1、 火成巖石學講座1 蛇綠巖：概述 定義、識別、巖石組合、地球化學、環(huán)境2 花崗巖研究(1)：思考和問題 混合、結晶分離、構造環(huán)境、源巖3 花崗巖研究(2)：分類 埃達克巖、分類4 花崗巖研究(3)：方法和思路蛇綠巖概論 1 蛇綠巖的定義2 蛇綠巖的鑒別3 蛇綠巖的巖石組合4 蛇綠巖的地球化學5 蛇綠巖的形成環(huán)境 1 蛇綠巖的定義OCEANIC SEISMIC LAYERS TROODOSLAYER 1LAYER 2LAYER 3Seismic mohoPetrological mohoLAYER 4地幔橄欖巖深成雜巖巖墻群枕狀熔巖深海沉積蛇綠巖的定義蛇綠巖的定義 Hauri, 1999Bay

2、of Islands, Canada 彭羅斯會議(1972)定義：蛇綠巖不是一個巖石的名稱，而是具有特定成分的鎂鐵-超鎂鐵巖組合 一個完整的蛇綠巖包括（從下向上）： 超鎂鐵質雜巖 輝長質雜巖 鎂鐵質席狀巖墻雜巖 鎂鐵質火山雜巖 伴生巖石: 上覆沉積巖系 豆莢狀鉻鐵礦 富鈉的長英質侵入巖和噴出巖定義 定義什么是Steinmann的“ 三位一體” ？Steinmann (1926): 由蛇紋石化橄欖巖和少量 輝長巖、玄武巖組成的巖石群體，與深海 沉積物如放射蟲燧石和粘土緊密共生Hess (1955) 建議將蛇紋巖、基性火山巖和燧 石巖的組合稱為Steinmann的“ 三位一體” 爭論的焦點 1 蛇

3、綠巖是否包括深海沉積物 2 蛇綠巖是否產(chǎn)在板塊擴張脊內 定義硅鋁殼之上的小洋盆 2 蛇綠巖的鑒別 是否蛇綠巖是一個地區(qū)研究的關鍵問題，是大地構造研究的前提例如：華南顯生宙大地構造格局？如何鑒別：靠兩條腿：1，野外調查；2，地球化學野外調查是基礎，地球化學是關鍵；地球化學還可以修正和加深野外的認識 1，野外調查：注意：巖石組合，剖面，混雜現(xiàn)象（1）巖石組合地幔橄欖巖、堆晶巖、輝長巖、輝綠巖墻、玄武巖（枕狀熔巖）、硅質巖其中，最重要的是地幔橄欖巖 區(qū)分地幔橄欖巖和堆晶橄欖巖地幔橄欖巖：野外現(xiàn)象：具變質組構，無自形晶礦物，橄欖石和輝石它形；有斜方輝石殘晶（它形、定向排列，經(jīng)常絹石化）礦物組成：以橄欖

4、石為主，少量斜方輝石，很少單斜輝石1，橄欖石，富鎂：鎂橄欖石（Fo88）；2，輝石以斜方輝石為主，不可能以單斜輝石為主（橄欖石單斜輝石的組合不是地幔巖組合） 3，斜方輝石富鎂：頑火輝石，斜頑輝石（En88）4，通常無角閃石和金云母，更不可能有大量的角閃石和金云母5，副礦物為尖晶石地幔組構：橄欖石和輝石為變質組構，輝石可以是殘晶狀，尖晶石它形，布丁狀定向分布 堆晶橄欖巖：具堆晶結構，橄欖石、輝石、尖晶石、鉻鐵礦為自形晶，定向排列；輝石呈條帶連續(xù)分布；有礦物分層現(xiàn)象，橄欖石和輝石交替為主 有地幔橄欖巖不等于有蛇綠巖，因為，地幔橄欖巖有兩類：大洋巖石圈地幔和大陸巖石圈地幔如何鑒別大洋巖石圈地幔和大陸

5、巖石圈地幔？大洋巖石圈地幔蛇綠巖底部的單元伴有蛇綠巖剖面或伴有蛇綠混雜巖大陸巖石圈地幔：礦物組合中可以有石榴石、角閃石和金云母，甚至有相當?shù)暮?饒拔寨)可以伴有輝石巖和輝長巖灰?guī)r地幔橄欖巖 （2）蛇綠巖剖面從下至上：地幔橄欖巖堆晶巖輝長巖輝綠巖墻玄武巖硅質巖（3）混雜堆積：不同類型的巖石混雜分布構造混雜巖蛇綠混雜巖堆積混雜巖 蛇綠混雜巖：巖塊：以鎂鐵質和超鎂鐵質巖石為主，包括玄武巖、輝綠巖、輝長巖、堆晶巖、地幔橄欖巖，可以有灰?guī)r、砂巖、硅質巖、花崗巖基質：不同粒度的基性巖（主要為玄武巖）、硅質巖、綠片巖、蘭片巖、蛇紋巖、砂泥質巖等 堆晶巖是否蛇綠巖？（1）與地幔橄欖巖伴生的堆晶巖可能（2）與

