高级岩浆岩石学.ppt

1、高级岩浆岩石学高级岩浆岩石学（2）2.2.岩浆岩与大地构造的关系岩浆岩与大地构造的关系 岩浆岩不仅是探测地球深部的岩浆岩不仅是探测地球深部的“探针探针”和和“窗口窗口”，而且是板块运动过程与大而且是板块运动过程与大地构造事件的记录。地构造事件的记录。因此，因此，可以运用岩浆岩记录来判断大地可以运用岩浆岩记录来判断大地构造环境，恢复再造大地构造的空间格构造环境，恢复再造大地构造的空间格局及时间演化（过程）。局及时间演化（过程）。岩石构造组合及构造岩浆分析岩石构造组合及构造岩浆分析 岩石构造组合岩石构造组合(petrotectonic assemblage)(petrotectonic assem

2、blage)是是指表示板块边界或特定的板块内部环境特征的指表示板块边界或特定的板块内部环境特征的岩石组合。岩石组合。构造构造-岩浆类型岩浆类型：与火成岩岩石构造组合基本：与火成岩岩石构造组合基本上是同义的，指在一定构造环境下所产生的具上是同义的，指在一定构造环境下所产生的具有共同的岩石化学、地球化学特征的一种或几有共同的岩石化学、地球化学特征的一种或几种火山岩组合或种火山岩组合或(和和)侵入岩组合的总称。侵入岩组合的总称。岩石构造组合分析岩石构造组合分析是恢复古板块构造格局和历是恢复古板块构造格局和历史的基本手段。史的基本手段。岩浆岩岩浆岩-构造组合类型构造组合类型洋中脊岩浆岩组合洋中脊岩浆岩

3、组合洋岛岩浆岩组合洋岛岩浆岩组合俯冲带岩浆岩组合俯冲带岩浆岩组合碰撞带岩浆岩组合碰撞带岩浆岩组合碰撞后陆内岩浆岩组合碰撞后陆内岩浆岩组合大陆裂谷岩浆岩组合大陆裂谷岩浆岩组合克拉通岩浆岩组合克拉通岩浆岩组合洋中脊岩浆岩组合洋中脊岩浆岩组合洋岛岩浆岩组合洋岛岩浆岩组合俯冲带岩浆岩组合俯冲带岩浆岩组合碰撞带岩浆岩组合碰撞带岩浆岩组合碰撞后陆内岩浆岩组合碰撞后陆内岩浆岩组合大陆裂谷岩浆岩组合大陆裂谷岩浆岩组合克拉通岩浆岩组合克拉通岩浆岩组合洋中脊岩浆岩组合洋中脊岩浆岩组合的主要特征洋中脊岩浆岩组合的主要特征 主要岩石类型:N-MORB,E-MORB,T-MORB 很低K2O 亏损特征明显:很低87Sr

4、/86Sr初始值(0.7035)(La/Yb)Nb比低,REE为平坦型 亏损不相容元素 来源于亏损型地幔 E-MORB 及准洋脊型玄武岩问题洋岛岩浆岩组合洋岛岩浆岩组合岩浆岩岩浆岩-构造组合与板块构造的时空关系构造组合与板块构造的时空关系夏威夷群岛火山岩分布夏威夷群岛火山岩分布图图夏威夷冰岛世界大火成省分布图世界大火成省分布图洋岛岩浆岩组合的主要特征洋岛岩浆岩组合的主要特征 为富集型的海洋岩浆岩组合。岩石类型为碱性玄武岩与富集型拉斑玄武岩及相应的侵入岩。富不相容元素，（La/Yb)N比可达10，87Sr/86Sr初始值较高,可达0.707。玄武岩之上常为灰岩覆盖。来源于富集型地幔，与地幔柱或超

5、级地幔柱活动有关。地幔柱地幔柱地幔柱Figure 15-14.Diagrammatic cross section illustrating possible models for the development of continental flood basalts.DM is the depleted mantle(MORB source reservoir),and the area below 660 km depth is the less depleted,or enriched OIB source reservoir.Winter(20010 An Introduction

