《04岩石构造组合与板块构造(2015)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《04岩石构造组合与板块构造(2015)（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大地构造环境与岩石组合 一 威尔逊旋回 大陆岩石圈由崩裂开始 以裂谷为生长中心的雏形洋区渐次形成洋中脊 扩散出现洋盆进而成为大洋盆 而后大洋岩石圈向两侧的大陆岩石圈下俯冲 俯冲作用 消亡 洋壳进入地幔而重熔 从而洋盆缩小 或发生大陆渐次接近 碰撞 出现造山带 遂拼合成陆的过程 大陆岩石圈在水平方向上的彼此分离与拼合运动的一次全过程 造山运动 由J F 杜威和K C A 伯克在1974年提出 为纪念加拿大地质学家J T 威尔逊而命名 威尔逊旋回 由起始到终结经历了萌发期 青年期 成熟期 衰落期 终结期 地缝合线来表达 相对应的实例为东非裂谷 红海亚丁湾 大西洋 太平洋 地中海 喜马拉雅山 洋盆开
2、合的多阶段发展模式1 萌芽阶段 在陆壳基础上拉张开裂形成大陆裂谷 尚未形成海洋环境 如东非裂谷 2 初始阶段 陆壳继续开裂 开始出现狭窄的海湾 局部已经出现洋壳 如 红海 亚丁湾 3 成熟阶段 大洋中脊向两侧不断增生 海洋边缘又出现俯冲 消减现象 所以大洋迅速扩张 如大西洋 4 衰退阶段 洋脊继续扩张增生 大洋边缘一侧或两侧出现强烈的俯冲 消减作用 海洋总面积渐趋减小 如太平洋 5 残余阶段 随着洋壳海域的缩小 两侧陆壳地块相互逼近 其间仅存残留小型洋壳盆地 如地中海 6 消亡阶段 海洋消失 大陆相碰 大陆边缘强烈变形隆起成山 如喜马拉雅山 阿尔卑斯山脉 二 岩石组合与构造环境 岩石构造组合
3、igneouspetrotectonicassemblage 表征大地构造环境与板块或大陆块体边界的性质 Condie 1982 花岗闪长岩 Granodiorite 与英云闪长岩 Tonalite 和奥长花岗岩 Trondhjemite 共生在一起 常成为TTG组合 在大陆边缘岩浆弧靠海沟一侧的外带发育 花岗闪长岩与花岗岩共生在一起 为 组合 常常表征大陆边缘岩浆弧靠内陆一侧的内带环境 岩石构造组合 petrotectonicassemblage 表示板块构造环境 边界或内部 特征的岩石组合 岩石构造组合分析是恢复古板块构造格局和历史的基本手段 火成岩岩石构造组合 在一定构造环境下所产生的具
4、有相似的岩石化学 地球化学特征的一种或几种火山岩组合或 和 侵入岩组合的总称 洋中脊岩浆岩组合 早期火山岩组合 洋岛岩浆岩组合 俯冲带岩浆岩组合 碰撞带岩浆岩组合 碰撞后陆内岩浆岩组合 大陆裂谷岩浆岩组合 克拉通岩浆岩组合 ExamplesofPlateBoundaries ConvergentMargins AlaskanVolcanoes TheMid OceanRidgeSystem Figure13 1 AfterMinsteretal 1974 Geophys J Roy Astr Soc 36 541 576 OceanicCrustandUpperMantleStructure
5、TypicalOphiolite AfterBoudierandNicolas 1985 EarthPlanet Sci Lett 76 84 92 异剥橄榄岩 Lithologyandthicknessofatypicalophiolitesequence basedontheSamialOphioliteinOman 一 洋中脊岩石组合 Layer4 Ultramaficrocks Ophiolites baseof3Bgradesintolayeredcumulatewehrlite gabbroWehrliteintrudedintolayeredgabbrosBelow cumula
