岩石大地构造组合分析

(据张旗等，2001)
(据张旗等，2003)
一、几种重要的岩石大地构造组合
（一）蛇绿岩（套） （二）混杂堆积 （三）双变质带 （四）超高压变质岩（带） （五）复理石 （六）磨拉石
海沟俯冲带的增生楔
俯冲带杂岩
（二）混杂堆积
1、混杂堆积的概念 2、混杂堆积的分类 3、混杂堆积的成因 4、与滑塌堆积的区别
蛇绿岩的定义
蛇绿岩是由超镁铁质岩、辉长岩、 辉绿岩、枕状玄武岩和深海沉积层组成 的一套特殊的岩石组合，是古洋壳消减 后残存的碎块。蛇绿岩的存在，标志着 古洋盆的消失，因此是鉴别古俯冲带和 地壳缝合带的重要标志之一。
完整蛇绿岩套的保存条件
洋脊发生断裂，导致洋壳仰冲
在特殊条件下，洋壳仰冲到
上覆的陆壳板块之上。
蛇绿岩套
西南天山Pz2蛇绿岩
祁连山Pz1蛇绿岩
蛇绿岩的成因
关于蛇绿岩的成因模式为：洋脊扩张时， 地幔成分的物质沿扩张裂隙上涌，同时发 生玄武质岩浆的部分熔融，这种基性岩浆 在岩浆房中不断分异和固结，就依次形成 海底喷发的基性熔岩，贯入的席状岩墙， 以及堆晶的层带超基性岩、基性杂岩、分 异的终端产物还有淡色岩类（奥长花岗岩、 闪长岩等），而残留下来的物质则为方辉 橄榄岩、纯橄榄岩。
2、混杂堆积的分类
根据基质的性质，分为 （1）泥沙质混杂堆积（argillo-arenaceous melange） （2）蛇绿质混杂堆积（Ophiolitic melange）
3、混杂堆积的成因
形成于板块俯冲带，原地形成的海沟沉积 岩与俯冲的洋壳、地幔碎块刮下的远洋沉积物， 经构成混杂而成，是板块俯冲消减带的一个重 要标志。
岩石大地构造组合分析
岩石大地构造学
现代板块及其边界，在地震、热流、地貌等方面 都有明显的标志。对于已经消减、变动的古板块，则 只能通过地史中保存的地质记录（岩石）来识别边界 并再造其构造史。20世纪70年代迪金森（Dickinson） 提出了岩石构造组合（Petrotectonic assemblages） 的概念，强调在一定的板块边界和大地构造环境中发 育了特有的岩石组合。 当今科学发展的一个重要特点，是不同学科之间的 相互渗透交叉。地质学中的板块构造学、岩石学与地 球化学的发展，以及分析手段、测试精度的提高，在 总结岩石学特征与板块构造关系方面出现了一个介于 岩石学、大地构造学和地球化学之间的一个边缘学 科——岩石大地构造学（Petrotectonics）。
1、混杂堆积的概念
混杂堆积（Melange，又译作混杂岩、混杂体）: 是俯冲带中最具代表性的组合，原文为法文，1919 年由英国学者格林莱Greenly引入地质学，用以描 述威尔士的构造作用产生的原地碎屑混杂堆积 （autoclastic melange）。 现代melange的含义是许靖华1968年发表的关 于美国西部弗兰西斯科岩的研究中提出的，指“经 过强烈剪切、破碎和变形，难以识别的各种岩石的 混合物”。（“亚瑟日”奖候选项目——瓦因-马 修斯获奖）
蛇绿岩形成于洋中脊，边缘海等海底 扩张环境，出露于板块敛合边界上，这种 异地侵位现象正是海底扩张，板块俯冲碰 撞造山作用导致的构造侵位（又叫冷侵位） 的结果，据科尔曼（Coleman，1977）估 计，显生宙期间形成的大洋地壳总量与该 时期构造侵位的蛇绿岩套数量（即现残存 的洋壳碎片总量）之比为10万：1。
雅鲁藏布江缝合带景观
位置：喜马拉雅地体与拉萨地体（冈底斯岩浆弧）之间 组成：沉积质混杂岩、放射虫硅质岩、蛇绿质混杂岩、蛇绿岩、
