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摘要:蛇绿岩套是在水域环境下由地幔分熔所形成的,它形成在构造扩张中心。扩张中心的形成为地幔的分熔、岩浆的侵入和喷出,即蛇绿岩套的形成创造了条件
关键词:地幔分融;构造扩张;
1 伏川蛇绿岩套的火成成因。
蛇绿岩与大洋岩石圈的演化有密切的关系,而且二者在岩石的类型和岩石的序列上有很大的相似性。因此研究蛇绿岩的组成、成分及成因是了解大洋岩石圈结构、变化及动力学的主要途径。
本文论述的蛇绿岩套,主要出露在安徽省歙县县城东南10km处的伏川村南边。它是我国较完整的蛇绿岩套剖面之一。20多年来,伏川蛇绿岩套的研究经久不衰,它是世界上报道的最古老的蛇绿岩。伏川蛇绿岩套呈狭长带状出露,岩体长5.5km,宽2.2——0.4km,厚150——350m,出露面积约4km2,整个岩体大致呈一板状体,倾向东南,倾角30——70°,西部较薄而缓,东部较厚而陡,下盘与歙县花岗岩接触,上盘与牛屋组板岩、千枚岩接触。伏川蛇绿岩套主要由三个部分组成:一是超基性岩体,主要由方辉辉橄岩,另有少量零星的纯橄岩、含辉纯橄岩、斜辉辉橄岩等方辉辉橄岩之异离体和极零星的一部分与超基性岩浆的残余物有关的伟晶岩。二是中、基性岩类,它包括辉长岩、辉长闪长岩和基性闪长岩3部分。最后是细碧—角斑岩部分,它在整个岩体中出露很少,呈枕状产出。
关于蛇绿岩套的成因问题,目前还没有取得统一的认识,纵观目前的各种观点,主要有两种类型:一种是传统的火成观点,它认为蛇绿岩套是由地幔部分熔融后的产物,以超基性岩、堆积岩到细碧—角斑岩,它们都有着成因上的联系。另一种是构造侵位的观点,它认为蛇绿岩套中的超基性岩和堆积岩没有成因上的联系,超基性岩体是早期地幔熔融的产物,它是在后来的构造运动中,发生构造侵位上移,而和上述堆积岩联系在一起的不同成因的组合。
蛇绿岩套火成的观点遭到了很多人的反对,尤其是岩石学家与地球化学家,他们反对的理由是超基性岩是变形变质组构,不具有火成的特点,Sr87/Sr86明显偏高,再有就是超基性岩和堆积岩之间的不整合接触。随着板块构造理论的发展,后一种观点得到了越来越多的人的赞同。然而,在伏川地区的超基性岩体中大量异离体的存在,超基性岩与堆积岩呈渐变接触以及超基性岩与堆积岩相比,明显地亏损了所有不相容元素,Ni、Co、Gr较高且多与超基性岩的稀土元素分布型式之间显示互补的性质等都暗示着蛇绿岩套火成的迹象。至于引起人们对火成成因怀疑的几个因素是否可作如下的解释:首先,超基性岩中的变形变质组构是由于高温作用或后期的构造作用使然,超基性岩作为地幔部分熔融作用的残留产物,在地幔发生分熔时,首先它作为一种固体产物存在,其次它正处于周围极高温的环境之中,加上当时或者其后的一些构造作用,很可能使其组构发生变形,有资料表明,正常洋幔部分的橄榄岩也具有变质组构。其次是超基性岩和堆积岩之间的不整合接触问题。作者认为,超基性岩与堆积岩之间原本为堆积渐变接触(在伏川,某些地段即如此),只不过是在后期,由于板块运动和相互碰撞等作用,使二者发生错裂,从而形成不整合断层接触。由于超基性岩和堆积岩之间的接触是冷却物附着在“残留固体”之上的接触,它们之间的结合力要小于其他部分,因而它们之间最容易分离,也最容易形成断层接触。