04岩石构造组合与板块构造(2015)

a.快速扩张的洋中脊
b.慢速扩张的洋中脊
1.熔体， 2.未上升的熔体， 3.熔融残留的晶体。
洋中脊岩浆活动模型 （据Nisbet &Fowler 1978, 转引
自Wilson, 1989）
A modern concept of the axial magma chamber beneath a fast-spreading ridge
•在已确定蛇绿岩的前提条件下，Pearce（1982）的 Cr–Y图、Cr–Ce/Sr图和Th/Yb–Ta/Yb图将有助于区别 这两类蛇绿岩。
• 蛇绿岩
（ophiolite）
•分离结晶作用形成残余 熔融体，Eu负异常；
•稀土元素配分曲线图 中整体为平坦型，说明 源区没有经过大的分异。
•分离结晶作用形成结晶 堆积物，Eu正异常；
•低K2O(常常＜0.2%)、TiO2； •亏损特征明显:
•很低87Sr/86Sr初始值(0.7035) •(La/Yb)N、(La/Sm)N比低, REE为平坦型 •亏损不相容元素（Nb、Zr、Y）
钙碱性玄武岩套
Cpx、opx共生
•辉绿岩岩墙以及均质辉长岩：低K2O的ol–TH质； •堆晶岩：纯橄榄岩＋橄长岩＋辉长岩±斜长花岗岩；
•正常的（火山岩为N–typeMORB者）：如某些弧后盆地扩 张脊； •SSZ型[supra–subduction zone，火山岩为岛弧TH或高 镁安山岩(HMA＝boninite)]：如某些弧前盆地脊。
•按Peacock碱钙指数，斜长花岗岩依次变化为：
•洋中脊扩张（MOR）者为AC（碱钙性）;
•MORS型蛇绿岩：
•火山岩：大洋拉斑玄武岩MORB； •堆晶岩：纯橄岩+橄长岩+橄榄辉长岩±斜长花岗岩，即岩浆 结晶顺序为橄榄石(O1)－斜长石(Pl)－单斜辉石(Cpx)，并且 橄榄石Mg#高于斜方辉石(斜方辉石Mg#甚至低于74)和单斜辉 石(甚至低于82)，副矿物尖晶石的Cr#低于60； •地慢橄榄岩：一般为二辉橄榄岩，含有少量纯橄岩和方辉橄 榄岩，并且LREE为亏损型，无交代作用记录。方辉橄榄岩全 岩化学成分Mg#大于90（原始地慢经过部分熔融的残留地慢橄 榄岩）；纯橄岩Mg#介于80-90（可能是熔体早期分离结晶的 产物）； •斜长花岗岩: 具AC和A特征（Peacock指数），无TTG组合； •铬铁矿床：一般不发育大型。
洋中脊岩浆岩组合（早期火山岩组合）、洋岛岩浆岩组合、俯 冲带岩浆岩组合、碰撞带岩浆岩组合、碰撞后陆内岩浆岩组合、 大陆裂谷岩浆岩组合、克拉通岩浆岩组合
Examples of Plate Boundaries
O-C convergent O-O divergent C-C divergent O-O divergent
•SSZ扩张脊[SSZ ridges，即弧前（fore–arc）扩 张脊] 为C（钙性）；正常的弧后扩张脊（back– arc ridge）为CA（钙碱性）;
•在Nb/Y图上（Pearce等，1984）MOR和弧后脊 者位于ORG区，SSZ脊者位于ORG＋VAG区或VAG区；
MORS型和SSZ型蛇绿岩（套）的区别
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•堆晶岩特征表明MORB的原生岩浆在低压岩浆房内ol大量晶出。 由Fo–Fa二元系相图和自然界玄武岩ol斑晶组成可知，晶出的 ol比进化的岩浆中MgO含量要高出许多，大量ol的晶出必驱使 进化的岩浆中FeO*/MgO的快速升高，这是致使进化岩浆具有 富Fe的TH趋势的关键因素。
•变质橄榄岩：以方辉橄榄岩（harz）为主，加亏损的 二辉橄榄岩（Lherz），Pl相或Sp相，并以变质结构区 别于堆晶形成的橄榄岩。
Figure 13-15. After Perfit et al. (1994) Geology, 22, 375-379.
