玄武岩的共生组合及其形成环境有哪些?

2019-03-29 来源:未知 责任编辑:mgcdbg 点击:

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  中地数媒(北京)科技文化有限责任公司奉行创新高效、以人为本的企业文化,坚持内容融合技术,创新驱动发展的经营方针,以高端培训、技术研发和知识服务为发展方向,旨在完成出版转型、媒体融合的重要使命玄武岩是地壳中分布最广的火山岩,它不仅是洋壳的主要组成部分,而且在全球各大陆板块中也都形成了大规模的玄武熔岩台地或高原。无论是在地壳形成和演化的早期(前寒武纪),还是在显生宙至现代,都有基性岩浆喷发形成了巨厚的玄武质岩石。玄武岩多呈熔岩流产出,也可呈岩墙或岩床等超浅成次火山岩体,有时也伴生有玄武质火山碎屑岩。裂隙式喷发为主,中心式喷发也常见。

  大洋中脊是不断增生新洋壳的地方,上地幔物质底辟上升产生玄武质岩浆,沿洋中脊喷发而形成大洋拉斑玄武岩,其岩性以橄榄拉斑玄武岩为代表,伴生有高铝玄武岩和碱性玄武岩。大洋拉斑玄武岩较典型的岩性剖面自上而下为枕状拉斑玄武岩、粗玄岩、辉长岩(含少量闪长岩等)、绿片岩—角闪岩相变质岩和超镁铁质岩等。该组合的化学成分特点是K2O、TiO2和TFe低而CaO和Na2O偏高;Rb、Ba、Sr等不相容元素丰度低而K/Rb值高(500~2000);87Sr/86Sr也很低(0.7029~0.7035);其稀土元素配分模式以贫轻稀土(LREE)富重稀土(HREE)为特征。

  为线状排列的火山岛链及一些孤立的火山岛。太平洋中被认为与地幔柱成因有关的夏威夷—皇帝海山火山链为其一个典型事例。其规模很大,总体积为2314×104km3。火山链由北西向排列的一系列火山岛所组成,火山活动时间由南东向—北西向依次变老,反映大洋岩石圈相对于一个岩浆源(地幔柱)的向北西向移动。其火山活动由早到晚依次形成石英拉斑玄武岩—碱性橄榄玄武岩—霞石岩。大西洋北部的冰岛火山岩系主要由拉斑玄武岩—苦橄岩—碱性玄武岩所组成。其他地区还有橄榄拉斑玄武岩—石英粗面岩—流纹岩系、拉斑玄武岩—低铝安山岩—石英粗面岩—响岩系、碱性玄武岩—粗面岩—响岩系;碧玄岩—碱性玄武岩—响岩系或霞石岩—响岩系等。该组合具有较宽的化学成分范围,SiO2由过饱和到不饱和,且随SiO2不饱和度的增加,橄榄石和普通辉石含量增高而贫钙辉石却减少,当紫苏辉石消失时,则会出现霞石。化学成分上,K2O比MORB稍高而Na2O则偏低,K/Rb偏低(500±),87Sr/86Sr为0.702~0.706,REE配分模式为LREE稍富而HREE贫的特征。在此应该说明的是,上述大洋岛屿火山岩组合的相关数据,多来自于露出海面的岩石,因此,所反映的只是其主体的10%左右(且其中不少是目前仍在活动的现代火山的产物),而对更深部位的主体岩石的资料,尚无掌握。

  大洋板块之间的碰撞带——岛弧和活动大陆边缘带是发生大规模岩浆作用的地区,广泛发育有拉斑玄武岩系和钙碱性火山岩系,在其早期发展阶段还可以形成细碧角斑岩系。在大陆一侧形成碱性橄榄玄武岩系,而在较晚阶段还可与橄榄玄粗岩系岩石共生。

  该组合的拉斑玄武岩系,又名岛弧拉斑玄武岩系,其岩性为石英拉斑玄武岩—安山岩(低铝)—粗安岩—英安岩(流纹岩),伴生有钙碱性系列的高铝玄武岩—安山岩—英安岩等。常出现大量中基性火山碎屑岩。化学成分上,以SiO2饱和、贫碱(K2O和Na2O均少)和低TiO2为特征,K/Rb为500~1000,87Sr/86Sr为0.703~0.705,具贫LREE富HREE的REE模式。钙碱性系列岩石在造山带演化的中期尤其发育,以高铝玄武岩和安山岩(流纹岩)为主,伴生有拉斑玄武岩系的石英拉斑玄武岩和安山岩等,岩性以中基性火山碎屑岩为主导,出现大量熔结凝灰岩为特征。化学成分特点基本与拉斑玄武岩相近,SiO2饱和,贫TiO2和碱(但K2O偏高)而Al2O3偏高,K/Rb低(250~500),87Sr/86Sr变化大(0.703~0.710),而REE为稍富的LREE贫HREE的配分模式特点。