最后就是超基性岩中Sr87/Sr86比值过高的问题。根据研究,地幔中的普通Sr86相对较多地赋存在透辉石易熔组分中,而放射Sr87则较多地赋存在橄榄石和玩火辉石等难熔组分中,因此,当地幔部分分熔时,易熔的透辉石分解,使相对较多的Sr86进入熔浆,因而降低了残留体中SR86的比值,而Sr87却仍封存在难熔组分中,从而提高了残余固相的Sr87/Sr86的比值。所以变形组构和高的锶比值有可能是地幔分熔作用的产物,而不能构成它们不同成因的确凿证据。与此相反的是,如果超基性岩类与上覆堆积岩没有成因上的联系的话,那么,超基性岩和堆积岩、喷出岩在稀土元素上的相对亏损或富集以及在轻稀土元素分布型式上所显示的互补性质又说明了什么呢?再有,如果超基性岩是由于构造侵位而和堆积岩组合在一起的话,那么它为什么只侵入到特定的岩浆作用和沉积作用地区,只和特定的岩石类型发生组合而不和其他类型的岩石组合呢?显然要割断它们在成因上的联系是欠妥的。
作者认为:蛇绿岩套是在水域环境下由地幔分熔所形成的,它形成在构造扩张中心,而洋中脊、小洋盆(如红海)、弧后盆地、活动的转换断層等都可以形成一定的扩张中心。扩张中心的形成为地幔的分熔(压力减小、熔点降低)、岩浆的侵入和喷出,即蛇绿岩套的形成创造了条件。蛇绿岩套形成后,随着板块运动而至板块敛合边界上,当板块相互碰撞时,一个板块下插到另一个板块的下面,在板块下插的过程中,地壳被擦掉其表面上的“一层皮”或其上面的“疙瘩”并向上侵位,从而形成了现今所谓的“蛇绿岩套”。
2伏川蛇绿岩套是在水环境下,地幔分熔作用的产物。
首先,古代地槽褶邹带中的蛇绿岩套,是在水环境中形成的。至于伏川地区,也是如此。伏川地区枕状熔岩的出现、枕状熔岩内骸晶的形成以及堆积、喷出岩中FeO含量明显高于Fe2O3(FeO/Fe2O3=5),这些特征反映了伏川蛇绿岩套形成于水的还原环境中。
其次,伏川地区的蛇绿岩套是整个岩带的一部分,它是由地幔的分熔作用形成的。由于洋底扩张中心的形成,地幔深处压力的减小,使得本来熔点很高的固态地幔熔点降低而发生部分熔融。发生熔融的基性岩浆向上侵入和喷出地表,形成基性的辉长闪长岩体和枕状喷出熔岩,这些枕状熔岩在后期遭受蚀变,形成绿片岩相,在和海水漫长的相互作用过程中,海水中的钠进入到大量的绿片岩相矿物中,从而形成富钠的细碧—角斑岩。这种现象在洋底海解作用沸石化的和绿岩蚀变的拉斑玄武岩中可以得到证明。而地幔分熔后的残余固相物质则形成蛇绿岩套的超基性岩部分,它在分熔过程中可能由于高温作用的缘故形成了变形变质组构,后来的板块运动和板块碰撞等作用过程使得它和上覆的堆积岩体发生错断,从而形成两者之间的断层接触。 关于伏川蛇绿岩套的“火成”(即地幔分熔)观点,可以从如下的几点得到论证:
(1)细碧—角斑岩和超基性岩的研究可以反映上地幔的演化特征。伏川蛇绿岩套中细碧—角斑岩的稀土元素丰度明显高出方辉辉橄岩,其稀土分布型式多为轻稀土富集型(图5),方辉辉橄岩中明显地亏损了所有不相容的元素(Ba、K、Rb、Sr、Zr、U、Th、稀土)以及V、Ti等,Co、Cr高几个数量级(如表1),上述事实揭示了地幔过去曾发生过部分熔融事件,自部分熔融过程中,轻稀土元素优先进入玄武质熔体中,致使细碧—角斑岩中的稀土元素丰度高度富集,而变质橄榄岩则为部分熔融的残余,造成其稀土元素的贫化。至于图中异离体的稀土丰度曲线和辉长岩的稀土丰度曲线很接近,可认为在地幔分熔时,异离体也是熔体,稀土元素同样优先进入异离体中,因而其稀土丰度较高,两曲线接近。
