玄武岩的成因.doc

玄武岩的成因、构造环境分类（北大岩石学科目重要考点）（2004、2005、2008年都考了这道大题！）研究意义：因为玄武质岩浆直接来源于上地幔，并可产于多种构造环境中，所以研究玄武岩对于反演地幔物质成分、分析构造环境和地球的深部动力学均具有重大意义。1、玄武质岩浆的形成地幔橄榄岩部分熔融导致地幔橄榄岩部分熔融的因素：温度的升高；压力的降低；挥发组分的加入。不同构造部位诱发源岩熔融因素的差异： 洋中脊和大陆裂谷减压熔融 俯冲带下插板块升温，引起熔融俯冲带下插板块脱水，引起上部地幔楔部分熔融挥发组分的加入2、玄武岩成分差异的影响因素1）源区的物质成分地幔成分的不均一性，如饱满型地幔、交代富集型地幔、亏损型地幔。2）部分熔融程度如拉斑玄武岩是地幔橄榄岩20-30%部分熔融的产物；碱性玄武岩是地幔橄榄岩15%部分熔融的产物。3）源区流体的成分如CO2使岩浆中的碱度增加。4）源区的部分熔融条件P的影响最大，如低压下形成拉斑玄武岩，高压下形成碱性玄武岩。3、玄武岩的成因与构造环境1）大洋中脊玄武岩（MORB)形成环境：拉张环境 形成条件：低压高温，高度部分熔融（20- 30%） 源区：亏损的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩主要是拉斑玄武岩。化学成分特征是低LILE，同位素亏损。MORB分为两种：正常MORB (N-type): 起源于亏损的软流圈上地幔；地幔柱型MORB (P-type)：起源于比较富集的地幔柱或热点。P-type MORB= N-type MORB + OIB sourceMORB的原始岩浆可能是苦橄岩经过Ol的结晶分异而成拉斑玄武岩。2）大陆裂谷玄武岩碱性玄武岩、碧玄岩、拉斑玄武岩 形成环境：大陆内部拉张环境 形成条件：减压为主，温度增加较小，部分熔融程度一般低于洋中脊 源区：饱满型和交代富集型的地幔橄榄岩大陆裂谷岩浆作用：代表稳定的大陆开始发生裂解，是新的洋盆形成的前奏。大陆裂谷岩浆作用的起因：有两种模式，主动模式和被动模式。主动模式：地幔柱或热点。热的软流圈物质上涌、岩石圈拉张、下地壳沿着地壳的薄弱带减薄；基性岩墙群不断侵入到越来越薄的地壳。被动模式：岩石圈减薄，大陆地壳被拉开，从而促使地幔物质上涌。无论哪种模式，软流圈物质的上涌都是个事实。大陆裂谷岩浆作用形成的岩浆组合非常复杂，从过渡型亚碱性玄武岩碱性玄武岩硅不饱和的碧玄岩和霞石岩，有时有超钾质的白榴岩。除了玄武岩之外，还有大量的长英质喷出岩，如粗面岩、响岩、流纹岩可能与分离结晶、大陆地壳混染有关。另外，与CFB相比，大陆裂谷岩浆作用的喷发性更强反映源区的强交代而富含挥发分。在多数情况下，大陆裂谷岩浆似乎来自富集的地幔源区。亏损的软流圈只有在强主动型裂谷中才有参与。3）俯冲带玄武岩多阶段：板块俯冲洋壳和大洋沉积物的脱水流体及酸性岩浆的向上迁移地幔楔的交代作用和富集地幔楔的部分熔融和岛弧岩浆的生成。多源：地幔楔(大洋岩石圈软流圈上地幔)；洋壳(大洋玄武岩大洋沉积物)；海水；大陆地壳的混染。分成四个系列：低钾系列；钙碱系列；高钾钙碱系列；橄榄玄粗岩系列-碱性橄榄玄武岩系列。每个系列由不同比例的玄武岩、安山岩、英安岩和流汶岩组成，与流体交代和深度有关。化学成分：与MORB相比富含LIL和LREE元素，而贫HFS元素。