侵入岩构造环境判别图解

侵入岩岩石构造组合构造环境的岩石地球化学判别~

（一）早中二叠世岩石组合
1.侵入岩岩石组合的判别
各时代岩石组合特征列于表5-15，利用Maniar和Piccolir的五组图解（图5-31）进行构造环境判别，西沟组合与伯拉克拉克里组合属于IAG＋CAG（表5-16），利用微量元素进行判别，在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解中（图5-32），西沟组合与伯拉克拉克里组合样品主要集中分布于VGA。这两个岩石构造组合均为富钠、高Sr、弱负Eu异常的花岗岩组合，形成与洋陆俯冲作用密切相关。

图5-31 Maniar和Piccolir的构造环境判别图解

底图据Maniar ＆ Piccoil，1989；1—早二叠世西沟组合；2—早二叠世伯拉克拉克里组合；3—晚二叠世早三叠世豹子沟组合；4—早二叠世-早三叠世求勉雷克塔格组合；5—中三叠世莫斯图组合；6—晚三叠世冰沟组合；7—晚三叠世-早侏罗世景仁组合；8—早侏罗世阿尔喀组合

表5-15 晚古生代-早中生代侵入岩岩石构造组合


续表


续表

注：括号中的数值为平均值。

表5-16 Maniar和Piccolir的构造环境判别

2.火山岩岩石组合的判别
火山岩岩石组合特征列于表5-17，早中二叠世克其克孜苏中酸性火山岩组合属于中低钾钠质钙碱性岩，Eu不具负异常或轻度负异常，说明岩浆形成于斜长石不稳定区，Ti具有明显的负异常，偏低的钛浓度说明岩浆来自于金红石的稳定源区，代表了较高的压力环境，这样的环境通常与俯冲作用相关，因此该中酸性组合应当形成于洋陆俯冲的构造环境中。

表5-17 二叠纪火山岩特征表

早中二叠世苏鲁细碧-角斑岩组合形成于裂张环境，这一裂张环境与洋陆俯冲作用相关，它产出于昆仑弧前缘，属于弧前扩张环境，因此盆地应属于张性弧前盆地。
（二）晚二叠世-中三叠世岩石组合
北祁漫塔格构造岩浆岩带豹子沟组合在Maniar和Piccolir的五组图解（图5-31）中属于大陆弧花岗岩（表5-15），在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解（图5-32）中，样品分布不具规律性，无法给出确定的判别。

图5-32 Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta图解

底图据Pearce，1984；图例所代表的岩性同图5-31中1～8
南祁漫塔格构造岩浆岩带内求勉雷克塔格组合在Maniar和Piccolir的五组图解（见图5-31）及在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解（见图5-32）中进行判别，也无法给出明确的判断。
（三）中三叠世岩石组合
中三叠世莫斯图组合在Maniar和Piccolir的五组图解（见图5-31）中属于大陆弧花岗岩（CAG），在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解（见图5-32）中也属于大陆弧花岗岩（VAG）。
（四）晚三叠世岩石组合
晚三叠世冰沟组合在Maniar和Piccolir的五组图解（见图5-31）中判别结果为POG型花岗岩，而在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解（见图5-32）中样品无规律性。
（五）晚三叠世-早侏罗世岩石组合
南祁漫塔格构造岩浆岩带内景仁组合在Maniar和Piccolir的五组图解（图5-31）及在基于变量Rb-Y-Nb和Rb-Yb-Ta的花岗岩判别图解（见图5-32）中进行判别，无法给出明确的判断。但从前文景仁组合的强烈的负Eu异常、异常低的Sr含量等特征可推测该组合具有A型花岗岩的特征。
（六）小结
除少数（早二叠世花岗岩）火成岩组合，对于大多数花岗岩，特别是祁漫塔格走廊域内时间与空间上出露最为广泛的高钾钙碱性花岗岩组合很难在岩石地球化学特征上给出确切的构造环境判别结果。

