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岩石大地构造学的基础知识(5)

时间:2010-09-18 14:47 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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2.大 陆

  (1)克拉通组合:克拉通主要由太古代(距今19亿年前)和元古代(距今19亿年至7亿年)变质岩组成。太古代岩石组合包括绿岩带,GGT岩套(麻粒岩,灰色片麻岩,英云闪长岩),以及花岗质深成岩。绿岩带实际上是变质的火山—沉积岩系,并可分为两个层序:下部层序主要由低钾拉斑玄武岩,镁绿岩以及超镁铁质岩床和少量酸性的火山岩和硅质岩组成;上部层序由钙碱性火山岩系及碎屑沉积物组成,有少量超镁铁质熔岩。镁绿岩亦叫做科麻提岩,是地球上迄今为止发现的唯一的超镁铁质熔岩。超镁铁质岩的主要组成矿物是橄榄石,辉石和石榴子石。它们的熔点非常高(高于地幔的液相线),例如,即便在常压下橄榄岩的熔点也要达1600℃至1800℃。因此,除镁绿岩以外,地球上所见到的超镁铁质岩几乎都是构造侵位的深成岩。这就表明太古代时地球的地温非常高。下部层序可与蛇绿岩套对比,暗示了其形成于大洋环境;而上部层序,正如下述,可与岛孤岩石组合对比。GGT岩套代表了下地壳的岩石组合,是地球上最早形成的陆壳。太古代的岩石组合表明了板块构造在地球早期就可能存在。元古代岩石组合包括有更多的上地壳的岩石,并可归纳为以下四种①石英岩—碳酸盐—页岩;②双模式火山岩—石英岩—长石砂岩;③钙碱性火山岩—杂砂岩;④蛇绿岩套。显然,元古代地球的板块构造格局已十分明朗,构造上已有稳定区和活动区之分。克拉通地区上显生宙(距今7亿年至今)的岩浆活动和沉积作用的规模是小的。火成岩呈小的岩体,岩墙,岩床,火山颈和岩筒成群产出,以富碱质和LREE为特点。含金刚石的金伯利岩和钾镁煌斑岩是克拉通特有的岩石。克拉通岩浆岩的另一个特色是,碱性火山岩和金伯利岩普遍含有来源于上地幔的岩石包体(橄榄岩质岩石为主,其次榴辉岩)。

  (2)大陆裂谷系组合:正如上述,大陆裂谷系包括克拉通裂谷(如东非裂谷)、复合裂谷系(美国西部的盆地与山脉省)以及高原(或溢流)玄武岩区(如哥伦比亚和德干高原)。不管那一种大陆裂谷的岩浆活动都发生于拉张环境。一般来说,玄武质(基性)岩浆喷发于拉张环境,而花岗质(酸性)岩浆侵入于挤压环境。岩浆的粘度与其成分密切相关。岩浆愈富硅铝质(即愈酸性),其粘度也愈大,而愈富挥发分(H2O,CO2等),其粘度愈小。花岗质岩浆主要由大陆地壳物质熔融生成,因而既富硅铝质又富挥发分。一旦挥发分逃逸,酸性岩浆就在深部固结形成花岗质岩侵入体。只有在挤压条件下(有利于挥发分储存于岩浆中),富硅铝质酸性岩浆才可流动。这就解释了为什么在岛弧(或造山带)形成巨大的花岗岩基,而在裂谷形成巨大的玄武岩高原。裂谷的岩浆活动特征取决于裂谷发育的阶段。大陆裂谷一般以发育双模式火山岩套为特征,随着裂谷作用的发展,形成溢流玄武岩(也叫高原玄武岩),最后可出现洋壳(如红海)。所谓双模式火山岩套是指该岩套由基性(玄武岩质)和酸性(流纹岩质)火山岩组成而缺中性火山岩(安山岩和英安岩质)。大陆裂谷的双模式火山岩套通常是基性成员要比酸性成员丰富得多。大陆裂谷的火山岩岩浆可以是拉斑玄武岩质也可以是碱性玄武岩质。不管那种,大陆裂谷的火山岩以富不相容元素为特征,而且显示较大范围的Sr87/Sr86比值(0.703~0.710),说明它们的岩浆受到陆壳物质混染。大陆裂谷的沉积作用以发育不成熟的陆源碎屑物(长石砂岩,长石质石英岩,砾岩)和蒸发岩(石膏和岩盐)为特点。如果裂谷被海水淹没,也可有页岩和碳酸盐沉积。

(3)大陆碰撞造山带岩石组合:顾名思义,它们是由两个大陆相互碰撞生成的。封闭的大洋盆残片作为蛇绿岩侵位于地缝合带中,形成混杂岩带。一般说来,地缝合带的一侧原先是岛弧或活动大陆边缘,而另一侧是被动大陆边缘。在碰撞过程中,地缝合带两侧大陆的原先的构造均会因强烈变质和变形作用而改造。直接与大陆碰撞作用有关的岩浆活动规模一般不大,以形成钙碱性火山岩和花岗岩为主。富硅和钾的熔结凝灰岩以及煌斑岩墙群是碰撞造山带的特征的岩类。与地缝合带伴生的高压(高P/T)变质带(蓝片岩相)也是碰撞造山带的一个重要特征。需特别指出的是,80年代后期在西阿尔卑斯山和大别山的变质沉积岩和榴辉岩中,发现了石英的超高压变体柯石英(形成压力>2800MPa,相当于地下约80~100km深度的压力)。这一发现表明大陆地壳物质可被俯冲到上地幔中至少100km的深度。在此发现之前,研究者们都认为大陆地壳物质的变质作用只可能发生在地壳深度内(压力<1000MPa,相当于30km深度)。这一发现对当代地球动力学是一个挑战。大陆碰撞造山带的沉积作用主要发生于俯冲大陆一侧的前陆盆地中。
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