岩石圈地幔和软流圈地幔

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1、当一个城市有故事时，她就有历史大洋中脊的形成地球的内部，地壳之下的上地幔中，有一层叫做软流圈，软流圈在高温高压作用下，形成一 种可以缓慢流动的类似液体的形态（和我们日常见到的液体有所不同，它的流动性没普通液 体那么好）。由于地球越往内部越热，因此软流圈就会对流，特别是某些地方会出现一些柱状的上升区， 这种柱状上升区叫做热点，当热点的类似岩浆的物质上升到软流圈顶部岩石圈附近时，受岩 石圈阻挡不能继续上升，于是向四周扩散。这种高黏度类似岩浆的物质向四周流动会对岩石圈形成很大的摩擦力，从而带动岩石圈向周 围扩散。如果有一些地幔热点柱离得不太远，排列成线状（不一定要直线，曲线也可以），并且都使 岩石向

2、外扩张，那么地壳就很可能沿着这些热点柱的连线裂开一条缝。地壳裂缝之后，下面的岩浆即使不是在上升区（热点柱）上，也会因为上面的压力突然减小 而流出，形成火山。这种火山在冰岛特别常见，它不是在一个中心喷发，而是从一条缝里流 出来，称为裂隙式喷发。火山喷出物质在裂隙两边堆积升高，就形成了大洋中脊。陆地裂谷也有同样原因形成，一般陆地裂谷的两测都是山地。大洋中脊玄武岩（MORB ）大洋壳在大洋中脊经水热蚀变，再俯冲回地幔，改变着地幔同位素和微量元素的成分，也改 变着海水的成分。俯冲带也是弧岩浆形成的地方。大洋中脊处于拉伸阶段，对地幔的压力减 小，大洋中脊玄武岩一般是在较低压力和高温的条件下井高度部分熔融

3、形成的。高温的原因： 压力小，热得软流圈地幔上涌，由于上涌速度很快，在软流圈到达浅部时，温度变化并不显 著。经过快速降压的高温软流圈地幔物质在浅部发生部分熔融，熔融程度大。大洋中脊玄武岩虽然岩石类型单一，但化学成分较复杂。主要因素：1 地幔源区成分不一2 熔融程度不一 3 岩浆在上升到地表过程中的结晶作用等其他因素。部分熔融对MORB成分及微量元素的影响：铁的熔点15359,沸点27509.镁的熔点为 649C。熔融压力（深度）越大，熔体中铁的含量就越大，而钠的含量就相应降低。原因： 压力越大，熔点越高，温度越高，相应的由于熔点较高而难熔的元素此时就会大量熔解，而 那些熔点低的由于在温度较低时

4、就能够熔接，故在温度较高时，岩浆的总量会比温度低时多， 从而熔点低的元素的含量相应会降低。强不相容元素在初熔体中富集，Ce （铈）与Na （钠）属于强不相容元素，Sc （钪）主要存 在于辉石中，属于相容元素。初熔体中富集Ce （铈）与Na （钠），而缺少Sc （钪）。随着熔 融进行，辉石开始熔融，则熔体中Sc增加。分离结晶对主要，微量元素的影响：发生了分离结晶作用，玄武岩中的Mg含量55#低于橄榄石中的Mg含 量 90#，不平衡。不同程度的分离结晶作用，对玄武岩的成分影响不一样。地幔不均一性对MORB成分的影响：地幔有辉石岩脉。同位素-微量元素富集和亏损的玄武 岩在大洋中脊都有见到。亏损特征与

5、橄榄岩部分熔融有关，而富集特征与辉石岩部分熔融有 关。二者不同比例混合，形成不同的大洋玄武岩。辉岩岩脉优先熔融。MORB的主要成分为：拉斑玄武岩少量为碱性玄武岩拉斑玄武岩特点：化学成分一 Si02质量分数较高，平均大于49%,碱含量较低为特征，矿 物成分主要由基性斜长石和贫钙辉石（易变辉石和紫苏辉石）以及富钙辉石组成。碱性玄武岩的特点：矿物成分和化学成分变化范围很大，突出的特征是富碱，其中K20和 NaO的含量均大于5%,最高可达9%；多数为W（NaO）大于（K20）。与亚碱性玄武岩相比，富 TiO2，高碱。碱性玄武岩在矿物成分上主要为碱性长石，碱性暗色矿物，富钛辉石。通常不 含贫钙辉石。大洋

