第5章安山岩-花岗岩成因

1、第六章第六章 安山岩、流纹岩和花岗岩安山岩、流纹岩和花岗岩类岩浆的成因类岩浆的成因1. 安山岩的成因安山岩的成因2. 英安岩英安岩-流纹岩的成因流纹岩的成因3. 花岗岩类岩浆的成因及其类型花岗岩类岩浆的成因及其类型Q9 09 06 06 02 01 03 56 59 02 05P5A1 01 05 09 01 06 06 0F硅英岩（英石岩）富石英花岗岩类花岗岩花岗闪长岩英 云 闪 长 岩 碱 长 花 岗岩（正长花岗岩）（二长 花岗岩）石英闪长岩石英辉长岩石英斜长岩闪长岩辉长岩斜长岩二长闪长岩二长辉长岩含副长石闪长岩含副长石辉长岩含副长石斜长岩石英二长岩石英正长岩副 长 石 正 长 岩碱长正长

2、岩含副长石碱长正长岩副长石岩含副长石二长闪长岩含副长石二长辉长岩副长石闪长岩副长石辉长岩深成岩根据实际矿物含量用QAPF图解分类和命名（基于Streckeisen, 1976图）Q=石英，A=碱性长石，P=斜长石，F=副长石1. 分类分类富石英花岗岩类花 岗 岩正长花岗岩二长花岗岩 花岗闪长岩石英正长岩石英二长岩石英二长 闪长岩碱长花岗岩英云闪长岩正长岩二长岩二长闪长岩二长辉长岩 碱长正长岩闪长岩(M10%)辉长岩(M10%)斜长岩(M10%)1035659560609090205石英碱长 正长岩石英闪长岩石英辉长岩石英斜长岩205中酸性侵入岩的类型及特征中酸性侵入岩的类型及特征化学成分化学成

3、分岩石系列岩石系列 矿物成分矿物成分结构结构常见种类常见种类中中性性岩岩类类闪长闪长岩岩SiO2：53-66%， 66% Na2O、K2O高高FeO、MgO低低钙碱性系列钙碱性系列碱性系列碱性系列石英、碱性石英、碱性长石、酸性长石、酸性斜长石斜长石黑云母黑云母半自形粒半自形粒状结构状结构正长花岗岩、正长花岗岩、二长花岗岩、二长花岗岩、碱性花岗岩碱性花岗岩玄武岩类、安山岩类和流纹岩类对比表玄武岩类、安山岩类和流纹岩类对比表硅酸过饱硅酸过饱和，和，SiO263%硅酸过饱硅酸过饱和和-弱饱弱饱和，和，SiO2=52-63%硅酸饱硅酸饱和和-弱饱弱饱和，和，SiO2=45-52%化学成分化学成分石英石

4、英透长石透长石酸性斜长石酸性斜长石中性斜长中性斜长石石角闪石角闪石单斜辉石单斜辉石单斜辉石单斜辉石基性斜长基性斜长石石橄榄石橄榄石斜方辉石斜方辉石斑晶矿物斑晶矿物花岗岩花岗岩花岗闪长花岗闪长岩岩闪长岩闪长岩辉长闪长岩辉长闪长岩辉长岩辉长岩对应的侵对应的侵入岩入岩流纹岩流纹岩英英安岩安岩安山岩安山岩玄武安山玄武安山岩岩玄武岩玄武岩酸碱度酸碱度侵入岩侵入岩火山岩（熔岩）火山岩（熔岩）闪长岩闪长岩（角闪）安山岩（角闪）安山岩中性中性辉石闪长岩辉石闪长岩辉石安山岩辉石安山岩钙碱性钙碱性石英闪长岩石英闪长岩石英安山岩石英安山岩中性中性正长岩正长岩粗面岩粗面岩钙碱性钙碱性-碱性正长岩碱性正长岩碱性粗面岩碱

