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1、,火成岩石学讲座 1 蛇绿岩：概述 定义、识别、岩石组合、地球化学、环境 2 花岗岩研究(1)：思考和问题 混合、结晶分离、构造环境、源岩 3 花岗岩研究(2)：分类 埃达克岩、分类 4 花岗岩研究(3)：方法和思路,蛇绿岩概论,1 蛇绿岩的定义 2 蛇绿岩的鉴别 3 蛇绿岩的岩石组合 4 蛇绿岩的地球化学 5 蛇绿岩的形成环境,1 蛇绿岩的定义,蛇绿岩的定义,蛇绿岩的定义,Lithology and thickness of a typical ophiolite sequence, based on the Samial Ophiolite in Oman. After Boudier a
2、nd Nicolas (1985) Earth Planet. Sci. Lett., 76, 84-92.,Bay of Islands, Canada,彭罗斯会议(1972)定义：蛇绿岩不是一个岩石的名称，而是具有特定成分的镁铁-超镁铁岩组合 一个完整的蛇绿岩包括（从下向上）： 超镁铁质杂岩 辉长质杂岩 镁铁质席状岩墙杂岩 镁铁质火山杂岩 伴生岩石: 上覆沉积岩系 豆荚状铬铁矿 富钠的长英质侵入岩和喷出岩,定义,定义,什么是Steinmann的“ 三位一体” ？ Steinmann (1926): 由蛇纹石化橄榄岩和少量 辉长岩、玄武岩组成的岩石群体，与深海 沉积物如放射虫燧石和粘土紧密共
3、生 Hess (1955) 建议将蛇纹岩、基性火山岩和燧 石岩的组合称为Steinmann的“ 三位一体”,争论的焦点 1 蛇绿岩是否包括深海沉积物 2 蛇绿岩是否产在板块扩张脊内,定义,硅铝壳之上的小洋盆,2 蛇绿岩的鉴别,是否蛇绿岩是一个地区研究的关键问题，是大地构造研究的前提 例如：华南显生宙大地构造格局？ 如何鉴别：靠两条腿：1，野外调查；2，地球化学 野外调查是基础，地球化学是关键；地球化学还可以修正和加深野外的认识,1，野外调查： 注意：岩石组合，剖面，混杂现象 （1）岩石组合 地幔橄榄岩、堆晶岩、辉长岩、辉绿岩墙、玄武岩（枕状熔岩）、硅质岩 其中，最重要的是地幔橄榄岩,区分地幔橄
4、榄岩和堆晶橄榄岩 地幔橄榄岩： 野外现象：具变质组构，无自形晶矿物，橄榄石和辉石它形；有斜方辉石残晶（它形、定向排列，经常绢石化） 矿物组成：以橄榄石为主，少量斜方辉石，很少单斜辉石 1，橄榄石，富镁：镁橄榄石（Fo88）； 2，辉石以斜方辉石为主，不可能以单斜辉石为主（橄榄石单斜辉石的组合不是地幔岩组合）,3，斜方辉石富镁：顽火辉石，斜顽辉石（En88） 4，通常无角闪石和金云母，更不可能有大量的角闪石和金云母 5，副矿物为尖晶石 地幔组构：橄榄石和辉石为变质组构，辉石可以是残晶状，尖晶石它形，布丁状定向分布,堆晶橄榄岩：具堆晶结构，橄榄石、辉石、尖晶石、铬铁矿为自形晶，定向排列；辉石呈条带
5、连续分布；有矿物分层现象，橄榄石和辉石交替为主,有地幔橄榄岩不等于有蛇绿岩，因为，地幔橄榄岩有两类：大洋岩石圈地幔和大陆岩石圈地幔 如何鉴别大洋岩石圈地幔和大陆岩石圈地幔？ 大洋岩石圈地幔蛇绿岩底部的单元 伴有蛇绿岩剖面 或伴有蛇绿混杂岩 大陆岩石圈地幔： 矿物组合中可以有石榴石、角闪石和金云母，甚至有相当的含量(饶拔寨) 可以伴有辉石岩和辉长岩,（2）蛇绿岩剖面 从下至上：地幔橄榄岩堆晶岩辉长岩辉绿岩墙玄武岩硅质岩 （3）混杂堆积：不同类型的岩石混杂分布 构造混杂岩 蛇绿混杂岩 堆积混杂岩,蛇绿混杂岩： 岩块：以镁铁质和超镁铁质岩石为主，包括玄武岩、辉绿岩、辉长岩、堆晶岩、地幔橄榄岩，可以有
