玄武岩构造环境判别的基础

玄武岩构造环境判别的思路是从板块构造引发的，板块构造鉴别出板块增生和板块消减两种不同的环境，分别由MORB（洋脊玄武岩）和IAT（岛弧拉斑玄武岩）代表，此外，由于洋岛玄武岩的普遍发育，如夏威夷海山，又分出一类板内玄武岩（WPB）。这三类环境的玄武岩具有不同的地球化学特征，玄武岩地球化学判别方法取得了空前的成功，于是构造环境判别方法很快风靡全球。

Cann（1970）和Pearce and Cann（1973）最先提出依据玄武岩的化学成分来限定岩浆起源的大地构造背景的思想。他们指出，玄武岩的地球化学性质与其源区组成有关，而源区组成又与其形成的大地构造背景有关。因此，可以利用玄武岩的地球化学方法来判断其形成的构造环境，并构建了一系列构造－岩浆判别图（tectonic－magmatic discrimination diagram）。

玄武岩构造环境判别的基础源于地幔的不均一性。研究表明，地幔可以划分为若干端元，其中最重要的是下述3个端元：亏损地幔端元、富集地幔端元和富集LILE、亏损HFSE的地幔端元。第1类产于板块增生边缘，第2类产于板块内部，第3类来自板块消减带（图14.1）。上述3类地幔端元部分熔融形成的玄武岩即分别带有强烈的母源地幔端元的印记。第1类亏损地幔端元形成的玄武岩亏损LREE，具N－MORB的特征，是在板块扩张脊之下很浅的深度、弱亏损的地幔橄榄岩在无水条件下中等至高程度部分熔融形成的。第2类地幔形成的玄武岩强烈富集HFSE和LILE，通常显示LREE/HREE强烈分离的型式，为板内玄武岩（WPB，包括洋岛玄武岩、洋底高原玄武岩、大陆溢流玄武岩、裂谷玄武岩等），是富集地幔在较高的温压条件下低－中等程度部分熔融的产物（有的WPB源于670 km的上下地幔界面附近或2900 km的核幔边界之上的D″层，见图14.1）。而第3类地幔形成的玄武岩则以富集LREE和亏损HFSE为特征（岛弧玄武岩，IAT），是产于板块消减带之上的强烈亏损的地幔楔（贫HFSE）在有水（来自消减带）加入的条件下（带入LILE）中等至高程度部分熔融的产物。全球构造环境大体是上述3类：板块增生带、板块消减带和板块内部（图14.1）。因此，除了少数例外的情况（Pearce et al.，1984a），利用玄武岩的地球化学特征来识别其所形成的构造环境不仅是可能的，而且是行之有效的。

玄武岩可以判别构造环境，但是，含水的交代地幔部分熔融形成的安山质成分的岩石不能判断构造环境。例如：钾玄岩、玻安岩和赞岐岩类。因为，交代的地幔特别富水和挥发分，带入大量的LILE，必然改变部分熔融的条件，使形成的岩石具有富Si和LILE的特点。岛弧玄武岩是以富集LILE为特征的，但是，钾玄岩、玻安岩和赞岐岩大多是安山质成分的，虽然也富集LILE，但并非统统源于岛弧环境。因此，玄武岩构造环境判别方法应当严格限制在玄武岩范围内，一般不包括安山岩。

图14.1 地球北半部切面，展示了地球上三种不同的构造环境：洋中脊（东太平洋中隆、大西洋中脊）、岛弧（南日本海消减带、北美西部消减带）和板内（夏威夷热点、南美地幔柱）（引自Best and Christiansen，2001，p.8，Fig.1.5）