5、性粗面岩碱性碱性二长岩二长岩粗安岩粗安岩/角斑岩（海相）角斑岩（海相）花岗岩花岗岩流纹岩流纹岩酸性酸性黑曜岩（黑曜岩（H2O小于小于2%）钙碱性钙碱性珍珠岩（珍珠岩（H2O=2-6%）松脂岩（松脂岩（H2O大于大于6%）花岗闪长岩花岗闪长岩英安岩英安岩/石英角斑岩（海相）石英角斑岩（海相）斜长花岗岩斜长花岗岩斜长流纹岩斜长流纹岩与花岗岩类侵入岩对应的火山岩与花岗岩类侵入岩对应的火山岩1. 安山岩的成因安山岩的成因 安山岩成因复杂性的原因安山岩成因复杂性的原因 安山岩成因研究中所要考虑的因素安山岩成因研究中所要考虑的因素 安山岩成因的主要观点安山岩成因的主要观点 岛弧钙碱性安山岩形成的模式岛弧钙

6、碱性安山岩形成的模式安山岩成因复杂性的原因安山岩成因复杂性的原因 一般认为安山岩是多成因的一般认为安山岩是多成因的：1）与玄武岩一样，安山岩也与玄武岩一样，安山岩也可以出现在不同的构造环境可以出现在不同的构造环境，除俯冲带环境外，还产于大洋中脊和板内裂谷等非造除俯冲带环境外，还产于大洋中脊和板内裂谷等非造山环境；山环境；2）安山岩的）安山岩的化学成分具较大的变化范围化学成分具较大的变化范围。如低。如低MgO和高和高MgO安山岩；安山岩；AFM图上表现为拉斑系列和钙碱性系列；图上表现为拉斑系列和钙碱性系列；SiO2-K2O变异图上具有低钾、中钾、高钾类型。目前变异图上具有低钾、中钾、高钾类型。目

7、前一般将其与岛弧发展的不同阶段相联系一般将其与岛弧发展的不同阶段相联系.3）安山岩的）安山岩的同位素组成也有较大的变化范围同位素组成也有较大的变化范围，表明安山，表明安山岩的源区物质来源有幔源、壳源或壳幔混合源之分。岩的源区物质来源有幔源、壳源或壳幔混合源之分。岛弧火山岩的岩石化学特征岛弧火山岩的岩石化学特征岛弧地区安山岩的岛弧地区安山岩的REE和和Sr-Nd同位素特征同位素特征变化大，说明岩浆源区变化大，说明岩浆源区和岩石成因的复杂性和岩石成因的复杂性安山岩成因研究中所要考虑的因素安山岩成因研究中所要考虑的因素 安山岩产出的构造环境：安山岩产出的构造环境：如分布于洋脊与裂谷环如分布于洋脊与裂

8、谷环境的安山岩和岛弧与陆缘环境的安山岩在岩石系列、境的安山岩和岛弧与陆缘环境的安山岩在岩石系列、组合及化学成分上存在明显差异组合及化学成分上存在明显差异 洋脊与裂谷环境：洋脊与裂谷环境：拉斑系列、拉斑玄武岩和玄武安山拉斑系列、拉斑玄武岩和玄武安山岩为主，化学成分变化与结晶分异演化趋势一致，同岩为主，化学成分变化与结晶分异演化趋势一致，同位素组成上具有幔源岩浆的特点位素组成上具有幔源岩浆的特点 岛弧环境：岛弧环境：以钙碱性系列为主，也见有拉斑系列的安以钙碱性系列为主，也见有拉斑系列的安山岩。岩石组合为：钙碱性玄武岩、安山岩及大量的山岩。岩石组合为：钙碱性玄武岩、安山岩及大量的英安岩和流纹岩。不同

9、成分岩石的形成与简单的幔源英安岩和流纹岩。不同成分岩石的形成与简单的幔源岩浆分异趋势不吻合岩浆分异趋势不吻合 高温高压熔融实验研究结果：高温高压熔融实验研究结果：地幔橄榄岩和下地壳玄地幔橄榄岩和下地壳玄武岩部分熔融均不可能形成上述岩浆（高武岩部分熔融均不可能形成上述岩浆（高MgO安山岩安山岩除外）除外）安山岩成因的主要观点安山岩成因的主要观点 高高MgO安山岩是由幔源原生岩浆形成的安山岩是由幔源原生岩浆形成的 拉斑系列的安山岩是由幔源拉斑玄武质原生岩拉斑系列的安山岩是由幔源拉斑玄武质原生岩 浆经分离结晶作用形成的浆经分离结晶作用形成的 岛弧钙碱性安山岩的形成则不能用简单的源区岛弧钙碱性安山岩的

