碱性玄武岩研究综述

碱性玄武岩研究综述一、碱性玄武岩概念及特征碱性玄武岩是基性碱性火山岩的总称。碱性玄武岩可进一步划分为钾质和钠质碱性玄武岩两大类,其组成特征的不同只是由于地慢源区发生预富集时加入物质的种类和比例不同而已,它们都是形成于高压、低程度熔融、快速上升的条件下。比一般玄武岩富碱，而二氧化硅、氧化钙较低。主要矿物为斜长石（中长石—拉长石）、橄榄石、富钙辉石和钛辉石，橄榄石与辉石间无反应边，不含紫苏辉石，而含有钾长石、歪长石以及白榴石、霞石、方钠石等副长石矿物。碱性玄武岩的矿物成分和化学成分范围变化很大，突出的特征是富碱，其中K2O+Na2O均＞5%，最高可达9%;多数Na2O＞K2O。矿物主要以碱性长石、碱性暗色矿物、富钛辉石等为特征。弱碱性较强，可出现似长石，通常不含贫钙辉石。万渝生等在研究碱性玄武岩时认为其应来源于石榴(二辉)橄榄岩的地慢源区。原因是碱性玄武岩形成于高压条件岩石的轻重稀土强烈分馏，要求地慢源区有高压相矿物石榴石作为残余相矿物存在（万渝生等，1995）。主要分布于大陆地区及海洋火山岛。在亚洲环太平洋火山带,碱性玄武岩分布于靠近大陆一侧。另外,在夏威夷群岛把含实际矿物橄榄石大于5%,标准矿物霞石小于5%的玄武岩也称为碱性玄武岩。碱性橄榄玄武岩岩系也简称碱性玄武岩岩系（罗丹等，2009）。我国华北克拉通东部新生代早期玄武岩主要分布于中-新生代拉张盆地中，多为拉斑和弱碱质玄武岩。而自中新世以来的玄武岩出露广泛，主要分布于裂谷两侧，玄武岩岩性以碱性和强碱性为主，作为典型的板内碱性玄武岩，已成为国内外学者的研究热点。二、碱性玄武岩的成因模式目前大多数人认为火成岩省是巨量的玄武岩在几百万年甚至1百万年时间内快速喷发形成大面积的溢流玄武岩,因此具有极高的岩浆产率;地球化学上可能具有OIB玄武岩的特征。对火成岩类的成因模式大致有3种:1)起源于核幔边界或中下地幔的地幔热柱,导致地幔部分熔融,巨量岩浆产生(WhiteRS,McKenizieD.,1989);2)地幔热柱上升造成上地幔温度上升,部分熔融,同时伴随着岩石圈减薄引发减压熔融(ThompsonRN,GibsonSA.,1991);3)地幔对流在局部因受到阻碍而强烈上涌,造成地幔温度升高,形成大量岩浆(MutterJC,BuckWR,ZehnderCM,1988)。成因观点的较大差异说明火成岩省不仅成因复杂,各个火成岩省之间也存在不小的区别。宋谢炎等人在峨眉山地区通过对研究区二叠世的区域地质背景和古地理环境的分析,对峨眉山玄武岩喷发与地幔热柱的关系及其火山喷发的大地构造背景进行了进一步系统归纳和总结，根据地层学关系大致确定峨眉山玄武岩的主喷发期是阳新世(中二叠)晚期乐平世(晚二叠)早期,时限大致为259Ma～257Ma。峨眉山玄武岩微量元素地幔标准化曲线特征与OIB基本一致,反映出其成因与地幔热柱活动有密不可分的关系（宋谢炎等，2002）。张臣等对内蒙古阿巴嘎旗及其以北地区新生代玄武岩进行了成因研究，内蒙古东部阿巴嘎旗地区新生代玄武岩属于大陆溢流钠质碱性玄武岩系列,是更新世中心式火山喷发的产物。源区是软流圈上地幔。玄武岩的形成是在大陆拉伸构造环境下,地幔橄榄岩部分熔融与橄榄石分离结晶两种过程作用的结果（张臣，2004）。陈立辉等人在2012年以山东新生代碱性玄武岩为例，提出大陆碱性玄武岩的成因与地壳再循环有密切关联，山东新生代玄武岩时空分布可分为早期定向分布、相互平行的三个火山群，和晚期杂乱分布的孤立小火山，因为孤立小火山并不分布在火山群中，所以认为孤立小火山与地幔柱活动没有直接联系，其所代表的同位素上亏损的端元可能是该地区软流圈地幔中普遍存在的物质组成。(陈立辉等，2012)。罗照华对吉林辉南大椅山碱性玄武岩成因进行研究，表明大漪山玄武岩岩浆的形成主要是受热的影响。其次是上隆作用对岩浆形成作用的影响。它可以使上地慢岩处于准稳定状态,以致后来大量热流上升的时候,岩石更易于发生局部熔融形成岩浆（罗照华，1984）。三、地质意义1）大部分碱性玄武岩处于多块体汇聚的特殊构造环境,诱发深部混合型软流圈地幔的部分熔融,形成钠质碱性玄武岩的原生岩浆,岩浆体系在上升及喷发过程中经历了共源岩浆的结晶分异和演化,从而形成新生代钠质碱性玄武岩系列和组合(赖绍聪等，2007).显然,对深源岩浆岩成因及其大陆动力学意义的深入研究,揭示了控制中国大陆现今构造与演化的三大构造动力学体系交接转换的构造动力学机制。2)碱性玄武岩的形成具有时限性。它们几乎只形成于太古宙以后,并在中新生代以来相对大量的出现。