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1、提纲第一章 绪论 现代全球构造体系中的岩石成因问题第二章 岩石地球化学研究方法的理论基础第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学1、上地幔的岩石学组成、结构及地球化学特征，地幔的不均一性和地幔端元；2、不同构造环境的地壳结构，下地壳的岩石学组成及地球化学特征；3、上地壳主要岩类的地球化学特征。第四章 大洋地壳的形成演化与地球化学过程1、洋中脊、蛇绿岩、大洋地壳的生长机制与地幔对流；2、洋岛、大洋高原的岩石地球化学特征与地幔柱构造；3、岛弧及活动大陆边缘主要岩石组合的地球化学特征，俯冲消减带的岩 浆发生机制与地球化学特征的联系。提纲第五章 大陆地壳的形成演化与地球化学过程1、大陆岩石圈地幔
2、的基本组成特征，拆沉作用与富集地幔的形成机制； 2、埃达克岩，科马提岩、片麻岩的成因与太古宙大陆生长机制；3、大陆碰撞造山带，同碰撞与碰撞后岩浆活动：类型、地球化学及成因机制；4、大陆裂谷带的岩浆活动类型及地球化学特征5、大火成岩省的岩石地球化学特征第六章 新全球构造与地球系统中的圈层相互作用第七章 研究实例1: 太古宙大陆地壳生长机制第八章 研究实例2: 花岗岩类成因与大地构造第九章 研究实例3: 大别苏鲁超高压碰撞造山带的同碰撞和碰撞后岩浆活动第十章 研究实例4: 中国东部中新生代岩石圈加厚、减薄与转型 1、上地幔的性质和相关过程第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学地球的圈层结构
3、地球的圈层结构地球各主要圈层的体积和质量地壳的厚度是地幔的0.59；体积是地幔的 0.9；质量是0.6。因此，地幔的微小变化会导致地壳的巨大变化地幔的形成地幔的形成地球早期的核幔分离不同深度地幔的矿物组成和密度上地幔下地幔过渡带上地幔的化学和标准矿物组成 - 地幔包体资料二辉橄榄岩上地幔的矿物相关系亏损地幔的贡献大洋地壳的形成亏损地幔的贡献大洋地壳的形成拉斑玄武岩富集地幔的贡献大洋岛的形成富集地幔的贡献大洋岛的形成碱性玄武岩地幔柱构造 Plume Tectonics2、不同构造环境的地壳结构，下地壳的岩石学组成及地球化学特征第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学大陆地壳一般结构大陆地壳
4、一般结构地壳结构的类型：1 速度结构、2 岩石学结构、3 成分结构、4 流变学结构上部地壳，Upper crust中部地壳，Middle crust上部下地壳，Upper lower crust最下地壳，lowermost continental crust大陆地壳的大陆地壳的9 9种结构（种结构（VpVp速度）类型速度）类型中国不同构造单元地壳的结构（中国不同构造单元地壳的结构（VpVp速度速度 ）中国东部地壳的平均速度结构（中国东部地壳的平均速度结构（VpVp ）大陆地壳的岩石学结构大陆地壳的岩石学结构实例：Alps, Superior province上部地壳：沉积岩，火山岩中部地壳：变
5、质沉积岩，混合岩，花岗岩上部下地壳：中性麻粒岩，斜长角闪岩最下地壳：基性麻粒岩，辉长岩，辉石岩大陆地壳的流变学结构大陆地壳的流变学结构大陆地壳的成分结构大陆地壳的成分结构大陆上地壳的组成大陆上地壳的组成大陆下地壳的主元素组成大陆下地壳的主元素组成典型地壳的稀土元素组成典型地壳的稀土元素组成大陆下地壳的主元素、微量元素和同位素组成特征大陆下地壳的主元素、微量元素和同位素组成特征问题一3、上地壳主要岩类的地球化学特征第三章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学第四章 地壳和上地幔的主要构成岩类及其地球化学1、洋中脊、蛇绿岩、大洋地壳的生长机制与地幔对流；2、洋岛、大洋高原的岩石地球化学特征与地幔
