表 8.3 岩浆的板块构造分类

构造背

板块边缘

板块内部

聚敛

(俯冲带)

离散

(洋脊)

大洋

大陆

大洋盆地边缘海盆地

(岛屿及海山)

裂谷系

克拉通

碰撞带

岩浆系

钙—碱性岩

(拉斑玄武岩)

拉斑玄武岩

(低 K )

拉斑玄武岩

拉斑玄武岩

(低 K )

碱性岩

钙—碱性岩

双峰系列 拉斑玄武岩碱性岩

碱性岩双峰系列

双峰系列钙—碱性岩

(碱性岩)

应力状态

压应力

张应力

较小的张应力

压应力

张应力

较小的压应力

压应力

元素含量低,通常称为低钾拉斑玄武岩。除低钾外,玄武岩中大离子亲石元素和稀土元素均较低。87Sr/86Sr 比值低。

  1. 与俯冲带有关的岩浆,属于钙—碱系列。这种岩浆系列的特征是 K/Rb 比值低,稀土模式为富集型,87Sr/86Sr 比值较高。最发育的火山岩为安山岩,最发育的侵入岩为花岗闪长岩。钙—碱性岩浆的形成有若干种过程,包括拉斑玄武岩浆的结晶分异、深海沉积物和大陆沉积物的部分熔融、含水橄榄岩在 60km 以内深处的部分熔融、以及俯冲带下上升地幔的底辟作用致使下地壳发生部分熔融等。

  2. 大洋盆地内的岩浆火山作用形成岛屿和海山。以拉斑玄武岩和碱性玄武岩为特征。这种火山岩呈富集型稀土模式,87Sr/86Sr 比值较低,碱金属和许多微量元素中等至高含量。这类火山岩浆作用被认为是大洋岩石圈板块移动时,越过地幔热涌流(热点)之上而发生的。

  3. 大陆裂谷系的火山岩是拉斑玄武岩和碱性玄武岩,有时呈双峰模式。它们富碱和有关微量元素,富集型稀土模式,87Sr/86Sr 比值变化较宽。大陆裂谷和稳定地块岩浆的产生主要和上地幔橄榄岩不同程度的部分熔融、遭受结晶分异、地壳和围岩的混染反应等的影响有关。

  4. 克拉通区的火成岩少见。主要为小型侵入杂岩体和小火山区。岩石为典型的富碱岩类。具有特殊意义的金伯利岩含有上地幔碎片和高压矿物金刚石,表明其岩浆源于≥200km 深处。

  5. 碰撞带以可变的火成岩组合以及随消减带演化而逐渐变化的岩石类型为特征。恰在碰撞时,上复板块的岩浆为钙—碱性火山活动。随着地壳加厚, 逐渐让位于双峰式火山活动和局部碱性火山作用。同碰撞带相伴随的双峰式火山岩的地球化学特征,类似于大陆裂谷火山岩,并且有相似的成因。

基本上,岩浆的分布与地壳和上地幔所处的构造应力状况有关。洋脊、边缘海盆和大陆裂谷属于张应力环境,以拉斑玄武岩系列为特征。但对大陆裂谷,可同时出现拉斑玄武岩系列和碱性系列,或只出现其中一个系列。压应力占主导地位的消减(俯冲)带,主要产生钙—碱性系列岩石。大洋盆地和大陆克拉通属于挤压或拉张作用微弱的地区,则以碱性系列和拉斑玄武岩系列为特征。

岩浆系列和岩石构造环境的研究对岩石成因、以及整个地球的形成和演化,都具有重要意义。在这方面微量元素具有特殊的作用。许多构造环境不同的岩石,它们有大致相同的岩类和主要组分,但其微量元素会有显著的差异。如低钾拉斑玄武岩和碱性玄武岩中的 Rb,Ba 等元素含量可相差 1—2 个数量级。现在已有若干种用来判别岩石构造环境的微量元素图解方法。对于不同构造环境下各类岩石的主要地球化学特征,在下一节专门叙述。