火成巖巖石化學(xué)圖解與判別

火成巖巖石化學(xué)的圖解與判別李永軍巖石化學(xué)

第十一講火成巖巖石化學(xué)的深度及溫壓計(jì)算消減帶巖漿來源深度消減帶產(chǎn)出的火山巖，其SiO2、K2O，尤其K2O含量與巖漿深度有關(guān)。Ninkovich等法和Dickison法的計(jì)算可大致了解消減帶巖漿來源深度Ninkovich等來源深度計(jì)算Ninkovich等（1972）研究了地中海島弧消減帶深度與火山巖中SiO2、K2O關(guān)系（圖40）發(fā)現(xiàn)巖漿來源深度與

K2O正相關(guān)，而與SiO2反之。圖40

火山巖中K2O、SiO2與巖漿來源深度關(guān)系圖（D.Ninkovich，1972）Dickison等來源深度計(jì)算Dickison

（1970）收集太平洋周圍消減帶震源深度（巖漿來源深度），與火山巖中K60的資料發(fā)現(xiàn)，二者為直線正相關(guān)。K60，是指巖石中SiO2固定為60％時(shí)的K2O含量，它與巖漿來源深度有以下關(guān)系式：巖漿來源深度（Km）=89.3(K60)－14.3

誤差±30％消減帶大陸殼厚度計(jì)算據(jù)Dickison（1970）研究太平洋周圍消減帶大陸殼厚度，又發(fā)現(xiàn)它們亦為直線正相關(guān)。K60與消減帶地區(qū)大陸厚度有以下關(guān)系式：大陸殼厚度（Km）=18.2(K60)+0.45一般小的島弧區(qū)大陸殼厚12一17Km，大的島弧區(qū)殼厚17一30

Km，而活動陸緣區(qū)大陸可厚度達(dá)30－80

Km關(guān)于巖漿巖地質(zhì)溫度計(jì)玄武巖類地質(zhì)溫度計(jì)條件：①已知玄武巖中有橄欖石礦物出現(xiàn)。②有斜長石礦物玄武巖類地質(zhì)溫度計(jì)地質(zhì)溫度計(jì)主要測定巖漿巖礦物結(jié)晶時(shí)的溫度。對火山巖，巖漿結(jié)晶很快，基本上是不平衡結(jié)

晶條件下的產(chǎn)物，測定的溫度主要反映結(jié)晶開

始的溫度，近于液相線溫度，故溫度較高。通

過氧化物質(zhì)量百分?jǐn)?shù)用計(jì)算法和投圖法兩種方

法計(jì)算地質(zhì)溫度。玄武巖類地質(zhì)溫度計(jì)計(jì)算法據(jù)Κутолйн(1966)研究：玄武巖中MgO與橄欖石結(jié)晶溫度（tol）有關(guān)，MnO、TiO2、Al2O3、FeO與斜長石的結(jié)晶溫度（tol）有關(guān)。計(jì)算出溫度為攝氏溫度t(℃)，其溫度方程式如下：tol=1056.6+17.30MgO，精確度為±26℃。tpl=1144.7－136.26MnO－19.23TiO2+7.41

Al2O3－1.04FeO，精確為±25℃。玄武巖類地質(zhì)溫度計(jì)投圖法投圖法利用W.J.French等（1981）研究：玄武巖MgO、Al2O3與橄欖巖（Ol）、斜長石（Pl）結(jié)晶溫度有關(guān)。也與玄武巖中礦物結(jié)晶順序、板塊環(huán)境有關(guān)(圖41)。圖41

MgO一Al2O3與tol、tpl關(guān)系(W.J.French等，1981)第一類

結(jié)晶順序：Ol→Cpx→Pl，為板內(nèi)拉斑玄武巖系列區(qū);

第二類

結(jié)晶順序：Ol→Pl→Cpx，為板內(nèi)堿性玄武巖第列區(qū);

第三類

結(jié)晶順序：Pl→Ol→Cpx

為島弧、活動陸緣的造山帶高鋁玄武巖系列區(qū);

第四類

結(jié)晶順序：

Pl→Cpx

→Ol，此類巖石僅與島弧等地高鋁玄武巖演化有關(guān)僅適用于橄欖玄武巖的地質(zhì)溫度計(jì)橄欖玄武巖地質(zhì)溫度計(jì)算法趙磊（1985）在研究金伯利巖中，利用金伯利巖實(shí)驗(yàn)資料，提出如下溫度方程式：t℃=1550.65－623.98[CO2/(

CO2+SiO2+H2O+)]式中CO2、SiO2、H2O+為氧化物的分子式橄欖玄武巖地質(zhì)溫度投圖法Roeder等（1970）據(jù)實(shí)驗(yàn)資料提出玄武巖中FeO、MgO分子百分?jǐn)?shù)與橄欖石的端元組分（Fo、Fa％）及其結(jié)晶溫度有關(guān)（圖42）。圖42

玄武巖中MgO、FeO與結(jié)晶溫度及端元組分的關(guān)系（P.L.Roeder等，1970）中酸性花崗巖類、火山巖類地質(zhì)溫度計(jì)陽離子分子數(shù)計(jì)算法薄片中有幾種礦物，計(jì)算幾種，互相印證，并依高一低溫度排列，分析先后結(jié)晶出順序。參考值在表4中。表4

九種礦物的溫度系數(shù)及Ⅱ值斜長石溫度計(jì)計(jì)算法-1有斜長石斑晶的火山巖類①測出斜長石斑晶的排號（An%）,計(jì)算σ值。σ＝xAb/xAn。它相當(dāng)于斜長石Ab與An分?jǐn)?shù)比值。②測出巖石基質(zhì)相當(dāng)于斜長石成分四個(gè)主要氧化物SiO2、Al2O3、Na2O、CaO含量（ωB%）。③計(jì)算Si、Al、Na、Ca陽離子分?jǐn)?shù)（xSi、x

Al

、x

Na

、xCa）斜長石溫度計(jì)計(jì)算法-2④計(jì)算λ=xNa·xSi/

xCa·x

Al，φ=xCa

+x

Al

－xSi－x

Na。⑤據(jù)地質(zhì)壓力或產(chǎn)出深度，估算形成時(shí)的水壓（PH2O），假定靜壓與PH2O是平衡的。⑥據(jù)估算的PH2O代入下列四個(gè)溫度方程式之一，即可算出其絕對溫度T（K），減去273，即為斜長石斑晶與熔漿（基質(zhì)）處于平衡時(shí)的攝氏t（℃）。PH2O=0GPa，lnλ/φ+1.29×104φ/T=10.34×10－3

T－17.24斜長石溫度計(jì)計(jì)算法-3PH2O=0.05GPa，lnλ/φ+1.29×104φ/T=11.05×10－3

T－17.86PH2O=0.1GPa，lnλ/φ+1.29×104φ/T=11.14×10－3

T－17.67PH2O=0.5GPa，lnλ/φ+1.29×104φ/T=12.18×10－3

T－16.63黑云母花崗巖類全巖陽離子法溫度計(jì)條件：①測出斑晶的斜長石排號②已知巖石（全巖）的MgO、CaO、Na2O、K2O、P2O5分析值經(jīng)驗(yàn)值：K:Mg=0.170:0.253黑云母花崗巖類全巖陽離子法溫度計(jì)方法-1計(jì)算方法：以某地花崗巖為例，已知其斜長石號為28號（Ab0.72An0.28）;又知其五項(xiàng)氧化物如下：氧化物ωB%陽離子數(shù)MgO0.77Mg

