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大洋板塊中的火成巖組合(洋島玄武巖)

壹.概述

洋板中巖漿作用的主要巖漿類型是玄武巖,通常稱為島弧玄武巖(OIB),具有地幔起源。與離散板塊和匯聚板塊邊界的巖漿活動相比,洋板塊內巖漿活動的強度和數量明顯偏低。希林格爾。(1978)估計地球上MORB和OIB的比例為9∶1。如果把匯聚板塊邊緣的巖漿活動壹起考慮,那麽洋島玄武巖在所有與洋板塊有關的巖漿活動中只占百分之幾。目前,分布在大洋盆地的許多海山和島嶼是大洋板塊巖漿活動的代表。

二、搖滾系列

洋島玄武巖在空間上分散,化學成分不均勻。洋島玄武巖有兩個主要的巖漿系列,最常見的是拉斑玄武巖系列,其母巖漿為Ocean island拉斑玄武巖(OIT),另壹個是堿性系列,其母巖漿為ocean islandalkinebasalt(OIA),可進壹步分為SiO22 _ 2不飽和和略過飽和兩個亞系列。目前,壹些海洋島嶼的火山活動以拉斑玄武巖為主,如夏威夷群島,另壹些島嶼以堿性玄武巖為主,如大西洋的加那利群島、亞速爾群島、阿森松島和戈夫群島。OIT和MORB相似,但是在化學成分和礦物成分上有壹些不同。例如,當具有相同的Mg#時,OIT比MORB具有更高的K2O、TiO2和P2O5含量和更低的Al2O3含量。另外,橄欖石(Fo70 ~ 90)是洋島玄武巖中最重要的斑狀礦物,其次是鉻鐵礦尖晶石,單斜輝石和斜長石通常只出現在基質中,巖漿演化可以單獨用橄欖石的分離結晶來解釋,而MORB的成分變異通常意味著單斜輝石和斜長石的分離結晶。與OIT相比,OIA的特點是堿含量高,矽含量低。橄欖石存在於斑晶和基質中,成分變化很大(FO35 ~ 90)。通常只有壹種富鈦普通輝石,偶見角閃石斑晶。

三。巖石發展學

根據洋島玄武巖(拉斑玄武巖或堿性玄武巖)與正常洋中脊玄武巖(MORB北部)的地球化學差異,指出洋島玄武巖的巖漿源區應為富集地幔源區,660km以下的地幔過渡帶具有這壹特征。圖9-12是洋島玄武巖的成因模式,顯示了雙地幔和各種可能的地幔源區和儲層。660km間斷以上的地幔是虧損的地幔儲層——北MORB的巖漿源區,660km間斷以下是更復雜的東MORB和OIB的巖漿源區。該深部儲層是壹個不均勻、無虧損的地幔源區,包括富集地幔(EM)、高μ地幔(HIMU)、原始地幔(PM)和普通地幔端元(“PREMA”)。富集地幔(EM)和高鈾鉛比地幔(HIMU)的地幔成分主要來自俯沖洋殼和俯沖沈積物。這些再循環的大陸地殼成分將到達660公裏的不連續面以下,與那裏的原始地幔和普通地幔混合,形成壹個復雜的OIB地幔源區。

洋島玄武巖的起源通常用熱點或地幔柱理論來解釋(Wilson,1963;摩根,1971).地幔柱是壹種熱物質流,它來自660km不連續面以下甚至核幔邊界附近。這種物質流的上升會引起地幔柱組分和軟流圈組分的部分熔融。由於巖漿源區物質成分和/或部分熔融程度的差異,形成了不同類型的洋島玄武巖。

圖9-12海洋火山作用模式示意圖(威爾遜,1989;羅林森,1993;引自Winter,2001)