岩墙群形成的板块动力学意义
稳定板块的存在 岩墙群的发育 陆块裂解作用
世界各大陆中，从30亿年以来不同时期 的岩墙群均有发育，但集中在几个时间段： 30±，20 ±，12 ±，10~6 ±，显生宙保存 不多，可能与发育在基底中有关。 世界范围不同时期岩浆群的发育可能反映 了古板块裂解的信息。
3. 层状基性侵入岩
第六章 板块构造与岩浆作用
一、岩浆活动与构造作用
1、岩浆活动的形成方式和系列
●形成方式：喷发岩 ●岩石组合及系列： 侵入岩
碱性系列（A）
由碱性玄武岩、橄榄玄武岩、霞石岩、粗面 岩、安粗岩、碧玄岩、响岩等组成；SiO2不饱和 （<48%），富碱质，钾含量高，轻稀土富集
钙碱系列（CA）
以高铝玄武岩和安山岩为主，含少量拉斑玄武 岩、流纹岩、安山岩及橄榄安粗岩；SiO2弱饱和 （>48%），轻稀土略富集
主要表现为不协调的脉状、岩墙状和协调顺层的岩床。 裂谷带溢流区或其外围往往发育基性岩墙群和岩床，主 要为侵入岩，成分与拉斑玄武岩和碱性玄武岩相同，为同源 岩浆系列。 特点：
可呈岩床状侵入裂谷沉积盆地中，亦可呈岩墙状侵位外围 基底中； 基性岩墙产状一般直立、成群或呈放射状，线状； 基性岩墙群由辉长－辉绿岩组成，岩浆来自于幔源。
陆间裂谷向大洋转化阶段：
热的地幔楔使浅部（<30km）局部贫化的橄榄岩发生较大程度的（20～30％）部分 熔融，产生橄榄拉斑玄武岩浆，形成低钾洋脊拉斑玄武岩的喷发。 洋岛碱性玄武岩和拉斑玄武岩可能是大洋板块之下大于35km深度上，由轻微贫化的 地幔橄榄岩部分熔融所致。 大陆裂谷中相应元素的富集、轻稀土富集，锶初始比高，说明演化过程中受地壳混 染及与围岩反应所致。
拉斑玄武岩系列（TH）
主要由不含或者含少量橄榄石的拉斑玄武岩组 成，有少量安山岩、英安岩、流纹岩； SiO2弱饱和或者饱和（>48%~63%）,贫碱尤贫 钾，轻稀土略亏损；拉斑玄武岩可形成于不同的 环境（洋中脊、岛弧、洋岛、大陆）
不同类型岩浆岩的稀土分配模式
玄武岩的构造划分
玄武岩与板块构造 (据J.A Pearce,1984)
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钙碱系列反映了岩浆弧演化的成熟度
空间：初始水下弧－未成熟岛弧－成熟岛弧－陆缘弧
时间：岛弧岩浆活动序列 早期拉斑－中期钙碱－晚期钙碱、碱性 拉斑贯穿于始终，但含量由早－晚递减
（3）岛弧岩浆作用过程
• • 岩浆组合特征 俯冲带的热动力状态及可能成为岩 浆源的物质 俯冲带的岩浆作用过程 实验提供：洋壳的辉长岩和闪 长岩在75Km±深度的含水条件下， 较高程度的部分熔融可产生拉斑玄 武岩或拉斑玄武岩质安山岩。中等 程度部分熔融产生安山岩，低程度 部分熔融产生英安岩。 Condie(1976)认为，在≤80Km 深处，俯冲洋壳在的熔融也可直接 产生岛弧拉斑玄武岩岩浆。 Ringwood.A.E（1981）认为， 俯冲洋壳进入70～100Km深处，洋 壳中角闪岩大量脱水转变为石英榴 辉岩，水进入地幔楔引起部分熔融， 产生含水橄榄玄武岩岩浆，它在上 升过程中分异出橄榄石、铬尖晶石， 派生出岛弧拉斑玄武岩的主要岩石 类型：安山玄武岩。
•
四、碰撞造山带的岩浆作用
1、构造叠加改造的多期复杂的构造－岩石组合 2、以岩浆侵入作用为主导 3、造山期后上叠断陷盆地中的火山作用