弧前盆地，相互间均为断层接触。 镜头方向：西
（一）蛇绿岩（套）
1、蛇绿岩的概念 2、蛇绿岩的组成及层序 3、蛇绿岩的原生环境 4、中国蛇绿岩的分布
(据张旗等，2003)
岩石大地构造组合分析
一、几种重要的岩石大地构造组合 二、岩浆岩地球化学特征与板块构造背景 三、变质作用P-T-t轨迹及其地质意义
一、几种重要的岩石大地构造组合
（一）蛇绿岩（套） （二）混杂堆积 （三）双变质带 （四）超高压变质岩（带） （五）复理石 （六）磨拉石
（一）蛇绿岩（套）
1、蛇绿岩的概念 2、蛇绿岩的组成及层序 3、蛇绿岩的原生环境 4、中国蛇绿岩的分布
俯冲带的沉积-构造作用
可能有来自大陆 的浊流、岩块、 树干掉入海沟
增 强海 生 烈沟 构内楔 造壁 形 剪滑 切塌成 作作 模 用用 式
平行层面 剪切作用
大多数蛇绿岩都呈蛇绿 混杂岩状态保存！ 只有当蛇绿岩仰冲到刚性陆 壳上时，才有罕见的较完整 保存机会。
砂泥质混 杂堆积
构造混杂 形成过程
蛇绿质混 杂堆积
（一）蛇绿岩（套） （二）混杂堆积 （三）双变质带 （四）超高压变质岩（带） （五）复理石 （六）磨拉石
1、双变质带的概念
双 变 质 带 （ paired metamorphic belts）由日 本 学 者 Miyashiro( 都 城 秋 穗,1961）提出。 是指空间上存在时代接 近、相互平行、但变质特 征截然不同（低温高压相 系和高温低压相系）的成 对区域变质带。 双变质带的存在是俯冲 带的重要标志之一 ，低压 带位于大陆一侧，沿岩浆 弧分布，高压带则位于海 沟附近。
1、混杂堆积的概念
混杂堆积是由板块俯冲形成的、由已 变形的深海平原沉积物、海沟沉积物及 洋壳碎块等组成的构造岩带。其原始层 序完全被破坏，由外来岩块、原地岩块 和基质三部分构成并广泛遭受剪切变形。 是板块俯冲带的证据之一。
1、混杂堆积的概念
外来岩块：指来自离混杂主体较远的、而与主体 成分无关的其它岩石组分。由远处推覆而来，因而 在岩性、化石和时代等方面与原地成分差异明显， 其大小可由几cm-几十km。 原地岩块：是一些曾与基质成互层或夹层的脆性 岩石，在构造作用下遭受强大压力而破碎，未经长 距离搬运，其时代、化石与基质一致。其构成岩石 较坚硬，如：砂岩、砾岩、灰岩、基性岩、超基性 岩、变质岩等。 基质：指在混杂过程中，那些在固态下不同程度 下挤入（嵌入）原地岩块或外来岩块间空隙的物质， 一般为较塑性岩石，普遍发生韧性剪切，甚至流动 现象，基质多为受到不同程度区域变质的泥质岩和 受到剪切作用的蛇纹岩。
北天 山蛇 绿混 杂岩
小岩体全貌 蛇绿混杂带露头
枕状玄武岩/硅质岩
构 造 混 杂 近 镜

4、与滑塌堆积的区别
滑塌堆积(olistostrome，广义)：代表正 常地层层序中产生的一种沉积物, （包括 滑移（slide ）、滑塌（slump，狭义）、 重力流（gravity flow）作用沉积）在 岩石成份上也为非均质（不同岩性）彼此 混杂在一起，是借助于海底滑坡或非固结 的沉积物崩塌而聚集起来的半流动体。为 沉积成因。
斯 观坦 点曼描 的三写 漫位 画一 体
蛇绿岩的概念