碱性玄武岩可进一步划分为钾质和钠质碱性玄武岩两大类,其组成特征的不同只是由于地慢源区发生预富集时加入物质的种类和比例不同而已,它们都是形成于高压、低程度熔融、快速上升的条件下。研究表明:碱性玄武岩形成的时限主要与地球从热向冷的历史演化有关。碱性玄武岩的形成需要地慢俯冲作用,可达到相当深度的地慢俯冲作用,只是到了太古宙以后才发生并在中新生代以来达到巅峰（万渝生等，1995）,因此，可以根据某地区的碱性玄武岩出现形态以及特征了解当地的地质演化史，从而，对该地区有更深的了解和认识。3)中国大陆位于太平洋板块向欧亚板块的俯冲带后缘,处在弧后扩张环境中（徐夕生等，2000；舒良树等，2004）,大陆内部软流圈上涌,岩石圈变薄,有利于张性盆地的形成（谢昕等，2001）;同时上地幔玄武岩浆底侵作用强烈,壳幔混合作用普遍,又有利于基性岩脉、小岩株沿超壳的断裂带侵入。四、存在问题尽管碱性玄武岩的研究已经取得了上述进展，但随着研究的不断深入，1）既然碱性玄武岩可能有3种成因机制，那到底哪一种是真实存在的，或者说都存在，只是不同地区不同的构造背景等因素决定了具体的形成机制。2）中国东部存在大面积的新生代碱性玄武岩,它们的形成是否直接与古太平洋板块或伊泽奈崎板块的俯冲有关。3)大陆内的碱性玄武岩和大洋底部的碱性玄武岩有何异同，它们的成因机制会不会相类似等。大陆碱性玄武岩带（如中国东部玄武岩带）它们分布分散，单个岩体面积不大，却分布广泛（Farmer,2003），是什么决定了它们这样分布的特点。参考文献[1]万渝生，伍家善，耿元生．碱性玄武岩形成的时限及其地质意义［J］．地球学报，1995，(4):364－374．[2]罗丹,陈立辉,曾罡.陆内强碱性火山岩的成因：以山东无棣大山霞石岩为例[J].岩石学报,2009,25:311-319.[3]WhiteRS,McKenizieD.Magmatismatriftzones:thegenerationofvolcaniccontinentalmarginsandfloodbasalts[J].GeophysRes,1989,94:7685-7729.[4]ThompsonRN,GibsonSA.Subcontinentalmantleplume,hotspot,andpreexistingthinspots[J].JGeoSocLan,1991,148:973-977.[5]MutterJC,BuckWR,ZehnderCM.Convectivepartialmelting.1.Amodelfortheformationofthickbasslticsequencesduringtheinitiationofspreading[J].JGeophysRes,1988,93:1031-1048.[6]宋谢炎等.峨眉山玄武岩的地幔热柱成因[J].矿物岩石，1992（22）：27-32[7]张臣,韩宝福,童英,李德春.内蒙古阿巴嘎旗地区新生代玄武岩基本特征及成因［J］.吉林大学学报(地球科学版)，2004，34（1）：21-26[8]陈立辉等，地壳再循环与大陆碱性玄武岩的成因：以山东新生代碱性玄武岩为例[J].高校地质学报,2012,18(1):16-27.[9]罗照华.吉林辉南大椅山碱性玄武岩及其成因[J].武汉地质学院学报.1984，1(1):81-86.[9]魏文博，叶高峰，金胜，等.华北地区东部岩石圈导电性结构研究-减薄的华北岩石圈特点[J].地学前缘,2008,15(4）：204-216.[10]赖绍聪，张国伟，李永飞，秦江锋等.青藏高原东缘麻当新生代钠质碱性玄武岩成因及其深部动力学意义[D].中国科学,2007（37）:271-278.[11]万渝生，伍家善，耿元生等.碱性玄武岩形成的时限及其地质意义[J].地球学报,1995（4）：365-374.[12]徐夕生，蔡元峰,周新民.中国东南部新生代岩石圈地幔研究[J].南京大学学报:自然科学版,2000,36(6):773-779.[13]舒良树,周新民,邓平等.中国东南部中、新生代盆地特征与构造演化[J].地质通报,2004,23(9-10):876-884.[14]谢昕,徐夕生,邹海波等.中国东南沿海中-新生代玄武岩微量元素和Nd-Sr-Pb同位素研究[J].岩石学报,2001,17(4):617-628.[15]FarmerGL.2003.Continentalbasalticrocks[G]//TreatiseonGeochemistry,ElsevierPergamon,Oxford:85-121.