(2)伏川蛇绿岩带各岩体的成分由斜辉辉橄岩—辉长闪长岩—细碧—角斑岩,次第演变,结构自东而西由粗变细,时间上也由早到晚。伏川岩套中各岩体间的这种成分、结构、时间、空间上的密切关联,无疑证明了它们是一组在时间上非常接近,成分上次第演变,空间上规律排列,成岩时地质控制因素基本相同的一组岩体。
(3)根据伏川蛇绿岩体中的超基性岩和辉长岩、辉长岩和闪长岩之间都呈渐变接触,尤其是南山岩体三种岩石明显构成了三个渐变过渡的相,在南山地区的辉长闪长岩和伏川处的角斑岩都呈侵入关系侵入到元古界牛屋组板岩、千枚岩。这些都进一步说明了伏川蛇绿岩套中的各岩体是一个不可分割的整体,蛇绿岩套是地幔分熔作用的产物,它呈侵入状态侵到元古界沉积物中。
因此,伏川蛇绿岩套是在水域环境下由地幔分熔所形成的,它形成在构造扩张中心。扩张中心的形成为地幔的分熔、巖浆的侵入和喷出,即蛇绿岩套的形成创造了条件。
参考文献:
[1]《板块构造学基础》金性春 著 上海科学出版社1983
[2]《板块构造基本问题》——蛇绿岩及其研究方法鮑佩声、王希斌 著 地震出版社 1986
[3]《蛇绿岩——古代大洋的岩石圈吗?》R.G.Coleman鮑佩声 译 地质出版社 1977
[4]《华南地区古大陆边缘构造史》王鸿祯 等 武汉地院出版社 1985
[5]《板块构造学》刘肇昌 著 冶金技术干部进修学院1985
关键词:地幔分融;构造扩张;
1 伏川蛇绿岩套的火成成因。
蛇绿岩与大洋岩石圈的演化有密切的关系,而且二者在岩石的类型和岩石的序列上有很大的相似性。因此研究蛇绿岩的组成、成分及成因是了解大洋岩石圈结构、变化及动力学的主要途径。
本文论述的蛇绿岩套,主要出露在安徽省歙县县城东南10km处的伏川村南边。它是我国较完整的蛇绿岩套剖面之一。20多年来,伏川蛇绿岩套的研究经久不衰,它是世界上报道的最古老的蛇绿岩。伏川蛇绿岩套呈狭长带状出露,岩体长5.5km,宽2.2——0.4km,厚150——350m,出露面积约4km2,整个岩体大致呈一板状体,倾向东南,倾角30——70°,西部较薄而缓,东部较厚而陡,下盘与歙县花岗岩接触,上盘与牛屋组板岩、千枚岩接触。伏川蛇绿岩套主要由三个部分组成:一是超基性岩体,主要由方辉辉橄岩,另有少量零星的纯橄岩、含辉纯橄岩、斜辉辉橄岩等方辉辉橄岩之异离体和极零星的一部分与超基性岩浆的残余物有关的伟晶岩。二是中、基性岩类,它包括辉长岩、辉长闪长岩和基性闪长岩3部分。最后是细碧—角斑岩部分,它在整个岩体中出露很少,呈枕状产出。
关于蛇绿岩套的成因问题,目前还没有取得统一的认识,纵观目前的各种观点,主要有两种类型:一种是传统的火成观点,它认为蛇绿岩套是由地幔部分熔融后的产物,以超基性岩、堆积岩到细碧—角斑岩,它们都有着成因上的联系。另一种是构造侵位的观点,它认为蛇绿岩套中的超基性岩和堆积岩没有成因上的联系,超基性岩体是早期地幔熔融的产物,它是在后来的构造运动中,发生构造侵位上移,而和上述堆积岩联系在一起的不同成因的组合。
