美国火成岩石学的发展现状及趋向

由于整个现代科学技术的发展,火成岩石学在理论和技术方面都正在发生着深刻的变革.美国火成岩石学的发展,在世界上居于领先的地位,特别在进入八十年代前后(近四、五年来),其发展速度大大超过以往,被称为美国火成岩石学发展史上“最蓬勃兴旺的时期”(James,1983).美国现代火成岩石学发展的主要特点是:各种分析测试手段、实验技术和信息处理的现代化;火成岩物理化学(特别是热力学)日趋成熟,并成为火成岩石学坚实的理论基础;火成岩石学同天体地质学、地球物理学和大地构造学越来越紧密地结合,许多重大基本理论问题取得新的进展和突破,一些新的研究领域(如岩浆物理、岩浆作用中的化学动力学等)得到重视和发展;理论解释的定量化、模式化,等等.     

从31届地质大会看火成岩石学的研究动向

主要根据第31届国际地质大会上关于花岗质岩浆作用与成矿，花岗岩系统及元古宙岩石圈过程，玄武岩，碱性侵入体的成因与侵位，碳酸岩、金伯利岩、钾镁粕斑岩及相关岩石，造山带酸性与中性火山岩，火山作用等方面的发言、论文及摘要，结合其它资料，对近些年来国际、国内火成岩石学领域的新进展和研究动向进行讨论。认为从20世纪末到21世纪初，在地球动力学和全球变化的总框架下，在人类对资源、环境、减灾重大需求的推动下，火成岩石学在地球物质科学、岩石探针、大火成岩省事件与超级地幔柱、地幔动力学、岩浆过程的物理学及超高压实验等方向取得了明显的进展。     

国外火成岩石学的新进展

本文从各类火成岩的特点与成因、岩浆作用过程、岩浆物理化学三个方面简要地评述了最近四五年来国外火成岩石学研究的进展和动向。涉及的岩石和岩石组合有各种大地构造环境中的玄武岩、岛弧及陆缘弧火山岩、花岗岩、蛇绿岩、大陆碱性岩、金伯利岩与碳酸岩、科马提岩、层状基性一超基性岩、地幔包体等。在岩类学中许多新事实的发现,动摇了一些过去流行的岩石成因模式。岩浆过程中物理作用的研究空前高涨。热力学(平衡的与非平衡的)、化学动力学和流体力学的有机结合将会成为火成岩石学的新理论基础。     

铜官山火成杂岩体成岩机理研究

本文通过岩石学、成因矿物学及稀土元素地球化学等方法,对铜官山火成杂岩体的成岩机理做了研究。认为(1)该火成杂岩系同一岩浆经分离结晶作用形成的;(2)火成杂岩岩浆起源于古老下部地壳,其源区岩石成分相当于地幔衍生的玄武质岩石;(3)岩浆侵入过程中,虽然在稀土元素、微量元素等方面无明显的同化混染,但主要成分Na_2O、K_2O等明显受到围岩的混染;(4)运用稀土元素地球化学方法确定母岩浆的稀土元素分布模式乃是一种简便、有效的方法。     

岩浆包裹体的成因和意义

本文从下述六个方面对岩浆包裹体的研究状况及意义进行评述:1.岩浆包裹体的形成机制和分类;2.岩浆包裹体的测温研究;3.岩浆包裹体的测压研究;4.岩浆包裹体的化学成分;5.利用岩浆包裹体进行实验岩石-矿物学研究:6.岩浆包裹体可做为矿化作用指示剂。虽然有几类异常岩浆包裹体(特别是在月岩样品中)还无法加以解释,但是。岩浆包裹体可以提供大量有关岩浆结晶演化、岩浆不混溶作用、岩浆混合作用、火成侵位时挥发组分的含量、性状及演化、玄武岩浆起源、以及岩浆岩体的潜在含矿标志等重要情报。其中有些资料,从其它来源无法获得。岩浆包裹体研究已经成为现代火成岩石学的一个不可缺少的独立分支,其前景十分广阔。     