6、tedunitewithharzburgitexenolithsBelow atectoniteharzburgiteanddunite unmeltedresiduumoftheoriginalmantle 洋中脊玄武岩 MORB 辉绿岩岩墙 辉长岩及其堆晶岩 斜长花岗岩 plagiogranite 变质橄榄岩等 低K2O 常常 0 2 TiO2 亏损特征明显 很低87Sr 86Sr初始值 0 7035 La Yb N La Sm N比低 REE为平坦型亏损不相容元素 Nb Zr Y MORB N或E MORB T MORB CIPW ol di hy 斑晶普通辉石为唯一辉石 无opx 以及
7、两个世代ol 区别于岛弧TH 洋岛TH和大陆TH 岩相学特征 普通辉石为唯一辉石和两个世代ol 与碱性ol玄武岩一样 它们之间区别在于有无ne norm或用SiO2 alk图可清楚的区分开 TH位于亚碱性区 subalkalic 演化趋势为TH 1 岩浆岩组合 辉绿岩岩墙以及均质辉长岩 低K2O的ol TH质 堆晶岩 纯橄榄岩 橄长岩 辉长岩 斜长花岗岩 堆晶岩特征表明MORB的原生岩浆在低压岩浆房内ol大量晶出 由Fo Fa二元系相图和自然界玄武岩ol斑晶组成可知 晶出的ol比进化的岩浆中MgO含量要高出许多 大量ol的晶出必驱使进化的岩浆中FeO MgO的快速升高 这是致使进化岩浆具有富F
8、e的TH趋势的关键因素 变质橄榄岩 以方辉橄榄岩 harz 为主 加亏损的二辉橄榄岩 Lherz Pl相或Sp相 并以变质结构区别于堆晶形成的橄榄岩 洋中脊 MOR 斜长花岗岩 以低K2O SiO2 K2O图中为LKCA 无or实际矿物 TH系列 CA系列 SiO2 FeO MgO图 AC和A 碱钙性和碱性 Peacock碱钙指数 Pearce图解 1984 如Nb Y Ta Yb Rb Y Nb Rb Yb Ta 中位于ORG 洋中脊花岗岩 区为特征 区别于俯冲环境有关的岛弧和大陆边缘弧中的TTG组合 英云闪长岩 奥长花岗岩 TT 花岗闪长岩 以AC和A及Pearce图解中位于ORG区别于弧
9、前和弧后盆地以及TH岛弧中的斜长花岗岩 洋脊斜长花岗岩 产于蛇绿岩套中的暗色矿物主要为Hb 角闪石 无碱性长石 位于QAP分类 LeMaitre 1989 中石英闪长岩和英云闪长岩区 更确切的说 应位于QP边上 的一类岩石 以低K2O为重要特征 分类 与俯冲作用无关的 subduction unrelated MOR 俯冲作用诱发的脊 subduction inducedridges 正常的 火山岩为N typeMORB者 如某些弧后盆地扩张脊 SSZ型 supra subductionzone 火山岩为岛弧TH或高镁安山岩 HMA boninite 如某些弧前盆地脊 按Peacock碱钙指数
10、 斜长花岗岩依次变化为 洋中脊扩张 MOR 者为AC 碱钙性 SSZ扩张脊 SSZridges 即弧前 fore arc 扩张脊 为C 钙性 正常的弧后扩张脊 back arcridge 为CA 钙碱性 在Nb Y图上 Pearce等 1984 MOR和弧后脊者位于ORG区 SSZ脊者位于ORG VAG区或VAG区 MORS型蛇绿岩 火山岩 大洋拉斑玄武岩MORB 堆晶岩 纯橄岩 橄长岩 橄榄辉长岩 斜长花岗岩 即岩浆结晶顺序为橄榄石 O1 斜长石 Pl 单斜辉石 Cpx 并且橄榄石Mg 高于斜方辉石 斜方辉石Mg 甚至低于74 和单斜辉石 甚至低于82 副矿物尖晶石的Cr 低于60 地慢橄榄
11、岩 一般为二辉橄榄岩 含有少量纯橄岩和方辉橄榄岩 并且LREE为亏损型 无交代作用记录 方辉橄榄岩全岩化学成分Mg 大于90 原始地慢经过部分熔融的残留地慢橄榄岩 纯橄岩Mg 介于80 90 可能是熔体早期分离结晶的产物 斜长花岗岩 具AC和A特征 Peacock指数 无TTG组合 铬铁矿床 一般不发育大型 MORS型和SSZ型蛇绿岩 套 的区别 原始岩浆在低压 0 9kbar 条件下 与正常洋壳下的地慢橄榄岩所处的深度一致 橄榄石的结晶温度高于斜长石 斜长石高于单斜辉石 Mg MgO关系图解中若呈平行相关 说明橄榄岩为地幔橄榄岩 非堆晶岩 SSZ 岛弧 弧前与弧后盆地 型蛇绿岩 火山岩 岛弧
