花岗岩混合问题:与玄武岩对比的启示——关于花岗岩研究的思考之一

最近,花岗岩混合成了花岗岩研究的热点,国内外许多学者探讨了花岗岩混合问题,并尝试用不同端元组分不同比例的混合来解释花岗岩的地球化学变化。本文从花岗岩与玄武岩的对比出发,探讨了花岗岩混合的可能性和局限性。作者认为,花岗岩混合的现象是普遍存在的,但是次要的和局部的。岩浆混合的能力或能干性(competence of mixing)主要取决于岩浆的黏性和温度,而黏性又与硅氧四面体有关。相对于玄武岩,花岗岩的SiO_2含量高,温度低,因此,花岗质岩浆的混合能干性很低。玄武质岩浆的混合是mixing(以化学混合为主),而花岗质岩浆的混合通常只是mingling(以机械混合为主),只有在少数情况下才能达到mixing的程度,例如,埃达克岩与地幔混合形成的高镁安山岩或高镁埃达克岩。许多人认为,花岗岩中的暗色微粒包体是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据。研究表明,花岗岩中的暗色微粒包体大多是闪长质成分的,其初始成分大多是玄武质的。因此,暗色微粒包体不是花岗质岩浆混合作用最显著、最直接证据,而是玄武质岩浆混合能力强过花岗质岩浆的证据。与玄武质岩浆的起源比较,花岗质岩浆从一开始熔融就是不均一的,这源于源区的不均一及熔融过程的复杂性。花岗质岩浆原始均一性的假定是不可能的。花岗岩成分的变化以及在哈克图解中成分点的"连续谱系",主要是由源区不均一性引起的,混合和分异可能有一定的作用,但毕竟是次要的。花岗质岩浆从源区生成、迁移、直至在地表喷出或在浅部定位的全过程,是一个不断均一化和不均一化的过程。但是,由于花岗质岩浆的黏性大,上述过程及岩浆演化的程度和规模都受到限制,也限制了岩浆混合的程度和规模。许多人仅从花岗岩地球化学成分的变化来研究花岗岩的成因,而很少考虑花岗岩物理性质对岩浆演化的制约。对比玄武岩与花岗岩,我们认为,地球化学方法在花岗岩中应用的范围和程度可能远远不及玄武岩,我们应当重新考虑花岗岩的地球化学应用问题。     

大陆边缘弧岩浆成因与大陆地壳形成

大陆地壳如何形成是国际学术界长期关注并正在持续攻关的一个重大基础科学问题。活动陆缘弧的岩浆成因和密度分选过程是理解大陆地壳形成机制和演化过程的关键。北美白垩纪Cordilleran大陆边缘弧的形成可能经历了与底侵幔源岩浆有关的下地壳部分熔融和岩浆混合,或幔源初始玄武质岩浆的两阶段成分分异过程,以花岗质成分为主的北美内华达地区垂向地壳成分剖面结构可能与榴辉岩相残留体或堆晶岩的拆沉作用密切相关。目前并不清楚亚洲大陆南部以约200 Ma和约90 Ma两个时间断面为代表的中生代冈底斯弧,为何出现大量角闪石岩并具有玄武安山质的平均成分。探究中生代冈底斯弧的岩浆成因、地壳垂向成分结构和地壳形成机制可能有助于或多或少地解决这一问题。     

腾冲活火山的岩浆演化

腾冲火山活动分老期（包括上新世、早更新世和中更新世）和新期（中更新世—全新世,包括马鞍山、黑空山和打鹰山）,代表性火山岩分别是玄武岩、英安质熔结凝灰岩、玄武质粗安岩和粗安岩,均属于高钾钙碱性火山岩。新期马鞍山、黑空山、打鹰山火山活动至少可以追溯到中更新世,岩浆成分从中更新世粗面玄武岩—玄武质粗安岩演化到晚更新世—全新世粗安岩。它们有一共同的岩浆源（或岩浆房）,岩浆形成演化与壳幔作用和岩浆房内的辉石分离结晶作用有关。根据岩浆演化趋势,现在腾冲活火山之下岩浆房中的岩浆将向更富碱和富硅的粗面质或流纹质岩浆演化。     

