玄武巖的成因、構(gòu)造環(huán)境分類
研究意義:因為玄武質(zhì)巖漿直接來源于上地幔,并可產(chǎn)于多種構(gòu)造環(huán)境中,所以研究玄武巖對于反演地幔
物質(zhì)成分、分析構(gòu)造環(huán)境和地球的深部動力學(xué)均具有重大意義。
1、玄武質(zhì)巖漿的形成
地幔橄欖巖部分熔融
導(dǎo)致地幔橄欖巖部分熔融的因素:溫度的升高;壓力的降低;揮發(fā)組分的加入。
不同構(gòu)造部位誘發(fā)源巖熔融因素的差異:
洋中脊和大陸裂谷——減壓熔融
俯沖帶——下插板塊升溫,引起熔融
俯沖帶——下插板塊脫水,引起上部地幔楔部分熔融—揮發(fā)組分的加入
2、玄武巖成分差異的影響因素
1)源區(qū)的物質(zhì)成分—地幔成分的不均一性,如飽滿型地幔、交代富集型地幔、虧損型地幔。
2)部分熔融程度—如拉斑玄武巖是地幔橄欖巖20-30%部分熔融的產(chǎn)物;
堿性玄武巖是地幔橄欖巖<15%部分熔融的產(chǎn)物。
3)源區(qū)流體的成分—如CO2使巖漿中的堿度增加。
4)源區(qū)的部分熔融條件—P的影響最大,如低壓下形成拉斑玄武巖,高壓下形成堿性玄武巖。
3、玄武巖的成因與構(gòu)造環(huán)境
1)大洋中脊玄武巖(MORB)
形成環(huán)境:拉張環(huán)境
形成條件:低壓高溫,高度部分熔融(20- 30%)
源區(qū):虧損的二輝橄欖巖、方輝橄欖巖
主要是拉斑玄武巖。
化學(xué)成分特征是低LILE,同位素虧損。
MORB分為兩種:
正常MORB (N-type): 起源于虧損的軟流圈上地幔;
地幔柱型MORB (P-type):起源于比較富集的地幔柱或熱點。
P-type MORB= N-type MORB + OIB source
MORB的原始巖漿可能是苦橄巖經(jīng)過Ol的結(jié)晶分異而成拉斑玄武巖。
2)大陸裂谷玄武巖——堿性玄武巖、碧玄巖、拉斑玄武巖
形成環(huán)境:大陸內(nèi)部拉張環(huán)境
形成條件:減壓為主,溫度增加較小,部分熔融程度一般低于洋中脊
源區(qū):飽滿型和交代富集型的地幔橄欖巖
大陸裂谷巖漿作用:
代表穩(wěn)定的大陸開始發(fā)生裂解,是新的洋盆形成的前奏。
大陸裂谷巖漿作用的起因:有兩種模式,主動模式和被動模式。
主動模式:地幔柱或熱點。熱的軟流圈物質(zhì)上涌、巖石圈拉張、下地殼沿著地殼的薄弱帶減??;基性巖墻
群不斷侵入到越來越薄的地殼。
被動模式:巖石圈減薄,大陸地殼被拉開,從而促使地幔物質(zhì)上涌。
無論哪種模式,軟流圈物質(zhì)的上涌都是個事實。
大陸裂谷巖漿作用形成的巖漿組合非常復(fù)雜,從過渡型亞堿性玄武巖-堿性玄武巖-硅不飽和的碧玄巖和
霞石巖,有時有超鉀質(zhì)的白榴巖。除了玄武巖之外,還有大量的長英質(zhì)噴出巖,如粗面巖、響巖、流紋巖
-可能與分離結(jié)晶、大陸地殼混染有關(guān)。
另外,與CFB相比,大陸裂谷巖漿作用的噴發(fā)性更強-反映源區(qū)的強交代而富含揮發(fā)分。
在多數(shù)情況下,大陸裂谷巖漿似乎來自富集的地幔源區(qū)。虧損的軟流圈只有在強主動型裂谷中才有參與。
3)俯沖帶玄武巖
多階段:
板塊俯沖→洋殼和大洋沉積物的脫水→流體及酸性巖漿的向上遷移→地幔楔的交代作用和富集→地幔楔的
部分熔融和島弧巖漿的生成。
多源:地幔楔(大洋巖石圈+軟流圈上地幔);洋殼(大洋玄武巖+大洋沉積物);海水;大陸地殼的混染。
分成四個系列:
低鉀系列;鈣堿系列;高鉀鈣堿系列;橄欖玄粗巖系列-堿性橄欖玄武巖系列。
每個系列由不同比例的玄武巖、安山巖、英安巖和流汶巖組成,與流體交代和深度有關(guān)。
