巖漿巖的成因

巖漿巖的成因●巖漿巖種類繁多、性狀各異。

●巖漿種類多樣、來源復(fù)雜。

●形成巖漿巖的地質(zhì)作用和物理化學(xué)作用復(fù)雜。

●巖漿巖的成因仍在不斷探索和研究中。一、原生巖漿的種類和起源（一〕原生巖漿的概念

巖漿起源于上地幔和地殼深處,把直接來自地?；虻貧さ讓拥膸r漿叫原生巖漿。（二）原生巖漿的種類

巖漿巖種類雖然繁多，但原生巖漿的種類卻極為有限，一般認(rèn)為僅三、四種而已。目前公認(rèn)的有：

超基性（橄欖）巖漿，基性（玄武巖漿），中性（安山巖漿）和酸性（花崗或流紋）巖漿。（三）原生巖漿種類的不同認(rèn)識●

1.一元論

1851年,Bonson

曾提出有玄武巖漿和花崗巖漿兩種原生巖漿的主張,但關(guān)于花崗巖漿的認(rèn)識一直未受重視.戴里和鮑文等學(xué)者堅(jiān)持認(rèn)為只有一種玄武巖巖漿.而所有的巖漿巖都是由玄武巖漿派生出來的.

這一理論無法解釋地殼中大量存在花崗巖的事實(shí).●2.二元論

列文生-列信格和肯尼迪(1933年)根據(jù)花崗巖和玄武巖同為地殼中分布最廣的巖漿巖這一事實(shí),重新倡導(dǎo)花崗巖漿和玄武巖漿兩種原生巖漿的論點(diǎn).●3.多元論

本世紀(jì)中期,環(huán)太平洋安山巖及阿爾卑斯超基性侵入巖的研究,使人們確信種類繁多的巖漿巖是由橄欖巖漿、玄武巖漿、安山巖漿和花崗巖漿通過復(fù)雜的演化而形成的。這幾種原生巖漿是上地幔和地殼底部的固態(tài)物質(zhì)在一定條件下通過局部熔融（重熔）產(chǎn)生的。（四）局部熔融的概念

●局部熔融是現(xiàn)代巖漿成因的一個(gè)基本概念。

●與單礦物比較，巖石熔融有兩個(gè)特點(diǎn)：一是巖石熔化溫度低于其構(gòu)成礦物各自單獨(dú)熔化時(shí)的熔點(diǎn)；二是巖石從開始熔融到全部熔化有一個(gè)溫度區(qū)間?！?/p>

巖石熔化時(shí)，不同礦物熔化順序不同。

●礦物或巖石中SiO2和K2O含量愈高，即組份愈趨于酸性，愈易熔化，稱為易熔組份?！竦V物或巖石中FeO、

MgO、CaO含量愈高，即組份愈趨于基性，愈難熔化，稱為難熔組份?！駧r石開始溶化時(shí)產(chǎn)生的熔體中SiO2、K2O、Na2O較高，熔體偏于酸性；隨著溶化溫度的提高，熔體中FeO、

MgO

組份增加而漸趨于基性。

●局部熔融

在巖石開始溶化至全部溶化的溫度區(qū)間內(nèi)，巖石中的易熔組份（酸性組份）先熔化，產(chǎn)生酸性熔體，殘留體為較基性的難熔固相物質(zhì)。隨著溫度的升高，熔體數(shù)量增加，其基性組份也逐漸增加；當(dāng)溫度達(dá)到或超過巖石全部熔化的溫度時(shí)，巖石全部熔化，熔體成分和被熔化的原巖成分一致。

