第10章 板块构造与火成岩组合
论火成岩的形成与构造
论火成岩的形成与构造论文提要地质学是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史的知识体系。
在地质学的服务领域，一个重要方面是开发地球资源，其中有关矿产资源和新能源的研究，仍处于最重要的地位。
同时，由于区域成矿研究的需要，将进一步加强区域地质的综合研究，并促进地层学、古生物学、沉积学、构造地质学、地质年代学，以及区域岩浆活动研究、变质地质研究等向新的水平发展。
在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，岩石是天然产出的具一定结构构造的矿物集合体，是构成地壳和上地幔的物质基础。
按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
在这里我所要探讨的是火成岩。
正文一、火成岩地球上所见到的虽然千姿百态，五彩缤纷，但根据它们自身的特点、形成条件不同，可分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类，其中以火成岩最多，它主要构成了深部地壳和上地幔，约占整个地壳的65%。
通过对火成岩的研究，可探讨地球的形成、演化、地壳运动等一些重要作用。
（一）、岩浆与火成岩岩浆是指地球深部产生的一种炽热的、粘度较大的硅酸盐熔融体。
岩浆可以在上地幔或地壳深处运移，或喷出地表，它的主要成分是硅酸盐，还含有大量的挥发组分及成矿金属。
岩浆温度范围为700-1200℃之间。
火成岩英文名称来源于拉丁文，意为火焰，一般指由地下深处炽热的岩浆（熔融或部分熔融物质）在地下或在地表冷凝形成的岩石。
火成岩和岩浆成分不完全相同，它是失去了大量挥发份的岩浆冷凝物。
火成岩通常分为喷出岩和侵入岩两类。
（二）、矿物成分岩石是有由矿物组成的，矿物成分可以反映岩石的特征和成因。
组成火成岩的矿物，常见的约二十多种，主要由长石、石英、云母、角闪石、辉石和橄榄石等硅酸盐矿物，及少量的磁铁矿、钛铁矿、锆石、磷灰石和榍石等副矿物组成。
这些构成岩石的矿物被称为造岩矿物。
按化学成分的特点和颜色，造岩矿物可分为两类：硅铝矿物SiO2与Al2O3的含量较高，不含铁、镁的铝硅酸盐矿物。
岩石学--4火成岩的结构和构造
3、根据矿物颗粒的相对大小又可划分为:
① 等 粒 结 构： 岩 石 中 同 种主要矿物颗粒大小大 致 相等 ② 不 等 粒 结 构：岩 石 中 同种 主 要 矿 物 颗 粒 大 小不 等 ③ 斑 状 及 似 斑 状 结 构： 岩 石中 所 有 矿 物 颗 粒 可 分 为 大 小 截 然 不 同 的 两 群， 大 的 称为 斑 晶， 小 的 称 为 基 质， 其中 没 有 中 等 大 小 的 颗 粒。 如果 基 质 为 隐 晶 质 或 玻 璃 质,则 称 斑 状 结 构； 如 果 基 质 为显 晶 质， 则 称 似 斑 状 结 构。
等粒结构
不等粒结构
熔蚀结构和暗化边 结构：深部结晶的斑晶 在随岩浆上升过程中， 由于物化条件的改变， 而产生熔蚀，形成浑圆 状、港湾状形态，称熔 蚀结构；而含挥发份的 斑晶在上升过程中常发 生分解，在晶体边缘形 成铁质分解氧化形成的 磁铁矿等不透明矿物细 粒集合体，称暗化边结 构。
暗化边结构
●1. 岩 浆 在 地 壳 深 部， 冷 却 缓 慢， 结 晶 作 用 发 生 在a 区， 晶 体 生 长 速 度 大 于 形 成 结 晶 中 心 的 速 度。 因 此， 围 绕 少 数 结 晶 中 心 晶 体 迅 速 生 长， 形 成 粗 粒 结 构。
●2. 岩 浆 在 地 壳 浅 部， 冷 却 较 快 的 情 况 下， 结 晶 作 用 发 生 在 b 区， 形 成 结 晶 中 心 的 速 度 大 于 晶 体 生 长 速 度， 围 绕 大 量 结 晶 中 心 形 成 大 量 的 细 小 晶 体， 构 成 细 粒 结 构。
4、岩 石 中 矿 物 的 自 形 程度 指组成岩石的矿物的形态 特点。
●自形晶结构：岩石主要由
自形晶组成。 矿物颗粒按自已的结晶习性 发育成被规则的晶面所包围 的自形晶 ●它形晶结构：岩 石主要由 它形晶组成。 矿物颗粒多呈不规则的形态 －它形晶，少有完整规则的 晶面 ●半自形晶结构：岩石主要 由半自形晶组成。 矿物颗粒按结晶习性发育一 部分规则的晶面，其它的晶 面发育不好呈不规则的形态
火成岩构造
所充填时，称为杏仁构造 （Amygdaloidal Structure ）。大部分喷出熔岩是在流动过程中冷凝
固结的，这就会造成岩浆中不同组分的拉长定向，形成流动构造 。流动构造在粘度较大的
酸性熔岩中最为特征，表现为不同颜色，不同成分的条纹、条带和球粒、雏晶及拉长的气孔
定向排列，又称为流纹构造；在中、基性熔岩中宏观上主要表现为气孔的拉长和斑晶矿物沿
其长边的定向，微观上则表现为基质中的针、柱状长石微晶的定向。
熔岩在均匀而缓慢冷缩的条件下，可形成被冷缩裂隙分割开的规则多边形长柱体（图
分的大量出溶，出溶的气体上升汇集、膨胀，可在熔岩中，尤其是熔岩流的上部形成大量的
