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1、 1 附录附录 4 4- -2 2- -D D 火山岩（及共生侵入岩）的大地构造相火山岩（及共生侵入岩）的大地构造相岩石岩石构造构造组合组合 （一）洋中脊扩张（一）洋中脊扩张（MidMid- -Ocean Ridge SpreadingOcean Ridge Spreading） （） （MORSMORS）环境的火山岩组合）环境的火山岩组合 洋中脊玄武岩（MORB）辉绿岩岩墙和岩席辉长岩及其堆晶岩斜长花岗岩（pl-r）变质 橄榄岩。其中火山岩为 MORB，即低 K2O（0.2wt%）的橄榄拉斑玄武岩（Ol-th） ，按玄武岩 CIPW 四面体分类为为标准矿物橄榄石 （Ol-norm） 标准矿物
2、辉石 （Hy-norm） ； 斑晶组合为 Ol （Fo7391） 镁铬尖晶石（Al2O3：1230wt%，Cr2O3：2545wt%） ，或斜长石（Pl，An8840）Ol 镁铬尖 晶石，或 PlOl普通辉石（Wo=3540，En=50，Fs=1015） ；岩相学上普通辉石是唯一的辉石（无 斜方辉石） ，和二个世代的 Ol（即斑晶与基质中均有 Ol） ；演化趋势为拉斑玄武岩系列（th） （采用 SiO2FeO*/MgO 图判别，其中 FeO*（为全铁）FeO0.8998Fe2O3） 。 MORB 以低 K2O 和斑晶组合中普通辉石为唯一的辉石，以及二个世代的 Ol，区别于岛弧、洋 岛和大陆环境
3、的拉斑玄武岩。 MORB 的痕量元素和同位素特征： 在球粒陨石标准化稀土元素 （REE） 分配图中为轻稀土 （LREE） 亏损模式，在球粒陨石标准化的微量元素蛛网图中表现为大离子亲石（LIL）元素（包括 LREE）亏 损模式。同位素组成特征：87Sr/86Sr 初始值=0.702290.70316，143Nd/144Nd 初始值，0.51300.5133。 （二）洋岛（二）洋岛（ocean islandocean island）环境的火山岩组合）环境的火山岩组合 形成于大洋板块内部，在 SiO2FeO*/MgO 图上为拉斑玄武岩系列演化趋势，在 SiO2Alk 图 上则碱性系列与亚碱性系列均发
4、育；出现宽的岩石组成谱系，以 Na 质系列（据 TAS 分类）的夏威 夷岩（橄榄中长玄武岩） （位于 TAS 图解中的 S1区） 、洋岛碱性玄武岩类（OIA） 、洋岛拉斑玄武岩 （OIT）为主，富含橄榄岩捕虏体和高压巨晶。 洋岛拉斑玄武岩 （OIT）的矿物学特征是： Ol 只作为斑晶出现（基质中无 Ol） ， 有二种辉石 （Cpx Opx） ，有高的 Hy-norm，K2O0.2wt%，以此区别于 MORS 的橄榄拉斑玄武岩（Ol-th） 。 洋岛碱性玄武岩（OIA）包括碱性橄榄玄武岩、碧玄岩、霞石岩（玄武岩四面体分类） ，在矿物 学上有二个世代 Ol（斑晶和基质） ，只有一种 Cpx，这种岩
5、相学特征类似于洋中脊橄榄拉斑玄武岩 （Ol-th） ， 但是， 以有 Ne-norm、 Alk （K2ONa2O） 高、 位于 TAS 分类图中的 S1区和 U1区， K2O0.2wt% 等，而区别于 MORS 的橄榄拉斑玄武岩（Ol-th） 。 在岩石组合上，以出现 OIA 和双峰式组合（玄武岩-粗面岩-（响岩） ，玄武岩-碱性流纹岩（ 碱性粗面岩） ）和富集不相容元素，区别于 MORB 环境的岩浆岩组合；以出现缺失或极少量中性岩 为特征的双峰式岩浆岩组合而区别于岛弧和大陆边缘弧岩浆岩组合。此外还有 Ol-粗安岩（S2）和歪 长粗面岩（S3）粗面岩类碱性流纹岩响岩，以及相应的 Na 质系列的
