板塊構造與巖漿活動

1、第八講 板塊構造與巖漿作用,巖漿巖和板塊構造研究成果表明，巖漿巖的形成和分布主要受板塊構造控制，即在不同的板塊邊界和部位，形成不同的巖漿巖共生組合。,概述二十世紀初期，發(fā)現不同類型的火成巖具有顯著的地域分布規(guī)律。,板塊產生前構造前：單純的地理性區(qū)域概念尚未明確地涉及構造背景A.哈克提出大西洋和太平洋巖域(Province)的概念 沃爾夫根據大陸玄武巖分布，增加了北極巖套(Arctic Suite)的概念 1921年尼格里根據含鉀

2、巖流，又提出了地中海巖套的概念。隨著板塊學說的建立，巖漿成因和火成巖成分變化規(guī)律被賦予了全新的地質構造含義；即火成巖組合、成分變化和分布規(guī)律與構造背景的關系引起了地學界的廣泛重視。,概述,Ringwood(1969)提出了按板塊構造環(huán)境分類巖漿的意見，以及巖漿產生與板塊構造相互關系的示意圖。 Condie(1976) 提出：多數巖漿都是在板塊邊緣生成的，進一步分為匯聚邊緣、離散邊緣、邊緣盆地、大洋盆地、裂谷系、克拉通和碰撞帶等不同

3、環(huán)境及其相應的巖石構造組合。80年代以來，人們系統地總結了不同的巖漿系列以及板內、邊緣盆地、島孤等各種構造環(huán)境的巖漿作用、火成巖組合以及巖漿成因機制，從而使得火成巖大地構造學作為一門新的地質學科日趨完善。,Ringwood(1969) 板塊構造巖漿產生與板塊構造相互關系,板塊構造與巖漿作用,一、巖漿系列二、大陸裂谷帶及大陸板塊內巖漿活動三、板塊擴張帶的巖漿活動四、板塊俯沖帶的巖漿活動五、花崗巖與板塊構造六、蛇綠巖套七、埃達

4、克巖及其構造意義,巖漿巖的主要巖石類型,堿性程度(堿度)：里特曼指數σ＝(K2O＋Na2O)/(SiO2－43) （wt％）σ值越大堿性程度愈強。σ＜3.3者稱為鈣堿性巖；σ＝3.3－9者為堿性巖；σ＞9者為過堿性巖。,,,,酸性增強,,,玄武巖,花崗閃長巖,花崗巖,橄欖巖,不能與SiO2共存，屬于SiO2不飽和礦物1. 霞石霞石Na[AlSiO4]——鉀霞石K[AlSiO4], 高溫時為連續(xù)固熔體系列產于富含Na2O而S

5、iO2不飽和巖漿巖中，六方短柱，厚板狀2. 白榴石，K[AlSi2O6] 正方晶系（假等軸晶系）自形晶，四角三八面體,,西藏白榴石斑巖（趙志丹，2010）,堿性巖：似長石類礦物,霞石,六方短柱，厚板狀,霞石----似長石類礦物,霞石,Na3K(SiAlO4)4,,,霞石,SiO2飽和度與礦物組合,Al2O3飽和度與礦物組合,火山巖的TAS圖解(Total Alkalis-Silica diagram),（引自La Maitr

6、e等，2002,一、巖漿系列劃分,根據巖漿巖的地球化學指標，可以將其劃分為三個系列： ①堿性系列(A) ②鈣堿性系列(CA) ③拉斑玄武巖系列（TH) 其分布受板塊構造環(huán)境控制。,La Maite (1989)劃分出低K、中K、高K巖石（紅色虛線為界線）,分別與Rinwood(1989)劃分的低K拉斑系列、鈣堿性系列和高K鈣堿性系列相對應（黃色區(qū)域是Rinwood匯總的界線區(qū)域）,拉斑

7、玄武巖系列（TH）,化學成分：SiO2：48-63%；低鉀：K2O<1%；TiO2含量低，Na2O/K2O高達5-40% , Rb、Sr、Ba、Th、U等離子親石元素含量很低（Rb=1-30ppm）,Sr=100-300ppm，Ba=10-100ppm礦物成分：主要暗色礦物：輝石、含少量或不含橄欖石，基本不含角閃石、黑云母; 淺色礦物：斜長石（斑晶為鈣長石-培長石、基質為拉長石）巖石類型：包括大量基性（拉斑玄武巖）、少量中性

8、巖（冰島巖，富Fe, 低K, 低Al）和及少量的酸性巖（鐵質英安巖、流紋巖）環(huán)境：拉張和弱擠壓應力狀態(tài)下，分布極廣，按形成環(huán)境不同分為： （1）大洋中脊拉斑玄武巖 （2）島弧拉斑玄武巖 （3）洋島拉斑玄武巖 （4）大陸（裂谷）拉斑玄武巖,鈣堿性系列（CA）,化學成分：SiO2弱飽和、K2O、TiO2及大離子親石元素含量均較拉斑玄武巖系列高。如：Rb：10-90pp

9、m；Sr、Ba含量為200-400ppm。Al2O3含量高，在安山巖為16-18%，富集輕稀土元素。礦物成分：普遍含有角閃石和黑云母巖石類型：噴出巖以安山巖為主，侵入巖以花崗閃長巖為主，本系列包括高鋁玄武巖（SiO268%），其中安山巖最常見，其次是英安巖、流紋巖等。環(huán)境：擠壓應力為主的地區(qū) 島弧區(qū)板塊俯沖帶及碰撞帶 為島弧的標志性巖石。,堿性系列（A）,