6、玄武巖伴生的堆晶巖可能（3）單獨的堆晶巖（包括輝長巖）？（4）與銅鎳礦、鉑鈀礦和釩鈦磁鐵礦伴生的堆晶巖不可能 地球化學上如何鑒別蛇綠巖：1，SiO2，是否以玄武巖為主（皖南）2，K2O，是否1 %(通常0.4 %)（皖南）3，REE型式，是否LREE虧損（丹鳳）4，是否存在典型的OIB（Th/Ta=1，與夏威夷對比）（孟連，拉配泉，饒河）012km硅巖千枚巖硅巖千枚巖枕狀熔巖席狀巖墻群多期輝長巖蛇紋石化橄欖巖斷層未見底510100200P12P13P 2La CeNdEr(Y)K48K59K53100103La CeNdEr(Y)Vikingstad 綠巖Visnes 群巖墻枕狀熔巖奧長花崗巖

7、巖石/球粒隕石abVikingstad綠巖 挪威蛇綠巖剖面（）Karm ySturt, et al., 1980鑒別地幔橄欖巖輝長巖玄武巖含放射蟲硅質巖蛇綠巖上覆巖系非蛇綠巖E-M O R BN -M O R B31565oo3351、Al2O32的樣品最好不考慮安山巖流紋巖輝長巖地幔橄欖巖蛇綠巖非蛇綠巖可能是蛇綠巖20m砂巖、頁巖玄武巖輝長巖輝長巖玄武巖、綠片巖絹云石英片巖砂質板巖灰?guī)r地幔橄欖巖36o215 55oo87 67oo86 76oo90 78oo85 73oo010m巖墻玻安巖變質橄欖巖IAT關鍵在圍巖 輝長巖？變質巖？花崗巖？日喀則玻安巖席狀巖墻群 3 蛇綠巖巖石組合 4個單元

8、: 變質橄欖巖單元 深成雜巖單元 席狀巖墻群單元 噴出巖單元巖石組合OCEANIC SEISMIC LAYERS TROODOSLAYER 1LAYER 2LAYER 3Seismic mohoPetrological mohoLAYER 4地幔橄欖巖深成雜巖巖墻群枕狀熔巖深海沉積 巖石組合1 變質橄欖巖單元：方輝橄欖巖、二輝橄欖巖，少量純 橄巖及斜長二輝橄欖巖 石榴石二輝橄欖巖、角閃石橄欖巖問題 2 深成雜巖單元：輝長巖、鎂鐵質及超鎂鐵質堆晶巖 單一的大巖漿房經(jīng)結晶分離模型 不同巖體焊接在一起的鎂鐵-超鎂鐵巖聚合體 巖石組合3 席狀巖墻群單元：蛇綠巖特有的巖石組合 成分：IAT、苦橄巖、輝長

9、巖、斜長花崗巖和玻 安巖組成 對稱與不對稱冷凝邊 100的巖墻日喀則席狀巖墻群日喀則席狀巖墻群36o215 55oo87 67oo86 76oo90 78oo85 0.4%)Ti/Zr=2367Yb為球粒隕石的25倍U型的REE分布1231234IATMORBOIBFeO*/MgOTiO (%)2BoniIAT日喀則0100200300400500600V10-60510152025Ti/100010-6IABOFBAlk-BBoniIAT日喀則060001200018000Ti10-6ABCD050100150200250Zr10-6OFB:D,BLKT:A,BCAB:A,CBoniIAT日

10、喀則Zr/Y11020101001000ABCZr10-6A:WPBB:IABC:MORBBoniIAT日喀則MgO鈣堿系列堆晶輝長巖輝長巖輝綠巖斜長花崗巖拉斑系列FeO*Na O+K O22丁青丁青La CePr NdSmEuGdTbDyHoEr TmYbLu 0.1 1 10 100巖石 球粒隕石/輝長巖堆晶輝長巖丁青LaCePrNdSm EuGdTbDyHoErTm YbLu 0.1 1 10 100巖石/球粒隕石輝綠巖海平面島弧俯沖洋殼板片島弧巖漿HO2LILE大洋巖石圈板片去氣作用A殘留弧弧前拉張新生玻安質洋殼地幔上涌殘留弧海平面HO2LILE俯沖洋殼板片海溝抽吸來自板片 的流體板片

