• 蛇綠巖

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    什么是蛇綠巖

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    蛇綠巖是地球的一部分洋殼和底層上地幔已被抬升海平面以上暴露,往往布設到大陸地巖石

    希臘詞?φι?,ophis(蛇)以蛇綠巖的名稱出現,因為其中一些具有表面紋理。蛇紋石特別讓人聯想到蛇皮。來自希臘語lithos的后綴lite的意思是“石頭”。一些蛇綠巖呈綠色。在板塊構造理論出現之前,這些存在于許多山區的巖石的起源仍然不確定。

    它們的重要意義在于它們出現在阿爾卑斯山和喜馬拉雅山等山帶中,它們記錄了現在已被俯沖消耗的前海洋盆地的存在。這種洞察力是板塊構造的奠基支柱之一,蛇綠巖一直在板塊構造理論和古代山帶的解釋中發揮著核心作用。

    偽地層學和定義

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    在蛇綠巖中觀察到的類似地層的序列對應于大洋中脊的巖石圈形成過程:

    • 沉積物:自地殼形成以來沉積的泥漿(黑色頁巖)和燧石
    • 噴出序列:玄武質枕狀熔巖顯示巖漿/海水接觸。
    • 片狀堤防復合體:垂直、平行的堤防在上方供給熔巖。
    • 高水平侵入巖:各向同性輝長巖,指示分餾巖漿房。
    • 層狀輝長巖,由巖漿房中的礦物質沉淀而成。
    • 累積橄欖:橄欖巖,從巖漿房沉淀下來的礦物質富含層。
    • Tectonized橄欖:橄欖巖/橄欖巖富集的地幔巖石。

    1972年彭羅斯關于蛇綠巖的野外會議重新定義了蛇綠巖這一術語,使其僅包括上面列出的火成巖,不包括獨立于它們所處的地殼形成的沉積物。這個定義最近受到了挑戰,因為綜合海洋鉆探計劃和其他研究巡航對大洋地殼的新研究表明,原位大洋地殼變化很大,在某些地方,火山巖直接位于橄欖巖構造巖上,具有沒有介入輝長巖。

    蛇綠巖的研究

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    科學家僅在6至7公里厚的洋殼中鉆探了約1.5公里,因此他們對洋殼的了解主要來自蛇綠巖結構與原位地震測深的比較。大洋地殼。大洋地殼具有層狀速度結構,這意味著類似于上面列出的層狀巖石系列。詳細地說,存在一些問題,許多蛇綠巖的火成巖堆積比推測的海洋地殼要薄。另一個與大洋地殼和蛇綠巖有關的問題是,蛇綠巖的厚輝長巖層需要大洋中脊下方的大型巖漿房。大洋中脊的地震探測只揭示了洋脊下方的幾個巖漿房,而且這些巖漿房非常薄。大洋地殼中的幾個深鉆孔已經攔截了輝長巖,但它不像蛇綠巖輝長巖那樣分層。

    的循環熱液流體通過年輕的海洋地殼導致蛇紋石,改變了橄欖巖和輝長巖的玄武巖和降低溫度的礦物組合的改變。例如,片狀巖脈和熔巖中的斜長石、輝石和橄欖石將分別轉變為鈉長石、綠泥石和蛇紋石。通常情況下,礦石機構如鐵富含化物礦床發現上述高度改變epidosites(綠簾石-石英巖石),它們的(現已孑遺)證據黑煙囪,它們今天繼續在洋脊的海底擴張中心內運作。

    因此有理由相信蛇綠巖確實是大洋地幔和地殼;但是,仔細觀察時會出現某些問題。例如,關于二氧化硅(SiO2)和二氧化鈦(TiO2)含量的成分差異,例如,將蛇綠巖玄武巖置于俯沖帶區域(~55%二氧化硅,<1%TiO2),而洋中脊玄武巖通常具有~50%二氧化硅和1.5–2.5%TiO2。這些化學差異擴展到一系列微量元素以及(即,以1000ppm或更少的量出現的化學元素)。特別是與俯沖帶(島弧)火山巖相關的微量元素往往蛇綠巖含量高,而洋脊玄武巖含量高但俯沖帶火山巖含量低的微量元素蛇綠巖含量也較低。