气孔，称为气孔构造(Fumarolic Structure)。但在水底喷出的熔岩，当水深大于400m 时，因
环境压力较大，不会形成气孔(Fisher,1985)，因此海相火山岩（如深海玄武岩、细碧岩）中
状组构。在中酸性岩中这种定向主要是由暗色矿物的不连续定向排列显示出来的，又称为原
生片麻理构造，其与流面和流线的区别是围岩因挤压作用也可形成同产状的面理或线理。少
数情况下，岩石中的矿物可围绕某一中心呈同心层状或放射状生长成球状体，称为球状构造。
在地表冷凝固结的喷出岩具有明显不同于侵入岩的构造特征。由于快速降压导致挥发组
3-18），称为柱状节理构造。柱体均
垂直于熔岩层面-冷却面，断面形态
以六边形者为主。柱状节理还见于
熔结凝灰岩、火山通道、次火山岩、
超浅成岩中，由于冷却面的产状差
异，柱状节理也可以有不同的产状，
如火山通道中火成岩的柱状节理，
张栓宏_4.13不同大地构造背景下的火成岩组合
Convergent
island arcs
Divergent
mid-oceanic ridges,
Intra-oceanic
oceanic islands
Intracontinental
continental rift zones
active continental margins
Characteri tholeiitic stic magma calc-alkaline series alkaline SiO2 range basalts and differentiates
back-arc spreading centers
tholeiitic tholeiitic
continental flood basalt provinces
tholeiitic
alkaline basalts
alkaline
basalts and basalts and differentiates differentiates
1. 显著的地壳混染（厚的硅铝壳）； 2. 岩浆分异更强，岩浆岩成分更复杂 （岩浆上升慢）； 3. 显著的地壳熔融，产生大量地壳重熔 型岩浆岩组合。
北美西海岸中生代－古 新世弧型侵入岩基
• mostly granodiorite, but diorite to granite present • distinctive chemical and isotope signatures reflect different crust composition and thickness
OIB Chemistry
Depletion in HREE indicating relatively deep melting depths (>80 km)
4-岩石地球化学之三--火成岩类及其构造岩石组合
U2响岩质碱玄岩；U3碱玄质响岩；
玄武岩系列划分
玄武岩系列的划分方法首先是根据碱度（δ）的大小 或用SiO2—Alk图分为亚碱性系列玄武岩（δ<3.3）和 碱性系列玄武岩（δ>3.3）两类。其中的亚碱性系列 玄武岩可以用AFM图或w（FeOt）／w（MgO）—w （SiO2）图解（当SiO2含量范围较窄，没有派生的中、 酸性火山岩时）进一步划分为拉斑玄武岩系列和钙碱 性系列。
钾玄岩系列-3
钾玄岩系列的化学成分特征是：Al2O3、Alk、 K2O及大离子亲石元素（P、Bb、Sr、Ba、Zr、 Th、U、LREE）的含量高，w（K2O）／w （Na2O）比值大，接近于1或大于1，TiO2低， SiO2饱和或不饱和，标准矿物中可出现Q或Ne 分子。
亚碱性系列岩石种类
亚碱性系列岩石种类
玄武岩的主要类型-2
（2）高铝玄武岩（high-alumina basalt）：化学成分 特征是w（Al2O3）>16％～17％。矿物成分与拉斑玄 武岩相似，但斜长石含量较多，且牌号偏高。高铝玄 武岩是钙碱性火山岩基性端元的典型岩类，多分布于 造山带、岛弧和活动大陆边缘。
（3）粗玄岩（dolerite）：结晶程度较好，为全晶质， 基质具粗玄结构，具喷出产状。
碱性系列岩石种类
碱性玄武岩矿物成分和化学成分
碱性玄武岩的矿物成分和化学成分变化范围都很大， 突出的特征是富碱，其中w（K2O）+w（Na2O）均>5 ％，最高可达9％；多数为w（Na2O）>w（K2O）。 与亚碱性玄武岩相比，富TiO2（质量分数>2％），高 碱。碱性玄武岩在矿物成分上以含碱性长石、碱性暗 色矿物、富钛辉石等为特征。如果岩石碱性较强时， 则会出现似长石，通常不含贫钙辉石。
火成岩的结构与构造讲课文档
岩体边部的流面和流线构造
同构造侵 入体—与 围岩具有 同产状的 面理或线 理
第四十五页，共55页。
三、火成岩的构造
2、喷出岩的构造：
在快速减压-挥发分析出-上升汇集、膨胀条件下形成。
（1）气孔构造：挥发分所致 （2）杏仁构造：岩浆后期矿物充填气孔-方解石、沸石、石英、 绿泥石
（3） 流动构造：粘度较大的熔浆在半固结状态下继续流动 所致。
（3）半晶质结构：岩石中既有结晶矿物又有玻璃，浅成岩和火山岩 (4) 隐晶质结构：颗粒小于0.02mm，肉眼不能辨认，包
括微晶结构、霏细结构和球粒结构等.