10、化學成分： SiO2不飽和，富堿質≥5-7%，富鉀K2O，為2-4%；大離子親石元素含量高，Rb 達75-120ppm，Sr、Ba含量分別為700-1000ppm；具富集型稀土元素分配型式，LREE含量高。礦物成分： 斜長石以中長石常見，含堿性長石和似長石。巖石類型：堿性玄武巖、霞石巖、粗面巖、安粗巖、響巖 （夏威夷巖：含堿性長石的中性巖類）等。構造環(huán)境：發(fā)育應力作用微弱的地區(qū)

11、，如大型海洋盆地和大陸克拉通區(qū)。,,,3種巖漿巖系列的分布與板塊構造密切相關，據K.C.Condie(1982)研究它們與板塊構造關系如表所示。,按巖石化學成分劃分拉斑玄武巖——SiO2多(49-51%)，堿少(K2O+Na2O為2-4%）礦物為基性 Pl+Py，可以有Ol，并呈斑晶廣泛分布，產于島嶼，洋中脊，深海盆地和大陸如：峨嵋山玄武巖高鋁玄武巖——Al2O3高（>16%），SiO2比拉斑低，

12、礦物成分同上相似，但斑晶中可出現堿性長石分布于島弧，活動大陸邊緣，造山帶堿性玄武巖—— SiO2(45-48%) , SiO2不飽和，堿高, K2O更高礦物成分同上相似，常含有大量Ol ，可以有堿性長石，似長石產出環(huán)境：大陸，大洋島嶼如：我國東部很多，海南島—五大連池以東,,玄武巖的劃分,二、大陸裂谷巖漿活動,巖漿機制：裂谷帶之下熱地幔上涌和巖石圈伸展變薄初始裂谷作用階段，巖石圈破裂前拱起階段，伴隨

13、大面積陸相堿性和次堿性玄武巖噴發(fā)。當伸展作用進一步加強，巖石圈下部由于軟流圈物質的擠入和巖石圈的向下陷落而變薄，上部則因鏟式斷層效應和塑性流動而伸展，于是地殼表面發(fā)生沉降，形成陸內裂谷或大陸裂谷(intracontinental rift)。,,,,大陸裂谷巖漿活動,,裂谷巖漿活動的基本特征,（1）裂谷帶巖漿巖系列： 裂前拱階段------堿性系列 大陸裂谷階段-----堿性系列和K略高的大陸拉斑系列

14、 大洋裂谷階段-----低K的洋脊拉斑玄武系列 隨著大陸板塊分裂直到形成大洋裂谷，巖漿堿度逐步下降；（2）巖性：噴出或侵入巖均以 基性和超基性巖最豐富；（3）拉張構造背景及結晶分異作用控制了裂谷巖漿演化；（4）裂谷巖漿主要是幔源的，含有地幔巖包體，初始Sr比值較低,1-大陸裂谷的火山巖（噴出巖） 巖石組合：以溢流玄武巖組合或雙峰式火山巖為特征（兩者同出現或僅有其中之一）。1）玄武巖：主要是拉斑系列（TH)和

15、堿性系列(A)的玄武巖， 與洋中脊TH 相比， 富K2O （平均0.66% ）， 具較高的Ba 、Sr 、Rb 、U 、Th 和Rb/K 、Rb/Sr、LREE顯著富集，Sr87/Sr86較高并具有較大的變化范圍（0.7035-0.7110）。 堿性系列是裂谷初期形成，而TH系列是裂谷期產物。2）雙峰式火山巖（Bimodel Volcanic Complex）：基性巖漿和酸性巖共生，其間很少有中性巖，反映了基性和酸性巖

16、漿的準同時噴發(fā)。,雙峰式組合： 拉斑玄武巖—流紋巖組合 堿性玄武巖—粗面巖組合,缺失中性（安山質）巖石,2-大陸裂谷侵入巖巖性包括：輝綠巖巖床和巖墻群、層狀基性侵入體、金伯利巖、碳酸巖及鎂鐵質堿性巖1）輝綠巖巖床和巖墻群：在裂谷帶的溢流玄武巖區(qū)域或其外圍，成分可以是拉斑玄武巖質，也可以是堿性橄欖玄武巖質，與溢流玄武巖的巖漿同源。2）層狀基性侵入體：成分相當于輝長巖的侵入巖是大陸裂谷

17、帶的典型巖漿巖組合之一，巖體規(guī)模變化很大，小至一個巖株，大者為巖基。,,,2-大陸裂谷侵入巖 3）金伯利巖、碳酸巖及鎂鐵質堿性巖：金伯利巖-- 富Mg 、 富K的超基性巖， SiO2 =20-38% ；K2O/Na2O=2-5；MgO/K2O很高20-70，以巖頸和巖脈的形式，產在前∈地盾區(qū)內的大陸裂谷帶。新鮮金伯利巖的Sr初始值為0.7037-0.7046。碳酸巖-由碳酸鹽礦物組成的火山巖，SiO2<20%，主要礦物