岛弧环境：洋内岛弧、大陆岛弧、陆源弧等
二）洋（内）岛岩石组合
• 富集型海洋岩浆岩组合。岩石类型为碱性玄武岩与富集型拉斑 玄武岩及相应的侵入岩。富不相容元素，（La/Yb)N比可达10， 87Sr/86Sr初始值较高,可达0.707。
1、岩浆岩组合
• 洋中脊玄武岩(MORB)＋辉绿岩岩墙＋辉长岩及 其堆晶岩＋斜长花岗岩(plagiogranite)＋变 质橄榄岩等。
•MORB：N或E-MORB、T-MORB；CIPW-ol、di、hy，斑晶普通辉石 为唯一辉石（无opx）以及两个世代ol，区别于岛弧TH、洋岛TH 和大陆TH；岩相学特征（普通辉石为唯一辉石和两个世代ol）与 碱性ol玄武岩一样，它们之间区别在于有无ne–norm或用SiO2– alk图可清楚的区分开，TH位于亚碱性区（subalkalic），演化 趋势为TH。
一）洋中脊岩石组合
Oceanic Crust and Upper Mantle Structure Typical Ophiolite
异剥橄榄岩
Lithology and thickness of a typical ophiolite sequence, based on the Samial Ophiolite in Oman.
•洋中脊（MOR）斜长花岗岩：
•以低K2O（SiO2-K2O图中为LKCA），无or实际矿物；
•TH系列(±CA系列、SiO2-FeO*/MgO图）、AC和A （碱钙性和碱性、Peacock碱钙指数）；
•Pearce图解[(1984，如Nb–Y、Ta–Yb、Rb–(Y＋Nb)、 Rb–(Yb＋Ta)]中位于ORG（洋中脊花岗岩）区为特征， 区别于俯冲环境有关的岛弧和大陆边缘弧中的 TTG组 合（英云闪长岩–奥长花岗岩(TT)–花岗闪长岩）； •以AC和A及Pearce图解中位于ORG区别于弧前和弧后 盆地以及TH岛弧中的斜长花岗岩。
O-O convergent
O-O divergent
O-C convergent
Convergent Margins: Alaskan Volcanoes
The Mid-Ocean Ridge System
Figure 13-1. After Minster et al. (1974) Geophys. J. Roy. Astr. Soc., 36, 541-576.
洋盆开合的多阶段发展模式
1. 萌芽阶段：在陆壳基础上拉张开裂形成大陆裂谷(尚未形成海洋 环境)。如东非裂谷。 2. 初始阶段：陆壳继续开裂，开始出现狭窄的海湾，局部已经出 现洋壳。 如： 红海、亚丁湾. 3. 成熟阶段：大洋中脊向两侧不断增生，海洋边缘又出现俯冲、 消减现象，所以大洋迅速扩张。如大西洋.
4. 衰退阶段：洋脊继续扩张增生，大洋边缘一侧或两侧出现强烈 的俯冲、消减作用, 海洋总面积渐趋减小。如太平洋.
5. 残余阶段：随着洋壳海域的缩小，两侧陆壳地块相互逼近,其间 仅存残留小型洋壳盆地。如地中海. 6. 消亡阶段：海洋消失，大陆相碰，大陆边缘强烈变形隆起成山。 如喜马拉雅山，阿尔卑斯山脉.
二、岩石组合与构造环境
•岩石构造组合(igneous petrotectonic assemblage)：表征大 地构造环境与板块或大陆块体边界的性质（ Condie，1982）。
•花岗闪长岩(Granodiorite)与英云闪长岩(Tonalite)和奥长花岗岩 (Trondhjemite)共生在一起，常成为TTG组合，在大陆边缘岩浆弧靠海沟 一侧的外带发育；
遂拼合成陆的过程。
由J.F.杜威和K.C.A.伯克在1974年提出，为纪念加拿大地质学家J.T.威尔逊而命名。
威尔逊旋回：由起始到终结经历了萌发 期→青年期→成熟期→衰落期→终结期→ 地缝合线来表达，相对应的实例为东非裂 谷→红海亚丁湾→大西洋→太平洋→地中 海→喜马拉雅山。
裂谷 俯冲 碰撞 造山
– 洋岛拉斑玄武岩（OIT）＋洋岛碱性玄武岩（OIA）＋Na质系列（TAS分 类；LeMaitre，1989）的夏威夷岩（S1）、玄武粗面安山岩（S2）和歪 长粗面安山岩（S3）＋粗面岩类＋碱性流纹岩＋响岩，以及相应的侵入 岩类，如辉长岩（ν）、碱性辉长岩、二长辉长岩、二长闪长岩、二长 岩（η）、正长岩（ξ）、碱性花岗岩、霞石正长岩等