6、柱构造；3、岛弧的成因：俯冲消减带的岩浆发生机制岛弧及活动大陆边缘主要岩石组合类型及其地球化学特征板块构造与火成岩成因1. 洋中脊玄武岩MORB 2. 陆内裂谷 3. 岛弧火山岩IAV、 IAB 4. 活动大陆边缘5. 5. 弧后盆地弧后盆地 6. 6. 洋岛玄武岩洋岛玄武岩OIBOIB 7. 7. 各种陆内岩浆活动各种陆内岩浆活动uu金伯利岩，碳酸盐岩，斜金伯利岩，碳酸盐岩，斜 长岩长岩? 600 km400200 km Continental CrustOceanic CrustLithospheric MantleSub-lithospheric MantleSource of Melt
7、s1534672现代大洋玄武岩可以按照产出的构造环境分为5类1 MORBMORB (Mid-Ocean Ridge Basalts)，洋壳上部的主体，包括 熔岩和岩墙，并代表大洋辉长岩的初始岩浆。2 BABB (Back-Arc Basin Basalts)，形成于弧后扩张脊。弧后 盆地宽度601000km。3 OPB (Ocean Plateau Basalts)，发育于大洋板内环境，形成 范围巨大的、厚的海底熔岩堆积。4 OIBOIB (Ocean Island Basalts)，形成海山、大洋岛、或岛链5 IABIAB (Island Arc Basalts)，岛弧或Andean型活动大
8、陆边缘*6 CTB (Continental Tholeiitic Basalts)，产生于大陆裂谷早期 阶段，或形成溢流玄武岩。这类岩石与MORB相似，但穿过大 陆地壳并与之反应。 所有的岩浆都起源于地壳或上地幔已有岩石的所有的岩浆都起源于地壳或上地幔已有岩石的部分熔融部分熔融 实验岩石学资料，实验岩石学资料，固相线固相线和和液相线液相线 部分熔融发生的原因：温度达到了固相线部分熔融发生的原因：温度达到了固相线 导致部分熔融发生的主要因素：导致部分熔融发生的主要因素：1 1 温度升高（外来热源使地温线改变，俯冲）温度升高（外来热源使地温线改变，俯冲）2 2 压力降低（地劈上升）压力降低（地劈
9、上升）3 3 流体流体加入（地幔楔）加入（地幔楔）岩浆的起源与部分熔融岩浆的起源与部分熔融什么叫固相线？什么叫液相线 ？岩浆的起源与部分熔融岩浆的起源与部分熔融俯冲洋壳温度升高发生部分熔融 洋中脊减压熔融地壳深部和上地幔为什么会发生部分熔融？岩浆的起源与部分熔融岩浆的起源与部分熔融底劈上升与减压熔融减压过程为什么会 造成部分熔融？为什么会发生底劈上升 ？岩浆的起源与部分熔融岩浆的起源与部分熔融流体加入与部分熔融流体为什么会引发 部分熔融？岩浆的起源与部分熔融岩浆的起源与部分熔融部分熔融的发生与岩浆的会聚什么情况下熔体能够会聚排出？洋中脊的岩浆活动洋中脊的岩浆活动洋中脊的地貌特征你知道现在全球的
10、洋中脊一共有多长吗你知道现在全球的洋中脊一共有多长吗 ？洋中脊的岩浆活动洋中脊的岩浆活动洋中脊的岩浆活动示意图洋中脊的岩浆活动洋中脊的岩浆活动洋中脊的扩张是主动还是被动 ？沉积物沉积物 熔岩熔岩岩墙杂岩岩墙杂岩辉长岩，正在岩浆房结晶辉长岩，正在岩浆房结晶层状堆晶橄榄岩层状堆晶橄榄岩亏损的方辉橄榄岩亏损的方辉橄榄岩上升的熔融体上升的熔融体洋中脊的结构洋中脊的岩浆活动洋中脊的岩浆活动这个洋中脊结 构与蛇绿岩套 相同吗？典型的洋壳结构洋中脊的岩浆活动洋中脊的岩浆活动沉积物沉积物 熔岩熔岩岩墙杂岩岩墙杂岩辉长岩辉长岩层状堆晶橄榄岩层状堆晶橄榄岩上地幔上地幔层状堆晶辉长岩层状堆晶辉长岩这个洋壳结构与蛇
11、绿岩套相同吗？洋中脊岩石的特征洋中脊的岩浆活动洋中脊的岩浆活动1) 1) 典型的洋中脊玄武岩（典型的洋中脊玄武岩（MORB / OFBMORB / OFB）是橄榄拉斑玄武岩，是橄榄拉斑玄武岩， 包括海底熔岩和岩墙群。包括海底熔岩和岩墙群。2) 2) 不同地点的不同地点的MORBMORB具有很窄的主元素变化范围，表明许多洋具有很窄的主元素变化范围，表明许多洋 中脊岩浆的源区和岩浆形成和演化的过程是类似的。中脊岩浆的源区和岩浆形成和演化的过程是类似的。3) 3) 洋中脊玄武岩大部分由亏损地幔部分熔融形成，少部分由富洋中脊玄武岩大部分由亏损地幔部分熔融形成，少部分由富 集地幔部分熔融形成。它们分别集