18、是方解石、白云石、鐵白云石及Fe、Mn、Na的碳酸鹽，呈圓形、橢圓形的巖頸、錐形巖席產出，有的則是噴出的碳酸質熔巖。鎂鐵質堿性巖（霓霞巖類）：SiO2=38-45%，K2O+Na2O=5-10%，K2O/MgO為3-10，常以小巖株，特別是以環(huán)狀中心侵入體產出。,二、板塊擴張帶（洋中脊）巖漿活動,大洋中脊----離散型板塊邊緣，也是洋殼產生的地方，表現為大規(guī)模的裂隙式火山噴溢，長6萬公里的大洋中脊實際上是全球最大的火山活動帶。據梅納

19、德（H.W.Menard）估計，每年從中脊軸部噴出的火山物質約有4立方公里，大大超過了全球所有其它地區(qū)噴出的火山物質總量。由于洋底深處，靜水壓力超過巖漿中水蒸氣壓力，故熔巖沿裂隙平靜的溢出。,洋中脊巖漿活動,中脊巖漿源：來源于軟流圈，由于拉張作用、壓力降低，熔點降低，軟流圈物質(橄欖巖) 分熔出玄武巖漿( 主要TH)。噴出巖：TH巖漿乘隙上涌，溢出海底，形成枕狀熔巖，構成洋殼第二層的上部 侵入巖：輝綠巖巖墻形式，構成洋殼第三層的上

20、部，或冷凝成輝長巖成為洋殼第三層的組成部分,洋中脊剖面與MORB,洋脊拉斑玄武巖主要特征：,(1) 斑晶為：橄欖石或斜長石; 基質礦物：橄欖石、斜長石、單斜輝石和鐵礦物，常含有玻璃質。（2）低鉀(K2O<0.4%)、高鈦(TiO2為0.7-2.3%)、P2O5含量低(<0.25%), (FeO + Fe2O3 ) / MgO = 0.7-2.2。 (3) 具相對高的Al2O3和Cr含量、以及大離子親石元素（LIL)，如

21、Rb、Cs、Sr、Ba、Zr、U、Th； 輕稀土虧損或平坦型稀土模式區(qū)別于大陸和島弧拉斑玄武巖（4） Sr87/Sr86低（0.702-0.704）,大洋中脊的侵入巖組合,大洋中脊的侵入巖組合：輝長巖和橄欖巖。輝長巖有兩類：一類是早期結晶分異形成的堆晶巖；另一類是由強烈分異后殘余熔體形成的輝長巖。橄欖巖也有兩類：一類是地幔巖部分熔融后殘留下的；另一類是結晶分異作用的產物。洋脊拉斑玄武巖成因：在小于30km深度內，由部分虧損地幔橄

22、欖巖經20—30%的部分熔融形成的。輝長巖和橄欖巖：原始熔體的分離結晶有關,洋中脊缺乏安山巖的原因-----缺水,(1) 沒有俯沖作用發(fā)生，因此也沒有水份帶入上地幔。 (2) 由于地殼較薄，沿中脊的一些擴張裂隙不能阻止水份的散失，因而水壓很低，不足以產生安山質巖漿。Nicholls和Ringwood認為大洋拉斑玄武巖相當于島弧拉斑玄武巖的無水等效物。,洋島的巖漿活動,巖性：橄欖玄武巖、堿性玄武巖、粗面巖、堿性流紋巖、霞石巖、碧玄

23、巖等。與洋脊拉斑玄武巖系列相比較，富堿性（尤其富K），Cr、Ni低；Ba、Sr、Rb和Zr高。大洋島玄武巖的Sr87/Sr86多為0.703—0.704，鉀高者可達0.705—0.706，Pb206/Pb204為18.5—19.5，均比洋脊要高。,四、板塊俯沖帶的巖漿活動,俯沖帶巖漿活動 特點巖漿分布：在巖漿弧的范圍內，距海溝軸約150—300km，平行于海溝成弧形展布；島弧與陸緣火山弧是強烈的火山活動區(qū)主要巖石系列有： a

24、.島弧拉斑玄武巖系列； b.鈣堿系列； c.島弧堿性系列(或鉀玄巖系列) 以及它們之間的過渡類型。,巖石特征：以中酸性，特別是安山巖為主，因富含氣體，常表現出強烈噴發(fā)性質，火山噴發(fā)物中常以火山碎屑物質占優(yōu)勢,俯沖帶的巖漿作用,,巖石類型及地球化學特征,島弧火山巖總體以高K2O、Al2O3，低TiO2為特征，不同于其它環(huán)境下形成的火山巖。 　　(1)島弧拉斑系列火山巖：主要有拉斑玄武巖、安山巖和少量英安巖，與洋脊拉斑系列的主要區(qū)別是：

25、氧化物成分變化范圍較寬，Mg/Fe比較高，SiO2較高(53%)，K、Rb、Sr、Ba較高，Ni、Cr低，稀土豐度偏低，Sr87/Sr86較高(0.7035-0.7060)； 　(2)鈣堿系列：主要有安山巖、英安巖、高鋁玄武巖、流紋巖等，與島弧拉斑系列相比，很少有鐵的富集，SiO2較多(59%)，明顯地富集大離子親石元素，略為富集輕稀土元素，Sr87/Sr86略高(低鉀組0.703-0.707,高鉀組0.704-0.710) ； 　