花岗质岩石中铁质球粒的成因探讨

本文从晶体化学和热力学的角度,对产于花岗质岩石中铁质球粒的成因进行了探讨。作者认为,这些铁质球粒完全有可能是地内成因的产物,而不一定都是人们通常所认为的地外物质。球粒内部的铁质核可能是含铁矿物在变质过程中的还原产物,也可能是含铁玄武质基底岩石中的残留铁,还可能是侵位并同熔基底岩石的含铁玄武岩浆中的自然铁。随着花岗质岩浆的演化,逐渐形成Fe→FeO→Fe3O4的反应系列,从而导致以自然铁为核心,方铁矿和磁铁矿为壳层的球状颗粒的产生。花岗质岩石中铁质球粒的数量与特征取决于花岗质岩浆源区的物质成分、岩浆的氧逸度及岩浆温度的变化规律等因素。     

0.8 GPa下泥质岩和安山岩部分熔融实验研究

大陆岩石圈内热异常是不同花岗质岩浆起源的最主要原因,通常认为有幔源和壳源两类途径形成花岗质岩浆,它们在起源过程中,部分熔融作用是其主导因素.     

个旧锡矿玄武质及花岗质岩浆载锡能力研究:来自高温高压实验岩石学的证据

对个旧锡矿的玄武岩和花岗岩进行了载锡能力的高温高压实验岩石学研究。结果表明:无论是花岗质还是玄武质岩浆,Sn4+都可以大量置换岩浆中的Si4+,形成富锡岩浆;个旧花岗质岩浆载锡最多可达约36%,而个旧玄武质岩浆载锡亦可达14.9%以上;当富锡的花岗质岩浆冷却时,岩浆将会出溶呈液滴状的锡的硫化物,表明花岗岩与锡矿有着直接的成因联系;而富锡玄武质岩浆由于快速淬火,且形成温度较高,不利于形成锡的矿物,但是所形成的玄武岩仍具备形成锡矿源层的条件。因此,锡矿的成矿地质体并不单一,花岗质与玄武质岩浆均可能成矿,关键在于岩浆在其形成或运移过程中,是否从源区或围岩之中获得大量的锡。     

莫霍面,下地壳与岩浆作用

美国地质学会近期在意大利北部阿尔卑斯山区召开的关于地壳分异作用的Ｐｅｎｒｏｓｅ会议,以Ｉｖｒｅａ带大陆地壳剖面为样板,讨论了与大陆生长和演化有关的主要过程。文中结合会议情况,评述了岩浆作用与大陆生长、莫霍面演化和地壳动力学的关系。大陆壳特有的成分和大的花岗岩基的形成,要求下地壳有大体积的基性超镁铁质岩存在。这样的基性超镁铁质岩,既可能代表囤积在下地壳的幔源岩浆,也可能是幔源岩浆分异的堆积岩,或是在壳内分异作用过程中产生出花岗质熔体后的残余体。在伸展构造区,幔源岩浆的底侵作用强烈地影响了大陆壳的结构、组成和热状态,而在陆陆碰撞带,由于地壳加厚,下地壳的基性超镁铁质岩石会转变为“榴辉岩”,促进地壳沉没作用和下地壳拆沉作用。由于地壳岩石的榴辉岩相变质作用,地球物理莫霍面与壳幔边界可能并不对应。莫霍面和地壳对岩浆的密度过滤作用,又控制了大陆壳中岩浆的侵位和演化。     