0.019CaO1.57Ca0.028Na2O3.28Na0.106K2O4.34K0.092P2O50.12P0.002①計(jì)算進(jìn)入磷灰石中Ca(CaAP)磷灰石的分子式為3CaO*P2O5，Ca/P=3/2，則Ca=3×P/2CaAP=3×P/2=3×0.002/2=0.003②計(jì)算進(jìn)入斜長石中Ca(CaPl)巖石中Ca除形成AP外，全部進(jìn)入Pl。CaPl=Ca－CaAP=0.028－0.003=0.025黑云母花崗巖類全巖陽離子法溫度計(jì)方法-2③計(jì)算進(jìn)入28號斜長石中的Na(NaPl)已知該斜長石An=0.28，Ab=0.72；又知Pl中Ca=0.025，由比例0.28/0.72=0.025/x，求(NaPl)NaPl（Na1）=0.72×0.025/0.28=0.70④計(jì)算進(jìn)入鉀長石中Na(NaKfs)巖石中Na除形成Pl外，全部進(jìn)入Kfs。NaKfs=Na－NaPl=0.106－0.070=0.036黑云母花崗巖類全巖陽離子法溫度計(jì)方法-3⑤計(jì)算進(jìn)入黑云母中K(KBi)已知黑云母中Mg/K=0.253/0.176；又知花崗巖中Mg=0.019，由比例0.253/0.176=0.019/x，求x(KBi)KBi=0.0176×0.019/0.253=0.013⑥計(jì)算進(jìn)入鉀長石中的鉀（KKfs）巖石中鉀離子除了黑云母外，全部進(jìn)入鉀長石

KKfs=K－KBi=0.092－0.013=0.079⑦計(jì)算進(jìn)入鉀長石中Na與鉀長石中K、Na和之比（Na2）。Na2=

NaKfs/(

NaKfs+

KKfs)=0.036/(0.036+0.079)=0.31黑云母花崗巖類全巖陽離子法溫度計(jì)方法-3黑云母花崗巖類全巖陽離子法溫度計(jì)方法-4據(jù)上述計(jì)算出的Na10.70）、Na2（0.31），投影在圖43上，得P點(diǎn)，從插入法可知，二長

石平衡共生的

溫度約為580℃圖43

Na1一

Na2與溫度關(guān)系圖（рябчиков，1956）火成巖地質(zhì)壓力計(jì)玄武巖MgO/Al2O3比值地質(zhì)壓力計(jì)投影方法圖44為玄武巖中MgO/Al2O3的壓力大小與巖石中礦物組合有關(guān)（其中

1GPa≈33Km）①如果玄武巖中礦物組合為Ol與Pl、Py共生，則礦物平衡線是A。②而如果玄武巖中礦物組合為Ga、Py共生，則礦物平衡線是B。圖44

MgO/Al2O3一GPa與礦物組合關(guān)系圖

MgO/Al2O3為ωB%比值（W.J.French等，1981）CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物法壓力計(jì)流紋巖類CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物法壓力計(jì)-1

流紋巖可估算巖漿來源深度（圖45）及巖漿房的深度（圖46）。巖漿來源深度適用條件：該法適用于原始巖漿來源深度的確定。它并用于飽和水的巖漿，如巖漿中水不飽和，則該巖漿的來源深度應(yīng)該更大些。巖漿房深度法的要求是：無同化、混合等成分變化，能反映巖槳原來成分，巖石中An不應(yīng)太多，不然壓力應(yīng)增大，成分趨勢線與等壓分離結(jié)晶線相似，并與最低點(diǎn)連線相交，才反映分離結(jié)最的存在。流紋巖類CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物法壓力計(jì)-2圖45

流紋巖在Q-Ab-Or-H

O系圖上投點(diǎn)2的等密線及極密點(diǎn)（O.F.Tuttle等，1985；Platen等，1969）圖46

火山灰成分趨勢線（P.W.Lipman，1966）玄武巖類標(biāo)準(zhǔn)礦物法壓力計(jì)-2由圖47可知，壓力愈大，液相線（格當(dāng)于Ol一En轉(zhuǎn)熔線）成分向富Ne′、Ol′方向移動。因此，以相當(dāng)于玄武巖原始巖紫的化

學(xué)成分，計(jì)算成Ne′、Ol′、Q′（100％）后，在圖中的投點(diǎn)位置，即可用插入法確定該

玄武巖漿的來源深度。深度越大，地幔部

分融成的玄武巖漿酸度愈小，尤其堿度（Ne）愈大。玄武巖類CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物法計(jì)算Ne′、Ol′、Q′方法有以下兩種：

1）CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物用Poldervaart(1964)法Q

′=Q+0.4582Ab+0.2992EnHy+0.2277FsHyNe′=Ne+0.5418Ab；Ol′=Fo+Fa+0.7008EnHy+0.7123FsHy。式中EnHy，為標(biāo)堆Hy中En，F(xiàn)sHy為標(biāo)準(zhǔn)Hy中Fs。2）陽離子標(biāo)準(zhǔn)礦物同Irvine等（1

971）法Q′=Q+0.4Ab+0.25

Hy

；Ne′=Ne+0.6Ab；Ol′=Ol+0.75Hy。再把計(jì)算出的Ne′、Ol′、Q′換算成100%，即可在圖47上投影。玄武巖類陽離子標(biāo)準(zhǔn)礦物法玄武巖類標(biāo)準(zhǔn)礦物投影圖圖47

Ne′一Ol′一Q′系相圖（H.S.Jr.Yoder，1976））稀土元素四重效應(yīng)鐵族W分配球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化大洋玄武巖分配型式花崗巖分配型式安山巖分配型式稀土元素四重效應(yīng)-1即REE經(jīng)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值與原子序數(shù)之間不遵守對數(shù)直線關(guān)系，而呈現(xiàn)每四個(gè)一組（共四組），每組又同時(shí)呈上凸或下凹曲線形態(tài)，稱作REE四重效應(yīng)（tetrad effect，又譯四分組效應(yīng)）。按其形態(tài)，四重效應(yīng)可分為兩種類型（Masuda,

A.,

et

al.,

1987）：每組曲線呈上凸的配分曲線稱為M型四重效應(yīng)，主要見于高分異（高演化）淺色花崗巖，由花崗質(zhì)熔體在開放體系中與富揮發(fā)分（F，Cl）流體相互作用（反應(yīng)）造成。稀土元素四重效應(yīng)-2四重效應(yīng)的強(qiáng)弱與花崗巖演化程度同步，與花崗巖中礦物（包括副礦物物）分餾關(guān)系不大，它們是繼承熔體整體性狀；另一類，呈下凹的配分曲線，稱W型四重效應(yīng)，主要見于海相環(huán)境，如海水和海相生物、藻類、珊瑚、貝殼、石灰?guī)r等，以及淺位地下水，是液—液反應(yīng)所致。稀土元素四重效應(yīng)-3呈四重效應(yīng)的REE配分曲線的四組元素劃分規(guī)則是：第1組，La—Ce—Pr—Nd；第2組，Pm—Sm—Eu—Gd；第3組，Gd—Tb—Dy—Ho；第4組，Er—Tm—Yb—Lu。它們以Nd/Pm、Gd、Ho/Er為分界點(diǎn)。其中第2組和第3組之間，以Gd為公用點(diǎn)；第2組因缺Pm值（一般為非天然REE）和Eu通常呈異常，使第2組曲線上凸或下凹效應(yīng)不明顯；第4組是發(fā)育最差的。因此，觀察是否存在四重效應(yīng)，通常以第1、3兩組為主要觀察對象；估算四