26、(3)島弧堿性系列：鉀玄巖(shoshonite) 為代表，是成熟島弧的代表性巖石組合，主要特征為：全堿量高(Na2O+K2O>5%);K2O/Na2O高;富集P、Rb、Sr、Ba、Pb和輕稀土(與K的富集吻合)，低TiO2(0.5)。,巖漿弧火山巖的特征（1）,1）巖漿弧的火山活動以爆裂噴發(fā)為主(和大洋中脊噴溢為主不同)，火山碎屑物質體積占整個火山巖體積的80%以上，以此和其它構造環(huán)境火山巖的主要區(qū)別。2）厚層雜砂巖、泥

27、巖經常與火山巖互層，這種關系是識別巖漿弧火山巖系的重要標志之一。3）在巖漿弧區(qū)，與火山巖共生的還有大量中酸性深成巖，侵入到火山巖和沉積巖中。,島弧火山巖的特征（2）,俯沖帶的巖漿巖具有明顯的水平分帶性----成分極性一般均隨與海溝軸距離的增加，依次分布為：拉斑系列、鈣堿系列和堿性系列。這種隨著與海溝軸的距離和俯沖帶深度的增加，火山巖成分有規(guī)律的變化叫做成分的極性，它可指示俯沖帶傾斜的方向。,俯沖閉合速率與火山巖成分變化關系：閉合速

28、率越慢，火山巖愈偏堿性。一般情況下： 　 ·閉合速率為8－9cm/a的高速組，主要為拉斑或拉斑+鈣堿系列； 　·閉合速率為3－6cm/a的中速組，主要為鈣堿或拉斑+鈣堿系列； 　 ·閉合速率<2cm/a的低速組，則以出現更多的堿性系列或以堿性系列為主要特征。,島弧火山巖的特征（3）,島弧火山巖成分變化與地殼厚度的變化對應關系當SiO2量固定時，安山巖的K2O百分含量與地殼厚度(C)成正比。,

29、島弧火山巖的特征（4）,對于SiO2為60%時，K－C關系可表示為(Condie,1973): 　　 　C=18.2(K2O)+0.45 K2O—為百分含量，C—單位為公里,據此得出各系列對應的地殼厚度是：拉斑系列25公里,火山巖成分變化與俯沖帶深度的關系當SiO2含量一定時，K2O隨俯沖帶深度h的增大而增加，當SiO2為60%時，這種關系可表示火山巖對應的俯沖帶深度，計算結果：TH——俯沖帶深度≤150km ；CA ——

30、100-200km；A —— >200km；,島弧火山巖的特征（5）,巖漿來源深度,,巖漿弧火山巖中CA比例與巖漿弧地殼厚度關系 由洋殼到陸殼，弧體積由小到大的演化方向相一致，CA的比例反映了巖漿弧演化的成熟度，按演化序列，分為四類巖漿?。?俯沖帶的巖漿起源,巖漿的起源與大洋巖石圈板塊的俯沖消亡作用密切相關俯沖帶和洋中脊巖漿活動的重要區(qū)別在于CA巖漿的存在和巖石成分的水平分帶，一切巖漿起源假說都必須解釋這特有的現象。

31、林伍德（Ringwood，1974，1981）提出俯沖帶巖漿演化的兩階段模式，用以解釋拉斑玄武巖系列和鈣堿性系列巖漿的形成。,俯沖帶的巖漿起源兩階段模式（ Ringwood，1974，1981）,第一階段：當大洋板塊俯沖到80-100km深處（T：<650 °C，P：30-40kb）； 1）洋殼中玄武巖、鉀長巖、角閃巖脫水，轉變?yōu)槭⒘褫x巖。 2）釋放出的水導致上覆板塊的上地幔巖石局部熔融， 分

32、熔出的巖漿上涌，橄欖石結晶出來，隨著巖漿分異，可生成TH巖漿，在島弧的前鋒附近噴出地表。,,俯沖帶的巖漿起源兩階段模式（ Ringwood，1974，1981）,第二階段：當大洋板塊俯沖至更深處100-150km（或200km）T為700-900°；洋殼中滑石、蛇紋石、水鎂石不穩(wěn)定而脫水，使已成為石英榴輝巖的洋殼發(fā)生帶水的部分熔融，生成含水富堿金屬和硅等大離子親石元素的熔漿， 在上升過程中發(fā)生結晶，析出石榴石和輝石，最終形成

33、了以安山巖為主的包括玄武巖到流紋巖的鈣堿性系列巖漿。,,洋內弧巖漿起源,洋內島弧環(huán)境的玄武質巖漿活動主要與俯沖板片之上的地幔楔形區(qū)的部分熔融有關。 1）洋殼沿俯沖帶產生自綠片巖相－角閃巖相－榴輝巖相的變質作用，脫水反應向淺部地幔中釋放出流體; 2）當俯沖洋殼進入80(70)－100km深處，洋殼中角閃巖大量脫水轉變?yōu)槭⒘褫x巖，水進入地幔楔引起帶水的部分熔融，產生含水橄欖拉斑玄武巖漿，它在上升過程中分異出橄欖石、鉻尖晶石，結果派生出

34、島弧拉斑系列的主要巖石類型－玄武安山巖。,五、花崗巖與板塊構造,花崗質巖石（granitoids)的定義花崗質巖石（或稱花崗巖類）是廣義的花崗巖術語，指SiO2含量>56%的火成巖，意在強調石英含量為5%-20%的中酸性巖與石英含量>20%的典型酸性巖的共生關系。（肖慶輝等，2009；徐夕生和邱檢生，2010； Gill, 2010 ）包括：石英閃長巖、花崗閃長巖、英云閃長巖、奧長花崗巖、花崗巖、正長巖、二長巖、石英二長