第三页，共55页。
第四页，共55页。
全晶质结构
第五页，共55页。
半晶质结构（玻基纯橄岩）
半晶质结构（玻基玄武岩）
第六页，共55页。
1、岩石的结晶程度
隐晶质-玻璃质
填隙结构：
斜长石搭成格架，辉 石或其他矿物充填斜 长石粒间
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包含结构（嵌晶结构）：可以此判定岩浆结晶顺序
斜长石—早；
单斜辉石—晚
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5、矿物的排列方式
交织结构：喷出岩的基质中斜长石微晶呈交
织状或半平行排列，称为交织结构；若其
中玻璃质含量明显，称玻晶交织结构。因
B. 隐晶质结构：肉眼不能够分辨矿物颗粒(d <0.02mm)
（2）矿物颗粒的相对大小
等粒结构 不等粒结构
斑状结构
似斑状结构
第十一页，共55页。
隐晶质结构
第十二页，共55页。
等粒结构
不等粒结构
第十三页，共55页。
斑状结构：斑晶和基质 为两个世代
（注：目前欧美国家将
火成岩石学
1 MORB (Mid-Ocean Ridge Basalts)，洋壳上部的主体，包括熔 岩和岩墙，并代表大洋辉长岩的初始岩浆。
2 BABB (Back-Arc Basin Basalts)，形成于弧后扩张脊。弧后盆 地宽度60－1000km。
3 OPB (Ocean Plateau Basalts)，发育于大洋板内环境，形成范 围巨大的、厚的海底熔岩堆积。
6 岩浆系列、火成岩组合与大地构造
6.4 不同岩浆系列的演化途径不同
fO2低
fO2高
拉斑玄武岩系列
钙碱性系列
哪些因素会影响岩浆演化的途径？
6 岩浆系列、火成岩组合与大地构造
6.5 主要的岩浆系列
（1）钙碱性系列： 玄武岩－安山岩－英安岩－流纹岩 辉长岩－闪长岩－花岗闪长岩－花岗岩
（2）拉斑玄武岩系列： 拉斑玄武岩－拉斑玄武安山岩 橄榄辉长岩－辉长岩－铁辉长岩－花斑岩
矿物集合体之间的排列方式和充填方式 1 侵入岩：块状、带状、晶洞、流动 2 喷出岩：枕状、气孔（杏仁）、流纹
岩浆岩看起来是什么样的？
2 岩浆岩的特征
1.2岩浆岩的结构
矿物的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自 形程度和矿物之间的关系
1 全晶质、半晶质、玻璃质；显（隐）晶质 2 细粒、中粒、粗粒、伟晶；等粒、不等粒、
用、流动分异作用
先结晶出来的矿物会不会和岩浆进行反应？
5 岩浆的演化：原始岩浆组分改变的过程
鲍文反应系列
你能在一个岩石中同时看到所有这些矿物吗？
5 岩浆的演化
结晶分异1
什什 么么 叫叫 质组 量分 平平 衡？衡？
5 岩浆的演化
结晶分异2
中国东部燕山期火成岩构造组合与造山深部过程
中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合与造⼭深部过程中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合与造⼭深部过程邓晋福赵国春赵海玲罗照华戴圣潜李凯明中国地质⼤学北京 1000S3内容提要中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合可识别出两种类型⼤多数的⽕成岩具有类似于安第斯和美国西部的⼤陆边缘弧的岩⽯学与地球化学性质;南岭地区则发育海西型⿊云母~⼆云母和⽩云母花岗岩组合沿岩浆构造带可识别出3个⽕成岩段按岩浆构造事件序列北~中~南段分别为反时针~顺时针和反时针+顺时针的pTz 轨迹在中段⽞武岩岩浆底侵作⽤发⽣于陆壳增厚之后即顺时针pTz 轨迹的造⼭深部过程被认为是钾⽞岩组合占优势发育的主要原因本⽂提出类似安第斯的造⼭带是由于⼤陆岩⽯圈的拆沉(丢失了约120km 的⼤陆岩⽯圈根)与⼤洋俯冲作⽤的联合所致⽽海西型的南岭造⼭带则是陆内俯冲作⽤与陆壳岩⽯圈的巨⼤增厚作⽤所致因此中国东部燕⼭期是复合型(⼤陆边缘造⼭与⼤陆碰撞造⼭)造⼭带关键词燕⼭期⽕成岩构造组合造⼭深部过程反时针/顺时针pTz 轨迹注,本⽂得到国家攀登专项(编号SSER -111-2)~国⼟资源部项⽬(编号9501112 9501102-04-02 9501105-03-02)和国家⾃然科学基⾦项⽬(编号49772155)资助本⽂1999年5⽉收到 9⽉改回刘淑春编辑中国东部燕⼭期岩浆构造成矿带是濒太平洋构造域的⼀部分⼤量的论著问世讨论它们的形成与演化研究⽔平与程度均很⾼(刘训 19S2;张勤⽂等 19S2;涂光炽等 19S3;徐志刚 19S5;邓晋福等 1990) 但是仍有⼀些问题不甚清楚引起争论例如,D 为何这个带可分布延伸进⼊陆内>1000km ?@⽕成岩类属什么构造环境? 为何发育挤压拉伸交替的反转构造?本⽂将对这些问题展开讨论1燕⼭期⽕成岩类的岩⽯学与地球化学性质l.l 两类⽕成岩构造组合中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合可识别出两种类型(邓晋福等 1996) 安第斯型和海西型南岭地区发育⿊云母花岗岩⼆云母花岗岩⽩云母花岗岩组合与典型的W -Sn 成矿带这与喜马拉雅⼤陆碰撞造⼭带和中欧海西⼤陆碰撞造⼭带内发育的花岗岩类与成矿组合⼀样我们把它称为海西型(Hercyn -type ) 主要通过陆内俯冲作⽤(把两个⼤陆的叠置称为陆内俯冲作⽤)完成造⼭过程南岭以外的其他⼴⼤地区则发育壳幔混合型的⽕成岩组合除侵⼊岩外有⼤量⽕⼭喷发侵⼊岩由辉长岩闪长岩⽯英闪长岩花岗闪长岩或⽯英⼆长岩正长岩花岗岩组成以花岗岩类占优势⽕⼭岩由⽞武岩⽞武安⼭岩或钾⽞岩(shoshonite ) 安⼭岩或安粗岩粗⾯岩或英安岩流纹岩构成占优势的是安粗岩和安⼭岩它们与安第斯和美国西部的⼤陆边缘⽕成岩类似称之为安第斯型(Andes -type )或类似安第斯型(Andes -like ) 因此从造⼭带尺度的整体来看燕⼭期东部造⼭带是⼤陆边缘与⼤陆第46卷第1期2000年1⽉地质论评GEOLOGICAL REVIEW Vol.46No.1Jan .2000碰撞复合型造⼭带O 