6、to Igneous and Metamorphic Petrology.Prentice Hall.俯冲带岩浆岩组合俯冲带岩浆岩组合岩浆岩岩浆岩-构造组合与板块构造的时空关系构造组合与板块构造的时空关系岛弧岩浆岩组合岛弧岩浆岩组合岛弧岩浆岩组合岛弧岩浆岩组合大陆边缘岩浆弧大陆边缘岩浆弧南美西部俯冲带岩浆岩组合的主要特征俯冲带岩浆岩组合的主要特征 岩石类型为钙碱性系列及岛弧拉斑系列火岩石类型为钙碱性系列及岛弧拉斑系列火山岩组合（山岩组合（B-BA-A-D-RB-BA-A-D-R）及钙碱性系列花）及钙碱性系列花岗岩类岩石组合。岩浆混合作用发育。岗岩类岩石组合。岩浆混合作用发育。岩石中较高岩石中较

7、高AlAl2 2O O3 3,低低TiOTiO2 2（在玄武岩中（在玄武岩中1%1%左右），亏损高场强元素（左右），亏损高场强元素（Nb,Ta,Zr,Hf)Nb,Ta,Zr,Hf)。横跨岩浆弧方向显示成分极性。横跨岩浆弧方向显示成分极性。岩浆弧类型的多样性：岛弧岩浆弧类型的多样性：岛弧-陆缘弧；大陆缘弧；大洋岛弧洋岛弧-大陆岛弧；成熟岛弧大陆岛弧；成熟岛弧-不成熟岛弧；不成熟岛弧；压型岛弧压型岛弧-张性岛弧；滞后弧岩浆岩。张性岛弧；滞后弧岩浆岩。钙碱性系列及岛弧拉斑系列火山岩组合钙碱性系列及岛弧拉斑系列火山岩组合钙碱性花岗岩组合钙碱性花岗岩组合岩浆混合花岗岩岩浆混合花岗岩岩浆混合花岗岩岩浆混合

8、花岗岩岩浆证据：包体的岩浆流动构造岩浆证据岩浆证据：淬火结构与构造：淬火结构与构造混合及成分交换的证据：渐变的接触边界碰撞带岩浆岩组合碰撞带岩浆岩组合碰撞造山带及有关岩浆活动碰撞造山带及有关岩浆活动Qomolangma青藏高原构造简图青藏高原构造简图喜马拉雅型碰撞造山带结构喜马拉雅型碰撞造山带结构西藏马区不整合西藏马区不整合K2shTr(Tr(第三纪火山岩第三纪火山岩)Unconformity at Maqu K2sh（Shexing Formation）E1-2(Linzizong volcanic strata）EKE1-2K2KEDeformationFacies:subaerialsu

9、bmarineAt ZhongbaAt GambaWan et al.,2002白云母花岗岩白云母花岗岩柴北缘榴辉岩柴北缘榴辉岩柴北缘榴辉岩柴北缘榴辉岩碰撞带岩浆岩组合的主要特征碰撞带岩浆岩组合的主要特征 特征岩石：高铝花岗岩，尤其是含白云特征岩石：高铝花岗岩，尤其是含白云母花岗岩；高母花岗岩；高AlAl2 2O O3 3、高高SiOSiO2 2、高高K K2 2O O酸酸性火山岩。性火山岩。高高8787Sr/Sr/8686SrSr初始值，低初始值，低 NdNd值，表明陆值，表明陆壳组分的显著贡献。壳组分的显著贡献。常与磨拉石建造相伴。常与磨拉石建造相伴。碰撞后陆内岩浆岩组合碰撞后陆内岩浆岩组

10、合tephritelatite and trachytePost-collisional volcanic rocksleucite phonolitePeridotite nodules-bearing tephrite碱长花岗岩碱长花岗岩藏北新生代火山岩藏北新生代火山岩TASTAS图图-北羌塘省钾质火山岩；北羌塘省钾质火山岩；-北羌塘省碱性火山岩北羌塘省碱性火山岩-中昆仑中昆仑-可可西里省；可可西里省；-西昆仑省；西昆仑省；-西羌塘省西羌塘省364044485256606468727680SiO wb%0246810121416Na2O+K2O wb%碱性亚碱性2藏北新生代火山岩南亚带藏北