巖石的局部熔融又叫

重熔作用或

深熔作用。（五）原生巖漿的成因機(jī)制●

1.玄武巖漿

是上地幔物質(zhì)（地幔巖）局部熔融的產(chǎn)物。

在上地幔的不同深

度上

通過局部熔融產(chǎn)生三種主要巖漿：

拉斑玄武巖漿：約<15公里

高鋁玄武巖漿:15－35公里

堿性玄武巖漿：35－75公里

●從玄武巖漿中可以直接冷凝結(jié)晶成玄武巖和輝長巖。

●玄武巖漿通過分異作用可以形成少量中性巖和酸性巖?！裥?/p>

武巖漿通過重力結(jié)晶分異可以形成少量超基性巖。●

2.花崗巖巖漿

●是大陸地殼深部物質(zhì)重熔的產(chǎn)物。

●不

同深度上可以形成性質(zhì)稍有差異的花崗巖巖漿?！?/p>

在約10公里處形成活動性很弱的巖漿，許多巨型花崗巖巖基就是這種巖漿形成的。

●約在20公里深度上可形成活動性很強(qiáng)的巖漿，能夠上侵至淺部或噴出地表?！窕◢弾r巖漿通過同化作用可形成中性巖和堿性巖。

●一些花崗巖是混合巖化作用形成的?！?/p>

3.安山巖漿●

環(huán)太平洋地區(qū)廣泛分布有安山巖。

●玄武質(zhì)洋殼到達(dá)海溝并向下俯沖，玄武巖及其上覆的洋底沉積物發(fā)生局部熔融即可形成安山巖漿。當(dāng)俯沖深度達(dá)95公里時(shí)即可發(fā)生這一作用。

●大陸內(nèi)部的安山巖，是地殼深部局部熔融產(chǎn)生的，其深度約為60公里。●

4.橄欖巖巖漿

是上地幔物質(zhì)大約在80～160公里的深度上局部熔融的產(chǎn)物。

關(guān)于原生巖漿及其起源的問題極其復(fù)雜，尚待進(jìn)一步研究。二、巖漿的演化●巖漿從開始產(chǎn)生直到固結(jié)成巖，始終處在不斷的變化過程中。●

巖漿演化的基本過程是通過

分異作用

和

同化作用，由少數(shù)幾種巖漿形成多種多樣的巖漿巖。

●在適宜的條件下形成一定的礦床。（一）巖漿分異作用●

1.熔離作用

原來均一的巖漿，隨著溫度和壓力的降低或者由于外來組分的加入，使其分為互不混溶的兩種巖漿，即稱為巖漿的熔離作用。天然巖漿中硫化物、氧化物與硅酸鹽熔體可以發(fā)生熔離作用。與超基性巖有關(guān)的銅鎳硫化物礦床、釩鈦磁鐵礦床可能與熔離作用有關(guān)?！?/p>

2.結(jié)晶分異作用

礦物的結(jié)晶溫度有高有低，因此，礦物從巖漿中結(jié)晶析出的次序也有先有后。

在巖漿冷凝過程中礦物按其結(jié)晶溫度的高低先后同巖漿發(fā)生分離的現(xiàn)象叫

結(jié)晶分異作用。結(jié)晶分異作用在玄武巖漿中研究得最為完備，由鮑文和貝萊于本世紀(jì)20年代即完成了實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)方面的經(jīng)典研究。結(jié)晶分異作用乃是巖漿演化的理論支柱之一。（二）同化混染作用

●由于巖漿溫度很高，并且有很強(qiáng)的化學(xué)活動能力，因此它可以熔化或溶解與之相接觸的圍巖或所捕虜?shù)膰鷰r塊，從而改變原來巖漿的成分。若巖漿把圍巖徹底熔化或溶解，使之同巖漿完全均一，則稱