对于海西型的构造归属争议不⼤9因此9本⽂将主要集中于对争议较⼤的安第斯型⽕成岩类的讨论O1.2类似安第斯型的⽕成岩类特征由图1\表1\表2可以看出9在造⼭带尺度上与其他构造地区相⽐较9中国东部燕⼭期⽕成岩(除南岭地区外)在岩⽯学与地球化学特征上具有与安第斯弧和美国西部类似的⼤陆边缘弧性质O图1中国东部北⽅地区燕⼭期⽕⼭岩与世界其他典型地区⽕⼭岩的岩⽯类型(a 9基于SiO 2含量的分类)和岩⽯系列(b 9基于SiO 2-K 2O 关系)频率分布图(据邓晋福等91996)Fig .1Frenguency distribution of the Yanshanian volcanic rock type in terms of SiO 2content (a )and the rock series in termsof SiO 2-K 2O relation (b )in the north part of East China by comparison With that in Andes Arc 9Island Arc 9and Ginghai Tibet continental collisional orogenic belt (after Deng Jinfu et al .91996)B ⽞武岩 BA ⽞武安⼭岩 A 安⼭岩 D 英安岩流纹岩 S 钾⽞岩 KCA ⾼钾钙碱性 CA 钙碱性 LKCA 低钾钙碱性B Basalt BA basaltic andesite A andesite D daciterhyolite S shoshonite KCA high potassic calcalkalic CA calcalkalic LKCA loW potassic calcalkalic表1中国东部燕⼭期⽕成岩与其他构造地区⽕成岩的Ti 9Zr 9Nb 平均含量(据邓晋福等91996)Table 1Ti 9Zr and Nb average contents of theYanshanian igneous rocks in east china and othertectonic regions (af ter Deng jinf u et al .91996)地区TiO 2(%)Zr (>10-6)Nb (>10-6)中国东部燕辽地区⽕⼭岩0.8020516下扬⼦钾⽞岩和安粗岩0.95164南太⾏辉长岩和闪长岩0.621428燕辽地区花岗岩0.4215514冀北A 型花岗岩0.5546633弧钾⽞岩0.851505~7弧安⼭岩0.5890青藏⼤陆碰撞带钾⽞岩1.3032037⼤陆裂⾕碱性⽞武岩2.2080050~90表2中国东部燕⼭期⽕成岩和美国西部中⽣代第三纪花岗岩类的E Nd (t )和E S r (t )或I S r Table 2E Nd (t )andE S r (t )or I S r of the Yanshanian igneous rocks in east china and M eso z oic and Tertiar y granites in W est USA 地区e Nd (z )e Sr (z )(或1Sr )中国东部燕⼭期⽕成岩(据陈义贤等91997 Chen et al .91997)I 型花岗岩和⽕成岩+4--17+4-+80S 型花岗岩-3--100.7070-0.7030美国西部花岗岩类(据Farmer et al .91983)靠近海沟⼀侧+8--6-20-+60内陆-6--18+60-+1001. 与安第斯弧的区别与包括安第斯在内的科迪勒拉造⼭带⽐较9中国东部燕⼭期⽕成岩主要差异在于 24地质论评2000年图2中国东部燕⼭期⽕成岩带的分段及其K 60 据邓晋福等 1996补充修改)Fig .2Segmentation of the Yanshanian igneous belt and their K 60value in East Chinaafter deng et al . 1996With some supplements )1 ⽕⼭岩西边界2 ⼤洋俯冲带⿊云母⼆云母⽩云母花岗岩带⽕成岩段的边界和造⼭带的亚型北段燕辽亚型) 中段⼤别亚型) 南段东南沿海亚型)1 West boundary of volcanic rocks2 oceanic subduction Zone biotite tWo mica muscovite granite Zone boundaries of the igneous segments and subtypes of the orogenic belt North Yanshan Liaoning subtype ) Middle dabie subtype ) South southeast coast subtype )缺乏英云闪长岩和奥长花岗岩 @较多数量的HKCA 图1b ) 较⾼Zr 和Nb 含量表1)第1期邓晋福等中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合与造⼭深部过程@较低E Nc (t )和较⾼的E Sr (t )(表Z )O 笔者认为这是由于中国东部处于远离海沟的内陆部位以及局部地带存在陆内俯冲作⽤机制的原因OZ 燕⼭期⽕成岩带的分段性沿⽕成岩带可划分出3个⽕成岩段(邓晋福等 l 99Z l 994 l996;Wang et al . l 996)见图Z 所⽰O 由图Z 可以看出北段(图Z 中I )是以 KCA 为主较长的喷发时间(从J l J Z J 3 K l ) 不明显的K 60(SiO Z 60%时K Z O %含量)的组成极性但仍可见到辽西的K 60最⾼向东~西两侧降低O 中段(图Z 中I )则以钾⽞岩(S )系列为主⽕⼭喷发时间短(J 3 K l ) 有唯⼀的⽩榴⽯响岩 K 60有⼀个明显的~但不对称的极性以庐枞地区K 60最⾼O 南段的特征是⿊云母~⼆云母~⽩云母花岗岩带(海西型)与 KCA 为主的⽕⼭岩带(安第斯型)的成对分布性较长时间喷发(从J l J Z ~J 3 K l )和不明显的K 60极性O 与北段相⽐南段的 KCA 系列中占优势的是流纹岩⽽不是安⼭岩和安粗岩(邓晋福等 l 99Z l 994 l996;Wang et al . l996)O 很有意义的是 