6、灰岩、砂岩、硅质岩、花岗岩 基质：不同粒度的基性岩（主要为玄武岩）、硅质岩、绿片岩、兰片岩、蛇纹岩、砂泥质岩等,堆晶岩是否蛇绿岩？ （1）与地幔橄榄岩伴生的堆晶岩可能 （2）与玄武岩伴生的堆晶岩可能 （3）单独的堆晶岩（包括辉长岩）？ （4）与铜镍矿、铂钯矿和钒钛磁铁矿伴生的堆晶岩不可能,地球化学上如何鉴别蛇绿岩： 1，SiO2，是否以玄武岩为主（皖南） 2，K2O，是否1 %(通常0.4 %)（皖南） 3，REE型式，是否LREE亏损（丹凤） 4，是否存在典型的OIB（Th/Ta=1，与夏威夷对比）（孟连，拉配泉，饶河）,鉴别,产于陆壳上的火成岩不是蛇绿岩 陆壳火成岩：层状侵入体、环状侵入体
7、、分异的小岩株、岩床、岩墙、岩盆、包体等 侵入陆壳岩石中的岩墙群不同于蛇绿岩中的席状岩墙群，注意有否不对称冷凝边 蛇绿岩成员不可能有明显的陆壳混染现象,下列情况不是蛇绿岩： 火山岩组合以安山岩为主 火山岩以中酸性火山岩为主 玄武岩、安山岩、流纹岩同等发育 主要由洋岛玄武岩（OIB）组成 火山岩夹在沉积岩层中或火山岩整合在沉积岩之上 枕状熔岩蛇绿岩 放射虫硅质岩蛇绿岩,野外产状不清和混杂现象十分强烈的情况下，要借助地球化学方法加以判别，对于玄武岩来说： 碱性玄武岩、洋岛拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩不大可能是蛇绿岩的成员 K2O含量1、Al2O32的样品最好不考虑,关键在围岩 辉长岩？变质岩？花岗岩？
8、,日喀则玻安岩席状岩墙群,3 蛇绿岩岩石组合,4个单元: 变质橄榄岩单元 深成杂岩单元 席状岩墙群单元 喷出岩单元,岩石组合,岩石组合,变质橄榄岩单元：方辉橄榄岩、二辉橄榄岩，少量纯 橄岩及斜长二辉橄榄岩 石榴石二辉橄榄岩、角闪石橄榄岩问题 深成杂岩单元：辉长岩、镁铁质及超镁铁质堆晶岩 单一的大岩浆房经结晶分离模型 不同岩体焊接在一起的镁铁-超镁铁岩聚合体,岩石组合,3 席状岩墙群单元：蛇绿岩特有的岩石组合 成分：IAT、苦橄岩、辉长岩、斜长花岗岩和玻 安岩组成 对称与不对称冷凝边 100的岩墙,日喀则席状岩墙群,不对称冷凝边,岩墙群不对称冷凝边 的形成方式,A,A,A,A,A,B,B,B,C
9、,岩石组合,4 喷出岩单元 成分：玄武岩、安山岩、玻安岩、钠长岩以及角砾 岩等 角砾：镁铁-超镁铁岩（包括地幔岩），玄武岩角砾 最常见， 胶结物：火山碎屑及泥质和硅质胶结，可含放射虫 化石,岩石组合,斜长花岗岩：中国人的贡献 李武显和李献华（2003）：4类：结晶分异型花岗岩，剪切型，俯冲型，仰冲型 与蛇绿岩有关的斜长花岗岩：洋脊扩张时或稍后形成的，可以鉴别蛇绿岩的时代 与蛇绿岩无关的斜长花岗岩：埃达克岩板块俯冲形成，晚于蛇绿岩斜长花岗岩,岩石组合,4 喷出岩单元 成分：玄武岩、安山岩、玻安岩、钠长岩以及角砾 岩等 角砾：镁铁-超镁铁岩（包括地幔岩），玄武岩角砾 最常见， 胶结物：火山碎屑及泥
10、质和硅质胶结，可含放射虫 化石,4 蛇绿岩地球化学,蛇绿岩的地球化学类型： 1 MORB: N-MORB E-MORB 2 IAT 3 Boninite OIB,（一）熔岩和辉绿岩的地球化学,蛇绿岩的地球化学特征最集中地体现在熔岩和辉绿岩中 辉长岩和堆晶岩由于经历了不同程度的分离结晶作用，原始岩浆性质已很难追踪 地幔橄榄岩Mg、Fe含量高，微量元素，尤其是HFSE和REE含量低，分析难度大,几种现象： （1）IAT为主，有少量MORB或玻安岩 岛弧及其相关环境 （2）以MORB为主或仅有MORB 弧后盆地或陆间洋盆环境 （3）以玻安岩为主或仅有玻安岩 弧前环境 （4）除IAT或MORB外，还伴
11、有OIB 洋岛环境,（3）以玻安岩为主或仅有玻安岩 实例：丁青东岩体、大岔大坂、索伦山 显示了弧前环境的特征 （4）除IAT或MORB外，还伴有OIB 实例：在西准噶尔、昌宁-孟连和西藏阿里地区 指示洋盆内地幔柱岩浆比较活跃。,（二）玻安岩,Boninite: 富Si, Mg, Ni, Cr, 贫Ti, Y, Yb SiO2=5260% MgO=9%25%(安山岩平均4.36%) Mg=0.550.83 TiO2平均0.2%(很少0.4%) Ti/Zr=2367 Yb为球粒陨石的25倍 U型的REE分布,日喀则,日喀则,日喀则,日喀则,丁青,丁青,丁青,（三）OIB,OIB形成模式,地球化学标