铜陵地区狮子山矿田侵入岩地球化学特征及成岩机制探讨

铜陵地区是长江中下游成矿带中重要的矿集区,以燕山期大规模岩浆-热液活动形成的Cu-Fe-Au多金属矿产为主。以狮子山矿田3类侵入岩体为研究对象,通过手标本和显微镜观察,将狮子山3类侵入岩体定名为辉石闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩。对区内岩体地球化学组成、同位素资料及年代学数据的分析整理,推测出本区侵入岩的来源与成因:燕山期太平洋板块斜向俯冲欧亚大陆脱水产生的流体交代地幔楔并使其发生部分熔融形成上地幔玄武质岩浆,少部分与地壳物质发生了较低程度同化混染的玄武质岩浆上升侵位形成辉石闪长岩,大部分玄武质岩浆底侵下地壳熔融形成埃达克质岩浆,熔融作用产生的高温可以使中上地壳物质部分熔融形成浅部花岗质岩浆房。大部分埃达克质岩浆快速上升,直接侵位至地壳浅部并与地壳发生少量混染形成石英闪长岩,小部分埃达克质岩浆上升至浅部花岗质岩浆房与花岗质岩浆发生混合,侵位结晶形成花岗闪长岩。     

花岗岩结晶分离作用问题——关于花岗岩研究的思考之二

岩浆结晶分离作用是一个古老的话题,很早就有学者指出,地球内部生成的岩浆大多是玄武质岩浆,大多数花岗岩是由玄武岩结晶分离形成的。本文在考察了岩浆结晶分离作用的制约因素、比较了不同性质岩浆结晶分离作用的特征之后指出:玄武质岩浆可以发生结晶分离作用,因为有与其相关的堆晶岩产出;安山质岩浆也可以发生结晶分离作用,因为也有与其相关的堆晶岩产出。但是,花岗质岩浆似乎不大可能发生结晶分离作用,因为,很少见到有与(富硅的)花岗质岩浆相伴的堆晶岩产出。花岗质岩浆之所以不大可能发生结晶分离作用的原因在于:(1)岩浆的黏性大,它不仅阻滞了矿物的结晶作用(使斜长石不能发育为自形晶),而且阻止了密度大的矿物(例如角闪石)下沉;(2)主要造岩矿物(例如斜长石)的密度与花岗质岩浆的密度相差无几,使结晶分离作用难以进行。本文详细考察了花岗质岩浆中斜长石的行为,指出在花岗质岩浆中斜长石结晶分离几乎是不可能的。那么,文献中大量充斥的花岗岩结晶分离作用的说法是依据什么呢?作者认为,文献中的许多说法可能主要是根据哈克图解得出的,而不是根据实际观察和理论研究得出的。作者认为,玄武岩和花岗岩不仅来源不同,成分不同,而且解释也不同。哈克图解中许多适合玄武岩的解释未必适合花岗岩。由于鲍文反应原理是结晶分离作用的理论基础,因此,文中也对鲍文反应原理进行了评述,并指出文献中存在的一些需要认真对待的问题,例如,从玄武岩-安山岩-英安岩-流纹岩的连续演化序列是不可能的;单元-超单元填图方法是不科学的;中国东部中生代大规模花岗岩不可能是玄武质岩浆结晶分离形成的等等。本文还以 Ajaji el ai.(1998)报道的摩洛哥 Tanncherfi 花岗岩为例,指出结晶分离作用的解释是不可能的。作者认为,花岗岩类的成分变化大,主要可能与源区组成、温度、压力、挥发分、部分熔融程度和过程、混合作用、岩浆分异及结晶分离作用有关。其中,源区组成可能是花岗岩多样性的最重要的原因,而结晶分离作用的影响可能是微乎其微的。本文认为,花岗岩结晶分离作用对于花岗岩成因的意义已经被大大地夸大了,我们应当重新思考结晶分离作用对于花岗质岩浆的意义。由于花岗岩的极端复杂性,许多问题还得不到比较合理的解释,本文的认识只是初步的。     

大青山地区中生代玄武质火山岩岩石地球化学特征

对满洲里地区大青山盆地中生代玄武质火山岩类地球化学特征进行讨论,结合野外观察和前人资料,对其岩浆演化、成因及成岩构造环境进行探讨,为下一步工作提供依据。分析可知,该区玄武质火山岩类岩浆源于富集不相容元素的富集地幔,后有壳源物质参与,是岩石圈伸展背景下早期流体交代岩石圈地幔发生部分熔融的产物。通过火山岩地球化学特征分析以及和邻区产铀火山岩特征类比可知,本区具备较好的火山热液型铀及多金属成矿的构造环境及火山岩浆演化系列。     