化學(xué)成分:與MORB相比富含LIL和LREE元素,而貧HFS元素。
4)大陸邊緣玄武巖
巖漿源區(qū)的復(fù)雜性:大陸地殼與地幔和大洋地殼與地幔的混雜帶
形成環(huán)境的特殊性:不同性質(zhì)板塊的會聚部位
形成條件:揮發(fā)組分—H2O的作用
A降低部分熔融的溫度
B改變了礦物的熔融行為—形成的巖漿相對富含SiO2
CH2O的存在使體系處于高的fo2的條件,磁鐵礦先結(jié)晶,
導(dǎo)致巖漿不發(fā)生富鐵趨勢的演化—鈣堿性系列與拉斑系列的區(qū)別。
D巖漿上升,H2O逸出減少,巖漿快速結(jié)晶,并發(fā)生結(jié)晶分異作用,形成玄武巖-安山巖-英安巖組合。
活動大陸邊緣的巖漿作用
巖漿的生成是一種多階段、多源現(xiàn)象。
巖石類型:島弧環(huán)境中出現(xiàn)的四個巖漿系列都有,但以鈣堿性系列為主;
更多的出現(xiàn)了富硅的巖漿(中性和中酸性)-安山巖、英安巖、流汶巖。
更多的酸性巖漿的出現(xiàn)除與地幔楔的被交代富集有關(guān)外,還與加厚的大陸地殼有關(guān)(混染和重熔)。
鈣堿性巖漿活動在先,堿性巖漿活動通常發(fā)生于造山后的拉伸階段。
源區(qū):巖漿起源于地幔楔的巖石圈中,而島弧巖漿(起因于洋-洋碰撞)則起源于地幔楔的軟流圈部分。
巖漿的源區(qū)比島弧巖漿更復(fù)雜,包括:
洋殼及大洋沉積物;大洋巖石圈(虧損)和軟流圈;大陸巖石圈(富集);古老大陸地殼。
化學(xué)成分:與島弧巖漿相比更富LIL元素和LREE
5)洋島玄武巖(OIB)
OIB的起源與地幔柱有關(guān),從成分上講,從拉斑玄武巖-堿性玄武巖和亞堿性玄武巖。通常堿性玄武巖出現(xiàn)
較晚。這與MORB有所不同。
由于,OIB來源于富集的下地幔,因此與MORB相比,富集LILE。
6)大陸高原玄武巖 (CFB)
形成于陸內(nèi)裂谷和火山,規(guī)模很大,上千上萬平方公里,并形成高原地形,故名。
形成:與地幔柱或熱點/熱線有關(guān)。軟流圈上涌-巖石圈減?。貧だ?br>巖石組合:以拉斑玄武巖為主,但許多大陸玄武巖含有10%的酸性噴出巖(上部),而缺乏中性巖-雙峰式
火山巖 (玄武巖-流汶巖)。多數(shù)情況下還含有少量堿性玄武巖。
化學(xué)成分特征:同位素和地球化學(xué)上顯示富集地幔的特征;
高Fe低Mg, 表明它不可能與正常的mantle lherzolite mineralogy在水不飽和的條件下平衡。
高原玄武巖不是原始巖漿而是經(jīng)過了低壓分離結(jié)晶(Ol)作用,原始巖漿可能是高Mg的富橄欖石玄武巖;
也可能是比正常地幔二輝橄欖巖更富Fe的源區(qū)的重熔; 正常地幔巖在水飽和條件下的重熔。
7)弧后盆地的巖漿作用
因為洋殼俯沖而產(chǎn)生弧后擴張, 與大洋中脊海底擴張不同, 后者與俯沖無關(guān)。
只有老于80 Ma的、冷而致密的巖石圈的俯沖才能產(chǎn)生弧后擴張。
化學(xué)成分:類似于MORB, 但更復(fù)雜一些-看規(guī)模的大小。由于俯沖帶揮發(fā)分的參與,從微量元素地球化學(xué)
的角度看,弧后盆地玄武巖不同于MORB。
弧后盆地的巖漿成分取決于:源區(qū)成分、深度、部分熔融程度、揮發(fā)分的性質(zhì)(與俯沖洋殼的脫水有關(guān))。
弧后盆地玄武巖的成分從低K玄武巖(拉斑玄武巖,類似于MORB)到亞堿玄武巖都有,兼具MORB和島弧玄武
巖的特征。有些情況下會有高Mg安山巖出現(xiàn)。
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