6、中脊玄武岩的元素总体特点：亏损LILEs,LREE等，不亏损HFS元素（Nb,Ta）;（2）SrNd 同位素比值分别为 0.7025 和 0.51315 （eNd=+10） large ion qinshi elements Light rare earth elements大洋岛玄武岩（OIB）大洋高原的形成：与来自670km过渡带或核幔边界的地幔柱减压熔融有关。地幔柱上升的动 力可能是thermal buoyancy （比周边地幔温度高200C），并穿过地幔。当达到岩石圈地幔底 部时发生decompressionmelting而形成大量玄武岩。岩浆量取决于岩石圈地幔的厚度，后 者决定部分熔

7、融程度。若地幔柱发生在厚度超过50km的大陆岩石圈之下则岩浆量较小，而 在厚度较小的大洋岩石圈之下，将形成大量玄武岩浆另外，地幔柱温度越高则岩浆量越大。 地幔柱多发生于洋脊附近。OIB的形成通常与地幔柱的熔融有关。地幔柱：热点是从地幔中上升的地幔热柱在地表的反 映，并以火山作用、高热流和隆起等为标志。一般认为，地幔柱产生于核幔边界炽热上升的 圆筒状物质流。大洋高原的形成原因：大洋高原比正常大洋壳厚的多，因此浮力也比较大，在俯冲带逃脱俯 冲而留下来，而拼贴在俯冲带外部边缘，大洋高原地幔柱源区：俯冲的slabs and sediments,堆积在670km或核幔边界THE DIFFERENCES

8、BETWEEN MORB AND OIB ;MORB 的 LREE 缺少，而 OIB 的 LREE 平坦或富集。 高镁玄武岩在OIB中常见，而在MORB中很少。如何鉴别古大洋高原:主要成分大洋岛玄武岩1弧玄武岩相对低镁和Ni,高（La/Nb），很少含高镁玄武岩，火山灰较多，岩浆温度多在 1280； OIB火山灰较少，岩浆多在1400以上，高镁玄武岩较多，低（La/Nb）2 MORB与OIB区分：MORB轻稀土元素亏损，OIB轻稀土元素富集或平坦，高镁玄武岩在OIB 中很常见，而在MORB中很少3古老的大陆溢流玄武岩很少保存，大多被剥蚀。大陆板内基性岩浆岩：1大陆溢流玄武岩2碱性玄武岩3金伯利岩

9、可能的地幔岩浆岩源区（岩石圈地幔和软流圈地幔）地幔熔融的触发机制：升温，减压，加入流体 软流圈上涌和岩石圈裂缝都会导致减压熔融。岩石圈裂缝后，软流圈地幔会上升补充岩石圈 的厚度。减压熔融在岩石圈地幔很难进行，必须有水等流体或软流圈热导入影响岩浆主要元素的主要因素：大陆岩浆可以是碱性的也可以是拉斑的，碱性的和拉斑的相比，低Si,而富Na+K。拉斑玄 武质原岩富Fe,与干橄榄岩不同的熔融程度和熔融压力有关，试验表明，在压力高于3Gpa 时，低程度（小于5%）熔融时会形成碱性玄武岩，而在低压，高程度熔融时会形成拉斑玄 武岩。原始岩浆中Fe随熔融深度的增加而增加，而Na随熔融程度的降低而增加影响岩浆微

10、量元素的因素：主要与微量元素的分配系数有关：不相容元素在熔体中，而相容元素在残留体中。 强不相容元素比值可以反应地幔源区的比值因为它不会受到部分熔融程度及分离结晶的影 响影响岩浆同位素成分的影响；主要是软流圈与地幔的相对贡献以及地壳的相互作用。如果软流圈贡献占压倒优势，则其同 位素性质与OIB类似。岩石圈地幔起源岩浆会有较高的Sr同位素比值（0.7045）、负的eNd 值和高的207Pb、204Pb比值；Os同位素比值也较低（0.105-0.129,而OIB 0.123-0.152）。地壳混染的影响和鉴别（Os同位素）。金伯利岩：在自然界中分布很少，是金刚石的母岩，属于SiO2不饱和的岩类。与