1972年9月，在美国召开的彭罗斯（Penrose）蛇绿岩会议 上，赋予蛇绿岩一词如下含义： 1） 蛇绿岩是镁铁质至超镁铁质岩的特征的岩石组合； 2）蛇绿岩不应作为一种岩石名称或填图单元； 3）发育完整的蛇绿岩层序由下而上包括超镁铁质杂岩、辉 长岩类杂岩、镁铁质席状岩墙群和镁铁质火山杂岩； 4）伴生的岩石类型包括上覆沉积层序中的条带状硅质岩、 页岩夹层和少量灰岩，通常与纯橄榄岩伴生的豆荚状铬铁岩， 以及富Na的长英质侵入和喷发岩；可填图的岩石单元之间通 常为断层接触，完整剖面可能缺失。因此，蛇绿岩可以是不 完全的，肢解的或变质的。 最后Penrose会议上还特别强调指出，虽然蛇绿岩一般被 解释为洋壳和上地幔，但该术语的应用不受其成因支配。
高温低压
低温高压
冷 岩板 浆块 弧俯 形冲 成与
Байду номын сангаас
1、双变质带的概念
高压低温带：在海沟和海沟内壁附近，故发生高压 低温变质作用，形成蓝闪石片岩（常简称蓝片 岩），常和混杂岩、蛇绿岩共生，而绝少与花 岗岩共生。特征矿物是蓝闪石、硬玉、硬柱石 （ 压 力 5-7Kb ， 温 度 250-400C ， 地 热 梯 度 10C /km）。 低压高温带：地热梯度30C/km，在火山弧部位， 板块俯冲导致活跃的火山和岩浆活动，其热流 值与地热梯度相当高，又距俯冲带有一定距离， 受板块俯冲压力较小，故发生低压高温变质作 用，形成红柱石、矽线石片岩。
岩石探针与岩石构造组合
岩浆的喷发与侵入可比喻为一群深达地幔的巨型超深钻。
火山岩和侵入岩记录了壳幔源区的化学（物质成分）与物 理学（温压等）信息，痕（微）量元素与同位素地球化学 系统示踪深部物质与深部过程，沉积岩记录了地球表壳对 深部过程响应的重要信息。 岩石构造组合（petrotectonic assemblage)，特别是火成岩 构造组合可有 效地反映大地 构造背景，成 为岩石探针 （lithoprobe) 。
块体重力搬运作用
及其沉积物
包括：
岩崩（rock fall）
滑移（sliding ）
滑塌（slumping） 重力流（sediment gravity flow）
滑塌堆积与混杂堆积的区别
沉 积 滑 塌 分 布 更 广 构 造 混 杂 为 海 沟 带 特 有
一、几种重要的岩石大地构造组合
2、双变质带的特征
（1）分布于俯冲带附近，变质时代接近，空间平行 分布，高压变质带和低压变质带共生，低压带一般 位于大陆一侧，沿岩浆弧分布，高压带位于海沟附 近，故可用来判断Benioff带的倾向； （2）高压带和低压带之间常为一大冲断层，朝陆侧 倾斜； （3）变质带的结构在高压带是不对称的，变质程度 （变质温度）向陆增加，变质重结晶年龄向陆变老， 而在低压带比较对称，变质程度自热轴向两侧递降； （4）高压变质带常伴有蛇绿岩套（其年龄比变质时 代老的多），与混杂岩共生，低压带中总体伴有安 山质-花岗质深成岩和火山岩。
现代洋壳剖面结构
3．蛇绿岩套的原生环境
蛇绿岩套的层序与大洋岩石圈剖面逐层对比并且对应的 地震波速值也很相近，因此，可以把蛇绿岩看作是大洋地壳 的残片，认为其原生环境是形成于中脊环境。虽然，不同时 代，不同地区的蛇绿岩套具有相似剖面但其内部结构却相当 复杂，上覆的火山岩系也有差异，都城秋穗（1981）等强调， 蛇绿岩套具有不同类型，它们应产生不同原生环境： （1）大洋中脊和大洋盆地：均形成于海底扩张中心-大 洋中脊环境，枕状熔岩为洋脊。 （2）弧后的边缘海盆地：形成于弧后扩张中心的洋壳残 片，其沉积层可能较厚，且含有较多安山岩类火成碎屑组分。 （3）未成熟岛弧：构筑于大洋壳上，发育时间短，尚未 出现大陆型地壳，其下垫的初始大洋壳，也形成于大洋中脊， 其岩浆活动也是TH，如汤加、马里亚纳，这些未成熟岛弧水 下采样所证实。