35、巖、堿質花崗花崗巖。,花崗巖類型和構造環(huán)境,皮切爾將花崗巖分為五個成因類型，即： M 型（幔源型）γ：主要為斜長γ，形成于大洋島??；Ⅰ型（科迪勒拉型）γ：以大量輝長巖-石英閃長巖-英云閃長巖組合為代表，形成于安第斯型大陸邊緣弧內，屬活動板塊邊緣；Ⅰ型（加里東型）γ：以花崗巖閃長巖和花崗巖為代表，為造山作用隆起后生成；S型γ：主要為過鋁質γ組合，形成于大陸碰撞帶或克拉通之上的韌性剪切帶；A型γ（堿性花崗巖）：形成于克拉通隆起帶

36、和裂谷帶。,花崗巖類型和構造環(huán)境J. A. Pearce（1984）,J. A. Pearce（1984）收集并研究600多個已知構造位置的r的微量元素資料，發(fā)現上四種r表現出不同的微量元素特征，可以劃分出不同區(qū)域，反過來可用其判斷未知花崗巖的構造環(huán)境；將花崗巖按其侵入的構造位置劃分為4種類型：洋中脊花崗巖（ OKG ） 火山弧r （ VAG ） 板塊內r（WPG）碰撞帶r（COLG）,,,,,,(據Mnaiar&

37、Piccoli, 1989),據巴爾巴林（Barbarin, 1990，1999）,,,,增生型造山帶中花崗質巖石的特征,形成與俯沖同期的、平行俯沖帶條帶狀分布的低鉀鈣堿性I型花崗巖為主的巖漿巖帶。 例如: 安第斯陸?。℉ildreth and Moorbath, 1988） 西太平洋島?。–lift and Vannucchi, 2004） 華北北緣晚古生代陸弧（

38、Zhang et al., 2009） 西準噶爾北緣晚古生代島弧（Chen et al., 2010）,Pitcher, 1983, 1993; Barbarin, 1990,碰撞型造山帶中花崗質巖石的特征,主碰撞和后碰撞兩個時期主碰撞：主洋盆閉合，兩個塊體發(fā)生主體碰撞，地殼迅速增厚，出現大型逆沖斷層，巖石發(fā)生高級變質、變形階段。主要以發(fā)育少量發(fā)生強烈變形的S型花崗巖為特征。后碰撞：主洋盆閉合，連續(xù)的板

39、塊匯聚導致產生陸內的逆沖，包括巖石圈拆沉或俯沖板片斷離等作用，屬于持續(xù)擠壓之后的伸展階段，經常有地幔參與巖漿的形成。以發(fā)育大量未變形的A型和高鉀鈣堿性I型花崗巖為主，巖體跨越不同的構造單元，具有面狀分布的特征 。,,,造山帶中幾種特殊類型的花崗質巖石,淡色花崗巖 (leucogranite)紫蘇花崗巖 (charnockite)環(huán)斑花崗巖 (rapakivi)斜長花崗巖 (plagiogranite)埃達克質花崗巖 (adaki

40、tic granite),淡色花崗巖 (leucogranite),巖石組合：含富鋁礦物（如白云母，堇青石、電氣石和石榴子石）高鋁高硅堿的酸性侵入巖。暗色礦物( 黑云母) 含量低( 一般＜ 5%) 地化特征：為強過鋁質的，SiO2 =70-77%, 通常含變質沉積巖的捕虜體，富Rb和K，虧損Sr、Zr，稀土含量較一般花崗巖低（40-120 ppm），Sr同位素初始比值很高（0.743-0.762）（Harris et al.

41、, 1995; Gill, 2010），大部分為S型花崗巖。 構造環(huán)境：處于擠壓體制與伸展體制轉換的最初伸展階段，與構造體制轉換時的降壓作用密切相關。,北帶淡色花崗巖：位于特提斯喜 馬拉雅單元內，以規(guī)模不等的巖席形式侵入到周邊沉積-變質巖系 之中，或者呈巖株狀產出于變質穹窿的核部。,南帶淡色花崗巖：主要沿高喜馬拉雅和特提斯喜馬拉雅之間的藏南拆離系( STDS) 分布，俗稱高喜馬拉雅淡色花崗巖帶，構成喜馬拉雅山的主體。,2帶淡

42、色花崗巖在礦物組成和巖石類型上相似，主要由不同比例的石英、鉀長石、斜長石、黑云母( ＜ 5%) 、白云母、電氣石和石榴石等構成二云母花崗巖、電氣石花崗巖和石榴石花崗巖三大主要巖石類型,喜馬拉雅淡色花崗巖,巖漿在侵位過程中經歷大規(guī)模地殼物質的混染，并發(fā)生高度分離結晶作用時代劃分：原喜馬拉雅( 44 ～ 26Ma) 、新喜馬拉雅( 26 ～ 13Ma) 和后喜馬拉雅( 13 ～ 7Ma) 三階段成因：第一階段對應印度-亞洲匯聚大陸碰撞

43、造山作用，后兩個階段同加厚的喜馬拉雅-青藏高原碰撞造山帶拆沉作用有關，對應青藏高原的全面隆升。,喜馬拉雅淡色花崗巖,環(huán)斑花崗巖（rapakivi),指具有卵球狀堿性長石巨晶被斜長石外殼包裹—即環(huán)斑結構的一種花崗巖。（Vorma,1976）。 典型的環(huán)斑花崗巖常與鎂鐵質巖石在時間和空間上密切共生，構成雙峰式組合特征（Haapala and Ramo, 1999）。大部分為A型，個別也有I型（Wernick et al.