对岩浆过程的进一步解析

对于岩浆作用来说,岩石地球化学方法更多地用来探讨岩浆的起源、不同岩浆的相互混合、围岩对岩浆的混染及岩浆自身的演化和团结等。实验岩石学与岩相学研究相结合至今已构成了基本的岩石学理论框架,近些年来的工作一般是为不多见的岩石学现象、难以解决的岩理学问题及有关的岩浆过程进行更加深化和补充的实验。岩浆动力学利用流体力学的方法定量描述岩浆过程,建立理论模型。本文从这三方面简要叙述新近对岩浆过程分析研究的某些进展。     

岩浆／火成岩系统中岩石的分类和命名

火成岩石学的主要目的在于获得岩浆／火成岩系统一套完整的分类清单。本文是作者先前关于火成岩和岩浆分类论文的续篇，是为了探索一种对所有火成物质统一命名的方法而设计的。所有的实际矿物分类都由于存在诸如同质异矿现象、颗粒大小折极端差异以及含有玻璃质等问题而受到一定限制，只有化学成分参数可以为所有常见火成岩及其岩浆的分类提供一种可靠的、直接的方法。化学成分分类无疑更适合于玻璃质岩石和岩浆。本文对推荐的火山岩     

热对流成岩作用的基本特征与研究意义

介绍了热对流产生的条件与地质背景,指出火成侵入体、盐丘和活跃断层周围等温线陡倾斜场所易发生热对流成岩作用。综述了岩浆成因热对流的岩石学记录,包括热变质作用、突然升温—逐渐降温的自生矿物组合和相对高温的自生矿物类型,分析了自生伊利石的K/Ar年龄在热对流成岩作用研究中的作用。阐述了热对流成岩作用对盆地动力学、砂岩储层和油气运移研究的意义。     

岩浆活动中某些动力学参数的估算方法——流体动力学原理的应用

本文着重介绍了应用流体动力学原理估算岩浆活动中某些动力学参数的方法,包括部分熔融体与熔融残余的分离速度、岩浆上升速度、岩浆对流速度、岩浆中捕虏体及晶体的下沉速度、岩体冷凝时间等,初步讨论了其岩石学意义,并从这一侧面,强调了岩浆流体动力学研究的重要性。     

造山带火山岩浆作用

造山带火山岩石学研究的主要目的在于重溯造山带的构造－岩浆演化历史。纵观我国到至全球的大陆造山带形成－演化历史，一个造山带往往经历了古大陆裂解，洋陆转换，陆块拼合，碰撞，陆内伸展－盆山耦合和新构造隆升（陆内造山）等众多不同的构造演化阶段，这些不同的构造演化阶段和不同的构造环境均有特定火山岩浆民之相伴。因此，我们可以根据造山带形成－演化不同阶段火山岩浆作用的特点来重溯造山带的的构造－岩浆演化历史，并进而从更大尺度上加以对比，探索全球动力学乃至比较行星学等重大学问题。本文对造山带火山岩石学研究中的一些重要问题进行了讨论和评述，这些问题包括有：板块内部火册浆活动，离散板块边界上的火山岩浆活动，会聚板块边缘的火山岩浆活动。     

岩浆洋分异与月壳

回顾了岩浆洋慨念最初的由来,具体阐述了月浆洋冷却结晶形成斜长岩月壳的过程。根据行星演化、核一幔分异及地球化学方面等方面提供的证据,论证了岩浆洋是行星早期演化必然经历的一个阶段。已有的岩浆洋结晶模型都认为岩浆洋中的岩浆在成分上是均一的。根据目前实验火成岩石学方面的进展,认为这个前提不存在,提出了月浆洋Sorer分异的一个新假说。此模型为今后研究岩浆洋分异提供了一个新思路,并指出了今后的研究方向。     