    輝長巖中長石和輝石(斜輝石和斜輝石)的結晶順序是相反的,蛇綠巖也似乎具有與俯沖帶相同的多相巖漿復雜性。事實上,越來越多的證據表明,大多數蛇綠巖是在俯沖開始時產生的,因此代表了前弧的碎片巖石圈。這導致在1980年代引入了術語“超俯沖帶”(SSZ)蛇綠巖,以承認某些蛇綠巖與島弧的關系比與洋脊的關系更密切。因此,一些被認為與海底擴張有關的經典蛇綠巖(塞浦路斯的特羅多斯,阿曼的塞梅爾)被發現是“SSZ”蛇綠巖,由俯沖開始期間前弧地殼的快速延伸形成。

    大多數蛇綠巖的前弧設置也解決了海洋巖石圈如何安置在大陸地殼頂部的其他令人困惑的問題。似乎大陸增生沉積物,如果被下沉的板塊帶入俯沖帶,會將其堵塞并導致俯沖停止,導致帶有前弧巖石圈(蛇綠巖)的增生棱柱反彈。成分與熱點型噴發環境或正常洋中脊玄武巖相當的蛇綠巖很少見,這些例子通常在俯沖帶增生復合體中被強烈分解。

    組合

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    蛇綠巖共同造山帶的中生代時代,像那些由形成閉合的的特提斯洋。太古代和古元古代領域的蛇綠巖很少見。

    大多數蛇綠巖可以分為兩組之一:特提斯巖和科迪勒巖。特提斯蛇綠巖具有地中海東部海域的特征,如塞浦路斯的特羅多斯和阿曼的塞邁爾等中東地區,由與經典蛇綠巖組合相對應的相對完整的巖石系列組成,并已被安置在或多或少完整的被動大陸邊緣(特提斯是曾經分隔歐洲和非洲的古代海洋的名稱)。科迪勒拉蛇綠巖是北美洲西部山區(“科迪勒拉”或大陸的主干)的特征。這些蛇綠巖位于俯沖帶增生復合體(俯沖復合體)上,與被動大陸邊緣無關。它們包括加利福尼亞的海岸山脈蛇綠巖、克拉馬斯山脈(加利福尼亞州、俄勒岡州)的約瑟芬蛇綠巖和南美洲安第斯山脈南部的蛇綠巖。盡管它們的進駐方式不同,但兩種蛇綠巖的原產地都是SSZ。

    根據賦存方式,新元古代蛇綠巖具有MORB型和SSZ型蛇綠巖的特征,從最老到最年輕分為:(1)MORB完整蛇綠巖(MIO),(2)肢解蛇綠巖(DO),(3)弧伴生蛇綠巖(AAO)(ElBahariya,2018)。總的來說,中東沙漠(CED)研究的蛇綠巖分為兩組,MORB或BABB和SSZ蛇綠巖。它們在空間和時間上都不相關,因此,這兩種類型似乎在巖石成因上不相關。蛇綠巖出現在不同的地質環境中,它們代表了蛇綠巖構造環境從MORB到SSZ隨時間的變化。

    編隊和進駐

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    蛇綠巖已在世界大部分造山帶中被鑒定出來。然而,蛇綠巖形成的兩個組成部分正在爭論中:序列的起源和蛇綠巖就位的機制。侵位是層序在低密度大陸地殼上抬升的過程。

