《巖石學》第九章 安山巖－花崗巖的巖石組合及成因

第九章安山巖－花崗巖的巖石組合及成因

1安山巖的成因2英安巖－流紋巖的成因3花崗巖類巖漿的成因及其類型玄武巖類、安山巖類和流紋巖類對比表硅酸過飽和，SiO2≥63%硅酸過飽和-弱飽和，SiO2=52-63%硅酸飽和-弱飽和，SiO2=45-52%化學成分石英透長石酸性斜長石中性斜長石角閃石單斜輝石單斜輝石基性斜長石橄欖石斜方輝石斑晶礦物花崗巖花崗閃長巖閃長巖輝長閃長巖輝長巖對應的侵入巖流紋巖英安巖安山巖玄武安山巖玄武巖酸堿度侵入巖火山巖（熔巖）閃長巖（角閃）安山巖中性輝石閃長巖輝石安山巖鈣堿性石英閃長巖石英安山巖中性正長巖粗面巖鈣堿性-堿性正長巖堿性粗面巖堿性二長巖粗安巖/角斑巖（海相）花崗巖流紋巖酸性黑曜巖（H2O小于2%）鈣堿性珍珠巖（H2O=2-6%）松脂巖（H2O大于6%）花崗閃長巖英安巖/石英角斑巖（海相）斜長花崗巖斜長流紋巖與中酸性巖類侵入巖對應的火山巖中酸性侵入巖的類型及特征化學成分巖石系列礦物成分結構常見種類中性巖類閃長巖SiO2：52-66%，<3.3色率：15-40%鈣堿性中性斜長石、普通角閃石、黑云母少量石英半自形粒狀結構、環(huán)帶結構閃長巖石英閃長巖二長巖SiO2：52-66%=3.3-9色率：30%鈣堿性-堿性過渡類型中-拉斜長石、鉀長石、普通角閃石、半自形粒狀結構二長巖石英二長巖正長巖SiO2：52-66%=3.3-9（Na2O+K2O）=9%左右鈣堿性-堿性過渡類型堿性系列堿性長石、斜長石角閃石輝石黑云母半自形粒狀結構正長巖石英正長巖堿性正長巖花崗巖花崗巖SiO2>66%Na2O、K2O高FeO、MgO低鈣堿性系列堿性系列石英、堿性長石、酸性斜長石黑云母半自形粒狀結構正長花崗巖、二長花崗巖、堿性花崗巖一、安山巖的成因安山巖成因復雜性的原因安山巖成因研究中所要考慮的因素安山巖成因的主要觀點島弧鈣堿性安山巖形成的模式第九章安山巖－花崗巖的巖石組合及成因

1、安山巖成因復雜性的原因一般認為安山巖是多成因的：（1）與玄武巖一樣，安山巖也可以出現在不同的構造環(huán)境，除俯沖帶環(huán)境外，還產于大洋中脊和板內裂谷等非造山環(huán)境；（2）安山巖的化學成分具較大的變化范圍。如低MgO和高MgO安山巖；AFM圖上表現為拉斑系列和鈣堿性系列；SiO2-K2O變異圖上具有低鉀、中鉀、高鉀類型。（3）安山巖的同位素組成也有較大的變化范圍，表明安山巖的源區(qū)物質來源有幔源、殼源或殼?；旌显粗?。島弧火山巖的巖石化學特征島弧地區(qū)安山巖的REE和Sr-Nd同位素特征－－變化大，說明巖漿源區(qū)和巖石成因的復雜性2、安山巖成因研究中所要考慮的因素安山巖產出的構造環(huán)境：如分布于洋脊與裂谷環(huán)境的安山巖和島弧與陸緣環(huán)境的安山巖在巖石系列、組合及化學成分上存在明顯差異。洋脊與裂谷環(huán)境：為拉斑系列，以拉斑玄武巖和玄武安山巖為主，化學成分變化與結晶分異演化趨勢一致，同位素組成上具有幔源巖漿的特點;島弧環(huán)境：以鈣堿性系列為主，少量拉斑系列的安山巖。巖石組合為：鈣堿性玄武巖、安山巖及大量的英安巖和流紋巖。地球化學研究顯示，它們與簡單的幔源巖漿分異趨勢不吻合高溫高壓熔融實驗研究結果：地幔橄欖巖和下地殼玄武巖部分熔融均不可能形成上述巖漿（高MgO安山巖除外）3、安山巖成因的主要觀點高MgO安山巖是由幔源原生巖漿形成的拉斑系列的安山巖是由幔源拉斑玄武質原生巖漿經分離結晶作用形成的島弧鈣堿性安山巖的形成則不能用簡單的源區(qū)物質的部分熔融或簡單的分離結晶模式來解釋，而應與島弧環(huán)境的特殊地質背景有關。4、島弧鈣堿性安山巖的形成模式IslandArcPetrogenesis1.俯沖洋殼脫水，上升交代上覆地幔楔；2.俯沖洋殼到30Km以下，發(fā)生相變：玄武巖、輝長巖轉變成榴輝巖。3.地幔楔橄欖巖被交代形成輝石巖4.變質的洋殼和地幔楔物質部分熔融形成安山巖巖漿。角閃石脫水金云母脫水