成岩构造环境的分析可以恢复春都矿区侵入岩形成时的古构造环境, 进一步了解矿区岩浆的演化过程, 同时还有利于成岩、成矿规律的研究, 为找矿工作提供重要依据。 本文在宏观地质研究基础上, 应用岩浆岩主量元素、微量元素的构造环境判别方法, 对矿区侵入岩的构造环境进行判别。
3.4.1.1 主量元素判别
前文分析结果表明, 春都侵入岩属于钙碱性系列, 根据板块构造环境与岩浆岩系列之间的对应关系 (表3.13), 矿区岩浆岩系列对应于板块边缘构造环境中的消减带 (俯冲带)。 此外, 金性春 (1984) 认为拉斑玄武岩与碱性系列的火山岩可见于各种构造环境,而以安山岩占优势的钙碱性系列火山岩为俯冲带 (含岛弧和活动大陆边缘) 的特征性岩石组合类型 (表3.14)。春都矿区主要出露的图姆沟组中大量的安山岩表明本区经历了以安山岩为主的岩浆喷发过程, 因此,研究区晚三叠世应为俯冲消减环境。
表3.13 岩浆岩系列与板块构造的关系


(据Condie, 1976)
表3.14 三种岩浆岩系列在诸构造环境中的分布


注:++: 大量;+: 次要。 (据Mjyashiro, 1972)
另通过lgτ与lgσ图解也可以帮助判断岩浆岩的板块构造环境,在图3.21中,春都侵入岩样品点均落入消减带区域内, 由此可知春都侵入岩产于消减带构造环境, 与雪鸡坪矿区、普朗矿区侵入岩相同。 以压性环境为主的消减带是形成钙碱性系列的地区, 以大量安山岩、花岗闪长岩为特征。消减带位于板块闭合边缘, 是大洋壳向大陆壳转化区, 又是褶皱造山区, 岩浆活动发育区和矿产富集区。
3.4.1.2 微量元素判别
在花岗岩构造环境判别的研究中, Pearce et al.(1984) 最早系统地讨论了花岗岩与其形成的构造环境问题。将花岗岩分为4中基本类型: 洋脊花岗岩 (ORC)、火山弧花岗岩 (VAG)、板内花岗岩 (WPG) 和碰撞花岗岩 (COLG)。 Pearce等还认为, Rb、Y(Yb) 和Nb (Ta) 是花岗岩最有效的判别指标。将春都及其邻矿区闪长玢岩的相应微量元素含量分别投到Pearce的 (Yb+Ta)-Rb、(Y+Nb)-Rb、Ta-Yb、Nb-Y等图解中(图3.22)。
可以证实, 春都矿区所有闪长玢岩样品均落入火山弧花岗岩区域内, 并与雪鸡坪、普朗石英闪长玢岩投点区一致, 表明春都、普朗、雪鸡坪矿区的闪长玢岩或石英闪长玢岩都产于俯冲消减环境。另由图3.23可知, 除普朗花岗闪长斑岩有一个样品点落入板内花岗岩区域外, 春都、普朗花岗闪长斑岩样品点也均落入火山弧花岗岩区域内。 总体来看, 春都和普朗的花岗闪长斑岩也产于俯冲消减环境。
为增加春都侵入岩构造环境判别的可靠性, 本文将春都侵入岩与产于俯冲环境火山岩的地球化学特征进行类比, 以增加构造环境判别的可靠性。 戴塔根等 (1992) 指出火山弧玄武岩中不相容元素K、Rb和Ba的丰度较高, 这是因为这些元素具活动性, 易随板块消减进入地幔楔形区, 从而使火山弧玄武岩富集这些元素, 而Nb、Ta、Zr、Hf和P等非活动性元素活动性小, 丰度也就低。 此外, 张旗等 (1999) 也认为产于俯冲环境的火山岩最突出的地球化学特征是: 大离子亲石元素丰度高, w(Th)>w(Ta), 以及Nb, Ta相对于Th, La亏损。

图3.22 春都及其相邻矿区闪长玢岩构造环境判别图(据Pearce et al.,1984)

由春都侵入岩微量元素蛛网图 (图3.7) 可知, 春都闪长玢岩、花岗闪长斑岩均富集Sr、K、Rb、Ba、Th大离子亲石元素, 非活动性元素Ta、Nb、Hf相对亏损, Th明显比Ta富集, Nb、Ta明显比Th亏损。这些特征都与产于俯冲环境的火山岩的典型地球化学特征一致。

图3.23 春都及其相邻矿区花岗闪长斑岩构造环境判别图(据Pearce et al., 1984)