6、侵入岩类。 洋岛玄武岩在球粒陨石标准化的 REE 分配图和微量元素蛛网图上表现为 LIL 和 LREE 富集型， 并以明显的 K 谷（相对于 Nb 和 La） 、Nb、Ta 峰（相对于 K 和 La）和 Zr 谷（相对于 Sm 和 Ti）而 区别于 MORB。同位素组成特征为：87Sr/86Sr 初始值0.702720.70651，143Nd/144Nd 初始值 0.51300.5123。 （三）岛弧环境的火山岩组合（三）岛弧环境的火山岩组合 岛弧（island arc）指两个大洋板块会聚的地带，其中一个板块向另一板块俯冲而形成沟弧盆体 系。岛弧环境包括岩浆岩弧、弧前和弧后环境，但岩浆岩组合只
7、适用于表征岛弧总环境，难以识别 弧、弧前和弧后环境，它们需要结合大地构造、沉积建造、变质建造等综合分析才能鉴别。 1、高镁安山岩（boninite）岛弧拉斑玄武岩（IAT）方辉橄榄岩（harz）是大洋岛弧的特征 性岩石组合，发育于弧、弧前和弧后，可有共生的高镁闪长岩（HM） ；高镁安山岩之 MgO6%，2 其中以玻镁安山岩（boninite）为常见，亦形成于岛弧最早期。发育于弧前的高镁安山岩 MgO 异常 高（可高达 19wt%-24wt%） ，有时也见较低 MgO（11.57wt%）的高镁安山岩，当与岛弧拉斑玄武岩、 高铝玄武岩、钙碱性系列甚至碱性橄榄玄武岩（AOB）等共生时，则发育于成熟岛
8、弧。MORS 和洋 岛环境中没有这一岩类组合。 2、洋内岛弧（intra-oceanic island arc）常是不成熟的岛弧，代表初始俯冲产物，组成岛弧主体 的火山岩以拉斑玄武岩为主，常称为拉斑系列岛弧，还有少量分异形成的拉斑玄武岩系列安山岩和 英安岩， 常形成于岛弧发育早期阶段， 空间上靠近海岸一侧。 拉斑系列的 （SiO2FeO*/MgO） 50%； 以 TiO250%。 4、此外岛弧环境还发育埃达克岩。 5、 在 MORB 标准化的微量元素蛛网图上， 岛弧拉斑玄武岩表现为 LIL 富集、 高场强元素 （Nb、 Ta、Zr、Hf、Ti）与 REE 的亏损；岛弧钙碱性玄武岩则表现为 LI
9、L 富集，且总体上高场强元素和重 稀土亏损（为谷） 、以及轻稀土（Ce） 、中稀土（Sm）和磷（P）表现为富集（为峰） 。 （四）大陆边缘弧环境的火山岩组合（四）大陆边缘弧环境的火山岩组合 岩石组合与岛弧地区类似，但也有区别。火山岩以安山岩、英安岩和流纹岩为主的组合（少量 玄武岩） ；其中基性、中期性岩类 Al2O3含量高（一般16.5%） ，英安岩和流纹岩多于岛弧区，且火 山碎屑岩更多。共生的侵入岩类以侵入岩以 TTG 和碱性花岗岩（）为主，还有无负 Eu 异常的石英 二长闪长岩（Q） 、二长闪长岩（） 、二长岩（） 、石英二长岩（Q） 、正长岩（）和辉长岩（） ， 微晶闪长岩质包体广泛发育
10、，其中 TTG 组合发育于靠海沟一侧，碱性花岗闪长岩和碱性花岗岩组合 （-）发育于靠内陆一侧。 岩石系列（采用 SiO2FeO*/MgO 图解判别）以钙碱性系列占绝对优势（80%） ，此外还有钾 玄岩系列（也称碱性橄榄玄武岩系列，Shoshonite series） ，其中以高钾和中钾钙碱性系列为主，低钾 钙碱性系列则很少见（采用 SiO2K2O 图解判别） 。 火山岩的 K2O 含量与空间分布关系密切，表现为在 SiO2含量相同的情况下， 在空间上由洋侧向 内陆，在时间上由早期不成熟到晚期成熟的岩浆弧，岩石可从岛弧拉斑玄武岩系列（TH）低钾钙 碱性系列（LKCA）中钾钙三性系列（MKCA）高
11、钾钙碱性系列（HKCA）钾玄岩系列（SH） 演变；K2O 含量和 K2O/Na2O 比值均有增加趋势，以玄武岩玄武安山岩占优势，变为以安山岩占 优势，再演变为安山岩英安岩流纹岩组合，侵入岩则从 TTG 组合碱性花岗闪长岩和碱性花岗 岩组合变化；矿物学方面，斑晶斜长石含量多，可出现正环带、韵律环带或反环带，暗色矿物除普 通辉石、 角闪石和黑云母常见外， 还可出现少量紫苏辉石； 基质中磁铁矿体积分数高， 个别可达 10%。 另一重要特点是钙碱性火山岩与侵入岩密切共生，平行于大陆边缘的深成杂岩广泛分布，多为火山 口沉降被动侵位于地表 3-4km 以下的。反映随俯冲深度增加，相应地地壳成熟度与厚度逐渐