重效應(yīng)強(qiáng)、弱程度，也以第1、3兩組為準(zhǔn)。稀土元素及其特征-1玄武巖、中性巖、花崗巖和大陸火成巖中的∑REE和∑LREE/（∑HREE+Y）的平均值，分別為99ppm和0.8、196和2.3、290和3.5，以及241和3.1。因此，∑REE一般隨巖石SiO2增加而增大，且年青巖石的∑REE比之年老的更多一些。就花崗巖而言，∑REE主要賦存在副礦物如磷灰石等，以及黑云母中（磷灰石中∑REE達(dá)0.1～11%），斜長石和鉀長石中約占12%。稀土元素及其特征-2∑LREE/（∑HREE+Y）比值變化，隨巖漿結(jié)晶分異作用進(jìn)行和堿含量增加而減小，在后構(gòu)造花崗巖中此值又較小于同構(gòu)造花崗巖中。因?yàn)镽EE的遷移，不是簡單離子形式，與Si—O結(jié)構(gòu)聯(lián)系弱，易與F、CO3揮發(fā)份構(gòu)成絡(luò)合物。而形成絡(luò)合物能力，HREE大于LREE。因此，LREE先在溶液中沉淀；HREE在溶液中滯留時(shí)間較長，遷移能力大于LREE，在偉晶巖和氣成熱液階段較豐富，與富堿礦物、巖石關(guān)系更密切。稀土元素及其特征-3制作REE配分曲線圖解時(shí)，為消除其原子序數(shù)的奇偶效應(yīng)，需用球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化（N）。用作標(biāo)準(zhǔn)化的球粒隕石的REE值已由許多學(xué)者提出。進(jìn)行REE地質(zhì)地球化學(xué)含義解釋時(shí)，較常使用的參數(shù)，除上述∑REE和∑LREE/（∑HREE+Y）以外，是δEu、（La/Yb）CN、（La/Sm）CN和（Gd/Yb）CN，后三種可簡寫為La/YbN、La/SmN和Gd/YbN稀土元素及其特征-4Eu為變價(jià)元素，可以三價(jià)，也可以二價(jià)。當(dāng)它二價(jià)時(shí)就易與三價(jià)的其它REE分離，而出現(xiàn)異常，在數(shù)值上當(dāng)dEu＞1為正異常，＜1為負(fù)異常，＝1無異常。Eu主要與Ca有關(guān)，Eu3+的離子半徑（r1.03）近似于Ca，可置換之，而Eu2+的r大于Ca，不置換。因此，長石，特別是斜長石一般為明顯+Eu異常，且其結(jié)晶時(shí)fO2越低或An%含量越小，則Eu的分配系數(shù)就越大。所以，+Eu異常的斜長石呈堆晶巖；有大量斜長石作殘留相的部分熔融產(chǎn)生的熔體呈明顯－Eu異常，或者說分離結(jié)晶出斜長石后的殘余熔體（即殘漿）呈明顯－Eu。稀土元素及其特征-5一種普遍情況是，－Eu值的降低是斜長石參與分離結(jié)晶的特征，特別是多階段分離結(jié)晶可以構(gòu)成大的－Eu，即dEu～0.1。但斜長石作為晚結(jié)晶相，一般也可以呈現(xiàn)－Eu。此外，花崗巖中，鉀長石/斜長石比例＞0.6～0.7（對古老花崗巖而言）或＞1.2～1.6(對年青花崗巖)的巖石，往往呈－Eu，反之則是無或弱的－Eu。磷灰石在深成條件、低fO2晶出時(shí)，由Eu3+→Eu2+，r增大，不能取代Ca，而呈強(qiáng)－Eu；如在噴出巖的氧化條件，則磷灰石不表現(xiàn)－Eu，所以Eu又是氧化—還原的指示。稀土元素及其特征-6與δEu相仿的另一REE參數(shù)是δCe，也是由于Ce的變價(jià)所致，即Ce除常三價(jià)外，在氧化條件下可呈四價(jià)而與其它三價(jià)的REE分離。因此無Ce負(fù)異常巖石比之有Ce負(fù)異常巖石形成于更低氧化條件下。在巖石風(fēng)化過程的弱酸條件下，

Ce4+極易水解滯留于原地，使淋濾出來的溶液貧Ce，此外海水中Ce停留時(shí)間又比其它REE短得多，所以海水沉淀物往往呈現(xiàn)－Ce，即Ce虧損。稀土元素及其特征-7La/YbN（Yb值易準(zhǔn)確測定）比值指示REE配分曲線斜率，有時(shí)也用La/LuN和Ce/YbN表示（La、Ce和Yb、Lu分別為輕、重REE代表）。該比值＞1，曲線向右傾，富LREE，一般見于酸性巖；該值～1，曲線近于水平，屬球粒隕石型，如大洋拉斑玄武巖、科馬提巖；＜1，曲線左傾，見于石榴石二輝橄欖巖、橄欖巖質(zhì)科馬提巖和受交代、強(qiáng)分異的富HREE的淺色花崗巖。稀土元素及其特征-8La/SmN反映LREE之間的分鎦程度，此值越大，LREE越富集。孫賢鉥等據(jù)此值將洋脊玄武巖分為三類：N—型（normal

type），La/SmN＜1，REE組成模式屬虧損型，La/Yb

N＜1型；P—型（plume

type），La/SmN＞1，富集型；和T—型，過渡型，La/SmN～1。Gd/YbN反映HREE之間分鎦程度，此值越小，HREE富集程度越高。微量元素比值蜘網(wǎng)圖微量元素比值蜘網(wǎng)圖-1（ratiospidergram）常用于微量元素成巖意義分析。它的橫坐標(biāo)是等間距排列的各微量元素，排s/l列順序自左至右基本上按分配系數(shù)Di

由小變大，或按離子半徑由大變小。它的縱坐標(biāo)是巖石中各不相容微量元素對于球粒隕石（CN）或原始地幔（PM）或洋脊玄武巖（MORB）或洋脊花崗巖（MOG）各同名元素的比值，并取對數(shù)坐標(biāo)。因此，微量元素蜘網(wǎng)圖與稀土元素配分曲線的構(gòu)成本質(zhì)上是相仿的，是元素標(biāo)準(zhǔn)化比值的配分型式的圖解。微量元素比值蜘網(wǎng)圖-2S.S.Sun：Rb

K

Th

Nb

Ta

Ba

La

Ce

Sr

Zr

P

Ti

Sm

YRb

Ba

Th

Nb

K

La

Ce

Sr

Nd

Zr

Hf

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

YEr

Yb

(Lu

V

Sc

Ca

Al)(用于玄武巖)Pb

Rb

Ba

Th

U

K

Nb

La

Ce

Sr

Nd

P

Zr

Ti

Y

Na(用于花崗巖)R.N.ThompsonBa

Rb

Th

U

K

Nb

La

Ce

Sr

Nd

P

Zr

Hf

Sm

Ti

Y

Yb(按Di大小排列，用PM/N標(biāo)準(zhǔn)化)J.A.

PearceSr

K

Rb

Ba

Th

TaNb

Ce

P

Zr

Hf

Sm

Ti

Y

Yb(按r大小排列，用MORB/N標(biāo)準(zhǔn)化)K2O

Rb

Ba

Th

Ta

Nb

Ce

Hf

Zr

Sm

Y

Yb(用于花崗巖，：用MOG標(biāo)準(zhǔn)化)標(biāo)準(zhǔn)化值K2O

0.4,Rb

4,Ba

50,Ta

0.7,Nb

10,Ce

35,Hf

9,

Zr

340,

Sm

9,

Y

70,

Yb

8微量元素比值蜘網(wǎng)圖-3上述元素的選擇和排列順序，視研究的巖石類型和使用的標(biāo)準(zhǔn)化值而異，同時(shí)也不是一成不變，而可有局部變動（如Nb