    起源于海洋地殼

    幾項研究支持蛇綠巖形成為海洋巖石圈的結論。地震速度結構研究提供了目前關于大洋地殼成分的大部分知識。為此,研究人員對蛇綠巖復合體(紐芬蘭群島灣)進行了地震研究,以進行比較。該研究得出結論,大洋和蛇綠巖速度結構相同,表明蛇綠巖復合體的起源是大洋地殼。下面的觀察結果支持這一結論。源自海底的巖石顯示出與未改變的蛇綠巖層相當的化學成分,從硅和鈦等主要成分到微量元素。海底和蛇綠巖的富含二氧化硅的巖石出現率很低;存在的那些具有高鈉和低鉀含量。蛇綠巖枕狀熔巖和巖脈變質的溫度梯度與今天在洋脊下發現的溫度梯度相似。來自金屬礦床的證據蛇綠巖中和附近以及來自氧和同位素的發現表明,海水通過山脊附近的熱玄武巖溶解并攜帶了元素,當加熱的海水與冷海水接觸時,這些元素以硫化物的形式沉淀。同樣的現象發生在洋脊附近被稱為熱液噴口的地層中。支持蛇綠巖起源于海底的最后一條證據是枕狀熔巖上沉積物的形成區域:它們沉積在2公里深的水中,遠離陸源沉積物。盡管有上述觀察,蛇綠巖作為洋殼的理論存在不一致,這表明新生成的洋殼在作為蛇綠巖就位之前遵循完整的威爾遜循環。這要求蛇綠巖比它們所在的造山帶古老得多,因此既古老又寒冷。然而,輻射測量和地層測年發現蛇綠巖在年輕和炎熱時就已經發生了侵位:大多數都小于5000萬年。因此蛇綠巖不可能遵循完整的威爾遜循環,被認為是非典型的海洋地殼。

    蛇綠巖

    蛇綠巖安置

    盡管大陸邊緣的密度相對較低,但對侵位的機制尚未達成共識,即海洋地殼被抬升到大陸邊緣的過程。盡管如此,所有就位程序都具有相同的步驟:俯沖開始,將蛇綠巖推入大陸邊緣或俯沖帶上的上覆板塊,并與空氣接觸。

    假設

    不規則大陸邊緣的進駐

    基于對紐芬蘭群島灣雜巖群進行的研究的假設表明,不規則大陸邊緣與島弧雜巖群碰撞會導致弧后盆地中蛇綠巖的生成和由于壓縮而導致的內傾。大陸邊緣、海角和折返區沿著它的長度,附著在俯沖的洋殼上,洋殼在島弧復合體下方遠離它。隨著俯沖發生,漂浮的大陸和島弧復合體會合,最初與海角相撞。然而,洋殼仍位于海角之間的地表,尚未俯沖到島弧之下。俯沖洋殼被認為從大陸邊緣分裂以幫助俯沖。當海溝后退速度大于島弧復合體進展速度時,海溝回滾將發生,因此,上覆板塊將發生延伸,以使島弧復合體與海溝撤退的速度相匹配。延伸部分是一個弧后盆地,產生大洋地殼:蛇綠巖。最后,當大洋巖石圈完全俯沖時,島弧復合體的伸展狀態變為壓縮狀態。來自延伸部分的熱的、正浮力的海洋地殼不會俯沖,而是以蛇綠巖的形式俯沖到島弧上。隨著壓縮的持續,蛇綠巖被置于大陸邊緣。

    作為被困前弧的蛇綠巖

    正如加利福尼亞和下加利福尼亞海岸山脈蛇綠巖的證據所表明的那樣,蛇綠巖的產生和俯沖也可以通過俯沖位置極性的變化來解釋。附著在大陸邊緣的大洋地殼俯沖到島弧之下。前蛇綠巖洋殼是由弧后盆地產生的。大陸和島弧的碰撞在弧后盆地開始了一個新的俯沖帶,與xxx個俯沖方向相反。生成的蛇綠巖成為新俯沖前弧的尖端,并通過脫離和壓縮被抬升(在增生楔上)。驗證上述兩個假設需要進一步研究,當前有關該主題的文獻中可用的其他假設也是如此。

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    詞條目錄
    1. 什么是蛇綠巖
    2. 偽地層學和定義
    3. 蛇綠巖的研究
    4. 組合
    5. 編隊和進駐
    6. 起源于海洋地殼
    7. 蛇綠巖安置
    8. 假設
    9. 不規則大陸邊緣的進駐
    10. 作為被困前弧的蛇綠巖

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