安第斯科迪勒拉有三个明显的近代火山活动带:即位于哥伦比亚南部和厄瓜多尔的北带,秘鲁南部和智利北部的中带以及智利南部的南带(图1)。新生代的侵入岩出现在这些地区之间和该活动带的海岸边缘。因此自然会提出,沿安第斯板块边缘发生的火成作用有同时产生的火山和深成组份,当然,这两种岩浆活动是互相联系的。这种推测表现在说明破坏性板块边缘的无数图解和剖面图中。
安第斯火山岩套和深成岩套与消亡带作用之间的空间关系是不言而喻的。此外,火山岩和侵入岩在地球化学上广泛的相似性表现在主要元素成份的AFM图解和各个K20对Si02坐标图上(参看图1(b), (c)和Pitcher, 1978,。这些地球化学的相似性支持了这种直观设想,即火山活动是深成作用的地表表现。
然而,当更严密地考究这些证据时,出现了很复杂的情形。于是,Bussell等((1976)把秘鲁海岸岩基的环状杂岩体归因于高位地壳环境(图2),认为这种组成深成岩的岩浆和中央破火山口的火山作用具有直接联系,但该岩浆与火山岩并没有明显的联系。而且,Pitcher (1978)曾认为,构成Calipuy组火山岩的火成碎屑岩流(形成岩基的盖)是从中央杂岩体喷出的,Myers (1975)指出u深成岩的上升本身就是喷出物”,但Atherton等人(本册) 利用地质学和地球化学证据表明,Calipuy组火山岩与深成岩套不是同源的。
火山岩套和深成岩套相联系的地质证据 我们的工作是从调查秘鲁海岸岩基开始的,该岩基广泛地被用作安第斯现代活火山带之下伏岩基的模式(Hamilton, 1969)。
秘鲁岩基火山岩套与深成岩套之间相联系所发生的争论,主要基于该岩基的环状杂岩体与世界上其他曾发生过火口沉陷和大最火山碎屑岩流喷出的地方的环状杂岩体极其相似。 Pitcher (1978, P.134)写到:“毫无疑问,这些杂岩体是火山—深成建造,……代表岩基侵入活动与组成其围岩和盖的火山活动之间存在直接的联系”。而且,“这样的深成— 火山联系,曾持续于该黄金麻花岗岩类的全部历史中”.
最广泛的和已综合研究过的火山口构造,位于美国西南部,那儿总体积达数万Km'的火山碎屑岩流巳经制图,圈出了许多单独的火山口,并设想每个火山口覆于一个深成岩体之上。尽管事实上火山口相对较老(约20-30百万年),且侵蚀较深,然而并没有看到它与深成岩的直接联系(Elston等,1975a)0 Elston在把Mogollon高原环状火山杂岩体描述为 “大岩基的地表反映”时,不得不断定“不能在一个单独的点上证实深成岩的存在,而广泛的证据却又是似是而非”。
因此,一些矛盾的事物出现了。发现了环状深成杂岩体,似乎缺乏明显的火山对应物的惊人例子,而主要的火山口构成与深成岩套可能没有确定的联系。 在安第斯中部活火山区,能够区分出两种主要组份,每一种又都可能有各自的深成对应物。在南纬19030'和23。之间,近200个活火山中安山质复合火山分布最为广泛(Baker, 19 74)。特别是位于局部基准面以上3000m的那些火山锥,每一个体积将近1OOKm9(Bakre和 Francis, 1978)。显然,每个火山锥一定有其深成的“供应库”,可能位于它自己的“岩浆房”之上。这样的岩浆房也许与单独的
黄金麻花岗岩和英云闪长岩深成岩是相对应的,其中每个的直径约10-20 K rm,它们构成了秘鲁岩基。由Pitcher (1978)清楚识别出的深成活动的唯一的火山反映是与中心杂岩体伴生的破火山口和环状岩墙,而活火山带并没有的据表明安山质复合火山或者与破火山口或者与坏状墙伴生。
在活火山区内,在它们出现的地方,大的破火山口杂岩或“锅状盆地(Cauldron) 很明显是来自安山质火山。”和环状构造并不多,且的破火山口的一个例子,具有复活中心,是阿根廷西北部的Cerro Galan为大量火成碎屑岩流所环绕其它主要的破火山口是玻利维亚一阿根廷边界上的Cerro破火山口(Francis等,1978) 智利一玻利维亚边界上的Cerro Purico几个破火山口也是为大家所熟知的(Francis等, Panizos(Francis等,未出版)。(Kussmaul等,1977)和玻利维亚科迪勒拉东部的1976) 或几百K m'的火山碎屑岩流,类似于所谓的“锅状盆地”联系。。这些构造的每一个都伴随有几十构造,但是与安山质复合火山没有
推出秘鲁岩基大火山口和环状构造之间的联系是令人感兴趣的。然而,存在一个规模问题。例如Cerro Galan破火山口的直径为40Km—几乎三倍于秘鲁环状杂岩的规模。几个巳知的,直径5 -10K m的小构造可能为环状岩墙的地表反映,但并没有伴随任何体积上有意义的喷出岩(例如,Francis和Baker, 1978,记述的环状构造)。
值得注意的是,与大量火成碎屑岩流伴生的“锅状盆地”构造的明显例子在安第斯东科迪勒拉最发育。在多为安山质活火山集中的西科迪勒拉,发现了大量的火成碎屑岩流,但只有几个简单的破火山口构造。许多大的火成碎屑岩流的来源还很不清楚,然而,多年前就怀疑火成碎屑岩流可能是从很长的线状裂隙喷出的(如James (1971) )。果真如此,则大概应当有一个线状的(至少是长条状的)深成相当物。可秘鲁岩基并没有描述过有这样的线状岩体,在那儿,单独的深成岩似乎都是大致相等的。
对火山岩和深成岩套之间,在表面上缺乏联系的一种简单解释,可能是由于它们堆积的速率完全不同。对岩基形成时速率的估计是很缺乏的,而Francis和Rundle (1976)认为挽近2000万年以来,秘鲁海岸岩基的堆积速率和火山岩的喷出速率大致是一致的。虽然该岩基揭示侵入活动堆积的累积时间超过7千万年(Pitcher, 1978),但是在地表出露的火山岩多半新于2千万年,显然大量的巳被侵蚀掉了(Baker和Francis, 1978)。可以没想在1 千多万年以前,在地表完全不会保存火山岩,气侯如果不如现在干燥,那就更是这样。于是,推测深成岩侵入到现在活火山带之下,在深成岩露出时,不一定会保留任何火山岩“盖” 的迹象。
上述讨论,大多是基于秘鲁岩基与地表火山活动同时,于板块消亡边缘由岩浆活动而形成这一设想为前提的,这也暗示了中安第斯现代活火山带之下应当有秘鲁岩基型的对应物。这个前提是必要的吗?大量的侵入岩在火山岩以外定位会可能吗?或者相反,大量的火山物质会在相应的侵入岩以外喷发吗?在回到这个问题以前,我们先来看看安第斯安山岩的岩石成因。