第七章 中酸性熔岩与火山碎屑岩 vv 中酸性熔岩中酸性熔岩中酸性熔岩中酸性熔岩vv 火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑岩vv 中酸性火山岩的成因中酸性火山岩的成因中酸性火山岩的成因中酸性火山岩的成因1第一节 中酸性熔岩 1 1 1 1 基本特征基本特征基本特征基本特征 成分特点：成分特点：成分特点：成分特点：w(SiOw(SiO2 2) )含量大于含量大于含量大于含量大于52%52%， 物理性质：粘度较大，挥发份高，物理性质：粘度较大，挥发份高，物理性质：粘度较大，挥发份高，物理性质：粘度较大，挥发份高， 野外产状：溢流式野外产状：溢流式野外产状：溢流式野外产状：溢流式 爆发式，多形成爆发式，多形成爆发式，多形成爆发式，多形成 流纹岩破火山口杂岩流纹岩破火山口杂岩流纹岩破火山口杂岩流纹岩破火山口杂岩 分布特点：岛弧、大陆边缘分布特点：岛弧、大陆边缘分布特点：岛弧、大陆边缘分布特点：岛弧、大陆边缘火成岩火成岩火成岩火成岩 TAS TAS TAS TAS 分类图（分类图（分类图（分类图（IUGS, 1989)IUGS, 1989)IUGS, 1989)IUGS, 1989)Arenal Volcano, Costa Rica22 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学火成岩火成岩火成岩火成岩 TAS TAS TAS TAS 分类图（分类图（分类图（分类图（IUGS, 1989)IUGS, 1989)IUGS, 1989)IUGS, 1989) 流纹岩流纹岩流纹岩流纹岩 英安岩英安岩英安岩英安岩 粗面岩粗面岩粗面岩粗面岩 安山岩安山岩安山岩安山岩 粗面安山岩粗面安山岩粗面安山岩粗面安山岩 响岩响岩响岩响岩 玄武质安山岩玄武质安山岩玄武质安山岩玄武质安山岩 玄武质粗面安山岩玄武质粗面安山岩玄武质粗面安山岩玄武质粗面安山岩 碱玄岩碱玄岩碱玄岩碱玄岩32 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学安山岩的主要结构安山岩的主要结构安山岩的主要结构安山岩的主要结构：安山岩一般为斑状结构；基质的结晶程度比：安山岩一般为斑状结构；基质的结晶程度比：安山岩一般为斑状结构；基质的结晶程度比：安山岩一般为斑状结构；基质的结晶程度比玄武岩差，其结构主要有：玄武岩差，其结构主要有：玄武岩差，其结构主要有：玄武岩差，其结构主要有： 交织结构：斜长石微晶呈平行或半定向排列，辉石和磁铁矿交织结构：斜长石微晶呈平行或半定向排列，辉石和磁铁矿交织结构：斜长石微晶呈平行或半定向排列，辉石和磁铁矿交织结构：斜长石微晶呈平行或半定向排列，辉石和磁铁矿分布其间，玻璃质和显微隐晶质少见。冷却速度不太快。分布其间，玻璃质和显微隐晶质少见。冷却速度不太快。分布其间，玻璃质和显微隐晶质少见。冷却速度不太快。分布其间，玻璃质和显微隐晶质少见。冷却速度不太快。 玻晶玻晶玻晶玻晶( ( ( (基基基基) ) ) )交织结构：斜长石微晶呈杂乱半定向排列，其间交织结构：斜长石微晶呈杂乱半定向排列，其间交织结构：斜长石微晶呈杂乱半定向排列，其间交织结构：斜长石微晶呈杂乱半定向排列，其间有较多的玻璃质或隐晶质充填。有较多的玻璃质或隐晶质充填。有较多的玻璃质或隐晶质充填。有较多的玻璃质或隐晶质充填。安山结构安山结构安山结构安山结构安山岩的常见构造安山岩的常见构造安山岩的常见构造安山岩的常见构造：气孔构造，杏仁构造：气孔构造，杏仁构造：气孔构造，杏仁构造：气孔构造，杏仁构造4流纹岩、英安岩的主要结构流纹岩、英安岩的主要结构流纹岩、英安岩的主要结构流纹岩、英安岩的主要结构：冷却速度快，斑状结构，基质常见：冷却速度快，斑状结构，基质常见：冷却速度快，斑状结构，基质常见：冷却速度快，斑状结构，基质常见玻璃质结构、球粒结构及霏细结构玻璃质结构、球粒结构及霏细结构玻璃质结构、球粒结构及霏细结构玻璃质结构、球粒结构及霏细结构流纹岩、英安岩的常见构造流纹岩、英安岩的常见构造流纹岩、英安岩的常见构造流纹岩、英安岩的常见构造：流纹构造、：流纹构造、：流纹构造、：流纹构造、角闪安山岩角闪安山岩角闪安山岩角闪安山岩粗面岩粗面岩粗面岩粗面岩流纹岩流纹岩流纹岩流纹岩珍珠岩珍珠岩珍珠岩珍珠岩2 