吉林榆树河子、黄泥河子地区变质深成侵入体的地球化学特征及其地质意义

吉林榆树河子、黄泥河子地区主要岩性为变质深成侵入体。测区内确定了三种类型花岗质片麻岩,通过其岩石化学及地球化学特征的研究对本区变质深成侵入体的形成环境、成因提出了新的认识,样品微量元素地球化学特征表明,太古宙变质深成侵入体是通过俯冲的玄武质板片的部分熔融形成在热的板块构造俯冲带中,岩浆来源于下地壳,并且含有地幔物质及较老的大陆地壳物质参与到岩浆源区中。稀土元素地球化学特征也显示了壳幔混源型岩浆的特点,为重塑测区地质演化历史提供了较系统的资料。     

桂北—湘南中生代玄武质岩石及其深源包体的地球化学性质和岩石成因探讨

桂北-湘南中生代玄武质岩石中含有丰富的深源包体，它们分别为橄榄岩、变形的辉长岩和中酸性片麻岩三大类，本文在论述上述岩石地球化学性质的基础上，探讨了它们之间的成因关系；寄主的中生代玄武质岩石为地幔楣榄岩部分熔融的产物，与辉长岩和中酸性片麻岩并无成因联系，后者属偶然包体，值得注意的是，深源包体中的变形辉长岩与片麻岩之间为分离结晶的成因关系，它们均为元古宙壳、幔间底侵玄武质岩浆的演化产物，其中辉长岩为底侵岩浆的堆积相，而片麻岩则为底侵岩浆经历分离结晶的堆积作用之后所剩下的残余岩浆的变质产物。     

长白山区图们江流域新生代火山岩的岩石化学研究

图们江流域新生代火山岩以溢流式喷发为特征，其主要岩石类型以拉斑玄武岩为主，含少量玄武质粗安岩、碱性玄武岩、玄武质安山岩和粗面玄武岩。根据图们江流域火山岩的Mg#（Mg#=100Mg^2＋／（Mg^2＋＋Fe^2＋））值多数≤60，Ni含量〈100μg／g和主、微量元素地球化学特征综合表明，形成火山岩的岩浆不是原始岩浆，它们是原始岩浆在上地幔经历了橄榄石、辉石分离结晶作用后形成的以拉斑玄武岩为主，包括碱性玄武岩和粗面玄武岩等演化岩浆，结晶分异作用是岩浆演化过程的主要控制因素。拉斑玄武质岩浆在上升过程中发生了不同程度的壳源物质同化混染作用，发生在上地壳遭受较大程度混染的岩浆K2O含量明显偏高（〉2．6％），形成玄武质粗安岩。     

增生造山过程中大陆地壳的净生长——来自中亚造山带中段南缘岩浆岩的约束

软流圈地幔上涌是大陆地壳净生长的重要方式,这种壳幔作用在增生造山作用过程的地质表现如何有待深入研究。内蒙古西部的居延海地区位于中亚造山带中段南缘,处于北山造山带与阿拉善地块北缘造山带的构造衔接部位。通过对居延海地区4口井所钻获的具壳幔作用特征的花岗质岩石的研究,本文深入剖析了增生造山过程中软流圈地幔物质贡献及其具体地质表现。首先,花岗质岩石中的闪长质暗色微粒包体(富含针状磷灰石微晶)指示了壳幔岩浆混合特征。再者,花岗质岩浆锆石结晶年龄为306～313Ma,具有正的εHf(t)值,平均值介于+13.0～+14.3之间,二阶段模式年龄tDM2平均值介于410～588Ma之间,揭示一次显著的大陆地壳净生长事件,锆石Hf同位素表明花岗质岩浆源区具有初生陆壳重熔和亏损幔源岩浆混合的特征。以上地质事实暗示居延海所在的中亚造山带中段南缘晚石炭世处于洋中脊俯冲或俯冲板片回卷的地球动力学过程中。     