44、, 1997）。,A型花崗巖（A type granite）產于裂谷和穩(wěn)定板內的花崗質巖石。通常是弱堿性，CaO和Al2O3含量較低，Fe/Fe+Mg值較高，K2O/Na2O值和K2O含量較高；這類花崗巖因為通常是非造山期的、堿性的和無水的特點，這三個英文單詞的第一個字母都是“A”。故把這種花崗巖叫做A型花崗巖,環(huán)斑花崗巖的產出環(huán)境,環(huán)斑花崗巖大多形成于元古代的穩(wěn)定克拉通內，時空上與鎂鐵質巖石密切共生, 可能分別來自不同的源區(qū)（Hein

45、onen et al., 2010）。 非造山環(huán)境，如芬蘭南部的中元古代環(huán)斑花崗巖（Ramo and Haapala, 1995），我國華北北緣元古代環(huán)斑花崗巖（郁建華等，1996）。后碰撞環(huán)境，如格陵蘭南部早元古代環(huán)斑花崗巖（Brown et al., 2003），秦嶺北側晚三疊世環(huán)斑花崗巖（肖慶輝等，2009） 。島弧環(huán)境，如巴西愛圖（Itu）地區(qū)晚元古代環(huán)斑花崗巖（Wernick, 1997） 。,紫蘇花崗巖（Charnoc

46、kite),也稱C型花崗巖，Kilpatrick and Ellis（1992）。最早發(fā)現于印度南部，現在泛指含有紫蘇輝石的所有長英質巖石（Pichamuthu, 1969） 紫蘇花崗巖的形成代表了一種高溫環(huán)境，既有變質成因，也有巖漿成因（Frost and Frost, 2008）。 作為變質巖，它們通常與周圍的麻粒巖相變質巖石共同產出，如印度南部新元古代的紫蘇花崗巖（Santosh and Omori, 2008

47、; Rajesh et al., 2011）； 作為巖漿巖，它們通常與斜長巖-紋長二長巖-環(huán)斑花崗巖共生，構成AMCG組合（Emslie, 1991）或單獨產出(Frost et al., 2000；Percival and Mortensen, 2002；張立飛等，2004)。,板內環(huán)境，如南極東部和挪威西南部的AMCG組合中具有A型花崗特征的紫蘇花崗巖（Duchesne and Wilmart, 1997; Mikhals

48、ky et al., 2006）。俯沖環(huán)境，如美國加利福尼亞克拉馬斯中侏羅世紫蘇花崗巖（Barnes et al., 2006）；加拿大魁北克省北部晚太古代紫蘇花崗巖（Percival and Mortensen, 2002）。 洋脊俯沖環(huán)境，如西藏岡底斯晚白堊世紫蘇花崗巖（Zhang et al., 2010）。后碰撞環(huán)境，如西準晚石炭世紫蘇花崗巖（韓寶福等，2006），蘇格蘭高地西部早泥盆世紫蘇花崗巖（Weiss and Tr

49、oll, 1989） 。地幔柱上涌環(huán)境，如越南中部晚二疊世紫蘇花崗巖（Owada et al., 2007）。,紫蘇花崗巖的產出環(huán)境,斜長花崗巖 (plagiogranite),組成：含很少或不含堿性長石，幾乎全是斜長石（更—中長石），石英含量>20%, 暗色礦物含量10-15%。 通常認為：蛇綠巖中斜長花崗巖是玄武質巖漿在淺層直接分異的產物（占洋殼的1-2%），從而代表了洋殼形成的最后階段（Coleman and Do

50、nato，1979），所以蛇綠巖中斜長花崗巖的年齡被廣泛作為證明古洋殼存在的依據（Jian et al., 2005, 2009, 2010）。對于大洋斜長花崗巖的成因現在出現了不同的認識，形成于洋殼中輝長巖受海水交代的部分熔融（Koepke et al., 2004; 2007），但是Grimes et al.(2011)最新對全球大洋斜長花崗巖中鋯石氧同位素分析-------證明海水交代洋殼中的輝長巖的作用并不存在。,Rolli

51、nson (2009) 認為阿曼蛇綠巖中的斜長花崗巖有三種成因，代表不同的構造環(huán)境。第一種出現于洋殼形成階段，可能是具MORB特征的輝長巖含水熔融的產物；第二種形成于俯沖環(huán)境，可能是虧損的地幔橄欖巖受到俯沖板片流體的交代熔融形成的巖漿經分異后的產物；第三種也可能形成與俯沖環(huán)境，是俯沖板片熔融的產物 。,六、蛇綠巖套,蛇綠巖是由超鎂鐵質巖、輝長巖、輝綠巖、枕狀玄武巖和深海沉積層組成的一套特殊的巖石組合，是古洋殼消減后殘存的碎塊。