K 60的分布样式与安第斯弧有差异后者为从海沟-内陆 K 60持续升⾼;⽽东部燕⼭K 60最⾼值不在⽕成岩带的西边界附近形成K 60呈不对称的凸起样式O K 60主要反映陆壳厚度(COncie l98Z ) K 60不对称凸起暗⽰东部造⼭带的⼭根位置主要位于辽西庐枞南岭⼀线与图Z 中北~中段内在此⼭根位置及其附近均由局部的⼆云母⽩云母花岗岩的分布符合它们暗⽰陆内俯冲作⽤的机制不但是南段的特征⽽在北段~中段内部的陆内块体之间亦发⽣了陆内俯冲作⽤O 这样东部燕⼭期是⼤陆边缘与⼤陆碰撞复合型造⼭带在这点上与典型的安第斯型⼤陆边缘造⼭带的差异可能决定了在上述讨论的那些岩⽯学与地球化学特征上的差异O ⽕成岩带的分段性可能与造⼭深部过程有关亦可能还与⼤洋俯冲带倾⾓差异有关O表3燕辽地区中⽣代岩浆构造幕简表Table 3Scheme of mesozoic magma tectonic episodes in the yanshan Liaoningregion44地质论评Z 000年图3造⼭深部过程pTt 轨迹⽰意图Fig .3Sketch shoWing pTt path of orogenic deep processes (a ) 反时针pTt 轨迹:1 ⽞武质岩浆底侵作⽤对陆壳加热;2 逆冲构造导致陆壳增厚;3 造⼭崩塌诱发隆升;(b ) 顺时针pTt 轨迹:1/ 逆冲构造导致陆壳增厚;2/ ⽞武质岩浆底侵作⽤对陆壳加热;3/ 造⼭崩塌诱发隆升(a ) Counter -clockWise pTt path :1 basalt magma underplating ;2 crust thickening by thrusting ; 3 post orogenic extensional collapse ;(b ) clockWise pTt path :1/ crust thickening by thrusting ;2/ basalt magma underplating ;3/ post orogenicextensional collapse 3岩浆构造事件序列和造⼭深部过程由表3可以看出9在燕⼭期造⼭阶段的尺度上看9北段的岩浆构造事件序列指出: ⾸先是源于软流圈的⽞武质岩浆底侵于陆壳底部9并对陆壳加热;@然后是由于逆冲断层作⽤陆壳缩短与增厚; 最后是造⼭崩塌(collapse )和陆壳抬升O 这样9北段的地质事件序列指⽰造⼭深部过程具有反时针pTt 轨迹(图3a )9类似于安第斯造⼭带的地质事件序列(Pitcher 91993)9它们类似于岛弧和⼤陆边缘造⼭带特征的变质带的反时针pTt 轨迹(BroWn 91994)O然⽽中段(图2)9⽞武质岩浆的底侵作⽤和⽕⼭喷发发育在陆壳缩短和增厚作⽤之后9笔者认为9这是该段占优势地发育钾⽞岩系列的原因O 这样的地质事件序列指⽰造⼭深部过程具顺时针pTt 轨迹(图3b )9它类似于⼤陆碰撞造⼭带特征的变质的顺时针pTt 轨迹(BroWn 91994)O南段的东~西两侧(图2)9从地质事件序列来看9可能分别为反时针pTt 和顺时针pTt 轨迹的造⼭深部过程O 这样9基于地质事件序列指⽰的造⼭深部过程来看: 3个⽕成岩段的pTt 轨迹不同9可能是他们的岩⽯学与地球化学性质差异的主要原因;@如果从燕⼭期内部9次级时间尺度造⼭幕来看9⽕⼭作⽤于逆冲构造亦常呈幕式发育⼏次(如表3)9每⼀次陆壳的加厚9由于⼭体的⾼海拔产⽣的位能必诱发造⼭带的伸展崩塌9因此9造⼭深部过程的幕式发育可能是燕⼭期反转构造发育的重要原因; 与⽕成岩构造所指⽰的复合型造⼭带性质⼀样9造⼭深部过程的反时针pTt 与顺时针pTt 轨迹的同时发育亦指⽰9东部燕⼭期造⼭带具⼤陆边缘与⼤陆碰撞复合型造⼭带O4中国东部燕⼭期造⼭带的成因模型基于⽕成岩探针新技术(邓晋福等9199491996;郑建平等91999;朱⼤岗等91999)9获得发育安第斯型⽕成岩组合地带的侏罗纪⽩垩纪时期的岩⽯圈和陆壳的厚度分别为:60~80km 和50~60km ;⽽侏罗纪前的岩⽯圈和陆壳的厚度分别为:200~250km 和40km 9它指⽰⼤陆岩⽯圈丢失了⾄少120km 厚的根带9但陆壳加厚了约10~20km 9进⼀步指⽰这是⼀种在造⼭环境下的⼤陆岩⽯圈的巨⼤减薄作⽤O 然⽽对于海西型的南岭造⼭带来说9则岩⽯圈与陆壳均发⽣了巨⼤增厚作⽤O 基于上述参数9结合⽕成岩系列及其性质~K 60~⽕成岩分段及其造⼭深部过程的pTt 轨迹9笔者认为东部燕⼭期造⼭带成因模型如图4所⽰O 54第1期邓晋福等:中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合与造⼭深部过程图4中国东部燕⼭期岩⽯圈拆沉与⼤洋俯冲⼤陆碰撞复合造⼭的联合成因模型(据邓晋福等 996修改补充 Fig .4A genetic model showing the yanshanian lithosphere delamination in combination withthe composite oceanic subduction and continental collision orogeny in East China(after deng Jinfu et al . 996with some supplements造⼭带亚型,(a 燕辽亚型 (b ⼤别亚型 (c 东南沿海亚型⽕⼭岩系列CA CA S 同图 b ⽞武质岩浆底侵的岩浆房 C 陆壳 C 2 洋壳岩⽯圈拆沉的岩⽯圈 A 与⼤洋俯冲有关的软流圈 A 2 与⼤陆碰撞有关的软流圈 A 2=A A 2 f 从⼤洋俯冲带放出的流体或熔体⼆云母和⽩云母花岗岩Subtypes of orogenic belt ,(a yanshan iaoning subtype (b the dabei subtype (c the southeast subtypevolcanic series of CA CA S are the same as those in Fig .b basaltic magma underplating chamber C continental crust C 2 oceanic crustlithosphere delaminated lithosphere A asthenosphere related to the oceanic subduction A 2 asthenosphere related to the intracontinental orogeny A 2=A A 2 f fluids or melts released from the subduction oceanic slab two -mica and muscovite granite64地质论评2OOO 年该模型可以较好的解释前⾔中提出的问题和⼤洋板块俯冲作⽤的顺利与受阻的交替以及前⾯讨论的造⼭深部过程的幕式发育可以解释前⾔中问题 ,参考⽂献陈义贤陈⽂寄周新华等.1991.