Ta、Zr

Hf和Sr

Nd

P相對位置互換）和增刪（如增加Pb、Pr、HREE和刪去Ta、Hf、Eu），其目的在于用更清晰的圖形顯示三類元素（HFSE、LILE和REE）特征值的峰、谷和相大小，進(jìn)而表征它們地球化學(xué)含義與構(gòu)造環(huán)境信息微量元素比值蜘網(wǎng)圖-4洋脊花崗巖是假定的，其微量元素值由MORB的平均值經(jīng)分離結(jié)晶模型推算得到。原始地幔PM值幾乎是球粒隕石的（相當(dāng)原始地球）的2倍，在地球分層形成地核、地幔時(shí)，原始地幔中不相容元素就富集了，多了一倍。洋脊玄武巖的大部分不相容微量元素值比球粒隕石約多10倍，但Rb、Ba、Th等強(qiáng)不相容元素遠(yuǎn)達(dá)不到此倍數(shù)，而較小，因?yàn)镸ORB是高度部分熔融（10%）的玄武巖。微量元素比值蜘網(wǎng)圖-5因此，如用MORB值標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，蜘網(wǎng)圖的左邊元素的比值顯得比右邊元素更大些，圖形也就更醒目，更易反映樣品中混入的地殼元素及其混入程度，它們主要是K、Rb、Ba、Th，其中Ba、Th最豐富，而Sr以及Ta、Nb、Ce、P、Zr、Hf、Sm、Ti、Y、Yb一般無明顯加入。蜘網(wǎng)圖形上的峰、槽、斜坡和彎曲，有重要的地球化學(xué)含義和成巖意義，但作具體解釋時(shí)，必須結(jié)合樣品的地質(zhì)背景、巖相學(xué)和其它地球化學(xué)數(shù)據(jù)，作全面思考微量元素比值蜘網(wǎng)圖-6Sr，槽，是多解的。指示是斜長石分離結(jié)晶后殘余巖漿的地球化學(xué)性質(zhì)。Sr相容于斜長石中，如同Y、Yb相容于石榴石中，Ti相容于磁鐵礦中。Sr峰，指示是有斜長石參與的堆晶巖，與消減作用有關(guān)的巖石。Ba，與Rb、Cs相仿，易進(jìn)入含K礦物，但Rb、Cs比Ba更易富集于殘漿，故K/Rb、K/Cs隨分離結(jié)晶和分異作用進(jìn)行而減小，而Ba易占據(jù)早期的K礦物中K位，故Ba在殘漿中貧化。微量元素比值蜘網(wǎng)圖-7K，貧化，即槽，指示著與消減作用無關(guān)；而富集則代表是花崗質(zhì)巖石、島弧火山巖和與消減作用有關(guān)巖石。U—Th，皆富集于殘漿，或集中于低部分熔融熔體。Th比U穩(wěn)定，因此在分異的殘漿中，

Th/U比值增加。P，富集，起源于富集型地幔，未混染的玄武巖；貧化，則起源于虧損地?；虻貧r石。微量元素比值蜘網(wǎng)圖-8Nb—Ta，槽，是多解的，指示是受消減帶上升流體（富Sr、K、Rb、Ba、Th）影響的火山弧玄武巖，或繼承沉積物特點(diǎn)表示源區(qū)仍然保留這些元素。總體上說，Nb—Ta槽說明與陸殼有密切關(guān)系，因?yàn)樵嫉蒯Ｐ纬申憵さ谝浑A段，Nb—Ta優(yōu)先殘留于地幔，到第二階段才發(fā)生Nb—Ta的高度不相容，如洋島玄武巖，呈現(xiàn)Nb—Ta峰。此外，Nb峰是非地殼物質(zhì)、偏基性巖石的指示。Nb—Ta槽與Rb—Th槽的共存，是受下地殼麻粒巖相巖石混染的指示。微量元素比值蜘網(wǎng)圖-9Zr，富集，是地殼物質(zhì)的指示，貧化是上地幔起源的象征。Zr易進(jìn)入熔體或保留于熔體中，與Ta相仿，故殘漿中Hf/Zr和Nb/Ta比值皆變小。Ti，習(xí)性與Zr相反。尖峰形蜘網(wǎng)圖常見于島弧或活動大陸邊緣的、與消減帶有關(guān)的巖石（如島弧鈣堿性巖石）中。與正的尖峰相關(guān)元素多半是附加于產(chǎn)生玄武質(zhì)巖石的地幔楔橄欖巖的組分，主要是K、Rb、Ba、Th，其中尤以Ba最豐富，構(gòu)成峰，它們都隨消減帶脫水作用上升、運(yùn)移而來。但Sr、Ta、Nb、Ce、P、Zr、Hf、Sm、Ti、Y、Yb無明顯添加。因此，圖形整體呈上隆形狀。微量元素比值蜘網(wǎng)圖-10玄武巖受地殼物質(zhì)混染后，Nb至Hf各元素皆增。如受上地殼混染，呈Rb—Th峰，Nb—Ta槽，因上地殼富Rb—Th；如受下地殼混染，則Rb—Th和Nb—Ta皆呈槽，因下地殼貧Rb—Th。隨巖漿分離結(jié)晶作用進(jìn)行，Rb、Th、Nb、Ta

的增加比REE和Sr的增加更快，Ba和Y則下降。洋島玄武巖，富全部不相容元素，并具Nb—Ta峰，說明源區(qū)富不相容元素。微量元素比值蜘網(wǎng)圖-11島弧玄武巖的特點(diǎn)是虧損高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti、Zr、Hf和重稀土元素Yb、Y，富集大離子親石元素Rb、Cs、Ba、Sr、Pb、U、Th、K（來自虧損地幔楔），還富集La、Ce（來自俯沖板塊）。如出現(xiàn)貧Ce異常，是板塊攜帶海洋沉積物的標(biāo)志。板內(nèi)玄武巖以富高場強(qiáng)元素Nb、Ta、Ti、Zr、Hf為主要特點(diǎn)。玄武巖的構(gòu)造環(huán)境判別F1、F2、F3─Pearce法判別J.A.Pearce(1976)從已知構(gòu)造環(huán)境的大量中新生代玄武巖中，選出六種板塊構(gòu)造環(huán)境中代表巖石中代表巖石中，以8個(gè)主要氧化物ωB%多元統(tǒng)計(jì)得到F1、F2、F3判別函數(shù)，分為兩個(gè)圖（圖16、17），以判別玄武巖產(chǎn)出的板塊構(gòu)造環(huán)境。先投圖F1-F2

，個(gè)別再投圖F1-F3

（區(qū)別

CAB與LKT）。F1、F2、F3計(jì)算公式F1=0.0088(SiO2)-0.0774(TiO2)+0.0102(Al2O3)+0.0066(FeO*)-0.0017(MgO)-0.0143(CaO)

-0.0155(Na2O)-0.0007(K2O)F2=-0.0130(SiO2)-0.0185(TiO2)-0.0129(Al2O3)-0.0134(FeO*)-0.0300(MgO)-0.0204(CaO)-0.0481(Na2O)+0.0715(K2O)F3=-0.0221(SiO2)-0.0532(TiO2)-0.0361(Al2O3)-0.0016(FeO*)-0.0310(MgO)-0.0237(CaO)-0.0614(Na2O)-0.0289(K2O)IAB：島弧玄武巖

OFB：大洋玄武巖

CAB：鈣堿性玄武巖

WPB:板內(nèi)玄武巖SHO：鉀玄巖或橄欖安粗巖

LKT：島弧拉斑玄武巖F1-F2─Pearce法判別圖F2-F3─Pearce法判別圖IAB：島弧玄武巖

OFB：大洋玄武巖

CAB：鈣堿性玄武巖

WPB:板內(nèi)玄武巖SHO：鉀玄巖或橄欖安粗巖

LKT：島弧拉斑玄武巖Pearee法判別-1T．H．Pearce等（1977）利用新生代為主的各時(shí)代的玄武巖、玄武安山巖化學(xué)分析資料8400個(gè)，以

FeO*、MgO、A12O3為端元，劃分了五種構(gòu)造環(huán)境（圖18）。圖中擴(kuò)張中心島嶼是作者新分出的構(gòu)造環(huán)境，它是鄰近洋中脊的洋島，如大西洋中冰島及太平洋中尼瓜多爾的科隆群島等都屬之。以產(chǎn)出冰島巖為特征，它與板內(nèi)巖石富鐵，板邊巖石富鎂、鋁是不同的。圖18

FeOt一MgO一Al2O3圖解（據(jù)T.H.Pearce等，1977）A擴(kuò)張性中心島嶼；B造山帶；C洋中脊及洋底；

D大洋島嶼；E大陸板塊內(nèi)部Pearee法判別-2這些巖石均為亞堿性系列，SiO2＝51--56％的基中性火山巖?；瘜W(xué)成分除去H2O后要重新算成100％，F(xiàn)eO*＝FeO+0.8998Fe2O3。圖中擴(kuò)張中心島嶼是作者新分出的構(gòu)造環(huán)境，它是鄰近洋中脊的洋島，如大西洋中冰島及太平洋中尼瓜多爾的科隆群島等都屬之。此法對明顯蝕變的巖石樣品檢驗(yàn)表明，只是投影點(diǎn)分散些，但并無太大影響。由于太古宙與其后時(shí)代的板塊構(gòu)造不同，故此圖用于太古宙時(shí)，應(yīng)把洋中脊與洋島合為一個(gè)大洋區(qū)，并應(yīng)把造山帶（消減帶）改為鈣堿性巖區(qū)。Mullen法此法用于SiO2＝47.0－53.5％的玄武巖，由