此外,春都侵入岩铅同位素△β-△γ成因分类图解也表明,春都侵入岩产于与俯冲造山作用有关的构造环境。
综合上述分析, 春都闪长玢岩、花岗闪长斑岩均产于俯冲作用有关的陆缘弧环境, 这一结论与春都矿区的区域地质历史背景相吻合。
3.4.1.3 讨论
根据上文分析, 春都侵入岩的主量元素、微量元素地球化学特征均表明春都闪长玢岩、花岗闪长斑岩均产于俯冲环境。 另外, 同位素年代学研究表明, 春都闪长玢岩、花岗闪长斑岩均为印支期产物。结合前文中甸地区区域构造演化过程分析结果, 可知春都、雪鸡坪、普朗三个矿区的侵入岩均形成于印支期甘孜-理塘洋壳向西俯冲的构造环境。

(一)Maniar & Piccoli(1989)花岗岩类形成环境判别图解

1.花岗岩类形成构造环境分类及其矿物学特征(表5-20)

2.判别图解数据约定

岩相学判别图解:投图数据来自于实际矿物,①条纹长石和蠕英石分别归入碱性长石和斜长石;②游离钠长石归属为斜长石;③表5-21中的矿物只要体积百分含量达到0.01%即可。

主元素:①所有铁换算成全铁[FeO(T)];②分析结果不需要换算成100%或无水状态100%。

痕量元素:①所有数据以×10^-6为单位;②文献中的痕量元素本文均表述为0.01×10^-6文献中<0.01×10^-6者,本文均表述为(2/x)×106-,本文未列出痕量元素。

3.构造环境判别步骤(图5-25)

第一步:利用K₂O-SiO₂图解(图5-26)区别OP与其他花岗岩类。K₂O是非常活动的组分,任何构造环境中的花岗岩,如果发生强烈蚀变,其含量可以从很高到异常低。但是,OP缺乏可以识别的碱性长石。

第二步:第一族(IAG,CAG,CCG)、第二族(RRG,CEUG)和第三族(POG)花岗岩之间的区别(图5-27~图5-30)。需注意的是,POG无自己的区,它共有第一族和第二族的特征,即方框所圈定的范围内,即样品在第一族和第二族的区中均有分布;而第一族于第二族的区别则由分界线可判断。因此,一个样品的投影会有多解性,较多样品则有较好的判别效果。

表5-20 花岗岩类形成构造环境分类及其矿物学特征

注:H+=普通角闪石+辉石+橄榄石,B+=黑云母+绿帘石,M+=白云母+堇青石+石榴子石+电气石+矽线石,根据实际矿物分析;*当同时存在角闪石和黑云母时,**当同时存在白云母和黑云母时。

第三步A:用Al₂O₃/(CaO+K₂O+Na₂O)(A/CNK)比值区分CCG和IAG+CAG(图5-31),CCG的A/CNK值不小于1.05,而AIG+CAG小于1.15。如果A/CNK值介于1.05~1.15,则不能判别,因而也不能判别IAG和CAG。

第四步B:用TiO₂-SiO₂图解区别RRG和CEUG(图5-32)。RRG比CEUG含有较多的TiO₂,其间有少量重叠。

各类岩石在QAP分类图解中也有较明显的区别(图5-33)。

(二)Muller et al.(1995)钾质火成岩构造环境判别图

1)适应钾质火成岩成分范围:SiO₂41.4%~62.1%,TiO₂0.26%~5.5%,Al₂O₃7.3%~20.1%,Fe(T)4.3%~12.2%,MnO0.05%~0.2%,MgO2.8%~18.7%,CaO3.3%~16.5%,Na₂O0.7%~4.9%,K₂O0.4%~8.4%,P₂O₅0.03%~3.1%,LOI0.01%~4.9%,Mg^#0.5~0.8(Mg#计算方法请见第四章,(一)之1),0.14<K₂O/Na₂O<8.9。

2)判别流程图(图5-34)。

3)构造环境判别图(图5-35,5-36)。

(三)Pearce的火成岩判别图解

请注意:Pearce的同碰撞(Syn-COLG),按本次工作要求为后碰撞(参见图5-51)。

图5-25 构造环境判别步骤

图5-26 OP判别图解

图5-27 SiO₂-Al₂O₃判别图解

图5-28 SiO₂-FeO(T)/(FeO(T)+MgO)判别图解

图5-29 A(Al₂O₃-Na₂O-K₂O)-MgO-FeO(T)