辽西及邻区中⽣代⽕⼭岩.北京:地震出版社 279.邓晋福赵海玲.1990.中国东部上地幔热结构由岩⽯学模型推导.地质学报 64(4D :344~349.邓晋福叶德隆赵海玲等.1992.下扬⼦地区⽕⼭作⽤~深部过程与盆地形成.武汉:中国地质⼤学出版社 184.邓晋福莫宣学赵海玲等.1994.中国东部岩⽯圈根/去根作⽤于⼤陆活化.现代地质 8(3D :349~356.邓晋福赵海玲莫宣学等.1996.中国⼤陆根-柱构造⼤陆动⼒学的钥匙.北京:地质出版社 110.刘训.1982.对中国东部燕⼭运动的⼀些认识.地质论评 28(5D :428~438.涂光炽赵振华.1983.燕⼭期成矿作⽤的多样性.地质论评 29(1D :57~65.徐志刚.1985.从构造应⼒场特征探讨中国东部中⽣代⽕⼭岩成因.地质学报 59(2D :109~126.张勤⽂黄怀曾.1982.中国东部中~新⽣代构造岩浆活化史.地质学报 56(2D :111~121.郑建平路凤⾹ 0/Reilly S Y 等.1999.华北地台东部古⽣代与新⽣代岩⽯圈地幔特征及其演化.地质学报 73(1D :47~56.朱⼤岗吴珍汉崔盛芹等.1999.燕⼭地区中⽣代岩浆活动特征及其与陆内造⼭作⽤关系.地质论评 45(2D :163~172.BroWn M .1994.The generation segregation assent and emplacement of granitic magma :the migmatile -crustally -derivedgranite connection in thickened orogens .Earth Sci Rev .36:83~130.Chen J F Jahn B M .1997.Crustal evolution of southeastern China :Nd and Sr isotopic evidence .Tectonophys 284:101~ 133.Condie K C .1982.plate tectonics and crustal evolution .NeW York :Pergamon Press .310.Farmer G L DePaolo D J .1983.0rigin of Mesozoic and Tertiary granite in the WWestern United States and implications for Pre -Mesozoic crustal structure 1.Nd and Sr isotopic studies in the geocline of Northern Great Basin .Jour Geophys Res.88(B 4D :3379~3401.Pitcher W S .1993.Thenature and origin of granite .Londen :Champman S ~all 321.*********************.TheMesozoicvolcanic-intrusivecomplexesandtheirmetallogenicrelationsinEastChina Beijing :Sci .Press 159.作者简介邓晋福男 1935⽣,现为中国地质⼤学(北京D 教授~博⼠⽣导师从事⽕成岩深部过程与岩⽯⼤地构造的教学与科研⼯作,通讯地址:100083 北京市学院路29号中国地质⼤学,Yanshanian igneous petrotectonic assemblsge andOrogenic Dee p processes in E ast C hinaDeng Jinfu Zhao Guochun Zhao ~ailing Luo Zhaohua Dai Sheng g ian Li KaimingC lHC UHlU67Slz}0f G60S l6H 6S B6ljlHg 100083abstractTWo types of Yanshanian igneous petrotectonic assem b lages in East China are recognized :most of the igneous rocks is characterized b y the continental marginal arc in petrology and gechemistry like A ndes and West US A ;and the ~ercyn -type b iotite - tWo mica - and muscovite granite b elt is developed in the Nanling region .Three segments of Yanshanian igneous rocks along the b elt have b een recognized .I n terms of the magma -tectonic event se g uence the north middle and south segments have CCW CW and CCW +CW ptz path respectively .The CW ptz path of the middle segment indicated from the b asaltic magma underplating after the