12、地幔部分熔融形成。它们分别 称为称为NMORBNMORB与与EMORBEMORB。4) NMORB4) NMORB与与EMORBEMORB在主元素组成上没有差别，在微量元素的在主元素组成上没有差别，在微量元素的 组成上有差别。组成上有差别。EMORBEMORB富集不相容元素。富集不相容元素。洋洋 岛弧 (IA) 洋陆 大陆弧或活动大陆边缘 (ACM) Principal subduction zones associated with orogenic volcanism and plutonism. Triangles are on the overriding plate. PBS = P
13、apuan-Bismarck-Solomon-New Hebrides arc. SAfter Wilson (1989) Igneous Petrogenesis, Allen Unwin/Kluwer.不同构造环境岩石组合的差别不同构造环境岩石组合的差别After Wilson (1989). Igneous Petrogenesis. Unwin Hyman - Kluwer岛弧岩浆活动岛弧岩浆活动岛弧岩浆活动的时空变化1) 1) 岛弧火山岩存在成分极性，从俯冲带向岛弧方向，依次岛弧火山岩存在成分极性，从俯冲带向岛弧方向，依次 出现拉斑玄武岩浆系列、钙碱性岩浆系列和碱性岩浆系列出现拉斑玄
14、武岩浆系列、钙碱性岩浆系列和碱性岩浆系列2) 2) 岛弧岩浆岩的岩石类型多样，岛弧岩浆岩的岩石类型多样，主元素有较大的变化范围主元素有较大的变化范围 。3) 3) 岛弧拉斑玄武岩微量元素以岛弧拉斑玄武岩微量元素以NbNb、ZrZr、TiTi的负异常为特征的负异常为特征 。4) 4) 岛弧拉斑玄武岩来自富集地幔楔，俯冲的大洋地壳脱水岛弧拉斑玄武岩来自富集地幔楔，俯冲的大洋地壳脱水 造成富集地幔楔。造成富集地幔楔。5) 5) 岛弧岩浆活动伴随有同化作用，结晶分异作用，混染作岛弧岩浆活动伴随有同化作用，结晶分异作用，混染作 用等等用等等Schematic cross section through
15、a typical island arc after Gill (1981), Orogenic Andesites and Plate Tectonics. Springer-Verlag. HFU= heat flow unit (4.2 x 10-6 joules/cm2/sec)俯冲带结构俯冲带结构岛弧的岩石成因机制A proposed model for subduction zone magmatism with particular reference to island arcs. Dehydration of slab crust causes hydration of th
16、e mantle (violet), which undergoes partial melting as amphibole (A) and phlogopite (B) dehydrate. From Tatsumi (1989), J. Geophys. Res., 94, 4697-4707 and Tatsumi and Eggins (1995). Subduction Zone Magmatism. Blackwell. Oxford. 俯冲板片脱水造成LIL, 10Be, B, 等富集，并形成 富集的Nd, Sr, Pb同位素组成 地幔楔造成HFS亏损 钙碱系列的母岩浆是高铝玄武岩, 一种典型地发育在俯 冲带环境的玄武岩 一些高Mg (8wt% MgO) 高Al的玄武岩可能是原始岩 浆结晶产物，包括一些安山岩，但是大多数熔岩具有 高度演化的成分，不可能是元素岩浆结晶产物 广泛发育的低Mg (17wt% Al2O3) 玄武