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学5流纹岩（流纹岩（流纹岩（流纹岩（rhyoliterhyoliterhyoliterhyolite） 2 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学6石英角斑岩（石英角斑岩（石英角斑岩（石英角斑岩（quartz-keratophyrequartz-keratophyrequartz-keratophyrequartz-keratophyre） 含变质成因的角闪石和石榴石含变质成因的角闪石和石榴石含变质成因的角闪石和石榴石含变质成因的角闪石和石榴石以钠长石和石英为主，含少量钾以钠长石和石英为主，含少量钾长石，铁镁矿物很少，岩石多全长石，铁镁矿物很少，岩石多全晶质，少见火山玻璃。晶质，少见火山玻璃。2 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学7英安岩（英安岩（英安岩（英安岩（dacitedacitedacitedacite） 2 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学8安山岩（安山岩（安山岩（安山岩（andesiteandesiteandesiteandesite） 辉石安山岩（辉石安山岩（辉石安山岩（辉石安山岩（andesiteandesiteandesiteandesite） 2 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学9粗面岩（粗面岩（粗面岩（粗面岩（trachytetrachytetrachytetrachyte） 透长石斑晶透长石斑晶透长石斑晶透长石斑晶 (K, Na)AlSi(K, Na)AlSi3 3OO8 8 2 2 2 2 主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学主要种属及岩相学10主要火山岩（熔岩）侵入岩比较主要火山岩（熔岩）侵入岩比较主要火山岩（熔岩）侵入岩比较主要火山岩（熔岩）侵入岩比较11第二节 火山碎屑岩 1.1 1.1 1.1 1.1 火山碎屑的来源火山碎屑的来源火山碎屑的来源火山碎屑的来源浆源浆源浆源浆源(juvenile)(juvenile)(juvenile)(juvenile)同源同源同源同源(cognate)(cognate)(cognate)(cognate)异源异源异源异源(accidental)(accidental)(accidental)(accidental)1.2 1.2 1.2 1.2 火山碎屑的类型火山碎屑的类型火山碎屑的类型火山碎屑的类型岩屑岩屑岩屑岩屑(lithic shards)(lithic shards)(lithic shards)(lithic shards)玻屑玻屑玻屑玻屑(glass shards)(glass shards)(glass shards)(glass shards)晶屑晶屑晶屑晶屑(mineral shards)(mineral shards)(mineral shards)(mineral shards)explosion at Mount. St. Helens in 1980explosion at Mount. St. Helens in 19801 1 1 1 火山碎屑的特征火山碎屑的特征火山碎屑的特征火山碎屑的特征121.3 1.3 1.3 1.3 火山碎屑的粒度火山碎屑的粒度火山碎屑的粒度火山碎屑的粒度1 1 1 1 火山碎屑的特征火山碎屑的特征火山碎屑的特征火山碎屑的特征 64mm 64mm64 2mm64 2mm2 0.0625mm2 0.0625mm 0.0625mm 