11、新生代火山岩南亚带SiO2SiO2K2OK2O图图SHO钾玄岩系列；HK-CA高钾钙碱性系列；CA钙碱性系列；LK-CA低钾钙碱性系列1-北羌塘省钾质火山岩；2-北羌塘省碱性火山岩；3-西羌塘省40 44 48 52 56 60 64 68 72 76SiO2012345678910K2OSHOCALK-CAHK-CA123Slab break-offLALLLLAAAA4 0-3 0 Ma2 0-1 0 Ma5 Ma4526 Ma2510Ma碰撞后陆内岩浆岩组合的特征碰撞后陆内岩浆岩组合的特征 特征岩石：高钾火山岩（特征岩石：高钾火山岩（H-CAH-CA到到SHOSHONITE SHOSHO

12、NITE 系列）；大面积熔结凝灰岩；系列）；大面积熔结凝灰岩；碰撞后（滞后型）弧火山岩等。碰撞后（滞后型）弧火山岩等。同位素、微量元素地球化学显示出陆壳同位素、微量元素地球化学显示出陆壳组分对岩浆的明显贡献。组分对岩浆的明显贡献。区域地质的综合分析表明为碰撞后陆内区域地质的综合分析表明为碰撞后陆内环境环境。大陆裂谷岩浆岩组合大陆裂谷岩浆岩组合 Continental Alkaline Magmatism.The East African Rift Figure 19-2.Map of the East African Rift system(after Kampunzu and Mohr,19

13、91),Magmatic evolution and petrogenesis in the East African Rift system.In A.B.Kampunzu and R.T.Lubala(eds.),Magmatism in Extensional Settings,the Phanerozoic African Plate.Springer-Verlag,Berlin,pp.85-136.Winter(2001)An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology.Prentice Hall.大陆裂谷岩浆岩组合的主要特征大

14、陆裂谷岩浆岩组合的主要特征 早期岩浆岩富碱、富不相容元素，随着裂早期岩浆岩富碱、富不相容元素，随着裂谷的发展，碱度及富集程度逐渐降低，最谷的发展，碱度及富集程度逐渐降低，最后可达后可达MORBMORB（洋壳）。（洋壳）。常出现双峰式岩浆岩组合。常出现双峰式岩浆岩组合。岩石呈对称分布：两侧老、富碱；中央新、岩石呈对称分布：两侧老、富碱；中央新、贫碱。贫碱。构造岩浆分析构造岩浆分析 原则：原则：(1)(1)充分运用岩石构造组合，考虑区域地质背景。充分运用岩石构造组合，考虑区域地质背景。(2)(2)全面考虑常量、痕量及稀土元素的特点，正全面考虑常量、痕量及稀土元素的特点，正确运用判别图解。确运用判别

15、图解。(3)(3)在构造复杂地区对构造在构造复杂地区对构造-岩片的研究方法：先岩片的研究方法：先解析、后综合。解析、后综合。(4)(4)通过全面综合分析，再造构造格局、恢复演通过全面综合分析，再造构造格局、恢复演化历史。化历史。构造岩浆分析举例构造岩浆分析举例l南美与非洲南美与非洲（大西洋打开的轨迹大西洋打开的轨迹）l西南三江洋盆扩张量及板块消减西南三江洋盆扩张量及板块消减量的估算量的估算l三江微陆块的构造归属三江微陆块的构造归属l三江义敦张性岛弧三江义敦张性岛弧l青藏高原地质事件序次青藏高原地质事件序次l区分两类造山过程区分两类造山过程南大西洋打开轨迹南大西洋打开轨迹南大西洋打开前的复原图南大西洋打开前的复原图估算大洋扩张宽度及板块消减宽度估算大洋扩张宽度及板块消减宽度辅助判断构造块体的归属三江义敦岛弧 三江义敦张性岛弧三江义敦张性岛弧Q4Q1-Q3N1E3E2E1K2K1J3J2J1T3N2Collision rate,mm/aUplift height,mUplift rate,mm/aCrustal thicknes,kmHistogram ofgranitesHistogram ofvolcanics青藏高原主要地质事件序次青藏高原主要地质事件序次A.升温升温增厚增厚隆升隆升B.增厚增厚升温升温隆升隆升p2p13T123T两类造山带的演化轨迹两类造山带的演化轨迹