12、拉斑玄武岩IAT 玻安岩即HMA MA MD 镁安山岩 镁英安岩 等 堆晶岩 纯橄岩 异剥橄榄岩 单斜辉石岩 二辉石岩 即岩浆结晶顺序为橄榄石 O1 单斜辉石 Cpx 斜方辉石 Opx 斜长石 P1 并且斜方辉石 单斜辉石和橄榄石的Mg 较为接近 副矿物尖晶石的Cr 高于60 地慢橄榄岩 方辉橄榄岩 有明显交代作用记录 并且LREE富集的U型配分模式 与复杂的源区 包括不同部分熔融程度的地幔橄榄岩 丰富的流体活动以及部分熔融的熔体与残留地幔橄榄岩的再反应均有关系 斜长花岗岩 具C和CA特征 还出现TTG组合 稀土元素配分图有明显的负Eu异常 并呈强轻稀土富集型 铬铁矿床 大型 原始岩浆在高压下
13、 10kbar 橄榄石的首晶区变小 辉石首晶区变大 斜长石变得不稳定 在已确定蛇绿岩的前提条件下 Pearce 1982 的Cr Y图 Cr Ce Sr图和Th Yb Ta Yb图将有助于区别这两类蛇绿岩 分离结晶作用形成结晶堆积物 Eu正异常 分离结晶作用形成残余熔融体 Eu负异常 蛇绿岩 ophiolite 稀土元素配分曲线图中整体为平坦型 说明源区没有经过大的分异 无Eu异常说明无分异作用 橄榄岩痕量元素整体较平坦 均在1附近 说明源区为未分异的地幔橄榄岩 洋中脊沉积类型 颗粒细小的深海沉积物及深海沉积岩 如页岩 燧石岩 硅质岩 红黄色含金属沉积物及生物成因的远洋石灰岩等 岩石的类型特征
14、取决于水温 水的深度以及沉积时与大陆和海底火山的距离 在洋中脊扩张中心形成的拉张盆地中 还有来自附近因断裂抬升的洋壳角砾岩 角砾岩成分为基性火成岩 2 沉积岩组合 扩张的洋中脊热流值数倍高于一般的大洋底部 因此在这一地带形成了热水对流系统及相应的变质岩组合 海水可以通过地壳的断裂向下渗透使得洋壳的火成岩发生变质 变质的产物以沸石相 葡萄石 绿纤石相 绿片岩相的浅变质岩为主 向深部则可出现角闪岩相 断裂发育处糜棱岩及碎裂岩也广泛出现 3 变质岩组合 洋中脊岩浆活动模型 据Nisbet Fowler1978 转引自Wilson 1989 a 快速扩张的洋中脊b 慢速扩张的洋中脊1 熔体 2 未上升
15、的熔体 3 熔融残留的晶体 Figure13 15 AfterPerfitetal 1994 Geology 22 375 379 Amodernconceptoftheaxialmagmachamberbeneathafast spreadingridge 富集型海洋岩浆岩组合 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 洋岛拉斑玄武岩 OIT 洋岛碱性玄武岩 OIA Na质系列 TAS分类 LeMaitre 1989 的夏威夷岩 S1 玄武粗面安山岩 S2 和歪长粗面安山岩 S3 粗面岩类 碱性
16、流纹岩 响岩 以及相应的侵入岩类 如辉长岩 碱性辉长岩 二长辉长岩 二长闪长岩 二长岩 正长岩 碱性花岗岩 霞石正长岩等玄武岩之上常为灰岩覆盖 来源于富集型地幔 与地幔柱或超级地幔柱活动有关 二 洋 内 岛岩石组合 岛弧环境 洋内岛弧 大陆岛弧 陆源弧等 板块内部 地幔热柱地幔热柱的上升引起减压熔融 产生的岩浆热点之上形成海底火山 当火山在热点附近的时候 始终是活动的 但是由于板块的移动 最后火山会移离热柱 此后便经受剥蚀而渐渐消失 夏威夷火山链 岩石组合上以宽的岩石组成谱系 出现OIA和双峰式组合 玄武岩B 粗面岩T 响岩或玄武岩B 碱性流纹岩R 碱性粗面岩T OIT在矿物学上ol只作为斑晶出现 基质中无ol 有两种辉石 cpx opx 有高的hy norm K2O常常 0 2 OIA包括碱性ol玄武岩 碧玄岩和霞石岩 玄武岩四面体分类 在矿物学上有2个世代的ol 斑晶和基质 只有一种cpx 以有Ne norm alk Na2O K2O 高 位于TAS分类图中S1区和U1区 w K2O 常常 0 2 区别于MORS的TH 以缺失或极少量中性岩为特征的双峰式组合 区别于岛弧和大陆边缘弧