12、志：富Fe、Ti、P，ThTa LREE/HREE强烈分离的型式， 成因：地幔热点 环境：洋岛、海山、洋底高原 意义：有洋盆存在 问题：OIB与CFB不易区别,实例：阿尔金的红柳沟蛇绿岩 熔岩的TiO2=2.34%4.17%，Ti/V平均为51，Zr/Nb=4.64.8，Zr/Y5，LREE和HREE明显分离，(La/Yb)N=6.613.6，Nd(t)=3.85.1，Th/Ta=1.01.3,云南孟连 OIB整合产于含化石（珊瑚，蜓，海百合茎）的碳酸盐岩之下，玄武岩是浅海的？昌宁-孟连带不是蛇绿岩而是大陆裂谷？ 碳酸盐岩不是产于大陆边缘，而是远离大陆的海台环境，洋岛的认识才得到大多数人的认可
13、,简单判断玄武岩形成环境的方法： 先决条件：是蛇绿岩 看TiO2： MORB平均1.2-1.5 % IAT平均0.8 % Boninite 2 %,玄武岩判别图的使用 1 野外确认为蛇绿岩的，可用以进一步探讨蛇绿岩的环境和成因 2 野外确认不是蛇绿岩的，即使落入蛇绿岩区域，也不能认为它是蛇绿岩 3 野外不能确认其是否蛇绿岩的样品，可依据地球化学标志来识别 4 慎用LILE，主要用HFSE 5 判别顺序：首先检查有无板内玄武岩并剔除之，再区分MORB和IAT,5 蛇绿岩形成环境 岛弧、弧前、弧后以及陆间洋盆等，归结为SSZ和陆间洋盆两种环境 大洋环境？,（一）SSZ（消减带之上的）环境,SSZ型
14、蛇绿岩形成模式,岛弧、弧前和弧后环境均位于消减带之上，因此，均可归结为SSZ环境 古亚洲洋、秦祁昆、新特提斯以及环太平洋蛇绿岩大多产于SSZ环境 MORB、IAT、玻安岩，埃达克岩，高Nb玄武岩,科迪勒拉型蛇绿岩形成模式,岛弧组合： 玄武岩和辉绿岩IAT 辉长岩贫Ti 堆晶岩层序(从下向上)：橄榄岩单辉橄榄岩辉长岩（矿物结晶顺序：橄榄石单斜辉石斜长石） 地幔橄榄岩方辉橄榄岩,弧前组合（玻安岩组合）： 熔岩和辉绿岩Boninite和IAT 辉长岩苏长岩和苏长辉长岩 堆晶岩层序：橄榄岩斜方辉石岩辉长岩（矿物顺序：橄榄石斜方辉石斜长石） 地幔橄榄岩方辉橄榄岩,（二）陆间洋盆环境 只有MORB，没有I
15、AT，没有岛弧岩浆岩,MORB组合： 玄武岩和辉绿岩MORB 辉长岩Ti含量中等 堆晶岩层序橄榄岩橄长岩辉长岩（矿物顺序：橄榄石斜长石单斜辉石） 地幔橄榄岩二辉辉橄榄岩,陆间洋盆蛇绿岩形成模式,红海和大西洋都属于陆间洋盆。红海为初始洋盆，为小洋盆；大西洋为成熟洋盆，为大洋盆。分别相当于威尔逊旋回的红海阶段和大西洋阶段 地中海似乎也是陆间洋盆，为洋盆萎缩阶段的残余海（威尔逊旋回的地中海阶段）。但是，洋盆虽小，内部消减作用非常频繁，有洋内俯冲，仍然为SSZ型的,古特提斯蛇绿岩产于陆间洋盆环境 熔岩均为MORB 既无IAT又无玻安岩，但有阿拉斯加型岩体出露（活动陆缘环境） 蛇绿岩带的两侧均有前寒武纪
16、基底岩系，通常一侧为被动陆缘，另一侧为活动陆缘,（三）MORB如何区分是SSZ还是陆间洋盆环境？,当IAT与MORB同时存在时，SSZ环境 当仅有MORB时，两种环境都是可能的 如：铜厂街蛇绿岩，仅见MORB，其两侧均为具古老陆壳基底的地层：西侧为被动陆缘，东侧为活动陆缘，为陆间洋盆环境 如：温都尔庙蛇绿岩，MORB。考虑周围地质资料，主要由蛇绿岩、岛弧岩浆岩、增生楔、混杂岩、微陆块和消减杂岩构成，有埃达克岩，推测弧后盆地环境可能更合适一些,小结 蛇绿岩研究关键抓三条： 1，野外调查是否蛇绿岩？重点在地幔橄榄岩 2，地球化学蛇绿岩性质？重点在玄武岩，关键在主元素和微量元素，次为 NdSr 同位