0.0625mm火山集块火山集块火山集块火山集块火山角砾火山角砾火山角砾火山角砾岩屑、晶屑岩屑、晶屑岩屑、晶屑岩屑、晶屑火山弹火山弹火山弹火山弹火山砾火山砾火山砾火山砾火山灰火山灰火山灰火山灰( ( ( (玻屑玻屑玻屑玻屑) ) ) )塑性岩屑塑性岩屑塑性岩屑塑性岩屑塑变玻屑塑变玻屑塑变玻屑塑变玻屑火山尘火山尘火山尘火山尘刚性刚性刚性刚性半塑性半塑性半塑性半塑性塑性塑性塑性塑性131.4 1.4 1.4 1.4 火山碎屑的粒度分布火山碎屑的粒度分布火山碎屑的粒度分布火山碎屑的粒度分布1 1 1 1 火山碎屑的特征火山碎屑的特征火山碎屑的特征火山碎屑的特征after Johnston, 1997after Sarna-Wojcicki, et al 1981粒度粒度粒度粒度 (mm)(mm)(mm)(mm)距离距离距离距离(km)(km)(km)(km)强风造成的单一方向强风造成的单一方向强风造成的单一方向强风造成的单一方向的火山喷发云的火山喷发云的火山喷发云的火山喷发云(Mt. (Mt. (Mt. (Mt. Etna, Italy)Etna, Italy)Etna, Italy)Etna, Italy)卫星照卫星照卫星照卫星照片片片片Image by Image by Image by Image by NASA/Goddard Space NASA/Goddard Space NASA/Goddard Space NASA/Goddard Space Flight Center, The Flight Center, The Flight Center, The Flight Center, The SeaWiFs Project; SeaWiFs Project; SeaWiFs Project; SeaWiFs Project; 14火山碎屑特征比较火山碎屑特征比较152 2 2 2 火山碎屑沉积岩的分类火山碎屑沉积岩的分类火山碎屑沉积岩的分类火山碎屑沉积岩的分类 a a a a火山碎屑火山碎屑火山碎屑火山碎屑沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩火山碎屑火山碎屑火山碎屑火山碎屑沉积岩和沉积物沉积岩和沉积物沉积岩和沉积物沉积岩和沉积物层凝灰岩层凝灰岩层凝灰岩层凝灰岩火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑岩和沉积物和沉积物和沉积物和沉积物火山碎屑火山碎屑火山碎屑火山碎屑 25%25%25%25%火山碎屑火山碎屑火山碎屑火山碎屑 2575%2575%2575%2575%火山碎屑火山碎屑火山碎屑火山碎屑 75%75%75%75%火山碎屑火山碎屑火山碎屑火山碎屑沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩火山碎屑火山碎屑火山碎屑火山碎屑沉积物沉积物沉积物沉积物已固结已固结已固结已固结未固结未固结未固结未固结凝灰质凝灰质凝灰质凝灰质沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩凝灰质凝灰质凝灰质凝灰质沉积物沉积物沉积物沉积物已固结已固结已固结已固结未固结未固结未固结未固结火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑岩火山碎屑物火山碎屑物火山碎屑物火山碎屑物已固结已固结已固结已固结未固结未固结未固结未固结据据据据 BGS, 1999BGS, 1999162 2 2 2 火山碎屑沉积岩的分类火山碎屑沉积岩的分类火山碎屑沉积岩的分类火山碎屑沉积岩的分类 b b b b173 3 3 3 火山碎屑沉积相火山碎屑沉积相火山碎屑沉积相火山碎屑沉积相普林尼式火山喷发柱的构成及搬运堆积模式普林尼式火山喷发柱的构成及搬运堆积模式普林尼式火山喷发柱的构成及搬运堆积模式普林尼式火山喷发柱的构成及搬运堆积模式184 4 4 4 火山作用对环境的影响火山作用对环境的影响火山作用对环境的影响火山作用对环境的影响191 1 1 1 