Mullen（1983）提出的以少量氧化物:TiO2、MnO、P2O5作圖。因?yàn)閹r石中MnO、P2O5。比TiO2少，因此用TiO2、10MnO、10

P2O5計(jì)算為100％投圖（圖19），即可確定玄武巖的大致構(gòu)造環(huán)境。此圖對大洋板內(nèi)玄武巖劃分較細(xì)（分為T及A兩個(gè)系列），但缺失大陸板內(nèi)玄武巖的范圍，對島弧也缺少鉀玄巖的范圍。Mullen法投影圖圖19

TiO2一MnO一P2O5圖（E.D.Mullen,1983）OIT一大洋島嶼拉斑玄武巖；

MORB一洋中脊玄武巖；

IAT一島弧拉斑玄巖；OIA一大洋島嶼堿性玄武巖適合大洋板內(nèi)玄武巖Cabanis

and

Lecolle法投影圖圖

Y/15—La/10—Nb/8圖解（據(jù)Cabanis

and

Lecolle，1989）1，火山弧玄武巖：1A-鈣堿性玄武巖；1B-1A與1C重疊區(qū)；1C-火山弧拉斑玄武巖。

2，大陸玄武巖：2A-大陸玄武巖；2B-弧后玄武巖。3，大洋玄武巖：3A-堿性玄武巖；3B、3C-E-MORB，3D

-N-MORBCabanis

and

Theble

mont法投影圖W(Tb×3)

－W

(Th)—W(Ta)×2

圖解（

Cabanis

and

Theble

mont，1988

）N-MORB

：正常洋脊玄武巖；E-MORB：富集型洋脊玄武巖；OIB：洋島玄武巖；Alc:大陸堿性玄武巖；

BA：弧后盆地玄武巖；TC：大陸拉斑玄武巖；PIAT：初始島弧拉斑玄武巖；TA：島弧拉斑玄武巖；CA：島弧鈣堿性玄武巖Pearee法判別-3MORB─洋中脊玄武巖，IAB─島弧玄武巖，

WPB─板內(nèi)玄武巖。Ti─Zr圖解Pearee法判別-4Ti─Cr圖解OFB─洋底玄武巖，IAT─島弧拉斑玄武巖。Pearee法判別-5A和B─島弧拉斑玄武巖，B和C─鈣堿性玄武巖(島弧)，

B和D─洋脊拉斑玄武巖。Ti─Zr圖解(2)OFB─大洋玄武巖，LKT─島弧拉斑玄武巖。Ti/100─Zr─3Y圖解(1)Pearee法判別-6A和B─島弧拉斑玄武巖，B和C─島弧鈣堿性玄武巖，D—板內(nèi)玄武巖。Ti/100─Zr─3Y圖解(2)A─島弧拉斑玄武巖，B─鈣堿性玄武巖(島弧)，C─洋脊拉斑玄武巖。Ti/100─Zr─Sr/2圖解Pearee法判別-7用于火山巖微量元素標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)值，所有樣品分析結(jié)果均用N型洋中脊玄武巖（MORB）加以標(biāo)準(zhǔn)化，K2O、P2O5、TiO2用%，其余為10-6SrK2ORbBaThTaNbCeP2O5ZrHfSmTi2OYYbScCr1200.15%2200.20.183.510.00.12%902.43.31.5%303.440250Pearee火山巖圖解判別的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)Pearee法判別-8Pearee法判別-9Pearee法判別-9Pearee法判別-9Beccoluva

法判別-3Ti/Cr─Ni圖解OFT─洋底拉斑玄武巖，IAT─島弧拉斑玄武巖。趙崇賀的圖解判別大洋火山巖和大陸火山巖的判別圖解(3)(仿趙崇賀,1989)

A─大洋玄武巖區(qū)，B─大陸裂谷型玄武巖、安山巖區(qū)，C─島弧造山帶玄武巖、安山巖區(qū)。玄武巖類Minpet環(huán)境參考圖-1101000100010000100000LKT

-

Low

Potassium

TholeiitesOFB

-

Ocean

Floor

BasaltsOFBLKT100CrTiOFB：大洋玄武巖

LKT：島弧拉斑玄武巖10100011020A

-

Within

Plate

BasaltsB

-

Island

Arc

BasaltsC

-

Mid

Ocean

Ridge

BasaltsABC100ZrZr/YA--WPB:板內(nèi)玄武巖

B--IAB：島弧玄武巖C—MORB洋中脊玄武巖玄武巖類Minpet環(huán)境參考圖-3ABDCThNb/16Hf/3Th-Ta-Hf/3圖（Wood,

1980）A

N-型MORBB

E-型MORB，拉斑玄武巖tholeiitic

WPB并且有區(qū)別堿性WPB和WPB，并且有區(qū)別消減性板緣玄武巖，并且有區(qū)別注：WPB為板內(nèi)玄武巖。???玄武巖類Minpet環(huán)境參考圖-4AIAIIBCDZr/4YNb*2Zr/4-Y-Nb*2（Meschede，1986）AI-AII

WPA（板內(nèi)堿性玄武巖）AII-C

WPT（板內(nèi)拉斑玄武巖Tholeiites）B

P-MORB（洋中脊玄武巖）D

N-MORB（洋中脊玄武巖）CD

VAB（火山弧玄武巖）玄武巖類Minpet環(huán)境參考圖-4ABCDThTaHf/3Th-Ta-Hf/3圖（Wood,

1980）A

N-型MORBBE-型MORB，拉斑玄武巖tholeiiticWPB并且有區(qū)別堿性WPB和WPB，并且有區(qū)別消減性板緣玄武巖，并且有區(qū)別注：WPB為板內(nèi)玄武巖。該圖區(qū)分鈣堿性玄武巖最有效。只適用拉斑玄武巖的環(huán)境判別不同環(huán)境下均有拉斑玄武巖：或產(chǎn)于大陸（CT）；或產(chǎn)于大洋（OT）；或見于洋中脊(MORB）；或見于洋島（OIB），或見于島弧（IAT）。為了進(jìn)一步確定板塊構(gòu)造環(huán)境，必需予以確定。Pearce拉斑玄武巖的環(huán)境判別-1T．H．Pearce等（1975）提出的用判別大洋或大陸拉斑玄武巖的圖解（圖20）。圖20

TiO2一K2O一P2O5圖解

(T.H.

Pearce等，1975)OT一大洋拉斑玄武巖CT一大陸拉斑玄武巖Pearce拉斑玄武巖的環(huán)境判別-2據(jù)作者收集的已知環(huán)境的分析資料投影：大洋拉斑玄武巖93％投入大洋區(qū)；80％的大陸拉斑玄武巖投入大陸區(qū)。有些大陸玄武巖投入圖20的大洋區(qū)（如格陵蘭第三紀(jì)玄武巖，印度德干高原玄武巖），作者認(rèn)為，它可能為大陸裂谷擴(kuò)張并將形成新的洋殼的環(huán)境下的反映。Pearce拉斑玄武巖的環(huán)境判別-3該圖最適合于原生的玄武巖構(gòu)造環(huán)境的判別，尤其是在FAM圖中A值小于20％的巖石，判別效果更好，但對分異了的玄武巖則不理想。

由于海底風(fēng)化的玄武巖K2O將增大，故大洋區(qū)玄武巖部分將投入大陸區(qū)；但大陸區(qū)玄武巖如果風(fēng)化，也可能投入大洋區(qū)，因?yàn)镵2O流失。