同化作用；若熔化或溶解不徹底，不同程度的保留有圍巖的痕跡（如斑雜構(gòu)造等〕，則稱

混染作用。因同化和混染往往并存，故又統(tǒng)稱

同化混染作用。

●

基性巖漿同化酸性的圍巖時(shí)，巖漿向酸性變化。

●

酸性巖漿同化基性圍巖時(shí)，巖漿向基性方向變化。

●

基性巖漿可以同化酸性圍巖，但酸性巖漿難于同化基性圍巖。巖漿巖的共生組合及其形成大地構(gòu)造環(huán)境1.概述

●二十世紀(jì)初期，巖石學(xué)家開始注意到不同類型的火成巖具有顯著的地域分布規(guī)律?！穸兰o(jì)六十年代，隨著板塊學(xué)說的建立，巖漿成因和火成巖成分變化規(guī)律被賦予了全新的地質(zhì)構(gòu)造含義。不同火成巖巖石系列與全球構(gòu)造的關(guān)系，也即火成巖組合在不同地區(qū)重復(fù)出現(xiàn)，成分變化和分布規(guī)律與構(gòu)造背景的關(guān)系引起了地學(xué)界的廣泛重視?！衲壳?，人們已經(jīng)識別出地球上有三種主要的巖漿系列。即拉斑玄武質(zhì)、鈣堿質(zhì)及堿質(zhì)系列，每個(gè)系列都由侵位于地殼中或噴出于其上的一組緊密相關(guān)的巖漿巖石組合組成。當(dāng)用板塊構(gòu)造理論考慮問題時(shí)，人們進(jìn)一步認(rèn)識到這三種巖漿系列以及火成巖石的共生組合有著完全不同的分布特點(diǎn)。●

80年代以來，把火成巖巖石學(xué)與大地構(gòu)造學(xué)密切結(jié)合的研究有了更大的發(fā)展，人們系統(tǒng)地總結(jié)了不同的巖漿系列以及板內(nèi)，邊緣盆地，島孤等各種構(gòu)造環(huán)境的巖漿作用、火成巖組合以及巖漿成因機(jī)制，從而使得火成巖大地構(gòu)造學(xué)作為一門新的地質(zhì)學(xué)科日趨完善。2、板內(nèi)巖漿活動2.1大陸克拉通區(qū)●在大陸克拉通地區(qū)火成巖并不十分發(fā)育。大陸克拉通區(qū)發(fā)現(xiàn)的火成巖大多呈小型的侵入雜巖體、巖墻、巖床、火山頸、巖管或(少數(shù)情況下)呈小的火山區(qū)出現(xiàn)。

