二、 安山岩的成因• 安山岩成因复杂性的原因• 安山岩成因研究中所要考虑的因素• 安山岩成因的主要观点• 岛弧钙碱性安山岩形成的模式

第六章 火成岩组合与成因

1 、安山岩成因复杂性的原因 一般认为安山岩是多成因的： （ 1 ）与玄武岩一样，安山岩也可以出现在不同的构造环

境，除俯冲带环境外，还产于大洋中脊和板内裂谷等非造山环境；

（ 2 ）安山岩的化学成分具较大的变化范围。如低 MgO 和高 MgO 安山岩； AFM 图上表现为拉斑系列和钙碱性系列；SiO2-K2O 变异图上具有低钾、中钾、高钾类型。

（ 3 ）安山岩的同位素组成也有较大的变化范围，表明安山岩的源区物质来源有幔源、壳源或壳幔混合源之分。

岛弧火山岩的岩石化学特征

岛弧地区安山岩的 REE和 Sr-Nd 同位素特征－－变化大，说明岩浆源区和岩石成因的复杂性

2 、安山岩成因研究中所要考虑的因素• 安山岩产出的构造环境：如分布于洋脊与裂谷环境的安山岩和

岛弧与陆缘环境的安山岩在岩石系列、组合及化学成分上存在明显差异。

• 洋脊与裂谷环境：为拉斑系列，以拉斑玄武岩和玄武安山岩为主，化学成分变化与结晶分异演化趋势一致，同位素组成上具有幔源岩浆的特点 ;

• 岛弧环境：以钙碱性系列为主，少量拉斑系列的安山岩。岩石组合为：钙碱性玄武岩、安山岩及大量的英安岩和流纹岩。地球化学研究显示，它们与简单的幔源岩浆分异趋势不吻合

• 高温高压熔融实验研究结果：地幔橄榄岩和下地壳玄武岩部分熔融均不可能形成上述岩浆（高 MgO 安山岩除外）

3 、安山岩成因的主要观点

• 高 MgO 安山岩是由幔源原生岩浆形成的

• 拉斑系列的安山岩是由幔源拉斑玄武质原生岩 浆经分离结晶作用形成的

• 岛弧钙碱性安山岩的形成则不能用简单的源区 物质的部分熔融或简单的分离结晶模式来 解释，而应与岛弧环境的特殊地质背景有关。

4 、岛弧钙碱性安山岩的形成模式Island Arc Petrogenesis

1. 俯冲洋壳脱水，上升交代上覆地幔楔；

2. 俯冲洋壳到 30Km以下，发生相变：玄武岩、辉长岩转变成榴辉岩。

3. 地幔楔橄榄岩被交代形成辉石岩

4. 变质的洋壳和地幔楔物质部分熔融形成安山岩岩浆。

(A) 角闪石脱水(B) 金云母脱水

4 、岛弧钙碱性安山岩形成的模式Island Arc Petrogenesis

三、花岗岩类岩浆的成因及其类型

• 岩浆成因与交代成因• 岩浆花岗岩形成的主要观点• 花岗岩的成因类型及特征• 不同构造背景的花岗岩质岩石组合

第六章 火成岩组合与成因

1 、岩浆成因与交代成因• 岩浆成因的花岗岩类：由岩浆侵位冷凝形成，

经历了从岩浆源区分凝、上升迁移到异地就位的过程——异地花岗岩

问题：大花岗岩基的空间问题？• 交代成因的花岗岩：是指先存在的岩石基本

上在固态的情况下由交代作用转变而成——原地花岗岩；形成机制更接近变质作用，也称花岗岩化作用

2 、岩浆花岗岩形成的主要观点

• 结晶分异作用（ Bowen ， 1948 ）：存在， 但规模小。层状和环状岩体晚期分异物• 混合化作用（ Daly ， 1914 ， 1933 ）：通过同化

作 用或混合作用形成的混杂岩浆的过程。只能形 成偏中性的花岗岩类岩浆，而不可能形成大型 岩基• 深熔作用或部分熔融作用：认为花岗质岩浆主要 是由中、下地壳的岩石部分熔融形成的。 证据：

• 证据：1 ）分布：大陆区和消减带大陆一侧2 ）高级变质区：花岗质脉体的形成3 ） Q-Ab-Or 体系实验：

4 ）花岗质岩石的元素 和同位素组成：主要 来自于地壳，而不是 上地幔

3 、花岗岩的成因类型及特征• 花岗岩成因复杂的因素 1 ）物质来源的多样性： 地壳内部的不同结构层 消减带的消减洋壳和地幔楔形区 2 ）产出构造背景的多样性： 岛弧造山带 活动大陆边缘 大陆碰撞带 陆内造山带 大陆裂谷带 大洋中脊

• 花岗岩成因类型划分的依据及类型 1 ）物质来源 M 型 - 地幔与地壳混合型 I 型 -CI 地壳中未经风化的火成岩 S 型 -CS 地壳中经过风化的沉积岩 A 型 - 地幔玄武岩浆演化、或玄武岩浆 上升后，受地壳不同程度混染 或亏损地壳熔融的产物 2 ）构造背景 造山花岗岩 过渡型花岗岩 非造山花岗岩

不同成因类型花岗岩的特征

Table 18-3. The S-I-A-M Classification of Granitoids

Type SiO2 K2O/Na2O Ca, Sr A/(C+N+K)* Fe3+/Fe2+Cr, Ni 18O 87Sr/86Sr Misc Petrogenesis

M 46-70% low high low low low < 9‰ < 0.705 Low Rb, Th, U Subduction zoneLow LIL and HFS or ocean-intraplate

Mantle-derivedI 53-76% low high in low: metal- moderate low < 9‰ < 0.705 high LIL/HFS Subduction zone

mafic uminous to med. Rb, Th, U Infracrustalrocks peraluminous hornblende Mafic to intermed.

magnetite igneous sourceS 65-74% high low high low high > 9‰ > 0.707 variable LIL/HFS Subduction zone

high Rb, Th, Umetaluminous biotite, cordierite Supracrustal

Als, Grt, Ilmenite sedimentary sourceA high Na2O low var var low var var low LIL/HFS Anorogenic

77% high peralkaline high Fe/Mg Stable craton high Ga/Al Rift zone

High REE, ZrHigh F, Cl

* molar Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) Data from White and Chappell (1983), Clarke (1992), Whalen (1985)

不同成因类型花岗岩的特征

基于构造背景的花岗岩分类

花岗质岩浆产生的模式——岩浆底侵

大洋岛弧

大陆弧

大陆碰撞带

过渡型

造山后抬升 /崩塌

大陆裂谷热点

洋 中脊，洋岛

造山型 非造山型

（ 2 ）花岗岩形成构造环境的主要元素判别Maniar 和 Piccoli （ 1989 ）提出的方法

不同成因类型花岗岩的特征

4 、不同构造背景的花岗岩质岩石组合

• 大洋中脊斜长花岗岩• 洋 - 洋会聚环境的花岗岩组合 辉长岩 - 石英闪长岩 - 石英二长闪长岩 - 花岗闪长岩 -

二长花岗岩 -正长花岗岩

• 非造山大陆伸展环境的花岗岩组合 -A 型花岗岩• 太古宇英云闪长岩组合（ TTG ）• 大洋 - 大陆会聚环境的花岗岩组合 造山期花岗岩 造山后花岗岩