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学条件

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学研究是岩石学研究领域中的一个空白。本文以粘性流体力学，流变学理论为基础，结合某些岩浆动力学实验结果，首次探讨了在岩浆发生不混溶作用过程中，某些岩浆的物理性质及贵浆运动的动力学的约束条件，主要包括：不混溶作用产生的两液相的分离速率，球体的沉浮条件，分布特征及雷诺数的计算方法，并探讨了这些参数在研究岩浆不混溶作用过程中的地质意义。     

向"深地"和"深海"进军征途中——地幔矿物学岩石学地球化学十年进展

21世纪第二个十年(2010-2020)是我国矿物岩石地球化学蓬勃发展的十年,是从克拉通破坏到造山带演化,从大陆到大洋岩石圈,从深度到广度全面进军的十年,亦是从追赶到超越的十年.这十年我国矿物岩石地球化学家在地幔矿物学、岩石学和地球化学领域取得了众多突破性进展.这些进展集中在两个方面:一是来源于地幔直接样品的,如地幔矿物学、大陆和大洋岩石圈、造山带橄榄岩和地幔中的水;二是来源于幔源岩浆的,如大陆和大洋玄武岩、基性-超基性杂岩体和火成碳酸岩.特别需要指出的是,非传统稳定同位素即金属稳定同位素新方法(如Li、Mg、Fe和Ca同位素等)的开发和广泛应用,大大提升了我国地幔岩石学和地球化学研究进程,实现了从追赶到超越的历史性跨越.     

白云鄂博矿物岩石研究的新进展

本文论述了近年来白云鄂博矿区在旷物学、岩石学、地球化学和矿床成因研究方面的进展。在矿物学研究方面,除以往研究过的一百多种矿物外,八十年代中期以后,又相继发现并研究了含铌锐钛矿、含铌钙钛矿、锶铁钛石、水磷钙钍石、白云鄂博矿、未命名氟碳酸盐新种矿物、珀硅钛铈铁矿、硅钡镁石、带云母等矿物;发现了矿物间的共生和交代关系。在岩石学研究方面,找到了霓长岩,发现了霓长岩化作用,确定了火成碳酸岩岩石的存在。在地球化学和矿床成因方面,提出了稀土稀有金属矿化与火成碳酸岩岩浆活动有成因联系的见解。     

华北克拉通火成碳酸岩时空分布和锶钕同位素特征及其地质意义

已有的研究得出：华北克拉通火成碳酸岩在时间上主要形成于古元代末—中元古代初、早中生代和晚中生代3个时段,反映了华北克拉通演化历史上3个拉张阶段。在空间上,前两个拉张阶段形成的火成碳酸岩分布在华北克拉通的北缘和南缘;后一个拉张阶段形成的火成碳酸岩分布在克拉通的中部和东部。华北克拉通火成碳酸岩的钕同位素主要特征是εNd(t )全为负值,而且随时间由老到新负值趋于降低。在εNd(t )-I Sr图解上,其投影点都落到了第3和第4象限,除莱芜—淄博地区火成碳酸岩外,其它都在富集地幔演化线附近,而且从老到新富集程度越来越高。推测华北克拉通火成碳酸岩形成的深部动力学机制可能是：在热地幔柱活动或周边板块向华北板块俯冲之后华北克拉通构造环境转变为伸展拉张环境,因压力减小而引起地幔部分熔融形成的碱性基性—超基性岩浆或碱性中性岩浆沿区域深断裂上侵,又经分异作用冷凝结晶形成杂岩体,火成碳酸岩是这些碱性岩浆演化晚阶段的主要产物。部分火成碳酸岩可能是从上地幔低程度部分熔融形成的碳酸岩浆直接上侵冷凝结晶而成。     

