火成岩1-蛇绿岩

1、 火成岩石学讲座1 蛇绿岩：概述 定义、识别、岩石组合、地球化学、环境2 花岗岩研究(1)：思考和问题 混合、结晶分离、构造环境、源岩3 花岗岩研究(2)：分类 埃达克岩、分类4 花岗岩研究(3)：方法和思路蛇绿岩概论 1 蛇绿岩的定义2 蛇绿岩的鉴别3 蛇绿岩的岩石组合4 蛇绿岩的地球化学5 蛇绿岩的形成环境 1 蛇绿岩的定义OCEANIC SEISMIC LAYERS TROODOSLAYER 1LAYER 2LAYER 3Seismic mohoPetrological mohoLAYER 4地幔橄榄岩深成杂岩岩墙群枕状熔岩深海沉积蛇绿岩的定义蛇绿岩的定义 Hauri, 1999Bay

2、of Islands, Canada 彭罗斯会议(1972)定义：蛇绿岩不是一个岩石的名称，而是具有特定成分的镁铁-超镁铁岩组合 一个完整的蛇绿岩包括（从下向上）： 超镁铁质杂岩 辉长质杂岩 镁铁质席状岩墙杂岩 镁铁质火山杂岩 伴生岩石: 上覆沉积岩系 豆荚状铬铁矿 富钠的长英质侵入岩和喷出岩定义 定义什么是Steinmann的“ 三位一体” ？Steinmann (1926): 由蛇纹石化橄榄岩和少量 辉长岩、玄武岩组成的岩石群体，与深海 沉积物如放射虫燧石和粘土紧密共生Hess (1955) 建议将蛇纹岩、基性火山岩和燧 石岩的组合称为Steinmann的“ 三位一体” 争论的焦点 1 蛇

3、绿岩是否包括深海沉积物 2 蛇绿岩是否产在板块扩张脊内 定义硅铝壳之上的小洋盆 2 蛇绿岩的鉴别 是否蛇绿岩是一个地区研究的关键问题，是大地构造研究的前提例如：华南显生宙大地构造格局？如何鉴别：靠两条腿：1，野外调查；2，地球化学野外调查是基础，地球化学是关键；地球化学还可以修正和加深野外的认识 1，野外调查：注意：岩石组合，剖面，混杂现象（1）岩石组合地幔橄榄岩、堆晶岩、辉长岩、辉绿岩墙、玄武岩（枕状熔岩）、硅质岩其中，最重要的是地幔橄榄岩 区分地幔橄榄岩和堆晶橄榄岩地幔橄榄岩：野外现象：具变质组构，无自形晶矿物，橄榄石和辉石它形；有斜方辉石残晶（它形、定向排列，经常绢石化）矿物组成：以橄榄

4、石为主，少量斜方辉石，很少单斜辉石1，橄榄石，富镁：镁橄榄石（Fo88）；2，辉石以斜方辉石为主，不可能以单斜辉石为主（橄榄石单斜辉石的组合不是地幔岩组合） 3，斜方辉石富镁：顽火辉石，斜顽辉石（En88）4，通常无角闪石和金云母，更不可能有大量的角闪石和金云母5，副矿物为尖晶石地幔组构：橄榄石和辉石为变质组构，辉石可以是残晶状，尖晶石它形，布丁状定向分布 堆晶橄榄岩：具堆晶结构，橄榄石、辉石、尖晶石、铬铁矿为自形晶，定向排列；辉石呈条带连续分布；有矿物分层现象，橄榄石和辉石交替为主 有地幔橄榄岩不等于有蛇绿岩，因为，地幔橄榄岩有两类：大洋岩石圈地幔和大陆岩石圈地幔如何鉴别大洋岩石圈地幔和大陆

5、岩石圈地幔？大洋岩石圈地幔蛇绿岩底部的单元伴有蛇绿岩剖面或伴有蛇绿混杂岩大陆岩石圈地幔：矿物组合中可以有石榴石、角闪石和金云母，甚至有相当的含量(饶拔寨)可以伴有辉石岩和辉长岩灰岩地幔橄榄岩 （2）蛇绿岩剖面从下至上：地幔橄榄岩堆晶岩辉长岩辉绿岩墙玄武岩硅质岩（3）混杂堆积：不同类型的岩石混杂分布构造混杂岩蛇绿混杂岩堆积混杂岩 蛇绿混杂岩：岩块：以镁铁质和超镁铁质岩石为主，包括玄武岩、辉绿岩、辉长岩、堆晶岩、地幔橄榄岩，可以有灰岩、砂岩、硅质岩、花岗岩基质：不同粒度的基性岩（主要为玄武岩）、硅质岩、绿片岩、兰片岩、蛇纹岩、砂泥质岩等 堆晶岩是否蛇绿岩？（1）与地幔橄榄岩伴生的堆晶岩可能（2）与