蛇绿岩套火成的观点遭到了很多人的反对,尤其是岩石学家与地球化学家,他们反对的理由是超基性岩是变形变质组构,不具有火成的特点,Sr87/Sr86明显偏高,再有就是超基性岩和堆积岩之间的不整合接触。随着板块构造理论的发展,后一种观点得到了越来越多的人的赞同。然而,在伏川地区的超基性岩体中大量异离体的存在,超基性岩与堆积岩呈渐变接触以及超基性岩与堆积岩相比,明显地亏损了所有不相容元素,Ni、Co、Gr较高且多与超基性岩的稀土元素分布型式之间显示互补的性质等都暗示着蛇绿岩套火成的迹象。至于引起人们对火成成因怀疑的几个因素是否可作如下的解释:首先,超基性岩中的变形变质组构是由于高温作用或后期的构造作用使然,超基性岩作为地幔部分熔融作用的残留产物,在地幔发生分熔时,首先它作为一种固体产物存在,其次它正处于周围极高温的环境之中,加上当时或者其后的一些构造作用,很可能使其组构发生变形,有资料表明,正常洋幔部分的橄榄岩也具有变质组构。其次是超基性岩和堆积岩之间的不整合接触问题。作者认为,超基性岩与堆积岩之间原本为堆积渐变接触(在伏川,某些地段即如此),只不过是在后期,由于板块运动和相互碰撞等作用,使二者发生错裂,从而形成不整合断层接触。由于超基性岩和堆积岩之间的接触是冷却物附着在“残留固体”之上的接触,它们之间的结合力要小于其他部分,因而它们之间最容易分离,也最容易形成断层接触。最后就是超基性岩中Sr87/Sr86比值过高的问题。根据研究,地幔中的普通Sr86相对较多地赋存在透辉石易熔组分中,而放射Sr87则较多地赋存在橄榄石和玩火辉石等难熔组分中,因此,当地幔部分分熔时,易熔的透辉石分解,使相对较多的Sr86进入熔浆,因而降低了残留体中SR86的比值,而Sr87却仍封存在难熔组分中,从而提高了残余固相的Sr87/Sr86的比值。所以变形组构和高的锶比值有可能是地幔分熔作用的产物,而不能构成它们不同成因的确凿证据。与此相反的是,如果超基性岩类与上覆堆积岩没有成因上的联系的话,那么,超基性岩和堆积岩、喷出岩在稀土元素上的相对亏损或富集以及在轻稀土元素分布型式上所显示的互补性质又说明了什么呢?再有,如果超基性岩是由于构造侵位而和堆积岩组合在一起的话,那么它为什么只侵入到特定的岩浆作用和沉积作用地区,只和特定的岩石类型发生组合而不和其他类型的岩石组合呢?显然要割断它们在成因上的联系是欠妥的。
作者认为:蛇绿岩套是在水域环境下由地幔分熔所形成的,它形成在构造扩张中心,而洋中脊、小洋盆(如红海)、弧后盆地、活动的转换断層等都可以形成一定的扩张中心。扩张中心的形成为地幔的分熔(压力减小、熔点降低)、岩浆的侵入和喷出,即蛇绿岩套的形成创造了条件。蛇绿岩套形成后,随着板块运动而至板块敛合边界上,当板块相互碰撞时,一个板块下插到另一个板块的下面,在板块下插的过程中,地壳被擦掉其表面上的“一层皮”或其上面的“疙瘩”并向上侵位,从而形成了现今所谓的“蛇绿岩套”。
2伏川蛇绿岩套是在水环境下,地幔分熔作用的产物。