IslandArcPetrogenesis4、島弧鈣堿性安山巖的形成模式陸內高鎂閃長巖的成因——實例簡介華北克拉通東部早白堊世高鎂閃長巖：分布：時代：成因：二.英安巖-流紋巖的成因英安巖-流紋巖成因的主要觀點流紋質巖漿—地殼巖石深熔的證據流紋質巖漿的成因模式英安巖-流紋巖成因的主要觀點1）玄武質巖漿或其他巖漿分離結晶作用形成——

從分布角度來看，該成因的流紋巖是有限的2）地殼巖石的深熔作用所形成——流紋巖形成的主要成因類型3）巖漿混合和分離結晶的共同作用形成——基性巖漿與酸性巖漿混合或同化長英質圍巖，然后再經歷分離結晶作用，可形成流紋質巖漿，但為數不多4）巖漿房內的熱重力擴散分異作用形成——包括熱作用和巖漿對流驅動的化學作用，在巖漿房的頂部形成高SiO2的流紋質巖漿流紋質巖漿—地殼巖石深熔的證據

化學成分和Sr-Nd同位素特征與地殼基底巖石具有親緣關系

B.雙峰式組合（玄武巖-流紋巖）的存在，表明二者之間不存在分異演化關系

C.地殼巖石的熔融實驗和化學成分、礦物成分的模擬計算表明，由地殼巖石的深熔作用可形成流紋質巖漿

流紋質巖漿的成因模式巖漿產生的熱源：幔源玄武質巖漿的底侵作用三、花崗巖類巖漿的成因及其類型巖漿成因與交代成因巖漿花崗巖形成的主要觀點花崗巖的成因類型及特征不同構造背景的花崗巖質巖石組合第九章安山巖－花崗巖的巖石組合及成因

1、巖漿成因與交代成因巖漿成因的花崗巖類：由巖漿侵位冷凝形成，經歷了從巖漿源區(qū)分凝、上升遷移到異地就位的過程——異地花崗巖

問題：大花崗巖基的空間問題？交代成因的花崗巖：是指先存在的巖石基本上在固態(tài)的情況下由交代作用轉變而成——原地花崗巖；形成機制更接近變質作用，也稱花崗巖化作用問題：流體擴散和固體條件下擴散的范圍與程度2、巖漿花崗巖形成的主要觀點結晶分異作用（Bowen，1948）：存在，但規(guī)模小。層狀和環(huán)狀巖體晚期分異物混合化作用（Daly，1914，1933）：通過同化作用或混合作用形成的混雜巖漿的過程。只能形成偏中性的花崗巖類巖漿，而不可能形成大型巖基深熔作用或部分熔融作用：認為花崗質巖漿主要是由中、下地殼的巖石部分熔融形成的。證據：證據：1）分布：大陸區(qū)和消減帶大陸一側2）高級變質區(qū)：花崗質脈體的形成3）Q-Ab-Or體系實驗：4）花崗質巖石的元素和同位素組成：主要來自于地殼，而不是上地幔3、花崗巖的成因類型及特征花崗巖成因復雜的因素

1）物質來源的多樣性：

地殼內部的不同結構層消減帶的消減洋殼和地幔楔形區(qū)

2）產出構造背景的多樣性：

島弧造山帶活動大陸邊緣大陸碰撞帶陸內造山帶大陸裂谷帶大洋中脊花崗巖成因類型劃分的依據及類型

1）物質來源

M型-地幔與地殼混合型

I型-CI

地殼中未經風化的火成巖

S型-CS地殼中經過風化的沉積巖

A型-地幔玄武巖漿演化、或玄武巖漿上升后，受地殼不同程度混染或虧損地殼熔融的產物

Anhydrous,Alkaline,Anorogenic2）構造背景

造山花崗巖過渡型花崗巖非造山花崗巖不同成因類型花崗巖的特征不同成因類型花崗巖的特征基于構造背景的花崗巖分類花崗質巖漿產生的模式——巖漿底侵大洋島弧大陸弧大陸碰撞帶過渡型造山后抬升/崩塌大陸裂谷熱點洋中脊，洋島造山型非造山型（2）花崗巖形成構造環(huán)境的主要元素判別

Maniar和Piccoli（1989）提出的方法不同成因類型花崗巖的特征4、不同構造背景的花崗巖質巖石組合大洋中脊——斜長花崗巖洋-洋會聚環(huán)境的花崗巖組合

輝長巖-石英閃長巖-石英二長閃長巖-花崗閃長巖-

二長花崗巖-正長花崗巖非造山大陸伸展環(huán)境的花崗巖組合-A型花崗巖太古宇英云閃長巖組合（TTG）大洋-大陸會聚環(huán)境的花崗巖組合

造山期花崗巖造山后花崗巖中國東南晚中生代巖石圈消減和玄武巖漿底侵

誘發(fā)巨量長英質巖漿模式圖（周新民等，2001）玄武質巖漿(底侵作用)底辟的橄欖巖侵入巖火山巖花崗質巖漿（部分熔融作用）莫霍面10