6、玄武岩伴生的堆晶岩可能（3）单独的堆晶岩（包括辉长岩）？（4）与铜镍矿、铂钯矿和钒钛磁铁矿伴生的堆晶岩不可能 地球化学上如何鉴别蛇绿岩：1，SiO2，是否以玄武岩为主（皖南）2，K2O，是否1 %(通常0.4 %)（皖南）3，REE型式，是否LREE亏损（丹凤）4，是否存在典型的OIB（Th/Ta=1，与夏威夷对比）（孟连，拉配泉，饶河）012km硅岩千枚岩硅岩千枚岩枕状熔岩席状岩墙群多期辉长岩蛇纹石化橄榄岩断层未见底510100200P12P13P 2La CeNdEr(Y)K48K59K53100103La CeNdEr(Y)Vikingstad 绿岩Visnes 群岩墙枕状熔岩奥长花岗岩

7、岩石/球粒陨石abVikingstad绿岩 挪威蛇绿岩剖面（）Karm ySturt, et al., 1980鉴别地幔橄榄岩辉长岩玄武岩含放射虫硅质岩蛇绿岩上覆岩系非蛇绿岩E-M O R BN -M O R B31565oo3351、Al2O32的样品最好不考虑安山岩流纹岩辉长岩地幔橄榄岩蛇绿岩非蛇绿岩可能是蛇绿岩20m砂岩、页岩玄武岩辉长岩辉长岩玄武岩、绿片岩绢云石英片岩砂质板岩灰岩地幔橄榄岩36o215 55oo87 67oo86 76oo90 78oo85 73oo010m岩墙玻安岩变质橄榄岩IAT关键在围岩 辉长岩？变质岩？花岗岩？日喀则玻安岩席状岩墙群 3 蛇绿岩岩石组合 4个单元

8、: 变质橄榄岩单元 深成杂岩单元 席状岩墙群单元 喷出岩单元岩石组合OCEANIC SEISMIC LAYERS TROODOSLAYER 1LAYER 2LAYER 3Seismic mohoPetrological mohoLAYER 4地幔橄榄岩深成杂岩岩墙群枕状熔岩深海沉积 岩石组合1 变质橄榄岩单元：方辉橄榄岩、二辉橄榄岩，少量纯 橄岩及斜长二辉橄榄岩 石榴石二辉橄榄岩、角闪石橄榄岩问题 2 深成杂岩单元：辉长岩、镁铁质及超镁铁质堆晶岩 单一的大岩浆房经结晶分离模型 不同岩体焊接在一起的镁铁-超镁铁岩聚合体 岩石组合3 席状岩墙群单元：蛇绿岩特有的岩石组合 成分：IAT、苦橄岩、辉长

9、岩、斜长花岗岩和玻 安岩组成 对称与不对称冷凝边 100的岩墙日喀则席状岩墙群日喀则席状岩墙群36o215 55oo87 67oo86 76oo90 78oo85 0.4%)Ti/Zr=2367Yb为球粒陨石的25倍U型的REE分布1231234IATMORBOIBFeO*/MgOTiO (%)2BoniIAT日喀则0100200300400500600V10-60510152025Ti/100010-6IABOFBAlk-BBoniIAT日喀则060001200018000Ti10-6ABCD050100150200250Zr10-6OFB:D,BLKT:A,BCAB:A,CBoniIAT日

10、喀则Zr/Y11020101001000ABCZr10-6A:WPBB:IABC:MORBBoniIAT日喀则MgO钙碱系列堆晶辉长岩辉长岩辉绿岩斜长花岗岩拉斑系列FeO*Na O+K O22丁青丁青La CePr NdSmEuGdTbDyHoEr TmYbLu 0.1 1 10 100岩石 球粒陨石/辉长岩堆晶辉长岩丁青LaCePrNdSm EuGdTbDyHoErTm YbLu 0.1 1 10 100岩石/球粒陨石辉绿岩海平面岛弧俯冲洋壳板片岛弧岩浆HO2LILE大洋岩石圈板片去气作用A残留弧弧前拉张新生玻安质洋壳地幔上涌残留弧海平面HO2LILE俯冲洋壳板片海沟抽吸来自板片 的流体板片