安山岩的成因类型安山岩的成因类型安山岩的成因类型安山岩的成因类型岛弧和大陆边缘岛弧和大陆边缘岛弧和大陆边缘岛弧和大陆边缘( (最多最多最多最多) )大洋中脊大洋中脊大洋中脊大洋中脊板内裂谷板内裂谷板内裂谷板内裂谷形成环境形成环境形成环境形成环境正常的岛弧钙碱性岩系中的安山岩正常的岛弧钙碱性岩系中的安山岩正常的岛弧钙碱性岩系中的安山岩正常的岛弧钙碱性岩系中的安山岩洋内岛弧中的安山岩洋内岛弧中的安山岩洋内岛弧中的安山岩洋内岛弧中的安山岩埃达克岩埃达克岩埃达克岩埃达克岩(adakite)(adakite)和和和和TTGTTG组合组合组合组合第三节 中酸性火山岩的成因201.1 1.1 1.1 1.1 岛弧安山岩岛弧安山岩岛弧安山岩岛弧安山岩（洋陆（洋陆（洋陆（洋陆 和和和和 洋洋洋洋洋洋洋洋 俯冲带）俯冲带）俯冲带）俯冲带）Conceptual framework of subduction factory，after Yoshiyuki, 2006, JMPS原料：原料：原料：原料： 大洋地壳，大洋地壳，大洋地壳，大洋地壳， 大陆地壳大陆地壳大陆地壳大陆地壳 岩石圈地幔，岩石圈地幔，岩石圈地幔，岩石圈地幔， 地幔楔地幔楔地幔楔地幔楔产物：产物：产物：产物： 1) 1) 钙碱性岩系中的安山岩钙碱性岩系中的安山岩钙碱性岩系中的安山岩钙碱性岩系中的安山岩 俯冲洋壳的脱水导致地幔楔的部分熔融俯冲洋壳的脱水导致地幔楔的部分熔融俯冲洋壳的脱水导致地幔楔的部分熔融俯冲洋壳的脱水导致地幔楔的部分熔融 2) 2) 高高高高MgMg安山岩安山岩安山岩安山岩 幔源岩浆分异幔源岩浆分异幔源岩浆分异幔源岩浆分异 or or 洋壳熔融并受到地幔楔交洋壳熔融并受到地幔楔交洋壳熔融并受到地幔楔交洋壳熔融并受到地幔楔交代代代代 3) 3) 埃达克岩埃达克岩埃达克岩埃达克岩 (adakite)(adakite) 洋壳深俯冲后自身的部分熔融洋壳深俯冲后自身的部分熔融洋壳深俯冲后自身的部分熔融洋壳深俯冲后自身的部分熔融残留：残留：残留：残留： 改造后的洋壳改造后的洋壳改造后的洋壳改造后的洋壳 掉落到地幔深部掉落到地幔深部掉落到地幔深部掉落到地幔深部211.1 1.1 1.1 1.1 岛弧安山岩岛弧安山岩岛弧安山岩岛弧安山岩（洋陆（洋陆（洋陆（洋陆 and and and and 洋洋洋洋洋洋洋洋 俯冲带）俯冲带）俯冲带）俯冲带）ocean to ocean subductionocean to ocean subductionocean to continent subductionocean to continent subductionCopy right 1984, by Tasa Graphic Arts, IncCopy right 1984, by Tasa Graphic Arts, Inc221.2 1.2 1.2 1.2 大洋中脊、板内裂谷大洋中脊、板内裂谷大洋中脊、板内裂谷大洋中脊、板内裂谷 安山岩安山岩安山岩安山岩Ocean - Ocean DivergenceOcean - Ocean DivergenceContinent - Continent RiftingContinent - Continent Rifting洋中脊洋中脊洋中脊洋中脊转换断层转换断层转换断层转换断层Copy right 1984, by Tasa Graphic Arts, IncCopy right 1984, by Tasa Graphic Arts, Inc232 2 2 2 流纹岩的成因（与部分花岗岩成因相似）流纹岩的成因（与部分花岗岩成因相似）流纹岩的成因（与部分花岗岩成因相似）流纹岩的成因（与部分花岗岩成因相似）主要产出于主要产出于主要产出于主要产出于与俯冲有关的岩浆弧环境与俯冲有关的岩浆弧环境与俯冲有关的岩浆弧环境与俯冲有关的岩浆弧环境热点和洋中脊热点和洋中脊热点和洋中脊热点和洋中脊形成环境形成环境形成环境形成环境陆壳岩石的熔融陆壳岩石的熔融陆壳岩石的熔融陆壳岩石的熔融基性岩浆基性岩浆基性岩浆基性岩浆FCFC或或或或AFCAFC作用作用作用作用岩石成因岩石成因：大体积的酸性岩浆形成需要：大体积的酸性岩浆形成需要地壳物质参与地壳物质参与大陆裂谷的双峰式岩套大陆裂谷的双峰式岩套安山岩地壳岩石和俯冲沉积物的熔融安山岩地壳岩石和俯冲沉积物的熔融安山岩地壳岩石和俯冲沉积物的熔融安山岩地壳岩石和俯冲沉积物的熔融24陆壳岩石的熔融（陆壳岩石的熔融（陆壳岩石的熔融（陆壳岩石的熔融（C. ANNEN et al.,J Petrol,2005,47(3):505-539)J Petrol,2005,47(3):505-539)：流纹岩成因流纹岩成因Fig. 