crustal thickening is b elieved to b e a cause for the74第1期邓晋福等:中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合与造⼭深部过程84地质论评2000年dominant developing of the shoshonitic rock assemblage.This paper suggests that,the Andes-like orogenic belt resulted from the lithosphere delamination(loss of about120km continental lithosphere root D in combination With the oceanic subduction,and the~ercyn-type Nanling orogenic belt is formed due to both the lithosphere and the crust thickening. Thus,the orogenic belt of Ease China in Yanshanian is believed to be a composite orogenic belt of continental marginal and continental collision orogeny.Key words,Yanshannian igneous petrotetonic assemblge orogenic deep processes CCW/CW path中国东部燕⼭期⽕成岩构造组合与造⼭-深部过程作者：邓晋福，赵国春，赵海玲，罗照华，戴圣潜，李凯明， Deng Jinfu，Zhao Guochun， Zhao Hailing， Luo Zhaohua， Dai Shengqian， LiKaiming作者单位：中国地质⼤学,北京,100083刊名：地质论评英⽂刊名：GEOLOGICAL REVIEW年，卷(期)：2000,46(1)被引⽤次数：206次参考⽂献(17条)1.陈义贤;陈⽂寄;周新华辽西及邻区中⽣代⽕⼭岩 19912.邓晋福;赵海玲中国东部上地幔热结构--由岩⽯学模型推导 1990(04)3.邓晋福;叶德隆;赵海玲下扬⼦地区⽕⼭作⽤、深部过程与盆地形成 19924.邓晋福,莫宣学中国东部岩⽯圈根/去根作⽤与⼤陆“活化”--东亚型⼤陆动⼒学模式研究计划[期刊论⽂]-现代地质 1994(3)5.邓晋福;赵海玲;莫宣学中国⼤陆根-柱构造-⼤陆动⼒学的钥匙 19966.刘训对中国东部燕⼭运动的⼀些认识[期刊论⽂]-地质论评 1982(5)7.涂光炽,赵振华燕⼭期成矿作⽤的多样性[期刊论⽂]-地质论评 1983(1)8.徐志刚从构造应⼒场特征探讨中国东部中⽣代⽕⼭岩成因 1985(02)9.张勤⽂;黄怀曾中国东部中、新⽣代构造-岩浆活化史 1982(02)10.郑建平;路凤⾹;O′Reilly S Y华北地台东部古⽣代与新⽣代岩⽯圈地幔特征及其演化1999(01)11.朱⼤岗,吴珍汉,崔盛芹,吴淦国,马寅⽣,冯向阳燕⼭地区中⽣代岩浆活动特征及其与陆内造⼭作⽤关系[期刊论⽂]-地质论评1999(2)12.Brown M The generation, segregation, assent and emplacement of granitic magma: the migmatile-crustally-derived granite connection in thickened orogens 199413.Chen J F;Jahn B M Crustal evolution of southeastern China: Nd and Sr isotopic evidence 199714.Condie K C plate tectonics and crustal evolution 198215.Farmer G L;DePaolo D J Origin of Mesozoic and Tertiary granite in the wwestern United States and implications for Pre-Mesozoic crustal structure, 1.Nd and Sr isotopic studies in the geocline of Northern Great Basin 1983(B4)16.Pitcher W S Thenature and origin of granite 199317.Wang D Z;Ren Q J;Lin C S The Mesozoic volcanic-intrusive complexes and their metallogenic relations in East China 1996本⽂读者也读过(10条)1.杜旭东.漆家福.张⼀伟.陆克政.Du Xu-dong.Qi Jia-fu.Zhang Yi-wei.Lu Ke-zheng中国东部晚侏罗-早⽩垩纪盆地⽕⼭岩系的确认及成盆构造背景分析[期刊论⽂]-⽯油⼤学学报（⾃然科学版）2000,24(1)2.邢集善.杨巍然.邢作云.刘建华.赵斌.Xing Jishan.Yang Weiran.Xing Zuoyun.Liu Jianhua. 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（三） 陆-陆碰撞带 的火成岩组合
1、碰撞前的钙碱性弧 火山及侵入岩组合： 它们是由陆间洋盆 闭合前发生俯冲所诱 发的岩浆活动；岩浆 源区为受到俯冲洋壳 改造的楔型地幔。
（三） 陆-陆碰撞 带的火成岩组合
2、同碰撞阶段的 过铝质（浅色） 花岗岩组合： 陆-陆碰撞叠 加，造成底部岩 石部分熔融。二 云母花岗岩和白 云母花岗岩组合
第十章 板块构造与火成岩组合
1. 大洋中脊的火成岩组合 2. 会聚板块边界的火成岩组合
岛弧 大陆边缘弧
3. 陆-陆碰撞带的火成岩组合 4. 板块内部的火成岩组合
地球中火成岩的分布