11、后退B海平面残留弧新生弧弧后拉张玻安质大洋岩石圈重新调整的俯冲板片地幔上涌新形成的流体C弧前蛇绿岩形成模式 （三）OIBOIB形成模式MORBOIB富集地幔热点 地球化学标志：富Fe、Ti、P，ThTa LREE/HREE强烈分离的型式，成因：地幔热点环境：洋岛、海山、洋底高原意义：有洋盆存在问题：OIB与CFB不易区别 实例：阿尔金的红柳沟蛇绿岩熔岩的TiO2=2.34%4.17%，Ti/V平均为51，Zr/Nb=4.64.8，Zr/Y5，LREE和HREE明显分离，(La/Yb)N=6.613.6，Nd(t)=3.85.1，Th/Ta=1.01.3 云南孟连OIB整合产于含化石（珊瑚，蜓，

12、海百合茎）的碳酸盐岩之下，玄武岩是浅海的？昌宁-孟连带不是蛇绿岩而是大陆裂谷？碳酸盐岩不是产于大陆边缘，而是远离大陆的海台环境，洋岛的认识才得到大多数人的认可 简单判断玄武岩形成环境的方法：先决条件：是蛇绿岩看TiO2：MORB平均1.2-1.5 %IAT平均0.8 %Boninite 2 % 玄武岩判别图的使用1 野外确认为蛇绿岩的，可用以进一步探讨蛇绿岩的环境和成因2 野外确认不是蛇绿岩的，即使落入蛇绿岩区域，也不能认为它是蛇绿岩3 野外不能确认其是否蛇绿岩的样品，可依据地球化学标志来识别4 慎用LILE，主要用HFSE5 判别顺序：首先检查有无板内玄武岩并剔除之，再区分MORB和IAT

13、5 蛇绿岩形成环境岛弧、弧前、弧后以及陆间洋盆等，归结为SSZ和陆间洋盆两种环境 大洋环境？ （一）SSZ（消减带之上的）环境弧后岛弧弧前MORB IATBoni板块俯冲海山SSZ型蛇绿岩形成模式 岛弧、弧前和弧后环境均位于消减带之上，因此，均可归结为SSZ环境古亚洲洋、秦祁昆、新特提斯以及环太平洋蛇绿岩大多产于SSZ环境MORB、IAT、玻安岩，埃达克岩，高Nb玄武岩 科迪勒拉型蛇绿岩形成模式WLogtown Ridge arcPre-Jurassic basement(ophiolites, folded terranes.)North American marginECoast rang

14、e Oph.Remnant arcOxfordian marginal basinMariposa formationCoast Range Oph.Active arcVolcanic sedimentary sequenceCovering the C.R. Remnant arcNEVADAN OROGENYOpening of the franciscan basinDeposition of the Knoxville formationM.Y.144150152156168 岛弧组合：玄武岩和辉绿岩IAT辉长岩贫Ti堆晶岩层序(从下向上)：橄榄岩单辉橄榄岩辉长岩（矿物结晶顺序：橄榄

15、石单斜辉石斜长石）地幔橄榄岩方辉橄榄岩 弧前组合（玻安岩组合）：熔岩和辉绿岩Boninite和IAT辉长岩苏长岩和苏长辉长岩堆晶岩层序：橄榄岩斜方辉石岩辉长岩（矿物顺序：橄榄石斜方辉石斜长石）地幔橄榄岩方辉橄榄岩 （二）陆间洋盆环境只有MORB，没有IAT，没有岛弧岩浆岩 MORB组合：玄武岩和辉绿岩MORB辉长岩Ti含量中等堆晶岩层序橄榄岩橄长岩辉长岩（矿物顺序：橄榄石斜长石单斜辉石）地幔橄榄岩二辉辉橄榄岩陆间洋盆蛇绿岩形成模式板块俯冲活动陆缘火山岩Alaskan-typeMORBOIB扩张俯冲 红海和大西洋都属于陆间洋盆。红海为初始洋盆，为小洋盆；大西洋为成熟洋盆，为大洋盆。分别相当于威尔逊旋回的红海阶段和大西洋阶段地中海似乎也是陆间洋盆，为洋盆萎缩阶段的残余海（威尔逊旋回的地中海阶段）。但是，洋盆虽小，内部消减作用非常频繁，有洋内俯冲，仍然为SSZ型的 古特提斯蛇绿岩产于陆间洋盆环境 熔岩均为MORB 既无IAT又无玻安岩，但有阿拉斯加型岩体出露（活动陆缘环境） 蛇绿岩带的两侧均有前寒武纪基底岩系，通常一侧为被动陆缘，另一侧为活动陆缘 （三）MORB如何区分是SSZ还是陆间洋盆环境？ 当IAT与MORB同时存在时，SSZ环境当仅有MORB时，两种环境都