造山带火山岩研究

造山带火山岩石学研究的主要目的在于重溯造山带的构造－岩浆演化历史。纵观我国以至全球的大陆造山带形成、演化历史，一个造山带往往经历了古大陆裂解、洋陆转换、陆块拼合－碰撞、陆内伸展－盆山耦合和新构造隆升（陆内造山）等众多不同的构造演化阶段，这些不同的构造演化阶段和不同的构造环境均有特定火山岩浆作用与这相伴。因此，可以根据造山带形成、演化不同阶段火山岩浆作用的特点来重溯造山带的构造－岩浆演化历史，进而从更大尺度上加以对比，探索全球动力学乃至比较行星动力学等重大科学问题。本文对造山带火山岩石学研究中的一些重要问题进行了讨论和评述，这些问题包括：板块内部火山岩浆活动、离散板块边界上的火山岩浆活动、会聚板块边缘的火山岩浆活动。     

火山射气岩浆喷发作用研究进展

射气岩浆喷发是一种特殊类型的火山活动，水在这类火山活动中起到至关重要的作用，且其喷发产物——低平火山口和基浪堆积物在我国乃至全世界都有广泛的分布。国际上对射气岩浆喷发的研究始于1921年，迄今为止已有80余年的历史。国内外许多学者运用火山地质学、岩石学、沉积学、物理火山学及数值模拟等多学科研究手段，对射气岩浆喷发作用及其产物进行详细的野外观测描述，并探讨其成因机制。本文在前人研究基础上，以我国南方北部湾周边第四纪火山区大量存在的射气岩浆喷发成因的低平火山口和基浪堆积物为研究对象，深入讨论了基浪堆积物的地质特征、射气岩浆喷发形成的基本条件、喷发过程的动力学机制以及基浪流的搬运过程等几方面重要问题，并对已有的研究成果进行了概括和总结，提出有待解决的难点，揭示了这类火山活动特有的属性。     

国外近期成岩成矿理论研究的某些新进展

1 岩浆作用从封闭体系到开放体系的发展 岩浆作用的发生和岩浆岩的形成,究竟是封闭性体系还是开放性体系的问题,是重大基础理论问题,它关系到对岩浆岩的发生、发展过程的正确阐明,并影响到对一系列重大地质问题的科学解释。从封闭岩浆体系到开放岩浆体系的进展,是岩浆岩实验岩石学的一项重大突破。     

《实验及理论岩石学》

实验岩石学研究岩石和矿物在高温、高压条件下的各种特征和变化，在模拟各种变质过程、地幔和地壳各层圈物质组成和相变、岩浆生成及岩浆演化规律方面做出了重要贡献。实验岩石学与岩相学相结合构作了岩石学的基本理论框架。实验岩石学研究得出的成果、从实验中获得的思想成为理论岩石学的精髓。本书从介绍岩石物理化学知识和高温、     

岩浆演化对成矿作用的控制——以西藏冈底斯北缘铅锌矿带为例

与岩浆-热液或热液矿床有关的岩浆,大都经历了不同程度的演化(如结晶分异、同化混染等),其岩石学和地球化学特征只是岩浆演化终态的反映,针对这些岩浆岩本身的研究有时很难刻画出其详细的演化过程及该过程中关键成矿元素的地球化学行为。已有研究显示,同时代同区域大面积分布的火成岩可能记录着含矿岩浆演化早期或演化不同阶段的岩石学和地球化学信息,为解决上述难题提供了可能。基于此,本文以发育于大陆碰撞初期(即主碰撞)的西藏冈底斯北缘铅锌矿带为例,通过对主碰撞阶段冈底斯带大量火成岩地球化学数据的统计学研究,初步展示了岩浆演化过程及其对成矿的控制作用。研究结果表明,除了自身体系的分离结晶,陆壳混染作用是大陆碰撞早期岩浆由基性向中酸性演化的另一关键控制因素,主碰撞岩浆中普遍不具有高的含水量和氧逸度,但演化到中后期,岩浆的氧逸度会逐渐升高;富S和H2O的幔源岩浆底侵,诱发具有较高Zn含量的陆壳物质熔融,产生的岩浆再经历高度的演化(以达到Pb的富集),最终浅成就位形成岩浆-热液成矿系统。这是形成冈底斯北缘铅锌矿带的成矿动力学机制。