1. 洋中脊（Mid-ocean Ridges） 2. 陆内裂谷（Intracontinental Rifts） 3. 岛弧（Island Arcs） 4. 活动大陆边缘 （Active Continental Margins） 6. 洋岛玄武岩（Ocean Island basalts） 7. 各种各样的陆内火成岩
与造山火山作用和深成作用相关的俯冲带
Structure of an Island Arc
典型岛弧的剖面示意图 HFU= heat flow unit (4.2 x 10-6 joules/cm2/sec)
Structure பைடு நூலகம்f an Island Arc
地幔楔
典型岛弧的剖面示意图 HFU= heat flow unit (4.2 x 10-6 joules/cm2/sec)
金伯利岩和钾镁煌斑岩 超镁铁质-镁铁质层状杂岩体 碱性杂岩体 A型花岗岩
1、洋岛火山岩(Ocean Intraplate Volcanism) • 洋岛和海山 • 通常与热点有关
洋岛玄武岩浆的类型（OIB）
两种主要岩浆系列
拉斑玄武岩系列 －洋岛拉斑玄武岩（OIT） 碱性玄武岩系列 －洋岛碱性玄武岩（ OIA）
1、岛弧火成岩组合
（1）拉斑系列火山岩：以拉斑玄武岩为主（70％ ±） ，因分异作用 安山岩（25％±）和英安 岩（5％±），低钾为主。时间上在岛弧形成早期， 空间分布上靠近海沟。
（2）钙碱性系列火山岩：玄武岩（25％）－安山岩 （70％）－ 英安岩－流纹岩（后两者5％），以中 钾为主，部分低钾，少量高钾。形成时间略晚。
Continental Arc Magmatism
岩浆形成模式 活动大陆边缘 剖面示意图 1-俯冲板片的 脱水 2-不均匀地幔 楔的水化和熔 融 3-幔源岩浆的 地壳底侵和结 晶 4-底侵物质的 再次熔融形成 英云闪长质的 熔体
示意图表明：
(a)大陆弧的部位形成辉长岩质 地壳下垫物质
(b)地壳下垫物质的再熔融形成 英云闪长质深成体
（三） 陆-陆碰撞 带的火成岩组合
3、碰撞后或碰撞晚 期的钙碱性花岗岩：
与碰撞前的钙碱 性火成岩组合相似， 由于碰撞后的热释 放致使温度升高， 地壳熔融；地幔也 可因区域性上隆减 压底辟熔融。
（四）板块内部的火成岩组合
• • • • • 洋岛火山岩 大陆溢流型玄武岩 大陆裂谷区的火成岩组合 斜长岩岩体 其他的大陆火成岩组合
– 地壳物质的低熔点可以使其发生部分熔融，并且形成壳源 的熔体，形成流纹岩和大量花岗岩。
大陆弧岩浆作用 Continental Arc Magmatism
AFM and K2O vs. SiO2 diagrams (including Hi-K, Med.-K and Low-K types of Gill, 1981; （a）northern, （b）central and （c）southern volcanic zones of the Andes. Open circles in the NVZ and SVZ are alkaline rocks.
• 楔形地幔橄榄岩熔融；
• 洋壳熔融； • 洋壳熔融的熔体与楔形 地幔反应形成的辉石岩熔 融； • 地幔对流导致地幔底辟 体减压熔融，岩浆在地壳 中发生分离结晶和同化混 染，形成岛弧岩浆。
2、大陆边缘弧火成岩
– 活动陆缘火山岩以中钾和高钾钙碱性系列为主，低钾系列 岩石很少。安山岩和玄武安山岩最多。与岛弧火山岩相比， 酸性火山岩数量显著增多，反应有较多陆壳物质的参与。 K2O含量随着远离海沟向大陆一侧增加，显示出“成分极 性”； – 侵入岩的数量远多于岛弧地区，从基性－酸性都有，以中 性－酸性岩为主，同火山岩一样，以中钾和高钾钙碱性系 列为主。 – 较厚的硅铝质地壳对岩浆起源影响更大 ® 混染作用的效 应更明显； – 低密度地壳的存在可以延缓岩浆的上升 岩浆的不流动 可以使其分异作用更充分；
（3）侵入岩组合：花岗岩为I型，与钙碱性系列火 山岩的化学成分十分相似。出露范围明显少于火 山岩。
钙碱性系列的进一步划分 Sub-series of Calc-Alkaline
• K2O 是一个重要的划分标志 3 个亚系列
高钾系列
中钾系列
低钾系列
岛弧火成岩成因 Island Arc Petrogenesis
3、大陆溢流玄武岩（CFB） Continental Flood Basalts
• 大火成岩省 Large Igneous Provinces (LIPs) • 某些裂谷区 Some rifts • 大陆溢流玄武岩 Continental flood basalts (CFBs)
CFB的构造位置 Tectonic Setting of CFBs
演化：Evolution in the Series
Tholeiitic, alkaline, and highly alkaline
大洋岩浆作用的模式 A Model for Oceanic Magmatism
EM and HIMU from crustal sources (subducted OC + CC seds)
火成岩组合与蛇绿岩套 • 洋中脊玄武岩 • 席状岩墙群 • 具火成堆积结构的镁 铁-超镁铁质岩 • 具变质变形结构的地 幔橄榄岩
第四层
第五层
海平面
成 因 ： 大 洋 中 脊 岩 浆 活 动 模 型
（二）会聚板块边界的火成岩组合
• 岛弧 • 大陆边缘弧
Ocean-ocean 岛弧Island Arc (IA) Ocean-continent 大陆弧Continental Arc or 活动大陆边缘Active Continental Margin (ACM)
• 大陆热点 • 大陆裂谷可能与热点构造有关
Columbia River Basalt 的成因模式
大陆溢流玄武岩的成因模式
我们应该掌握什么？
• 岩浆产生与板块构造的关系 • 不同构造部位火成岩组合及其特征*
（Miscellaneous Intra-Continental Activity）
5. 弧后盆地（Back-arc basins）
金伯利岩（kimberlites） ， 超镁铁-镁铁质层状杂岩体， 碳酸岩（carbonatites） ， 斜长岩（ anorthosites）...
（一）大洋中脊 的火成岩组合