52、 蛇綠巖的存在，標志著古洋盆的消失，因此是鑒別古俯沖帶和地殼縫合帶的重要標志之一。,六、蛇綠巖套,1、蛇綠巖套的概念蛇綠巖（Ophiolite）一詞最初由法國地質學家布隆奈爾特（Brongniart）于1827年提出，用來形象地描述蛇紋石化的石榴石二輝橄欖巖，（詞來自希臘字“Ophis”“蛇”，當時是作為蛇紋巖的同義詞） ； 1905 年的德國地質學家斯坦曼（Steinmann）將蛇綠巖一詞用于指由放射蟲硅質巖、枕狀熔巖和蛇紋巖化的

53、超鎂鐵質巖，構成的三單元巖石組合，即后來為地質學家所熟知的所謂Steinmann“三位一體”，代表傳統大地構造意義上地槽發(fā)展早期階段巖漿活動的產物。60年代板塊學說，揭示了蛇綠巖組合與洋殼之間的驚人相似性，到70年代，蛇綠巖是大洋殘片的觀點，因而將其作為古板塊邊界的證據。,蛇綠巖的概念,1972年9月，在美國召開的彭羅斯（Penrose）蛇綠巖會議上，賦予蛇綠巖如下含義：1） 蛇綠巖是鎂鐵質-超鎂鐵質巖的特征的巖石組合；2）蛇綠巖

54、不應作為一種巖石名稱或填圖單元；3）完整的蛇綠巖層序由下而上包括：超鎂鐵質雜巖、輝長巖類雜巖、鎂鐵質席狀巖墻群和鎂鐵質火山雜巖；4）伴生的巖石類型包括上覆沉積層序中的條帶狀硅質巖、頁巖夾層和少量灰?guī)r；可填圖的巖石單元之間通常為斷層接觸，完整剖面可能缺失。因此，蛇綠巖可以是不完全的，肢解的或變質的。,蛇綠巖套的組成及特點,深海沉積物：包括放射蟲硅質巖、含鈣質超微化石的灰?guī)r、頁巖和硬砂巖等。枕狀熔巖：以拉斑玄武巖為主，呈緊密堆積的巖枕

55、席狀巖墻群：互相緊挨著的輝綠巖墻組成，是巖漿沿張性裂隙先后依次貫入而成；堆積雜巖：為巖漿結晶分異作用所造成，下部為堆積的橄欖巖，上部為堆積的輝長巖。尚有英云閃長巖、斜長花崗巖等產于輝長巖頂部（基性巖漿結晶分異產物)變質超鎂鐵質雜巖：多期變形變質純橄欖巖，常形成蛇紋化石橄欖巖或蛇紋巖。,,,薩嘎地區(qū)地層（構造巖石地層）認識,研究區(qū)地質略圖和放射蟲化石點位置,正常地層——尹集祥（1988）、盛金章（1976）、丁林（2003）、1：2

56、5萬混雜堆積——吳浩若等（1997）、陳國銘等（1980）、錢定宇（1982）,,,,65Ma collision,桑單林化石點實測地層剖面圖,桑單林放射蟲化石點實測地層剖面圖,剖面位置：N 29º15′17″ E 85º14′52.4″巖石組合：灰色－灰綠色頁巖紫紅－灰綠色硅質巖、硅質頁巖和灰白色石英砂巖，向上砂巖含量增加變形特征：變形強烈，倒轉褶皺、逆沖斷層發(fā)育,桑單林實測剖面特征,,,桑單林實測剖面宏觀

57、特征,樣品處理過程與放射蟲組合采集放射蟲微體化石樣品10件，所采樣品由波蘭Jagiellonian大學分析鑒定 第11層灰綠色硅質巖中放射蟲包括以下分子：Spongosaturninus sp. cf. S. ellipticus Campbell & Clark；Pseudoaulophacus riedeli Pessagno；Orbiculiforma sacramentoensis Pessagno and Pat

58、ellula planoconvexa (Pessagno)等屬晚白堊世Crucella easpartoensis放射蟲帶中Phaseliforma carinata亞帶相同，屬于晚白堊世Campanian（坎潘期）期放射蟲動物群,桑單林剖面11層放射蟲化石,,桑單林剖面16層放射蟲化石,Amphisphaera coronata (Ehrenberg)；Buryella hannae Bak & Barwicz-Pisko

59、rz；Buryella clinata Foreman；Buryella tetradica Foreman；Calocycloma ampulla (Ehrenberg)；Lamptonium fabaeforme constrictum Riedel and Sanfilippo；Lamptonium pennatum Foreman；Lithomespilus coronatus Squinabol；Lamptonium (?)

60、 colymbus Foreman以及Amphisphaera minor minor (Clark & Campbell)；Lamptonium sanfilippoae Foreman；Lithelius minor Jorgensen,16層放射蟲化石：低緯度地區(qū)始新世早期放射蟲組合，常見于地中海塞浦路斯 和墨西哥灣 地區(qū)，按照Foreman(1973) 和Riedel（1978）分類，屬于始新世早期Buryella cl

61、inata-Thursocyrtis ampla帶,表明早始新世時在薩嘎一帶存在海相沉積,蛇綠巖套的原生環(huán)境,（1）大洋中脊和大洋盆地：均形成于海底擴張中心-大洋中脊環(huán)境，枕狀熔巖為洋脊。（2）弧后的邊緣海盆地：形成于弧后擴張中心的洋殼殘片，其沉積層可能較厚，且含有較多安山巖類火成碎屑組分。（3）未成熟島弧：構筑于大洋殼上，發(fā)育時間短，尚未出現大陸型地殼，其下墊的初始大洋殼，也形成于大洋中脊，其巖漿活動也是TH，如湯加、馬里亞納，這