此法對太古代綠巖帶及太古代一元古代麻粒巖相玄武巖判別效果也較好。Pearce拉斑玄武巖的環(huán)境判別-4Y-Cr圖對區(qū)分島弧拉斑玄武巖最有效都城秋穗等及Glassiey法-1都城秋穗等（1974、1975）及Glassiey（1974）均提出以FeO*/MgO與TiO2、SiO2、FeO*作圖，用以確定不同環(huán)境的拉斑玄武巖（圖21、22、23、24），從柏林（1980）還作了修改補(bǔ)充。此外，都城秋穗（1975）還作出Na2O＋K2O與Na2O/K2O關(guān)系圖（圖25），用以區(qū)別冰島、大洋、島弧的拉斑玄武巖，以及亞洲大陸東部、大西洋洋島的堿性玄武巖。都城秋穗等及Glassiey法-2圖21

FeO*/MgO一TiO2圖解（據(jù)Migashiro，1974、1975）IAT：島弧

OIB：洋島

MORB：洋中脊都城秋穗等及Glassiey法-2IAT：島弧

MORB：洋中脊

CA：鈣堿性區(qū)

T：拉斑區(qū)圖22

FeO*/MgO一SiO2圖解（據(jù)Miyashiro，1974、1975）圖23

FeO*/MgO與FeO*或TiO2圖（據(jù)A.Miyashiro，1975，從柏林，1980修改）1一大洋拉斑玄武巖；2一大洋橄欖拉斑玄武巖；3一大陸拉斑玄武巖；4一島弧拉斑玄武巖都城秋穗等及Glassiey法-3都城秋穗等及Glassiey法-4圖中還用箭頭表示了

向不同構(gòu)造環(huán)境的演

化趨勢。此法應(yīng)用了

活動元素Na2O、K2O，故只適用于較新鮮的

巖石。超過新鮮玄武

巖的上限值者，不能

使用。用此圖判別構(gòu)

造環(huán)境時(shí)，除應(yīng)注意

其成分范圍外，還應(yīng)

注意其成分變化的方

向。圖24

FeO*/MgO與TiO

圖2（W.Glassiey，1974）IAT：島弧

OIB：洋島

MORB：洋中脊都城秋穗等及Glassiey法-5島弧拉斑玄武巖的演化，有兩個(gè)不同方向（以箭頭表示），均表示島弧從不成熟向成熟方向轉(zhuǎn)化。其中x方向：從成熟島弧向弧后擴(kuò)張盆地變化，y方向：從成熟島弧向安第斯型活動陸緣變化。圖25

Na2O+K2O與Na2O比K2O圖解（Miyashiro，1975）A一冰島拉斑玄武巖；B一大洋拉斑玄武巖；

C一島弧拉斑玄武巖；D一亞洲大陸東部堿性玄武巖；E一大西洋洋島堿性玄武巖（冰島除外）；F一新鮮玄武巖中Na2O/K2O的上限值Gill等法Gill等（1979）曾提出用

100Mg/（Mg＋Fe*）與A12O3（圖26）確定洋中脊與島弧拉斑玄武巖，并用以研究格陵蘭早太古代的巖漿活動的構(gòu)造環(huán)境。Gill等把Fe2O3＝0.15∑FeO或把Fe*＝0

.865∑FeO計(jì)算成

Fe*的陽離子數(shù)。圖26

Al2O3一100Mg/（Mg+Fe*)圖解（R.C.Gill等，1975）IAT：島弧

MORB：洋中脊玄武巖類大地構(gòu)造環(huán)境的Th/Hf-Ta/Hf判別圖I.板塊發(fā)散邊緣N-MORB區(qū);II.板塊匯聚邊緣(II1.大洋島弧玄武巖區(qū);II2.陸緣島弧及陸緣火山弧玄武巖區(qū));III.大洋板內(nèi)洋島、海山玄武巖區(qū)及T-MORB、E-MORB區(qū);IV.大陸板內(nèi)(IV1.陸內(nèi)裂谷及陸緣裂谷拉斑玄武巖

區(qū);IV2.陸內(nèi)裂谷堿性玄武巖區(qū);IV3.大陸拉張帶(或初始裂谷)玄武巖區(qū));V.地幔熱柱玄武巖區(qū)Fig.2 Th/Hf-Ta/Hfidentificationdiagramoftectonicsettingofbasalts適用于中酸性火山巖類的圖解地震強(qiáng)烈區(qū)，礦產(chǎn)富集區(qū)。它以鈣堿性火山巖系及M型、I型科迪勒拉花崗巖為特征。消減帶包括島弧、活動大陸邊緣（活動陸緣）兩種環(huán)境。花崗巖類的

Pearce大離子親石元素圖解用于花崗巖類的Pearce大離子親石元素圖解中，標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)值，均用洋脊花崗巖加以標(biāo)準(zhǔn)化K2ORbBaThTaNbCeHfZrSnYYb0.44500.80.7103593409708.0適用于中酸性火山巖類的圖解花崗巖類常用的Pearce圖解酸性火山巖類Minpet環(huán)境參考圖-11011151413121617IAG+CAG+CCGRRG+CEUGPOG70

71

72 73

74

75

76 77

78

79

80SiO2Al2O3IAG：島弧花崗巖類

CAG：大陸弧花崗巖類

CCG：碰撞花崗巖類

POG：后造山花崗巖類

RRG：與裂谷有關(guān)的花崗巖類

CEUG：與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類酸性火山巖類Minpet環(huán)境參考圖-10.51.01.52.00.43.02.82.62.42.22.01.81.61.41.21.00.80.6PeralkalineMetaluminousPeraluminousACNKANKMetaluminous：偏鋁質(zhì)

Peraluminous：過鋁質(zhì)

Peralkaline：過堿性酸性火山巖類Minpet環(huán)境參考圖-2606575800.50.60.70.80.91.0IAG+CAG+CCGPOGRRG+CEUG70SiO2FeOt/(FeOt+MgO)IAG：島弧花崗巖類

CAG：大陸弧花崗巖類

CCG：碰撞花崗巖類

POG：后造山花崗巖類

RRG：與裂谷有關(guān)的花崗巖類

CEUG：與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類酸性火山巖類Minpet環(huán)境參考圖-200102030102030405060IAG+CAG+CCGPOGRRG+CEUGCw%FMw%IAG：島弧花崗巖類

CAG：大陸弧花崗巖類

CCG：碰撞花崗巖類

POG：后造山花崗巖類

RRG：與裂谷有關(guān)的花崗巖類

CEUG：與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類酸性火山巖類Minpet環(huán)境參考圖-300102030102030405060IAG+CAG+CCGPOGRRG+CEUGMw%Fw%IAG：島弧花崗巖類

CAG：大陸弧花崗巖類

CCG：碰撞花崗巖類

POG：后造山花崗巖類

RRG：與裂谷有關(guān)的花崗巖類

CEUG：與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖類酸性火山巖類Minpet環(huán)境參考圖-311101000010

2000101001000VAG+Syn-COLGWPGORGYNb11100010

20001010020001000Syn-COLGWPGORGVAG100Y+NbRbWPG：板內(nèi)花崗巖；VAG：火山弧花崗巖類；ORG：洋脊花崗巖；syo+COLD：同碰撞花崗巖類Pearce的R

b—(Y+Ta)及R

b—(Y+Nb)

圖解酸性火山巖類Minpet環(huán)境參考圖-3超基性巖類Minpet環(huán)境參考圖-1010002000300040005000CKKLMSHMBT0

2000

4000

6000 8000

10000

12000CrNi020004000600080001000012000CK

KLMSHMB

T0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5TiO2Cr超基性巖類Minpet環(huán)境參考圖-2050100150200Total

FieldTholeiitic

Basalt0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8TiO2ZrTholeiitic

Basalt:拉斑玄武巖超基性巖類Minpet環(huán)境參考圖-2050100200150High-Mg

BasaltKomatiites0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8TiO2ZrHigh-Mg-B:高鎂玄武巖

Komatiites:科馬提巖超基性巖類Minpet環(huán)境參考圖-3010050150300250200Total

fieldDolerites0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8TiO2ZrDolerites:粒玄巖1.劃分板內(nèi)與消減帶的方法1．扎瓦里茨基法以扎瓦里茨基計(jì)算的主要特征數(shù)值在ASB圖（圖29）上投點(diǎn)，相連成火山巖組合線。高爾什柯夫（Горшков，1963）指出，不同火山巖組合線反映不同的構(gòu)造環(huán)境。圖29