10、形成则不能用简单的源区 物质的部分熔融或简单的分离结晶模式来物质的部分熔融或简单的分离结晶模式来 解释，而应与岛弧环境的特殊地质背景有解释，而应与岛弧环境的特殊地质背景有关关岛弧钙碱性安山岩形成的模式岛弧钙碱性安山岩形成的模式Island Arc Petrogenesis1.俯冲洋壳脱水，上俯冲洋壳脱水，上升交代上覆地升交代上覆地幔楔；幔楔；2.俯冲洋壳到俯冲洋壳到30Km以下，发生相以下，发生相变：玄武岩、变：玄武岩、辉长岩转变成辉长岩转变成榴辉岩。榴辉岩。3.地幔楔橄榄岩被交地幔楔橄榄岩被交代形成辉石岩代形成辉石岩4.变质的洋壳和地幔变质的洋壳和地幔楔物质部分熔楔物质部分熔融形成安山岩融形

11、成安山岩岩浆。岩浆。角闪石脱水角闪石脱水(A)金云母脱水金云母脱水 2. 英安岩英安岩-流纹岩的成因流纹岩的成因 英安岩英安岩-流纹岩成因的主要观点流纹岩成因的主要观点 流纹质岩浆流纹质岩浆地壳岩石深熔的证据地壳岩石深熔的证据 流纹质岩浆的成因模式流纹质岩浆的成因模式英安岩英安岩-流纹岩成因的主要观点流纹岩成因的主要观点1）玄武质岩浆或其他岩浆分离结晶作用形成）玄武质岩浆或其他岩浆分离结晶作用形成 从分布角度来看，该成因的流纹岩是有限的从分布角度来看，该成因的流纹岩是有限的2）地壳岩石的深熔作用所形成）地壳岩石的深熔作用所形成流纹岩形成流纹岩形成的主要成因类型的主要成因类型3）岩浆混合和分离结

12、晶的共同作用形成）岩浆混合和分离结晶的共同作用形成基基性岩浆与酸性岩浆混合或同化长英质围岩，然性岩浆与酸性岩浆混合或同化长英质围岩，然后再经历分离结晶作用，可形成流纹质岩浆，后再经历分离结晶作用，可形成流纹质岩浆，但为数不多但为数不多4）岩浆房内的热重力扩散分异作用形成）岩浆房内的热重力扩散分异作用形成包包括热作用和岩浆对流驱动的化学作用，在岩浆括热作用和岩浆对流驱动的化学作用，在岩浆房的顶部形成高房的顶部形成高SiO2的流纹质岩浆的流纹质岩浆流纹质岩浆流纹质岩浆地壳岩石深熔的证据地壳岩石深熔的证据化学成分和化学成分和Sr-Nd同位素特征与地壳基底岩同位素特征与地壳基底岩石具有亲缘关系石具有亲

13、缘关系 B. 双峰式组合（玄武岩双峰式组合（玄武岩-流纹岩）的存在，表明流纹岩）的存在，表明二者之间不存在分异演化关系二者之间不存在分异演化关系 C. 地壳岩石的熔融实验和化学成分、矿物成分地壳岩石的熔融实验和化学成分、矿物成分的模拟计算表明，由地壳岩石的深熔作用可的模拟计算表明，由地壳岩石的深熔作用可形成流纹质岩浆形成流纹质岩浆 流纹质岩浆的成因模式流纹质岩浆的成因模式岩浆产生的热源：幔源玄武质岩浆的底侵作用岩浆产生的热源：幔源玄武质岩浆的底侵作用3. 花岗岩类岩浆的成因及其类型花岗岩类岩浆的成因及其类型 岩浆成因与交代成因岩浆成因与交代成因 岩浆花岗岩形成的主要观点岩浆花岗岩形成的主要观点

14、 花岗岩的成因类型及特征花岗岩的成因类型及特征 不同构造背景的花岗岩质岩石组合不同构造背景的花岗岩质岩石组合岩浆成因与交代成因岩浆成因与交代成因 岩浆成因的花岗岩类：岩浆成因的花岗岩类：由岩浆侵位冷凝形由岩浆侵位冷凝形成，经历了从岩浆源区分凝、上升迁移到异地成，经历了从岩浆源区分凝、上升迁移到异地就位的过程就位的过程异地花岗岩异地花岗岩 问题：问题：大花岗岩基的空间问题？大花岗岩基的空间问题？ 交代成因的花岗岩：交代成因的花岗岩：是指先存在的岩石基是指先存在的岩石基本上在固态的情况下由交代作用转变而成本上在固态的情况下由交代作用转变而成原地花岗岩；形成机制更接近变质作用，也称原地花岗岩；形成机