62、些未成熟島弧水下采樣所證實。（4）洋島； （5）深大斷裂,,,,,Dilek(2011)年提出新的蛇綠巖劃分方案,以蛇綠巖生成環(huán)境為依據首先分出2個大類型與俯沖作用無關的蛇綠巖類型： 陸緣型（CM）：形成于初始大陸裂解之后大洋盆地演化的早期階段。 洋中脊型（MOR）：形成于靠近地幔柱（冰島）或遠離地幔柱的洋中脊、靠近海溝的洋中脊或遠離海溝的弧后擴張脊上。 地幔柱型（P）：形成于靠近地幔柱的擴張脊上，為洋底高原的一部分（加勒比高

63、原）與俯沖作用相關的蛇綠巖類型 俯沖帶上盤型（SSZ）：形成于俯沖帶上的伸展板塊， 包括伸展的初始弧后環(huán)境至弧前環(huán)境（BA－FA）、弧前環(huán)境（FA）、大洋和大陸弧后盆地（OBA 和CBA）。 火山弧型（VA）：形成于硅鎂質弧背景上（如菲律賓和加利福尼亞Sierra Nevada）。,蛇綠巖的構造侵位,蛇綠巖形成于洋中脊，邊緣海等海底擴張環(huán)境，出露于板塊斂合邊界上，這種異地侵位現象正是海底擴張，板塊俯沖碰撞造山作用導致的構造侵位（又

64、叫冷侵位）的結果。據科爾曼（Coleman，1977）估計，顯生宙期間形成的大洋地殼總量與該時期構造侵位的蛇綠巖套數量（即現殘存的洋殼碎片總量）之比為10萬：1。,完整蛇綠巖套的保存條件,七、埃達克巖及其構造意義,adakite（埃達克巖）是一個經常見及的巖石學名詞。由于這類巖石具有獨特的地球化學特點以及特殊巖石成因機理和成礦機制，因而在恢復巖石形成的大地構造背景方面發(fā)揮著重要的作用。這一概念的提出才15 左右的時間，因而對它的確切

65、定義、識別標志、巖石的具體形成過程及其大地構造意義等仍存在不同的認識。2000年國內才正式引人埃達克巖這一概念，但已引起眾多學者的關注，發(fā)表了大量的文章。,1-埃達克巖的概念,埃達克巖（adakite）由Defant and Drummond （1990）提出，指由年齡≤25 Ma的洋殼俯沖形成的一套島弧巖漿巖系。在阿拉斯加阿留申群島中的埃達克島（Adak Island）發(fā)現，因而被稱之為埃達克巖。Defant and Drumm

66、ond最初的定義埃達克巖特點：（1）埃達克巖是一套火山巖和侵人巖組合，并非僅僅是一種巖石類型（2）巖相學上，埃達克巖變化較大，其主要礦物組合是：斜長石和角閃石，可以出現黑云母、輝石和不透明礦物；巖性：主要由安山質、英安質、流紋質巖石所組成。,2-埃達克巖地球化學特征,化學成分：埃達克巖以SiO2≥56％、Al2O3≥15％（很少低于此值）和MgO通常小于3％（極少大于6％）為特點；Y＜18 *10-6 、Yb＜1.9 *10-6

67、；Sr>400*10-6同位素上主要表現為87Sr/86Sr＜0.7040形成環(huán)境上看，埃達克巖形成于島弧地區(qū)，是≤25Ma的熱俯沖洋殼熔融形成的。,根據Defant and Drummond最初的表述，我們可以將埃達克巖定義為：形成于島弧環(huán)境下高鋁、高鍶、貧稀土的一種特殊類型的巖石組合,主要巖石類型包括島弧安山巖、英安巖、流紋巖或英云閃長巖和奧長花崗巖，是板塊俯沖作用開始的標志。,第一，定義是從地球化學特點出發(fā)的，不是按礦物

68、組合類型來劃分的巖石類型不同；野外我們不可能確定巖石是否是埃達克巖；第二，島弧是埃達克巖形成的重要大地構造位置，也是對埃達克巖地球化學特點的解釋。是否只有島弧才有埃達克巖是目前爭論的問題。,,,,Defant and Drummond (1990) 定義的埃達克巖成因機制：由俯沖洋殼在角閃巖-榴輝巖相過渡帶的深度發(fā)生脫水熔融形成的，產于島弧環(huán)境，如環(huán)太平洋地帶。Defant and Drummond (1990)認為：埃達克巖不可

69、能由基性巖漿的分離結晶、 地殼巖石的熔融、分離結晶和混染(A FC)、巖漿混 合以及地幔楔(受俯沖板片的流體交代過) 的熔融形 成, 只可能是俯沖的玄武質洋殼熔融的結果。,埃達克巖與島弧火山巖區(qū)別,Defant and Drummond認為埃達克巖與絕大多數來自于地幔楔(受俯沖大洋板片流體交代過) 的火山弧火成巖不同大多數島弧地區(qū)下地殼熔融發(fā)生的壓力較低（未達到角閃巖相-榴輝巖相過渡區(qū)），因而形成的熔體具有Eu的負異常，并且w（Al2