柱的擴(kuò)張脊上，為洋底高原的一部分（加勒比高

63、原）與俯沖作用相關(guān)的蛇綠巖類型 俯沖帶上盤型（SSZ）：形成于俯沖帶上的伸展板塊， 包括伸展的初始弧后環(huán)境至弧前環(huán)境（BA－FA）、弧前環(huán)境（FA）、大洋和大陸弧后盆地（OBA 和CBA）。 火山弧型（VA）：形成于硅鎂質(zhì)弧背景上（如菲律賓和加利福尼亞Sierra Nevada）。,蛇綠巖的構(gòu)造侵位,蛇綠巖形成于洋中脊，邊緣海等海底擴(kuò)張環(huán)境，出露于板塊斂合邊界上，這種異地侵位現(xiàn)象正是海底擴(kuò)張，板塊俯沖碰撞造山作用導(dǎo)致的構(gòu)造侵位（又

64、叫冷侵位）的結(jié)果。據(jù)科爾曼（Coleman，1977）估計，顯生宙期間形成的大洋地殼總量與該時期構(gòu)造侵位的蛇綠巖套數(shù)量（即現(xiàn)殘存的洋殼碎片總量）之比為10萬：1。,完整蛇綠巖套的保存條件,七、埃達(dá)克巖及其構(gòu)造意義,adakite（埃達(dá)克巖）是一個經(jīng)常見及的巖石學(xué)名詞。由于這類巖石具有獨特的地球化學(xué)特點以及特殊巖石成因機(jī)理和成礦機(jī)制，因而在恢復(fù)巖石形成的大地構(gòu)造背景方面發(fā)揮著重要的作用。這一概念的提出才15 左右的時間，因而對它的確切

65、定義、識別標(biāo)志、巖石的具體形成過程及其大地構(gòu)造意義等仍存在不同的認(rèn)識。2000年國內(nèi)才正式引人埃達(dá)克巖這一概念，但已引起眾多學(xué)者的關(guān)注，發(fā)表了大量的文章。,1-埃達(dá)克巖的概念,埃達(dá)克巖（adakite）由Defant and Drummond （1990）提出，指由年齡≤25 Ma的洋殼俯沖形成的一套島弧巖漿巖系。在阿拉斯加阿留申群島中的埃達(dá)克島（Adak Island）發(fā)現(xiàn)，因而被稱之為埃達(dá)克巖。Defant and Drumm

66、ond最初的定義埃達(dá)克巖特點：（1）埃達(dá)克巖是一套火山巖和侵人巖組合，并非僅僅是一種巖石類型（2）巖相學(xué)上，埃達(dá)克巖變化較大，其主要礦物組合是：斜長石和角閃石，可以出現(xiàn)黑云母、輝石和不透明礦物；巖性：主要由安山質(zhì)、英安質(zhì)、流紋質(zhì)巖石所組成。,2-埃達(dá)克巖地球化學(xué)特征,化學(xué)成分：埃達(dá)克巖以SiO2≥56％、Al2O3≥15％（很少低于此值）和MgO通常小于3％（極少大于6％）為特點；Y＜18 *10-6 、Yb＜1.9 *10-6

67、；Sr>400*10-6同位素上主要表現(xiàn)為87Sr/86Sr＜0.7040形成環(huán)境上看，埃達(dá)克巖形成于島弧地區(qū)，是≤25Ma的熱俯沖洋殼熔融形成的。,根據(jù)Defant and Drummond最初的表述，我們可以將埃達(dá)克巖定義為：形成于島弧環(huán)境下高鋁、高鍶、貧稀土的一種特殊類型的巖石組合,主要巖石類型包括島弧安山巖、英安巖、流紋巖或英云閃長巖和奧長花崗巖，是板塊俯沖作用開始的標(biāo)志。,第一，定義是從地球化學(xué)特點出發(fā)的，不是按礦物

68、組合類型來劃分的巖石類型不同；野外我們不可能確定巖石是否是埃達(dá)克巖；第二，島弧是埃達(dá)克巖形成的重要大地構(gòu)造位置，也是對埃達(dá)克巖地球化學(xué)特點的解釋。是否只有島弧才有埃達(dá)克巖是目前爭論的問題。,,,,Defant and Drummond (1990) 定義的埃達(dá)克巖成因機(jī)制：由俯沖洋殼在角閃巖-榴輝巖相過渡帶的深度發(fā)生脫水熔融形成的，產(chǎn)于島弧環(huán)境，如環(huán)太平洋地帶。Defant and Drummond (1990)認(rèn)為：埃達(dá)克巖不可

69、能由基性巖漿的分離結(jié)晶、 地殼巖石的熔融、分離結(jié)晶和混染(A FC)、巖漿混 合以及地幔楔(受俯沖板片的流體交代過) 的熔融形 成, 只可能是俯沖的玄武質(zhì)洋殼熔融的結(jié)果。,埃達(dá)克巖與島弧火山巖區(qū)別,Defant and Drummond認(rèn)為埃達(dá)克巖與絕大多數(shù)來自于地幔楔(受俯沖大洋板片流體交代過) 的火山弧火成巖不同大多數(shù)島弧地區(qū)下地殼熔融發(fā)生的壓力較低（未達(dá)到角閃巖相-榴輝巖相過渡區(qū)），因而形成的熔體具有Eu的負(fù)異常，并且w（Al2