火山巖組合線（Горшков，Г﹒C，1963）1－3：消減帶火山巖；4－10：板內(nèi)火山巖，其中4－6：大陸板內(nèi)火山巖；7－10：大洋板內(nèi)火山巖圖29

中ASB各數(shù)值的計(jì)算方法-1其中：S=

SiO2+TiO2A分兩種情況A1：正常成分及鋁過飽和型，A=（K2O+Na2O）×2；A2：堿過飽和及堿強(qiáng)過飽和型，A=

Al2O3×2；圖29

中ASB各數(shù)值的計(jì)算方法-2B有4種情況B1：正常情況；B=

Fe2O3×2+

FeO+

MnO+

CaO－（Al2O3－Na2O－K2O）+MgOB2：鋁過飽和；B=Fe2O3×2+

FeO+MnO+｛Al2O3－（CaO＋Na2O－K2O）｝×2+MgOB3：堿過飽；B=Fe2O3×2+

FeO+

MnO－｛Na2O＋K2O

－Al2O3｝×2+

CaO+MgOB4

：堿強(qiáng)過飽和；

B=

Na2O＋K2O

－

Al2O3

－｛Na2O＋K2O

－Al2O3｝×2+

CaO+MgO2.Rittmann法對于中-酸性火山巖類，最好

用Rittmann（1970）法，對于基一超基性火山巖，最好用

Loffler（1979）法Rittmann法是用logτ與logσ投影（圖30）。對于SiO2大于43的基性巖類從理論上也是適用的。τ=（Al2O3－Na2O）

/TiO2σ=（K2O+Na2O）2/

(SiO2－43)圖30

logτ一logσ圖（A.Rittmann,1970）3.

Loffler法是在上法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的lgτ與lg(σ25×100)投影圖（圖31）。因基性一超基性巖

SiO2低，σ可分性差，甚至是負(fù)值，在圖29上無法投影。因此，他以（SiO2－25），代替（SiO2－43）；用σ25代替σ,σ25=（K2O+Na2O）2/(SiO2－25)；還用lg(σ25×100)代替lgσ，使橫坐標(biāo)值加大，便于投影。25×100圖31

logτ一logσ

圖解（H.K.Loffler，1979）2.劃分島弧與活動陸緣的方法島弧與活動陸緣火山巖差異-11．火山巖系的成分據(jù)Jakes等研究（1972）：活動陸緣：SiO2＝56－75％，F(xiàn)eO*/MgO>2.0，K2O/Na2O>0.6

(K2O較固定，0.6－1.1)。島?。篠iO2=50－66％（多<56％），F(xiàn)eO*/MgO<2.0，K2O/Na2O<0.6(K2O向大陸方向變大）。島弧與活動陸緣火山巖差異-22．安山巖系的特征消減帶的安山巖發(fā)育?；顒雨懢墸阂愿哜洠↘2O平均3.25％）安山巖為主。發(fā)育于陸殼較厚的冒地槽斷塊區(qū)，以山脈盆地出現(xiàn)．呈層火山與小火山錐產(chǎn)出，安山巖等距離不連續(xù)產(chǎn)出，與大量英安巖、流紋巖、熔結(jié)凝灰?guī)r共生，火山碎屑巖多，玄武巖少。島弧以低鉀（K2O平均1.60％）安山巖為主。發(fā)育于洋殼較厚的優(yōu)地槽回返區(qū)，以造山帶出現(xiàn)。呈大的層火山產(chǎn)出，安山巖較發(fā)育，英安巖、流紋巖少，高鋁玄武巖多，火山碎屑較少。島弧與活動陸緣火山巖差異-33．與火山巖伴生的侵入巖

據(jù)Pearce（1954）提出：活動陸緣：I型科迪勒拉花崗巖，主要由石英二長巖一花崗巖組合。暗色礦物以黑云母為主，其次為角閃石。島?。篗型花崗巖。主要由石英閃長巖一花崗巖組合，暗色礦物以角閃石為主，其次為黑云母。島弧火山巖的進(jìn)一步劃分方法島弧可進(jìn)一步劃分三個(gè)系列：島弧拉斑玄武巖系列（IAT）、鈣堿性系列（CAB）、鉀玄巖系列（SHO）。島弧復(fù)成分火山巖-11．對于復(fù)成分火山巖，可用圖32、33、34、35，它們分別來自久野（1966）、Condie(1976)、Jakes(1972)、Yen(1970)的圖及資料。劃分的主要標(biāo)志是從大陸到大洋一側(cè)，Alk加大，K2O增高。其

中圖32、33、34均為氧化物ωB%，而

圖34則為CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物。圖只適用于

SiO2=55－65%的巖石。島弧復(fù)成分火山巖-2圖32 Na2O+K2O與SiO2圖解（久野，1966）圖33

K2O一SiO2圖（Condie，1976）CAB：鈣堿性玄武巖

SHO：鉀玄巖或橄欖安粗巖

IAT：島弧拉斑玄武巖島弧復(fù)成分火山巖-3圖34 K2O+Na2O與K2O/Na2O圖解（邱家驤據(jù)Jakes，1972資料繪制）CAB：鈣堿性玄武巖

SHO：鉀玄巖或橄欖安粗巖

IAT：島弧拉斑玄武巖圖35 Or-Ab-An圖解（Yen，1970）P一易變輝石系列（相當(dāng)于IAT）；H一紫蘇輝石系列（相當(dāng)于CAB）；C一環(huán)太平洋海域堿性玄武巖系列（相當(dāng)于SHO）島弧玄武巖-1可用表2及圖36，其中表2據(jù)莫斯科大學(xué)地質(zhì)系；圖來自久野（1966），SiO2含量不同的巖石，

劃分系列之“Y”形位置不同：SiO2愈高，則

K2O＋Na2O愈多，而Al2O3愈少。表2

三個(gè)系列中玄武巖的區(qū)別系列SiO2Al2O3Fe2O3+FeOTiO2IAT>48<16>111.2-2.2CAB>48>16<11<1.2SHO<48<16>11>2.0島弧玄武巖-2圖36

Al2O3一SiO2一Alk圖解（久野，1966）1：SiO2=45.0－47.5；2：SiO2=47.5－50.0；3：SiO2=50.0－52.5；4：SiO2=52.5－55.0裂谷帶火山巖類大陸板內(nèi)是巖漿活動較少的地區(qū)，而大陸裂谷帶則為

火山活動較發(fā)育地帶。常見者為玄武巖（拉斑玄武巖、堿性玄武巖），分布較廣，并常見雙峰式火山，且基

性與酸性火山巖共生，中性者少見或無，堿性火山巖、堿性侵人巖發(fā)育；在時(shí)代上、成分上常成對出現(xiàn)，裂

谷邊部比中心一般時(shí)代較老，堿度較大；巖石中富含

堿性元素、稀土（尤其輕稀土）元素，而87Sr／86Sr值變化范圍大，巖漿來源與張性深斷裂有關(guān)，多來自地

幔（個(gè)別下地殼）的部分熔融，加以分離結(jié)晶、同化

大陸殼而成不同的巖石。裂谷玄武巖成分-1表3

大陸裂谷拉斑玄武巖及堿性玄武巖平均值巖

石SiO2TiO2Al2O3FeO

*MgOCaONa2OK2O裂谷拉斑玄武巖50.32.214.313.55.99.72.50.66裂谷堿性玄武巖47.82.215.312.47.09.02.851.31裂谷玄武巖成分-2B．KO1－KA圖據(jù)Добредов(1975)資料，可知KO1＝MgO+2TiO2－3K2O，KO1=7.5－10的玄武巖（圖37B區(qū)）為裂谷玄武巖。而KO1＜7.5者（A區(qū)）為大陸玄武巖；>10者（C區(qū)）為大洋及島弧火山巖。圖37