4、构造背景和岩浆起源
五、花岗岩与板块构造 （一）花岗岩的成因分类及岩石系列
花岗岩的成因类型和构造环境一直是地球科学研究中具有重要理论和实际意义的问 题。早期仅从岩相学意义上的产出深度进行分类。后来，人们开始将花岗岩类的形成 和分布与区域大地构造演化联系起来。如以海德曼为代表，从历史大地构造学(槽台学 说)的角度，把花岗岩类划分为地槽造山和非造山二大类。 20世纪70年代前后，花岗岩类的分类从花岗岩成岩物质的来源的角度进行划分，其 代表主要有： Chappell（1974）和White（1978） “I” 型－直接由岩浆熔融而成的岩浆产物（闪长岩、石英闪长岩、英云闪长岩、花岗闪长 岩） “S”型－经历地表风化的沉积岩或来自上地壳源物质熔融而成（花岗闪长岩、二长花岗岩、 花岗岩） “ I” 型 “ S” 型
岛弧碱性系列：
碱性橄榄玄武岩（钾玄岩、橄 榄粗安岩、粗面岩、碱流岩等 组成的钠质组）橄榄安粗岩
2、岩浆系列的水平分带和成分极性
据Gill（1974）研究，随与海 沟轴的距离和俯冲带深度的增加， 岛弧火山岩的化学成分在空间上
系统变化的规律称为成分极性。
在火山岩成分极性中，最有指示 意义的是当w（SiO2）一定时，w （K2O）随俯冲带深度（h）的增
三、俯冲带的岩浆作用
俯冲带或者活动大陆边缘是岩浆强烈活动的又一地带， 主要发生在岩浆弧的范围内，距海沟轴约150～300km，平行 于海沟成弧形展布。 1、岩石类型及特征
岛弧拉斑玄武岩系列：
主 要 岩 石 组 合 系 列
岛弧拉斑玄武岩、岛弧安山岩 和少量英安岩
岛弧钙碱系列：
安山岩、英安岩、高铝玄武岩 和流纹岩
参考文献： 1.大陆溢流玄武岩的地球化学特征及起源，张鸿翔等， 地球科学——
地大学报，2001，26（3）
2. 不同构造环境中的双峰式火山岩，王焰等，岩石学报，2000，（2） 3. 玄武岩在研究岩石圈深部过程及构造背景中的应用，地球科学进展， 张树明，2002，（5）
2. 伸展（拉张）背景的基性岩墙、岩床
喷出岩以大陆溢流玄武岩 （CFB）、大陆拉斑玄武岩、 碱性玄武岩或双峰式火山岩组 合或者其中之一为特征。
大陆溢流玄武岩以印度德 干高原玄武岩为例。
双峰式火山岩组合以基性 和酸性共生为特征，缺乏中性 岩类，这种特征称为火山岩成 分间断，即Daly间断（1925）。 一般裂谷前期或初期，以 强碱性或碱性系列为主，分布 于裂谷边部盆地；裂谷期为碱 性或拉斑系列——裂谷轴部， 也有例外，如莱茵地堑，先为 拉斑系列，后出现碱性系列。
（2）岩浆成分与地壳厚度变化规律 • • K2O含量与地壳厚度变化成正比 钙碱系列在整个火山岩中所占比例随地壳厚度增大而增大
随着岛弧的产生与演化，火山岩逐渐堆积并达到地壳厚度，火山 岩的平均成分逐渐向长英质和富钾方向演化，火山岩逐渐由拉斑系列 为主演化为钙碱系列为主。随着岛弧的进一步演化，花岗质岩石开始 产出，花岗质岩石与蛇绿质岩石的比例增加。同时，w（钙碱系列岩石） / w（拉斑系列岩石）比值也增大。当岛弧成熟度很高时，蛇绿岩消失， 而w（钙碱系列岩石）/ w（拉斑系列岩石）比值接近1或更高，并可能 出现高钾系列（钾玄岩）岩石。
1.板内-裂谷-洋盆岩石组合特点