1. Conceptual representation of a hot zone (not to scale). Sills of mantle-derived basaltic magma are injected at a variety of depths, including(1) the Moho, (2) the lower crust and (3) the Conrad Discontinuity between lower and upper crust. Sills injected at the Moho displace older sillsinto the mantle, creating a contrast between the petrological Moho (base of sill complex) and seismological Moho (top of sill complex). Sillscrystallize from their injection temperature to that of the geotherm, resulting in a wide variety of residual melt fractions at any given time, fromnear 100% (newly injected sill near Moho) to 0% (old sill injected into lower crust). The fraction of crustal melt varies throughout the hot zoneaccording to the age and proximity of the basalt sills. Melts ascend from the hot zone to shallow storage reservoirs, leaving behind dense refractorycumulates or restites. Residual and crustal melts from different portions of the hot zone may be mixed together prior to ascent or within theshallow reservoir.25由于上升的玄武岩浆的加热，由于上升的玄武岩浆的加热，由于上升的玄武岩浆的加热，由于上升的玄武岩浆的加热，导致安山岩地壳在低压下导致安山岩地壳在低压下导致安山岩地壳在低压下导致安山岩地壳在低压下（7mb)K2O） 28 与正常岛弧安山岩-英安岩-流纹岩的区别是： 高高Sr （400g/g） 相对富集相对富集Eu，在岩石的球粒陨石标准化，在岩石的球粒陨石标准化 图解中图解中Eu为正异常（为正异常（Eu/Eu*1） 强烈亏损重稀土和强烈亏损重稀土和 Y （Y18g/g，Yb1.9g/g）Sr/Y高高(20),La/Yb20。 在在Sr/YY图解中图解中，埃达克岩与正常岛弧岩浆，埃达克岩与正常岛弧岩浆 岩明显不同，而落在两个不同的区域岩明显不同，而落在两个不同的区域 29303132Adakite的地球化学特征及其含义33埃达克岩定义的地球化学特征的最核心的问题，是岩浆源区深度问题，这些特征表明岩浆在深部曾与石榴石处于平衡34在50公里以上深度。包括1 消减板片深部（MORB部分熔融）2 加厚陆壳底部（下地壳镁铁质岩部分熔融、镁铁质岩浆分离结晶过程中受到陆壳混染）： 活动陆缘地壳加厚地区 板块碰撞导致的地壳加厚地区 高原底部3 底侵玄武岩部分熔融埃达克质岩石的成因和形成环境35加厚36 活动大陆边缘Brown & Mussett, 198137（2 ） 陆壳加厚的高原38中国东部的埃达克质岩石39