  在同一岛弧-活动大陆边缘范围内,一般向大陆一侧以钙碱性岩系为主,而向海沟一侧则以拉斑玄武岩系为主,且随K2O含量的升高,从大洋一侧向大陆方向由拉斑玄武岩系经高铝玄武岩向碱性橄榄玄武岩系演化。碰撞板块所提供的H2O饱和度的变化有可能导致拉斑玄武岩系和钙碱性岩系在岛弧—活动大陆边缘的紧密共生。

  橄榄玄粗岩系(shoshonite rock series),与拉斑玄武岩和钙碱性火山岩系紧密共生,产于岛弧—大陆边缘造山带的较高层位,主要发育于岛弧演化的成熟期或相对稳定阶段。中文中曾译为“钾玄岩系”、“橄榄粗安岩系”等,其全称是橄榄玄武粗面安山岩系,为一套SiO2近饱和、富K2O的岩系,以其高碱质类似于碱性玄武岩系,但又以富钾和LILE而低钛铁区别于其他岩系。其岩性以富钾玄武岩和玄武粗安岩为主,其次为粗安岩、安山岩和粗面英安岩等。

  碱性橄榄玄武岩系,产于岛弧—活动大陆边缘构造带的大陆一侧,离岛弧火山前锋较远,可能延伸到大陆根部,如西太平洋火山弧内。共生岩石为碱性橄榄玄武岩—粗面岩—响岩(或碱性流纹岩),为跨越型岩系。其岩性较复杂,在朝鲜半岛南部济州岛则为碱性橄榄玄武岩—粗面岩—响岩系,而在日本稳歧群岛则为碱性橄榄玄武岩—粗安岩—粗面岩—碱性流纹岩系,且以长英质火山岩为主,普遍出现霓辉石。实验岩石学研究表明,在较高压力条件下,玄武质岩浆的分异结晶作用可以形成SiO2不饱和与饱和相结合的跨越型岩石系列。

  细碧角斑岩系为岛弧—大陆边缘造山带演化早期的海底火山岩组合,其主要岩性为细碧岩—角斑岩—石英角斑岩及富钠质辉绿岩和钠长斑岩等,也可以出现少量拉斑玄武岩等亚碱性玄武岩。我国甘肃祁连山东段白银厂—肃南一带出露有呈北西向分布的古生代造山带早期海底喷发形成的细碧角斑岩系,延伸达500km以上。它产于寒武系浅变质地层中,下伏岩层为板岩、千枚岩和石英岩等,上覆岩层为硬砂岩夹千枚岩及硅质岩等。其岩性、形成环境与黄铁矿型铜矿有密切关系。

  大陆板块内部沿深断裂带广泛分布着由拉斑玄武岩系、碱性橄榄岩系和镁铁质侵入岩构成的岩石组合。它们多由裂隙式喷发(部分为中心式喷发)形成巨厚的玄武岩流,并伴随有大量辉绿岩墙(床)群,或呈环状侵入体或呈分异良好的层状侵入体。一次喷发的单个岩流厚度只有几米,但是反复多次(十几次至上百次)喷溢,断断续续经历几万年至几十万年的积累,就可形成几百米至几千米厚的、流径距离可达100~150km、面积达到几十万至上百万平方千米的高原玄武岩。

  高原玄武岩广泛分布于全球各大陆稳定地块上,如我国峨眉山玄武岩,于晚二叠世—三叠纪期间沿南北向断裂喷发形成面积约26×104km2、厚2000~3000 m的高原玄武岩。还有印度德干高原玄武岩(52×104km2,白垩纪)、巴西南部Parana′高原玄武岩(100×104km2,白垩纪),美国哥伦比亚河玄武岩(22×104km2,新近纪)、俄罗斯西伯利亚暗色岩建造(34×104km2,二叠纪—三叠纪)、非洲南部卡鲁、我国华北、东南沿海和澳大利亚等地都有广泛分布。

  高原玄武岩组合主要由拉斑玄武岩系和碱性橄榄玄武岩系组成,有的以拉斑玄武岩系为主,伴生有碱性橄榄玄武岩,并分异出少量安山岩、英安岩和流纹岩,如汉诺坝玄武岩、德干高原玄武岩等。有的则以碱性橄榄玄武岩系为主,含少量拉斑玄武岩系,伴生有橄榄玄粗岩和粗面岩等,如郯庐断裂带及其两侧分布的新生代裂谷玄武岩,其在古近纪时以碱性橄榄玄武岩为主,局部出现拉斑玄武岩、石英拉斑玄武岩和粗安岩,到了新近纪仍以碱性橄榄玄武岩为主,伴生有碧玄岩和霞石岩等。

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