11、橄榄岩相 同之处是他的W（SiO2）低，一般小于40%,而微量元素中的相容元素Cr, Ni，Co含量高。与橄榄岩不同之处是K2O，Na2O和不相容元素Rb，Ba，Nb，LREE等含量高，且w（K20）大 于w（Na2O），此外金比利岩中富含挥发分H2O和CO2。源区是被富水或富CO2交代的橄榄岩，深度超过graphite-diamond转换带压力（140km） 金伯利岩主要矿物：橄榄石 石榴子石 金云母 尖晶石 富钛矿物 蚀变矿物岛弧岩浆岩的产生：多阶段：板块俯冲-洋壳和大洋沉积物脱水一一流体及酸性岩浆向上迁移-地幔楔的交代 作用和富集地幔楔的部分熔融和岛弧岩浆的生成多源：地幔楔（大洋岩石圈和

12、软流圈上地幔）洋壳（大洋玄武岩和大洋沉积物）海水 大陆 地壳的混染分成四个系列：低钾系列 钙碱系列 高钾钙碱系列 碱性橄榄玄武岩系列 每个系列有不同的玄武岩 安山岩 英安岩 流纹岩组成，与流体交待和深 度有关。化学成分：与洋脊玄武岩（MORB）相比富含LIL和LREE元素而贫HFS（Nb/Ta/Ti）元素。弧岩浆微量元素特征：与MORB不同，富集大离子亲石元素LILEs （Rb, Sr, Ba, Cs, Th, U, K等）LREE，亏损高场强元素（NbTaTi）:与地幔楔被流体交代有关。大洋岛弧火山岩中以低钾玄武岩为主，而相对高钾镁安山岩较少（W Aleutians除外）。大陆 弧则以安山岩

13、（或中酸性岩基）为主。弧岩浆岩主要元素特征MORB 中 Mg#小于 35 的很少，但 arc lavas 中 Mg#v35 很常见。MORB 的 SiO2 在 4852%, 而原始弧岩浆SiO2 45 %到超过60%。弧岩浆TiO2通常比MORB低，并在Mg#附近显示转 折(Mg#与Ti在Mg#50反相关，而在Mg#50的弧岩浆 Mg#与 Al反相关，55岩浆中Mg#与Al反相关的主要原因花岗岩成因与大陆地壳形成 花岗岩成因就源区而言，有三种：(1) 幔源玄武岩分离结晶或新形成的基性岩(在地壳中存留时间短)的部分熔融。斜长花岗岩， 蛇绿岩套的一部分；印度Kerguelen高原碱性花岗岩；冰岛英

14、安岩和流纹岩；Aleutian大洋 岛弧带M-型石英闪长岩。M-type (同位素性质与DM类似)(2) 壳源花岗岩，指地壳再熔融,性质取决于地壳年龄、岩石类型等oS-type，沉积岩(sediments) 部分熔融，喜马拉雅淡色花岗岩;I-type，火成岩(igneous)部分熔融。同位素性质？(3) 壳幔岩浆混合，大陆弧岩浆岩带、碰撞后花岗岩等。 I-type， A-type granites: A型花岗岩一源区复杂，含有碱性暗色矿物，相当于碱性花岗岩。 具有贫水(anhydrous)、富碱(alkali)和非造山(anorogenic)的特点。高侵 位、强分异、规模较小；出露于稳定陆块，

15、代表造山运动的结束，是拉伸体 制下的产物；来源于下地壳或壳幔接合部。 M 型花岗岩来自地幔，是地幔基性岩浆分离结晶的最终产物，通 常产于大洋盆地，也叫大洋花岗岩，与蛇绿岩套共生。 S型花岗岩一源区主要为沉积岩(sedimentary rocks)，富Al 0、K 0、SiO , 出现白云母、黑云母，有时有夕线石和堇青石(如云开大山和十万大2 山)。多出露于碰撞造山带，如喜玛拉雅山、阿尔泰山、云开大山和秦岭 大别山等。壳源。 I型花岗岩一源区主要是火成岩(igneous)，相对富钠(有的也较富 钾，取决于源区的性质)，含有黑云母、角闪石(甚至辉石)，榍石很常见。 主要出露于俯冲带、碰撞造山带、稳定陆块(造山后伸展环境)。比如，秦岭、 安第斯山和中国东部花岗岩。壳源和壳幔混合。06 级期末考试题一、名词解释10* 3 = 30花岗闪长岩 粗面岩H苗一 /中石英二长岩辉