KO1一KA圖（據(jù)H.A.Добредов，1975資料繪制）雙峰式火山特點(diǎn)-1DI頗率曲線圈據(jù)Codie（1976）統(tǒng)計(jì)裂谷帶火山巖的DI（分異指數(shù)）發(fā)現(xiàn)，其頻率最多的集中在DI＜35及＞75兩個(gè)區(qū)間(圖38），呈雙峰（模）式分布，缺乏或很少DI=35一75的巖石，即存在戴里間斷（Daly

gap）。它與消減帶（活動陸緣、島弧）有關(guān)的火山巖DI＝35一75區(qū)間特別集中，呈單峰式分布是不同的。雙峰式火山特點(diǎn)圖38

DI一頻率（n）曲線圖（據(jù)K.C.Condie，1982，改繪）裂谷：1一大陸裂谷（埃塞俄比亞）；2一大洋裂谷（冰島）；消減帶：3一活動陸緣（北美喀斯卡德山）；4一島弧（阿留申群島）鉀鈉范圍及趨勢-1賈承造（1988）據(jù)Sugisaki（1979）資料繪制了

K2O－Na2O變異圖（圖39），由圖可以看法：裂谷火山巖以Na2O、K2O含量最高，Na2O、K2O增加較快為特征。它與消減帶火山巖不同之處，是消減帶Na2O、K2O含量較裂谷低。其中島弧最低，活動陸緣次低。島弧以Na2O、K2O同時(shí)增加，但Na2O增加較快為特征；活動陸緣以Na2O較穩(wěn)定，但K2O連續(xù)增加為特征。鉀鈉范圍及趨勢-2圖39

K2O一Na2O變異圖（賈承造，1988）A一裂谷火山巖：Ⅰ一埃塞俄比亞；Ⅱ肯尼第斯；B一活動陸緣火山巖：

1一伊朗；2一南安第斯；3一中安第斯；4一新西蘭；

C一島弧：a一印尼：b一阿留申；c一日本；

d一湯加；e一馬里亞納玄武巖類的Th/Hf-Ta/Hf構(gòu)造環(huán)境判別Ta和Hf是耐熔的高場強(qiáng)元素，Th是耐熔大離子親石元素。在深部作用過程中(如地幔分離、地幔部分熔融、巖漿分離結(jié)晶、地殼混染等)，在巖漿相、流體相或

地幔分離后的活動分離相，其含量有時(shí)會發(fā)生幾個(gè)數(shù)量級的變化，用其絕對含量恢復(fù)所研究巖石玄武巖類巖漿源區(qū)成分從而判別其大地構(gòu)造環(huán)境是困難的，但由于Th、Ta、Hf都是強(qiáng)不相容元素，其親巖漿性的變化是同步的，Ta/Hf和Th/Hf比值在地幔部分熔融過程中只有很小的變化，在巖漿分離結(jié)晶過程中基本不變。Th、Ta、Hf的地球化學(xué)性質(zhì)-1因此，相對原始巖漿中，Ta/Hf和Th/Hf比值大的差異被解釋為源區(qū)成分不同引起(McCullochandGamble，1989)。根據(jù)巖漿巖源區(qū)成分判別原理(汪云亮等，1993)，原生巖漿巖的Ta/Hf和Th/Hf比值，直接反映的是其源區(qū)的Th、Ta、Hf分異特征，且大體等于其源區(qū)的值。因此，可用來恢復(fù)巖漿源區(qū)成分，進(jìn)而判別巖石形成的大地構(gòu)造環(huán)境。Th、Ta、Hf的地球化學(xué)性質(zhì)-2由于Th、Ta、Hf都是強(qiáng)不相容元素，在分離結(jié)晶過程中含量都在同步增加。因此，Th/Hf、Th/Ta、Ta/Hf比值變化不明顯。這一特征為本文研究對玄武巖成分是否接近原始巖漿成分的要求大為放寬。即Th、Ta、Hf數(shù)據(jù)能夠加以利用的巖石，除原生巖漿巖外，一些分離結(jié)晶程度較低的巖石也可以使用。Th、Ta、Hf的地球化學(xué)性質(zhì)-3研究對象要滿足的樣品選擇的條件是：（1）玄武巖、玄武安山巖;（2）MgO≥8%;（3）

Cr≥200μg/g;（4）SiO2≤56%。注意?。。〔煌瑯?gòu)造環(huán)境中玄武巖的Th/Hf和Ta/Hf比值在板塊發(fā)散邊緣(洋板塊擴(kuò)張脊)，主要巖石類型為大洋中脊玄武巖(MORB)。N-MORB的Ta/Hf<0.1，平均為0.067～0.083，Th/Hf<0.2，平均為0.02～0.07，均低于原始地幔的值N-MORB中Th、Ta相對于Hf虧損的特征，與REE中LREE相對于HREE虧損的特征類似。

Th/Ta、Ta/Hf比值低是N-MORB與其它大地構(gòu)造環(huán)境形成的玄武巖區(qū)別的標(biāo)志。板塊發(fā)散邊緣-1T-MORB和E-MORB(P-MORB)：MORB中與普遍分布的N-MORB相比，地球化學(xué)上相對富集類型被稱為過渡型(T-MORB)和富集型(E-MORB)或地幔柱型(P-MORB)。板塊發(fā)散邊緣-2從空間分布上，E-MORB有兩種情況，一是分布于洋脊軸不同地段，二是產(chǎn)于洋脊軸以外的海山，隨機(jī)地分布于與擴(kuò)張中心鄰近的大洋板塊內(nèi)。其成因前者被認(rèn)為與洋脊軸鄰近的地幔柱有關(guān)，為地幔柱-洋脊相互作用的結(jié)果，后者不能用地幔柱-洋脊相互作用模式來解釋，因?yàn)樵谄涓浇窗l(fā)現(xiàn)地幔柱存在，一般認(rèn)為是由于洋殼巖石的回爐而形成相對富集的地幔呈星點(diǎn)隨機(jī)分布在高度虧損的N-MORB的地幔源區(qū)，E-MORB源于這種相對富集的地幔。板塊發(fā)散邊緣-3在成分上，T-MORB和E-MORB的Th/Ta、Nb/U比值與N-MORB及OIB相似，而Ta/Hf、Nb/Zr比值大于N-MORB

，與OIB

相似。在Th/Hf-Ta/Hf關(guān)系圖上，T-MORB和E-MORB(P-MORB)與OIB難以區(qū)分，其大地構(gòu)造環(huán)境應(yīng)根據(jù)與其伴生的N-MORB來判斷。板塊發(fā)散邊緣-4玄武巖分布于洋島和海山鏈，其巖石類型既有拉斑玄武巖，也有堿性玄武巖。洋島和海山鏈堿性玄武巖的

Th、Ta、Hf具地幔柱特征，與其它構(gòu)造環(huán)境(如大陸板內(nèi))地幔柱形成的堿性玄武巖類似，因此，不具大地構(gòu)造環(huán)境判別價(jià)值，其大地構(gòu)造環(huán)境判別需由堿性玄武巖伴生的拉斑玄武巖的Th、Ta、Hf特征判別。大洋板內(nèi)拉斑玄武巖特點(diǎn)是Th/Ta=0.4

～

1.6

，

Ta/Hf=0.1～0.3。大洋板內(nèi)-1在板塊匯聚邊緣(陸緣火山弧、陸緣島弧、陸緣裂谷、大洋島弧、弧后盆地)玄武巖巖石類型主要為鈣堿性

玄武巖。另一常見類型為拉斑玄武巖和安山巖。這些類型巖石形成于與俯沖帶有關(guān)的巖漿。巖石中高場強(qiáng)元素Ta(Nb)和Hf(Zr)含量普遍低，為N-MORB的0.1～1倍，這一特征被認(rèn)為是虧損地幔部分熔融的結(jié)果。在高場強(qiáng)元素之間，Ta(Nb)相對于Hf(Zr)虧損，Ta/Hf比值低于到約等于N-MORB平均值(0.067～0.083)。板塊匯聚邊緣-1很多學(xué)者認(rèn)為這一特征與巖漿源區(qū)角閃石的參與有關(guān)(Mckenzie和ONions，1991;Oxburgh，1964;Green，1973;Eggler，1978)。Mckenzie和ONions(199