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活动大陆边缘火成岩构造组合
发表日期:2019/3/18       点击:426

活动大陆边缘火成岩构造组合

活动大陆边缘active continental margin)岩浆活动是指大陆边缘弧岩浆活动,与 洋内岛弧不同的是,仰冲在俯冲洋壳之上的不是洋壳板片,而是大陆岩石圈板块。这样 的大地构造背景引发了复杂的岩浆起源和演化过程。

首先,陆下岩石圈地帳subcontinental lithospheric mantle, SCLM,大陆板块的地 幔部分与大洋岩石圈地幔相比,有很大的差别。由玄武岩和金伯利岩带到地表的大陆 岩石圈地幔捕虏体表明,部分大陆岩石圈地幔从它形成后在相当长的时期内保持稳定, 但很多陆下岩石圈地幔,经历了复杂的破坏和富集过程Xu etal.,2003)。如果这种富 集地幔是俯冲带地幔楔的一部分,那么由此部分熔融产生的初始岩浆,同样应是富集 的。在俯冲带的地幔楔还会因俯冲作用产生流体的交代而更富集大离子亲石元素。

其次,由地幔楔或俯冲板块产生的岩浆在喷出地表之前,必然要经过厚的硅铝层及 不相容元素富集的地壳;同时,由于地壳的密度较小,会明显阻碍基性-中性岩浆的上升 运移,从而在岩浆滞缓的上升过程中发生同化混染和岩浆分异作用;另外,由于大陆地 壳物质的熔点较低,由俯冲带岩浆提供的热量足以引起其部分赔融产生相当数量的酸性 岩聚。

因此,富集地幔和不均一地幔以及厚的硅铝层地壳,使得活动大陆边缘岩浆活动比 岛弧岩浆活动更加复杂,构成了地球上最复杂的构造-岩浆作用。沿着活动大陆边缘, 常见层状火山熔岩和火山碎屑岩,以及由于剥蚀作用而暴露地表的复杂的链状岩体或基 岩带batholith belt)。即使由于后期的板块碰撞作用或者大陆增生,曾经的活动大陆 边缘已经不再位于现今大陆边缘的位置,这些火山活动及相关的基岩带常被用来作为古 老活动大陆边缘的标志。在这样的古老活动大陆边缘,由于后续地质作用的叠加,变形 作用、变质作用、火山作用和岩浆侵入作用极其复杂,这对广大地质学家们来说,是长 期的挑战。正是由于这样的复杂性,以及各种各样的可能性,将某个单独例子看作典型 来代表活动大陆边缘构造-岩浆作用过程是不明智的(Winter,2001)。

活动大陆边缘岩浆作用是一个多来源、多期次的岩浆作用过程。可能的物质来源包 括俯冲洋壳和沉积物、地幔楔它本身可能是亏损的,也可能是与多种富集的橄榄岩不 均勻的混合)、不均一的大陆地壳。俯冲板块脱水所产生的富集LILE的流体(或熔体) 加人到地幔楔中并引起地幔楔的部分熔融,所产生的初始岩浆可能是橄榄拉斑玄武岩, 但是由于其上覆地壳较厚、密度较小,初始岩浆就可能被阻挡在地壳底部,经历广泛的 结晶分异和同化混染,并可能诱发下地壳岩石的熔融,大量的幔源岩浆在壳幔边界处结 晶,垂向增生到地壳中,这个过裎被称为底侵作用,是壳幔相互作用的重要形式。只有 在活动大陆边缘的伸展时期,更多的初始岩浆才有可能沿着断裂通过变薄的地壳喷出地 表。在活动大陆边缘岩浆作用中,硅铝质地壳扮演了重要的角色。地壳和上升岩浆之间 的同化混染,地壳熔融和岩浆混合都有可能在幔源岩浆中加人地壳物质,使岩浆更富 硅、富 K20、Rb、Ba、Cs、Th  LREE。

活动大陆边缘岩浆活动往往以钙碱性系列岩石为主。Pitcher (1997)总结了太平 洋东岸科迪勒拉(包括安第斯)活动大陆边缘弧火成岩组合及其成因。向洋一侧分布辉长岩-闪长岩-英云闪长岩-花岗闪长岩组合,岩浆源区主要包括洋壳和楔形地幔;内陆一 侧主要为花岗闪长岩-花岗岩组合,岩浆源区主要是前寒武纪陆壳基底,地幔的贡献小。 Jakes、White (1972)和Miyashiro (1974)指出,由大洋一侧向内陆,由早期不成熟弧 到晚期成熟弧,岩浆成分的时空变化规律是:从岛弧拉斑玄武岩系列—钙碱性系列—钾 玄岩系列。岩石类型以玄武岩_玄武安山岩占优势—安山岩占优势—安山岩-英安岩-流 纹岩组合,地壳厚度逐渐加大。

事实上,活动大陆边缘岩浆作用过程与岛弧岩浆作用有相似之处,但由于陆缘作用 产生的岩浆经过了较厚的大陆地壳而变得更复杂。图14-6显示了安第斯中部火山岩带 的活动大陆边缘横切面简图。冷的大洋岩石圈向下俯冲,由于摩擦和传导热的作用而加 热,结果是洋壳层经历绿片岩相、角闪岩相和榴辉岩相一系列的变质作用。由于变质反 应脱水,含水流体释放并进人地幔楔降低其固相线而导致地幔部分熔融。如果温度超过 俯冲洋壳的固相线温度,则可形成含水的中酸性熔体并上升交代地幔楔诱发地幔部分熔 融。因此,与大洋岩石圈不同,大陆岩石圈地幔,特别是长期稳定的大陆岩石圈地幔受 到了交代和富集事件的影响。俯冲洋壳产生的流体激发了大陆岩石圈地幔的部分熔融, 增加了其微量元素和同位素地球化学的复杂性。Pearce (1983)就认识到,不同于对流 的软流圈,富集的大陆岩石圈地幔在活动大陆边缘各类玄武岩的成因中起着主导的作 用。因此,在研究活动大陆边缘岩浆作用时,需要考虑AFC (assimilation-fractional crystallization)的作用过程。

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