首先,古代地槽褶邹带中的蛇绿岩套,是在水环境中形成的。至于伏川地区,也是如此。伏川地区枕状熔岩的出现、枕状熔岩内骸晶的形成以及堆积、喷出岩中FeO含量明显高于Fe2O3(FeO/Fe2O3=5),这些特征反映了伏川蛇绿岩套形成于水的还原环境中。
其次,伏川地区的蛇绿岩套是整个岩带的一部分,它是由地幔的分熔作用形成的。由于洋底扩张中心的形成,地幔深处压力的减小,使得本来熔点很高的固态地幔熔点降低而发生部分熔融。发生熔融的基性岩浆向上侵入和喷出地表,形成基性的辉长闪长岩体和枕状喷出熔岩,这些枕状熔岩在后期遭受蚀变,形成绿片岩相,在和海水漫长的相互作用过程中,海水中的钠进入到大量的绿片岩相矿物中,从而形成富钠的细碧—角斑岩。这种现象在洋底海解作用沸石化的和绿岩蚀变的拉斑玄武岩中可以得到证明。而地幔分熔后的残余固相物质则形成蛇绿岩套的超基性岩部分,它在分熔过程中可能由于高温作用的缘故形成了变形变质组构,后来的板块运动和板块碰撞等作用过程使得它和上覆的堆积岩体发生错断,从而形成两者之间的断层接触。 关于伏川蛇绿岩套的“火成”(即地幔分熔)观点,可以从如下的几点得到论证:
(1)细碧—角斑岩和超基性岩的研究可以反映上地幔的演化特征。伏川蛇绿岩套中细碧—角斑岩的稀土元素丰度明显高出方辉辉橄岩,其稀土分布型式多为轻稀土富集型(图5),方辉辉橄岩中明显地亏损了所有不相容的元素(Ba、K、Rb、Sr、Zr、U、Th、稀土)以及V、Ti等,Co、Cr高几个数量级(如表1),上述事实揭示了地幔过去曾发生过部分熔融事件,自部分熔融过程中,轻稀土元素优先进入玄武质熔体中,致使细碧—角斑岩中的稀土元素丰度高度富集,而变质橄榄岩则为部分熔融的残余,造成其稀土元素的贫化。至于图中异离体的稀土丰度曲线和辉长岩的稀土丰度曲线很接近,可认为在地幔分熔时,异离体也是熔体,稀土元素同样优先进入异离体中,因而其稀土丰度较高,两曲线接近。
(2)伏川蛇绿岩带各岩体的成分由斜辉辉橄岩—辉长闪长岩—细碧—角斑岩,次第演变,结构自东而西由粗变细,时间上也由早到晚。伏川岩套中各岩体间的这种成分、结构、时间、空间上的密切关联,无疑证明了它们是一组在时间上非常接近,成分上次第演变,空间上规律排列,成岩时地质控制因素基本相同的一组岩体。
(3)根据伏川蛇绿岩体中的超基性岩和辉长岩、辉长岩和闪长岩之间都呈渐变接触,尤其是南山岩体三种岩石明显构成了三个渐变过渡的相,在南山地区的辉长闪长岩和伏川处的角斑岩都呈侵入关系侵入到元古界牛屋组板岩、千枚岩。这些都进一步说明了伏川蛇绿岩套中的各岩体是一个不可分割的整体,蛇绿岩套是地幔分熔作用的产物,它呈侵入状态侵到元古界沉积物中。
因此,伏川蛇绿岩套是在水域环境下由地幔分熔所形成的,它形成在构造扩张中心。扩张中心的形成为地幔的分熔、巖浆的侵入和喷出,即蛇绿岩套的形成创造了条件。
参考文献:
[1]《板块构造学基础》金性春 著 上海科学出版社1983
[2]《板块构造基本问题》——蛇绿岩及其研究方法鮑佩声、王希斌 著 地震出版社 1986
[3]《蛇绿岩——古代大洋的岩石圈吗?》R.G.Coleman鮑佩声 译 地质出版社 1977
[4]《华南地区古大陆边缘构造史》王鸿祯 等 武汉地院出版社 1985
[5]《板块构造学》刘肇昌 著 冶金技术干部进修学院1985