图5-30 A(Al₂O₃-Na₂O-K₂O)-CaO-FeO(T)+MgO

图5-31 山德指数(Shand’sindex)图解

图5-32 SiO₂-TiO₂判别图解O为RRG,×为CEUG

图5-33 QAP图解

图5-34 钾质火成岩构造环境判别流程图(据Muller et al.,1995)

同碰撞花岗岩实指含MS的淡色花岗岩,按本次工作要求为后碰撞;晚和后碰撞花岗岩实指CA/r(Peacock概念的),分别为本技术要求的后碰撞和后造山(参见图5-51)。

(四)巴巴林(Barbarin)的构造环境判别方法

第一步,根据花岗岩类的矿物组合以及它们的野外出露、岩石学和定位特征确定花岗岩类类型(表5-21)。第二步,利用化学及同位素资料确定其来源:壳源的过铝质花岗岩类,还是幔源的拉斑玄武质的钙碱性和过碱性的花岗岩类,或具有不同比例的地壳及地幔成分的混合来源的偏铝质和钙-碱性花岗岩类(表5-22,表5-23)。第三步,根据其类型和来源特征,按下面所列类型和来源确定其构造环境(表5-23)。

图5-35 钾质火成岩构造环境判别组图

图5-36 钾质火成岩构造环境判别辅助图

花岗岩类类型的划分和它所代表的构造环境:

Barbarin(1999)根据花岗岩类的矿物组合、野外出露和岩石特性、定位特点,以及地球化学和同位素特征,将花岗岩类划分为以下七种类型。①含白云母过铝质花岗岩类(MPG);②含堇青石及富黑云母过铝质花岗岩类(CPG);③富钾及钾长石斑状钙-碱性花岗岩类(KCG);④含角闪石钙-碱性花岗岩类(ACG);⑤岛弧拉斑玄武质花岗岩类(ATG);⑥洋脊拉斑玄武质花岗岩类(RTG);⑦过碱性及碱性花岗岩类(PAG)。

主要花岗岩类类型的主要矿物组合、野外及岩石和主要元素和同位素特征见表5-21,表5-22。

上述七种类型岩石具有不同的来源和地球动力学环境(表5-23)。因此,只要我们在野外和室内通过研究矿物组合和岩石学特征、岩体定位特征以及通过地球化学和同位素特征准确确定花岗岩类型,就能确定这些花岗岩类型所代表的构造环境。

请注意:Barbarin花岗岩分类中术语的钙碱性实为偏铝质含义(参见图5-31),过碱和过铝含义均可用图5-31判断;其洋中脊拉斑质花岗岩类(RTG),亦为偏铝的(参见图5-31),是指蛇绿岩中的洋斜长花岗岩、奥长花岗岩、英云闪长岩和辉长岩。所以,可能包含了MORS和SSZ型两类花岗岩;还有一类叫岛弧拉斑质花岗岩类(ATG)是指火山弧的富Hb的英云闪长岩和闪长岩,而没有ACG中的花岗闪长岩和花岗岩,ATG在分类表中无位置,只在动力学环境(图5-23)中才有位置。

表5-21 不同花岗岩类型的矿物学以及岩石组合特征(A)

(0缺失;+稀少;++一般;+++丰富)

表5-21 不同花岗岩类型的矿物学以及岩石组合特征(B)

注:0缺失;+稀少;++一般;+++丰富。

表5-22 不同花岗岩类型的主元素与同位素特征

注:+低;++中等;+++高。

表5-23 花岗岩类型、来源及地球动力学环境的关系

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繁峙县18085513153： 侵入岩体的产状 - ？
逄石明真： 根据与围岩之间的接触关系,可将侵入体的产状大体划分为协调侵入岩体和不协调侵入岩体两大类. (一)协调侵入岩体 协调侵入岩体又称整合侵入岩体,指其边界面(接触面)与围岩中的层理、片理或片麻理平行的侵入岩体.它是岩浆沿层...