4）大陆边缘玄武岩岩浆源区的复杂性：大陆地壳与地幔和大洋地壳与地幔的混杂带形成环境的特殊性：不同性质板块的会聚部位形成条件：挥发组分H2O的作用A降低部分熔融的温度B改变了矿物的熔融行为形成的岩浆相对富含SiO2CH2O的存在使体系处于高的fo2的条件，磁铁矿先结晶，导致岩浆不发生富铁趋势的演化钙碱性系列与拉斑系列的区别。D岩浆上升，H2O逸出减少，岩浆快速结晶，并发生结晶分异作用，形成玄武岩-安山岩-英安岩组合。活动大陆边缘的岩浆作用岩浆的生成是一种多阶段、多源现象。岩石类型：岛弧环境中出现的四个岩浆系列都有，但以钙碱性系列为主；更多的出现了富硅的岩浆(中性和中酸性)安山岩、英安岩、流汶岩。更多的酸性岩浆的出现除与地幔楔的被交代富集有关外，还与加厚的大陆地壳有关(混染和重熔)。钙碱性岩浆活动在先，碱性岩浆活动通常发生于造山后的拉伸阶段。源区：岩浆起源于地幔楔的岩石圈中，而岛弧岩浆(起因于洋-洋碰撞)则起源于地幔楔的软流圈部分。岩浆的源区比岛弧岩浆更复杂，包括：洋壳及大洋沉积物；大洋岩石圈(亏损)和软流圈；大陆岩石圈(富集)；古老大陆地壳。化学成分：与岛弧岩浆相比更富LIL元素和LREE 5）洋岛玄武岩（OIB）OIB的起源与地幔柱有关，从成分上讲，从拉斑玄武岩-碱性玄武岩和亚碱性玄武岩。通常碱性玄武岩出现较晚。这与MORB有所不同。由于，OIB来源于富集的下地幔，因此与MORB相比，富集LILE。6）大陆高原玄武岩 (CFB)形成于陆内裂谷和火山，规模很大，上千上万平方公里，并形成高原地形，故名。形成：与地幔柱或热点/热线有关。软流圈上涌岩石圈减薄地壳拉伸岩石组合：以拉斑玄武岩为主，但许多大陆玄武岩含有10的酸性喷出岩(上部)，而缺乏中性岩双峰式火山岩 (玄武岩流汶岩)。多数情况下还含有少量碱性玄武岩。化学成分特征：同位素和地球化学上显示富集地幔的特征；高Fe低Mg, 表明它不可能与正常的mantle lherzolite mineralogy在水不饱和的条件下平衡。高原玄武岩不是原始岩浆而是经过了低压分离结晶(Ol)作用，原始岩浆可能是高Mg的富橄榄石玄武岩； 也可能是比正常地幔二辉橄榄岩更富Fe的源区的重熔； 正常地幔岩在水饱和条件下的重熔。7）弧后盆地的岩浆作用因为洋壳俯冲而产生弧后扩张, 与大洋中脊海底扩张不同, 后者与俯冲无关。只有老于80 Ma的、冷而致密的岩石圈的俯冲才能产生弧后扩张。化学成分：类似于MORB, 但更复杂一些-看规模的大小。由于俯冲带挥发分的参与，从微量元素地球化学的角度看，弧后盆地玄武岩不同于MORB。弧后盆地的岩浆成分取决于：源区成分、深度、部分熔融程度、挥发分的性质(与俯冲洋壳的脱水有关)。弧后盆地玄武岩的成分从低K玄武岩(拉斑玄武岩，类似于MORB)到亚碱玄武岩都有，兼具MORB和岛弧玄武岩的特征。有些情况下会有高Mg安山岩出现。 小崔建议：这部分内容很多，难度很大。要对大地构造学、岩浆岩石学、地球化学有一定的了解和基础才可以掌握。要花不少力气。这是北大重点考查的内容。我个人觉得：其实玄武岩的成因就是分类，分类就是成因，他们的分类就是基于构造环境成因的分类。他们的成因也是不同构造环境下的成因。玄武岩的成因与分类、花岗岩的成因与分类都是重点要掌握的！我个人觉得在阐述玄武岩成因与构造环境分类时主要遵循以下三个