●火成巖成分變化比洋殼區(qū)要復(fù)雜得多?！褚话阏J(rèn)為，大陸克拉通火成巖可能與某種板內(nèi)拉張性構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，但事實(shí)上很多地區(qū)尚不能認(rèn)定它們與構(gòu)造之間的確切關(guān)系?！裼行]有明顯構(gòu)造痕跡的地區(qū)，巖漿活動往往歸因于和地下的熱點(diǎn)或地幔上升的熱柱有關(guān)。●大陸板塊內(nèi)火成巖主要有：金伯利巖、堿性巖(高鉀巖系)、高原溢流玄武巖以及火成碳酸巖四種組合類型。2.2大洋板塊●從板塊構(gòu)造的角度來考察火成巖組合與構(gòu)造背景的關(guān)系，大洋地區(qū)似乎比大陸地區(qū)更顯出規(guī)律性?！翊笱髿し秶鷥?nèi)的巖漿噴發(fā)是少量的，這種噴發(fā)由火山島和洋底火山顯示出來●它們有兩種基本產(chǎn)狀，火山島鏈和孤立火山。●夏威夷群島、澳特臘爾－馬紹爾－吉爾伯特群島是典型的火山島鏈?！窕鹕芥溈赡苁钱?dāng)大洋巖石圈在地幔柱(熱點(diǎn))上運(yùn)移時(shí)，由地幔柱(熱點(diǎn))產(chǎn)生的，地幔柱內(nèi)或地幔柱上面產(chǎn)生的巖漿噴發(fā)出來形成了海山和島鏈3離散型板塊邊緣巖漿活動3.1大洋中脊巖漿活動●大洋中脊是最重要的離散型板塊邊緣，是大洋區(qū)中最大量的火成巖產(chǎn)生地，也是洋殼產(chǎn)生的地方，洋底不斷在中脊處形成，而后運(yùn)移到大洋各外?！翊笱笾屑挂援a(chǎn)生拉斑玄武巖和缺乏安山巖為特征，這種拉斑玄武巖，通常稱為洋脊拉斑玄武巖(MORB—midoceanridgebasalt)?！癜鍓K擴(kuò)張引起的壓力釋放將產(chǎn)生巖漿，沿洋中脊，地震活動產(chǎn)生于較淺的深度上，而觀察到的熱流卻很高，說明該區(qū)貧堿的拉斑質(zhì)玄武巖漿產(chǎn)生于較淺的深度位置上(Jokat等，1992)?！裱蠹估咝鋷r主要有以下特征：●(1)斑晶或?yàn)殚蠙焓驗(yàn)樾遍L石，或二者兼而有之?；|(zhì)礦物是橄欖石、斜長石、單斜輝石和鐵礦物，常含有玻璃質(zhì)及結(jié)晶的礦物雛晶?！?2)低鉀(K2O<0.4%)高鈦(TiO2為0.7-2.3%)P2O5含量低(<0.25%),(FeO+Fe2O3)/MgO=0.7-2.2?！?3)以相對高的Al2O3和Cr含量，以及大離子親石元素(LIL)，如Rb、Cs、Sr、Ba、Zr、U、Th和輕稀土虧損或平坦型稀土模式區(qū)別于大陸和島弧拉斑玄武巖?！翊笱笾屑沟那秩霂r組合，主要巖石為輝長巖和橄欖巖?！褫x長巖有兩類，一類是早期結(jié)晶分異形成的堆晶巖；另一類是由強(qiáng)烈分異后殘余熔體形成的輝長巖?！耖蠙鞄r也有兩類，一類是地幔巖部分熔融后殘留下的；另一類是結(jié)晶分異作用的產(chǎn)物。●大洋中脊下部的溫度和地?zé)崽荻缺砻?，洋脊拉斑玄武巖是在小于30km深度內(nèi)，由部分虧損地幔橄欖巖經(jīng)20—30%的部分熔融形成的。●而輝長巖和橄欖巖則與原始熔體的分離結(jié)晶有關(guān)。3.2大陸裂谷系巖漿活動●裂谷帶(RiftVallay)是地表最主要的構(gòu)造活動帶之一，是沿大致平行斷裂發(fā)育的凹陷地形，屬于一種影響深、延展長的大型伸展構(gòu)造(馬杏垣，1982)?！裼捎诹压葞е聼岬蒯５纳嫌亢蛶r石圈在伸展應(yīng)變發(fā)展進(jìn)程中的變薄，在初期裂谷作用以前，首先將產(chǎn)生巖石圈破裂前拱起階段，形成大型穹隆構(gòu)造和伴生的三聯(lián)構(gòu)造以及眾多的斷塊構(gòu)造，并伴隨大面積陸相堿性和次堿性玄武巖噴發(fā)?！癞?dāng)足夠的伸展作用影響到穹狀隆起區(qū)域時(shí)，巖石圈下部可能由于軟流圈物質(zhì)的擠入和巖石圈的向下陷落而變薄，上部則因鏟式斷層效應(yīng)和塑性流動而伸展，于是地殼表面發(fā)生沉降，形成陸內(nèi)裂谷或大陸裂谷(intracontinentalrift)。●陸內(nèi)裂谷盆地的基底和兩側(cè)都是大陸地殼，并且基底的地殼厚度比兩側(cè)陸塊的地殼厚度更薄一些?！駯|非、萊茵、貝加爾等裂谷就處于這個(gè)階段?！窳压葞е谢鹕綆r種類是多種多樣的，大陸裂谷以堿性巖組合或雙峰火山雜巖為特征。●一般地說，裂谷初期以強(qiáng)堿性或堿性系列為主，而堿性或拉斑系列是裂谷期的產(chǎn)物。●東非裂谷西支、萊茵地塹和貝加爾裂谷均屬于弱火山活動型，其特點(diǎn)是：火山噴發(fā)產(chǎn)物少，火山活動在空間上不連續(xù)，K/(Na+K)比值變化范圍大，巖石組合是強(qiáng)堿性的和次飽和的(霞石巖和碧玄巖)?！駨?qiáng)火山活動型裂谷以東非裂谷東支為代表，火山活動強(qiáng)烈，巖石組合以雙峰式為特征，二者反映活動程度不同，分裂速度不同，巖漿來源深度不同。4聚斂型板塊邊緣巖漿活動4.1俯沖帶巖漿活動●俯沖帶的巖漿活動主要發(fā)生在巖漿弧的范圍內(nèi)，距海溝軸約150—300km，平行于海溝成弧形展布?！裰饕獛r石系列有：●