12、加大， 火山岩浆中的大陆地壳组分也相应增多，这种现象称为“组成极性”，可用于判别古火山作用是否与 俯冲有关，并恢复古俯冲方向。 以 MORB 标准化的痕量元素蛛网图上，除 Y 和 Yb 亏损外，其它均富集，LIL 为强富集，高场 强元素的轻、中稀土元素总体上弱富集，在弱富集背景之上，Nb、Ta 和 Zr、Hf 常显示“谷”形。 （七）陆陆碰撞带的火山岩构造组合：（七）陆陆碰撞带的火山岩构造组合： 主洋盆消失时的陆陆碰撞及其后的继续汇聚导致的陆内块体间的碰撞，统称为与大陆碰撞有 关（collision-related）的过程，总体特征为：早期时大陆边缘弧特征，晚期是后碰撞岩浆岩特征，其 鉴别需要
13、根据两个大陆之间的洋区消失、岩石建造、大型构造变形、以及后碰撞岩浆岩出现的最早3 时间来限定。高钾钙碱性系列（HKCA）和钾玄质系列（SH）是大陆碰撞造山带的典型组合，包括 玄武岩玄武安山岩安山岩英安岩流纹岩组合等。陆陆碰撞带的火山岩可分为 4 种岩石组合 （Harris et al.，1986；邓晋福等，2004） ： 1、碰撞前的钙碱性弧火山岩组合，是由陆间洋盆闭合前的俯冲作用产生的岩浆活动，源区主要 是受俯冲洋壳改造的地幔楔，岩石地球化学特点与现代弧火山相似。 2、同碰撞阶段常常缺乏岩浆岩，但有时也出现过铝质（S 型）花岗质岩石（如二云母或白云母 花岗岩等）或以高硅流纹岩为主的火山岩。例
14、如青藏高原即发育 65Ma45Ma 的林子宗火山岩和同 时代的冈底斯花岗岩类。 3、碰撞后或碰撞晚期钙碱性花岗质岩石，以侵入岩类为主，与碰撞后的热释放导致温度上升有 关，并伴随有造山后的地壳隆升。 4、碰撞后的碱性杂岩，一般为幔源侵入杂岩，与板内岩浆活动有类似特征，与 A 型花岗岩相 当的 A 型火山岩非常值得注意，包括后造山和非造山两类，前者如福建永泰德化的白垩纪含碱性 暗色矿物的过碱性流纹岩，后者如长白山天池第四纪过碱性流纹岩（有过碱性粗面岩和碱性玄武岩 共生）两类。 （八）后碰撞（八）后碰撞（postpost- -collisioncollision）环境的火山岩组合）环境的火山岩组合
15、以 SiO2K2O 图中 sh 系列为主+HCKA 系列的火山岩与侵入岩组合。这个组合中，常以安粗岩 和二长岩（）为主，广泛分布无 Eu 异常 REE 分布模式，这一组合标志陆内块体之间的继续会聚方 式是分布增厚机制。还出现以含 MS（白云母） 、Cord（堇青石） 、Ga（石榴石）为特征矿物的强过 铝花岗岩类，A/CNK1.1，这一组合标志陆内块体之间的继续会聚方式是陆内俯冲机制，即一个陆 壳块体俯冲在另一个块体之下。需注意的是：本处定义的后碰撞环境在 Peace 的 Rb-Y-Nb-Ta 图解中 位于同碰撞（syn-COLG）区。 （九）后造山（九）后造山（postpost- -oroge
16、nicorogenic）环境的火山岩组合）环境的火山岩组合 该组合的重要性在于，它限定一个造山作用旋回的结束。 1、双峰式火山岩和侵入岩，双峰式岩墙群，双峰式意指同时发育镁铁质和长英质岩浆岩，缺乏 中性岩类。 2、过碱性花岗岩与 CA 花岗岩的共生（发育晶洞构造、高温石英和碱性条纹长石） 。 3、后造山脉岩组合与小岩体群，成分变化谱系很宽的小量岩浆活动广泛分布，是山根拆沉作用 的标志。 （十）大陆裂谷环境的火山岩组合（十）大陆裂谷环境的火山岩组合 大陆裂谷最显著的特征是以玄武岩粗面岩岩石组合为代表的双峰式火成岩组合。与岛弧和大 陆边缘火成岩弧的组成极性形成鲜明对照的是：大陆裂谷区火山岩以碱性系列为主，其中玄武岩以 碱性玄武岩类为主，包括碱性橄榄玄武岩、碧玄岩、霞石岩、白榴岩、响岩，还有过碱性粗面岩（正 长岩） 、英安岩、流纹岩（花岗岩） ，火山岩岩常呈