15、制更接近变质作用，也称花岗岩化作用花岗岩化作用-流体扩散和固体条件下的扩散流体扩散和固体条件下的扩散 问题：问题：流体扩散和固体条件下扩散的范围与程流体扩散和固体条件下扩散的范围与程度度岩浆花岗岩形成的主要观点岩浆花岗岩形成的主要观点 结晶分异作用（结晶分异作用（Bowen，1948）：）：存在，存在， 但规模小。层状和环状岩体晚期分异物但规模小。层状和环状岩体晚期分异物 混合化作用（混合化作用（Daly，1914，1933）：）：通过同化作通过同化作 用或混合作用形成的混杂岩浆的过程。只能形用或混合作用形成的混杂岩浆的过程。只能形 成偏中性的花岗岩类岩浆，而不可能形成大型成偏中性的花岗岩类岩

16、浆，而不可能形成大型 岩基岩基 深熔作用或部分熔融作用：深熔作用或部分熔融作用：认为花岗质岩浆主要认为花岗质岩浆主要 是由中、下地壳的岩石部分熔融形成的。是由中、下地壳的岩石部分熔融形成的。 证据：证据： 证据：证据：1）分布：）分布：大陆区和消减带大陆一侧大陆区和消减带大陆一侧2）高级变质区：）高级变质区：花岗质脉体的形成花岗质脉体的形成3）Q-Ab-Or体系实验：体系实验：4）花岗质岩石的元素）花岗质岩石的元素 和同位素组成：和同位素组成：主要主要 来自于地壳，而不是来自于地壳，而不是 上地幔上地幔花岗岩的成因类型及特征花岗岩的成因类型及特征 花岗岩成因复杂的因素花岗岩成因复杂的因素 1）

17、物质来源的多样性：）物质来源的多样性： 地壳内部的不同结构层地壳内部的不同结构层 消减带的消减洋壳和地幔楔形区消减带的消减洋壳和地幔楔形区 2）产出构造背景的多样性：）产出构造背景的多样性： 岛弧造山带岛弧造山带 活动大陆边缘活动大陆边缘 大陆碰撞带大陆碰撞带 陆内造山带陆内造山带 大陆裂谷带大陆裂谷带 大洋中脊大洋中脊 花岗岩成因类型划分的依据及类型花岗岩成因类型划分的依据及类型 1）物质来源）物质来源 M型型- 地幔与地壳混合型地幔与地壳混合型 I型型-CI： 地壳中未经风化的火成岩地壳中未经风化的火成岩 S型型- CS：地壳中经过风化的沉积岩地壳中经过风化的沉积岩 A型型- 地幔玄武岩浆

18、演化、或玄武岩浆地幔玄武岩浆演化、或玄武岩浆 上升后，受地壳不同程度混染上升后，受地壳不同程度混染 或亏损地壳熔融的产物或亏损地壳熔融的产物 2）构造背景）构造背景 造山花岗岩造山花岗岩 过渡型花岗岩过渡型花岗岩 非造山花岗岩非造山花岗岩Table 18-3. The S-I-A-M Classification of GranitoidsTypeSiO2K2O/Na2OCa, SrA/(C+N+K)*Fe3+/Fe2+Cr, Ni 18O87Sr/86SrMiscPetrogenesisM46-70%lowhighlowlowlow 9 0.705Low Rb, Th, USubductio

19、n zoneLow LIL and HFS or ocean-intraplateMantle-derivedI53-76%lowhigh inlow: metal-moderatelow 9 9 0.707variable LIL/HFSSubduction zonehigh Rb, Th, Umetaluminousbiotite, cordieriteSupracrustal Als, Grt, Ilmenite sedimentary sourceAhighNa2Olowvarvarlowvarvarlow LIL/HFSAnorogenic 77%highperalkalinehigh Fe/MgStable craton high Ga/AlRift zoneHigh REE, ZrHigh F, Cl* molar Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)Data from White and Chappe