a.島弧拉斑玄武巖系列；●

b.鈣堿系列；●

c島弧堿性系列(或鉀玄巖系列)，以及它們之間的過渡類型?！駦u弧火山巖以高K2O、Al2O3

，低TiO2為特征，不同于其它環(huán)境下形成的火山巖。●島弧拉斑系列火山巖主要有拉斑玄武巖、安山巖和少量英安巖，它與洋脊拉斑系列的主要區(qū)別是：氧化物成分變化范圍較寬，鐵鎂比較高，SiO2較高(53%)，K、Rb、Sr、Ba較高，Ni、Cr低，稀土豐度偏低，Sr87/Sr86較高(0.7035-0.7060)；●鈣堿系列主要有安山巖、英安巖、高鋁玄武巖、流紋巖等，與島弧拉斑系列相比，很少有鐵的富集，SiO2較多(59%)，明顯地富集大離子親石元素，略為富集輕稀土元素，Sr87/Sr86略高(低鉀組0.703-0.707,高鉀組0.704-0.710),并隨SiO2的增加，K2O增長較快；●島弧堿性系列火山巖以鉀玄巖(shoshonite)組合為代表，它是成熟島弧的代表性巖石組合，主要特征為(Morrisonn，1980)：玄武巖硅近飽和，很少出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)礦物Ne和Q；低鐵富集，全堿量高(Na2O+K2O>5%);K2O/Na2O高，當(dāng)SiO2約50%時(shí)，>0.6;SiO2約55%時(shí)，>1.0。在SiO2-K2O圖上，低SiO2部分有陡的正傾(當(dāng)SiO2=45-57%時(shí)，斜率<0.5,當(dāng)SiO2>57%時(shí)，斜率為0或負(fù)值)。富集P、Rb、Sr、Ba、Pb和輕稀土(與K的富集吻合)，低TiO2(<1.3%);Al2O3高且變化大(14—19%)，F(xiàn)e2O3/FeO高(>0.5)。4.2碰撞帶巖漿活動●俯沖作用進(jìn)一步發(fā)展，必定導(dǎo)致島弧與大陸或大陸與大陸的碰撞并形成縫合帶或碰撞造山帶?！翊箨懓鍓K經(jīng)過陸內(nèi)裂谷－陸間裂谷－大洋擴(kuò)張和大洋裂谷－邊緣裂谷－大洋盆地－俯沖作用導(dǎo)致大洋消減和弧溝系的形成—直到碰撞產(chǎn)生縫合帶和殘留洋盆，構(gòu)成一個(gè)完整的威爾遜旋回?！衽鲎矌б圆煌幕鸪蓭r組合，相對復(fù)雜的巖石類型為特征。●與陸－陸碰撞帶有關(guān)的巖漿作用可以分為四個(gè)階段，每個(gè)階段都包括一個(gè)特征的源區(qū)：●碰撞期前：來源于碰撞以前的火山弧，仍屬弧火山活動類型。●同碰撞期：在地殼增厚時(shí)期內(nèi)導(dǎo)致含白云母花崗巖的侵位。在地殼仰沖作用期間，從濕的沉積楔排出的揮發(fā)分能夠滲透到上浮熱的沖掩巖片，而引起深熔。地殼熔融的結(jié)果使Rb、F和B(可能還有