•原始岩浆在低压(0-9 kbar)条件下(与正常洋壳下的地慢橄榄岩所处的深度 一致)，橄榄石的结晶温度高于斜长石，斜长石高于单斜辉石。
•Mg#-MgO关系图解中若呈平行相关，说明橄榄岩为地幔橄榄 岩，非堆晶岩。
•SSZ(岛弧、弧前与弧后盆地)型蛇绿岩：
•火山岩：岛弧拉斑玄武岩IAT、玻安岩即HMA(δ)、MA/MD （镁安山岩/镁英安岩）等。 •堆晶岩：纯橄岩+异剥橄榄岩+单斜辉石岩+二辉石岩，即岩 浆结晶顺序为橄榄石(O1)－单斜辉石(Cpx)－斜方辉石(Opx) －斜长石(P1)，并且斜方辉石、单斜辉石和橄榄石的Mg#较为 接近，副矿物尖晶石的Cr#高于60； •地慢橄榄岩：方辉橄榄岩，有明显交代作用记录，并且LREE 富集的U型配分模式；与复杂的源区(包括不同部分熔融程度 的地幔橄榄岩)、丰富的流体活动以及部分熔融的熔体与残留 地幔橄榄岩的再反应均有关系； •斜长花岗岩：具C和CA特征，还出现TTG组合；稀土元素配分 图有明显的负Eu异常，并呈强轻稀土富集型。 •铬铁矿床：大型。 •原始岩浆在高压下(＞10 kbar)，橄榄石的首晶区变小、辉石首 晶区变大，斜长石变得不稳定。
•无Eu异常说明无分异作 用
•橄榄岩痕量元素整体较平坦，均在1附近。说明源区为未分异 的地幔橄榄岩。
2、沉积岩组合
洋中脊沉积类型：颗粒细小的深海沉积物及 深海沉积岩，如页岩、燧石岩、硅质岩、红 黄色含金属沉积物及生物成因的远洋石灰岩 等。
岩石的类型特征取决于水温、水的深度以及 沉积时与大陆和海底火山的距离。 在洋中脊扩张中心形成的拉张盆地中，还有 来自附近因断裂抬升的洋壳角砾岩，角砾岩 成分为基性火成岩
•花岗闪长岩与花岗岩共生在一起，为γδ－γ组合，常常表征大陆边缘岩 浆弧靠内陆一侧的内带环境。
•岩石构造组合(petrotectonic assemblage)：表示板块构造环 境（边界或内部）特征的岩石组合。岩石构造组合分析是恢复 古板块构造格局和历史的基本手段。 •火成岩岩石构造组合：在一定构造环境下所产生的具有相似的 岩石化学、地球化学特征的一种或几种火山岩组合或(和)侵入 岩组合的总称。
•洋脊斜长花岗岩：产于蛇绿岩套中的暗色矿物主要为Hb
（角闪石）、无碱性长石，位于QAP分类（LeMaitre，1989）中 石英闪长岩和英云闪长岩区(更确切的说，应位于QP边上)的一 类岩石，以低K2O为重要特征。
•分类：
•与俯冲作用无关的(subduction–unrelated) MOR；
•俯冲作用诱发的脊(subduction–induced ridges)
大地构造环境与岩石组合
一、威尔逊旋回
•大陆岩石圈在水平方向上的彼此分离与拼合 运动的一次全过程（造山运动）。
大陆岩石圈由崩裂开始、以裂谷为生长中心的雏
形洋区渐次形成洋中脊、扩散出现洋盆进而成为大
洋盆，而后大洋岩石圈向两侧的大陆岩石圈下俯冲
（俯冲作用）、消亡，洋壳进入地幔而重熔，从而 洋盆缩小;或发生大陆渐次接近、碰撞，出现造山带，
3、变质岩组合
• 扩张的洋中脊热流值数倍高于一般的大 洋底部，因此在这一地带形成了热水对 流系统及相应的变质岩组合。 • 海水可以通过地壳的断裂向下渗透使得 洋壳的火成岩发生变质。 • 变质的产物以沸石相、葡萄石—绿纤石 相、绿片岩相的浅变质岩为主，向深部 则可出现角闪岩相。 • 断裂发育处糜棱岩及碎裂岩也广泛出现
After Boudier and Nicolas (1985) Earth Planet. Sci. Lett., 76, 84-92.
Layer 4: Ultramafic rocks
Ophiolites: base of 3B grades into layered cumulate wehrlite & gabbro Wehrlite intruded into layered gabbros Below cumulate dunite with harzburgite xenoliths Below： a tectonite harzburgite and dunite (unmelted residuum of the original mantle)