繁峙县18085513153： 自然地理的地壳地质循环示意图中,岩浆岩和侵入岩分别怎么判断我知道他们的区别.就是想问问物质循环图里面怎么确定这两个的位置. - ？
逄石明真：[答案] 貌似两者的差别挺大的.岩浆岩是岩浆冷却形成,侵入岩是岩浆侵入页岩、变质岩等的缝隙而形成,是有基体有侵入痕迹的.

繁峙县18085513153： 怎么判断侵入岩.喷出岩.沉积岩.变质岩?变质岩会有金属矿吗? - ？
逄石明真：[答案] 岩浆岩份侵入岩和沉积岩, 前者以花岗岩为代表,后者以玄武岩为代表. 侵入岩是缓慢冷却的过程,故比较致密. 喷出岩是迅速冷却的过程,故常有气孔. 沉积岩,有层理构造. 变质岩,是由其他岩石在变质条件下转换而来,确实常含金属矿.

繁峙县18085513153： 自然地理的地壳地质循环示意图中,岩浆岩和侵入岩分别怎么判断 - ？
逄石明真： 貌似两者的差别挺大的.岩浆岩是岩浆冷却形成,侵入岩是岩浆侵入页岩、变质岩等的缝隙而形成,是有基体有侵入痕迹的.

繁峙县18085513153： 如何区别侵入岩、熔岩和火山碎屑岩? - ？
逄石明真： 侵入岩[2](intrusive rock)是地壳深处的熔融岩浆,指液态岩浆在造山作用下贯入同期形成的构造空腔内,在深处结晶和冷凝而形成的火成岩[1]. 侵入岩主要形成于燕山期,同位素年龄值129~161.8百万年,产状为岩株、岩枝、岩脉,岩基极少....

繁峙县18085513153： 读图,图中①—⑥分别代表岩浆、沉积物、喷出岩、侵入岩、沉积岩、变质岩,试判断图中代表沉积岩、变质岩 - ？
逄石明真： D本题考查地壳物质循环:地球内部的岩浆,经过冷却凝固形成岩浆岩,岩浆岩受流水、风、冰川、海浪等的侵蚀、搬运、堆积作用,形成沉积岩.同时,这些已生成的岩石,在一定温度和压力等作用下发生变质,形成变质岩.各类岩石在地壳深处或地壳以下发生重熔再生作用,又成为新的岩浆.从岩浆形成各类岩石,再到新岩浆的过程,就是地壳内部的物质循环.图中⑤为岩浆,②为沉积岩,③为变质岩.所以本题选择D选项.

繁峙县18085513153： 怎么判断侵入岩.喷出岩.沉积岩.变质岩? - ？
逄石明真： 岩浆岩份侵入岩和沉积岩,前者以花岗岩为代表,后者以玄武岩为代表.侵入岩是缓慢冷却的过程,故比较致密.喷出岩是迅速冷却的过程,故常有气孔.沉积岩,有层理构造.变质岩,是由其他岩石在变质条件下转换而来,确实常含金属矿.

繁峙县18085513153： 野外如何区分侵入岩和喷出岩 - ？
逄石明真： 岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况.侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石,称为侵入岩.侵入岩固结成岩需要的时间很长.据估算,一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年.岩浆喷出或者溢流到地表,冷凝形成的岩石称为喷出岩.喷出岩由于岩浆温度急聚降低,固结成岩时间相对较短.1米厚的玄武岩全部结晶,需要12天,10米厚需要3年,700米厚需要9000年.

繁峙县18085513153： 如何判断岩浆岩是侵入岩还是喷出岩 - ？
逄石明真：[答案] 1侵入岩一般较重,2结构构造,侵入岩一般致密块状,喷出岩一般有特有的气孔状构造杏仁状构造啥的,3喷出岩因为快速冷凝,含有较多的玻璃质,矿物颗粒晶形不好,这是肉眼手标本鉴定我所总结的,要初步判断大类还需要看个人经验,最好还...

繁峙县18085513153： 如何区别三大岩类 - ？
逄石明真： 区分三大岩类,主要是通过构造来区分的. 具有层理构造的一般是沉积岩,如果是结晶结构,且常具有块状构造,为岩浆岩.火山岩常具有流动构造、气孔、杏仁构造,侵入岩一般具有粒状结构.变质岩构造比较复杂,如片岩具有片状构造、...