• • • • 拉斑、碱性系列，少量超基性岩组成，并随裂解－扩张碱性降低； 无论喷出或侵入，均以基性为主，可分异出少量酸性； 为幔源。包括富集地幔和亏损地幔（残余地幔），熔融程度愈低，愈碱性； 愈高，愈向拉斑质转变。 可用地幔热柱，软流圈、岩石圈、地壳相互作用解释； 地幔源区特征
SiO2
＞53％
＞60％
贫铝、贫钾、富钙(CaO＞3.7％) 富铝、贫钾、贫钙(CaO、 NaO含量低) 、富钠(NaO＞2.2％) ANKC(Al2O3/NaO2 +K2O+CaO ) Sr87/Sr86 ＜1.1 角闪、石黑云母 0.704－0.707或者＜0.705 ＞1.1 角闪石、白云母 ＞0.707
此得出各个系列对应的地壳厚度：
岛弧拉斑系列≤20km； 岛弧钙碱系列20～30km； 岛弧碱性系列≥25km 不同俯冲带闭合速率的差异也将引起火山岩成分变化，闭合速率越慢，火山岩愈偏 碱性。一般情况下，闭合速率为8～9cm/a的高速组，主要为拉斑或拉斑+钙碱系列；闭 合速率为3～6cm/a的中速组，主要为钙碱或拉斑+钙碱系列；闭合速率<2cm/a的低速 组，则以出现更多的碱性系列或以碱性系列为主。
4. 金伯利岩、碳酸岩及镁铁质碱性岩
金伯利岩为富Mg低K的超基性岩，一般以岩墙状产出； 碳酸岩一般以岩株状产出，如武当地区的庙垭，东非的坦桑尼亚； 镁铁质碱性岩（霓霞岩类，煌斑岩）一般以脉状产出；
（二）大洋裂谷及大洋板内 岩浆活动
1. 大洋裂谷带－大洋中脊岩浆活动
为典型的大洋拉斑系列，有少量碱性系列 （裂谷轴部），SiO2弱饱和（ SiO2 >48%）,K、 Ti极低（K2O<0.14%,TiO2平均0.8％），为低 钾拉斑玄武岩；Sr87/Sr86低，为0.702～0.704。 海底打捞：洋中脊产出枕状构造的拉斑玄武 岩、辉长岩及蛇纹石化的橄榄岩、辉长岩、辉 绿岩。
White（1979）进一步从 “I” 型花岗岩中划分出“M” 型花岗岩
“M”型－由地幔物质局部熔融分异形成的花岗岩（斜长花岗岩、石英闪长岩、英云闪长岩）。
2.岩浆形成过程
• 大陆裂谷岩浆的化学组成取决于
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部分熔融深度 部分熔融程度
•
形成过程 下部分熔融，沿拉张断裂上升地表。
岩浆上升速度
热的地幔底侵或者地幔热柱上涌形成。地幔岩在不同深度不同温压条件
自然界的岩浆形成过程通常是局部熔融过程，事实表明，地表分布最广 的玄武岩类岩浆起源于上地幔橄榄岩，碱性玄武岩岩浆起源深度常大于拉斑 玄武岩岩浆，前者局部程度低，后者高。
陆内裂谷形成的早期阶段（上拱、裂解）： 大陆岩石圈板块之下热的地幔首先 使较深处（80~150km）的地幔橄榄岩 发生程度较低的部分熔融，产生碱性 或强碱性的橄榄霞石岩、橄榄碧玄岩、 碳酸岩、金伯利岩岩浆，并沿着拉张 断裂迅速上升地表。 陆内裂谷阶段： 热的地幔缓慢上升到一个中等或较浅的深度上（60km），部分熔融程度相应提高， 随着深度和部分熔融程度不一，产生碱性橄榄玄武岩（10～15％）或苦橄岩浆（20％）， 这些岩浆一部分喷出地表形成溢流玄武岩（印度德干高原，峨嵋玄武岩），一部分聚 集于地壳下部岩浆房中充分结晶分异，而后侵入形成层状基性侵入体和基性岩床、岩 墙；分异后的岩浆喷出地表，形成双峰式火山岩。