11、后退B海平面殘留弧新生弧弧后拉張玻安質大洋巖石圈重新調整的俯沖板片地幔上涌新形成的流體C弧前蛇綠巖形成模式 （三）OIBOIB形成模式MORBOIB富集地幔熱點 地球化學標志：富Fe、Ti、P，ThTa LREE/HREE強烈分離的型式，成因：地幔熱點環(huán)境：洋島、海山、洋底高原意義：有洋盆存在問題：OIB與CFB不易區(qū)別 實例：阿爾金的紅柳溝蛇綠巖熔巖的TiO2=2.34%4.17%，Ti/V平均為51，Zr/Nb=4.64.8，Zr/Y5，LREE和HREE明顯分離，(La/Yb)N=6.613.6，Nd(t)=3.85.1，Th/Ta=1.01.3 云南孟連OIB整合產(chǎn)于含化石（珊瑚，蜓，

12、海百合莖）的碳酸鹽巖之下，玄武巖是淺海的？昌寧-孟連帶不是蛇綠巖而是大陸裂谷？碳酸鹽巖不是產(chǎn)于大陸邊緣，而是遠離大陸的海臺環(huán)境，洋島的認識才得到大多數(shù)人的認可 簡單判斷玄武巖形成環(huán)境的方法：先決條件：是蛇綠巖看TiO2：MORB平均1.2-1.5 %IAT平均0.8 %Boninite 2 % 玄武巖判別圖的使用1 野外確認為蛇綠巖的，可用以進一步探討蛇綠巖的環(huán)境和成因2 野外確認不是蛇綠巖的，即使落入蛇綠巖區(qū)域，也不能認為它是蛇綠巖3 野外不能確認其是否蛇綠巖的樣品，可依據(jù)地球化學標志來識別4 慎用LILE，主要用HFSE5 判別順序：首先檢查有無板內玄武巖并剔除之，再區(qū)分MORB和IAT

13、5 蛇綠巖形成環(huán)境島弧、弧前、弧后以及陸間洋盆等，歸結為SSZ和陸間洋盆兩種環(huán)境 大洋環(huán)境？ （一）SSZ（消減帶之上的）環(huán)境弧后島弧弧前MORB IATBoni板塊俯沖海山SSZ型蛇綠巖形成模式 島弧、弧前和弧后環(huán)境均位于消減帶之上，因此，均可歸結為SSZ環(huán)境古亞洲洋、秦祁昆、新特提斯以及環(huán)太平洋蛇綠巖大多產(chǎn)于SSZ環(huán)境MORB、IAT、玻安巖，埃達克巖，高Nb玄武巖 科迪勒拉型蛇綠巖形成模式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 島弧組合：玄武巖和輝綠巖IAT輝長巖貧Ti堆晶巖層序(從下向上)：橄欖巖單輝橄欖巖輝長巖（礦物結晶順序：橄欖

15、石單斜輝石斜長石）地幔橄欖巖方輝橄欖巖 弧前組合（玻安巖組合）：熔巖和輝綠巖Boninite和IAT輝長巖蘇長巖和蘇長輝長巖堆晶巖層序：橄欖巖斜方輝石巖輝長巖（礦物順序：橄欖石斜方輝石斜長石）地幔橄欖巖方輝橄欖巖 （二）陸間洋盆環(huán)境只有MORB，沒有IAT，沒有島弧巖漿巖 MORB組合：玄武巖和輝綠巖MORB輝長巖Ti含量中等堆晶巖層序橄欖巖橄長巖輝長巖（礦物順序：橄欖石斜長石單斜輝石）地幔橄欖巖二輝輝橄欖巖陸間洋盆蛇綠巖形成模式板塊俯沖活動陸緣火山巖Alaskan-typeMORBOIB擴張俯沖 紅海和大西洋都屬于陸間洋盆。紅海為初始洋盆，為小洋盆；大西洋為成熟洋盆，為大洋盆。分別相當于威爾遜旋回的紅海階段和大西洋階段地中海似乎也是陸間洋盆，為洋盆萎縮階段的殘余海（威爾遜旋回的地中海階段）。但是，洋盆雖小，內部消減作用非常頻繁，有洋內俯沖，仍然為SSZ型的 古特提斯蛇綠巖產(chǎn)于陸間洋盆環(huán)境 熔巖均為MORB 既無IAT又無玻安巖，但有阿拉斯加型巖體出露（活動陸緣環(huán)境） 蛇綠巖帶的兩側均有前寒武紀基底巖系，通常一側為被動陸緣，另一側為活動陸緣 （三）MORB如何區(qū)分是SSZ還是陸間洋盆環(huán)境？ 當IAT與MORB同時存在時，SSZ環(huán)境當僅有MORB時，兩種環(huán)境都