高钾钙碱性I型花岗岩类的成因

许多Ｉ型花岗质类岩浆由较老的变质火成岩部分熔融产生。这些熔体的成分普遍是钙碱性和准铝质的。这样的花岗质—英云闪长质熔体，田其下地壳源区的热的极值所引起。常见的地壳岩石部分熔融的实验资料表明，高钾的Ｉ型花岗质类岩浆只能由地壳中含水的钙碱性到高钾钙碱性、镁铁质到中性的变质岩石部分熔融而产生。因为各种变玄武质岩石的Ｋ＿２Ｏ含呈低，所以把它们作为源岩是不合适的．所提出的由地侵衍生的玄武质岩浆和壳源熔体相混合的各种模式也是不妥当的。另外Ｉ型钙碱性岩浆作用也未必总是与俯冲消减过程有关。     

安徽月山岩体地球化学特征及成因机理分析

通过对长江中下游地区具代表性的大型矽卜岩－热液脉型铜（铁）、金、多金属矿田中成矿岩体－月山岩体的地质地球化学特征及其成因制约与反演讨论，认为该岩体为深源的碱性玄武质岩浆经过结晶分异和同化混染联合作用（AFC过程）形成的，其中，幔源物质约占70％，同化的壳源物质占30％。这种开放岩浆系统的形成与演化对于该区金属矿床成矿流体系统的形成与演化具有极其重要的意义。     

安徽铜陵地区幔源镁铁质团块研究及其地质意义

幔源岩石包体研究,是认识上地幔岩石圈物质组成、幔源岩浆演化及壳幔动力学过程的重要手段。铜陵地区小铜官山石英二长闪长岩中发育有微粒闪长质包体,并且这些微粒闪长质包体中不均匀地分布着镁铁质团块,三者的形成过程可视为铜陵地区岩浆演化的缩影,为了解本区深部岩浆作用过程提供了有力的证据。在前人研究的基础上,笔者借助电子探针、扫描电镜、电镜能谱和二次飞行时间离子探针(Tof-SIMS)对产于铜陵地区微粒闪长质包体中的镁铁质团块进行了详细的研究,首次获得了一套精确的矿物化学资料和元素分布图,总结了镁铁质团块的特征,并讨论了本区的深部岩浆作用过程。矿物学研究表明,镁铁质团块中的角闪石和辉石均已发生了不同程度的透闪石化和阳起石化蚀变,蚀变过程中,从镁钙闪石到镁角闪石,再到透闪石,随着Si的增加,角闪石呈现出Mg的富集和Ti、Al贫化的特点。团块中的富Cr磁铁矿、Ti磁铁矿和少量的铝直闪石指示了其具有深源性。Tof-SIMS元素分布图显示,透闪石主要由Al、Si、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Cu和Sr元素组成,透辉石主要由Si、Mg、Ca、Cu和Rb组成。在铜陵地区,上地幔部分熔融形成一套玄武岩浆,受岩浆底侵作用影响,玄武岩浆上侵,进入下地壳深位岩浆房,与下地壳硅镁层发生同化混染作用,形成一套轻度演化的中基性(辉长质)玄武岩浆,镁铁质团块就是这类中基性玄武岩浆直接结晶形成的。后受构造作用影响,这类中基性玄武岩浆上侵到中地壳岩浆房(12~16 km),与中地壳的变质岩系发生同化混染和结晶分异作用形成一套中性闪长质岩浆,微粒闪长质包体就是这套闪长质岩浆发生结晶分异作用而形成的。镁铁质团块和微粒闪长质包体清楚地解释了铜陵地区深部岩浆作用过程,并有力地证明了铜陵地区中地壳的闪长质岩浆来源于下地壳的壳幔混源岩浆。     

山东北岩地幔橄榄岩捕掳体Hf-Mg同位素特征及其地质意义

<正>地幔交代作用及地幔流体研究是深部地质过程研究的热点问题之一。地幔交代作用不仅关系到地幔深部的部分熔融,而且对地幔源岩浆的性质的研究具有重要的指示意义,对于我们理解岩石圈地幔的演化形成、大陆动力学机制以及岩浆作用有很大的帮助。地幔交代介质通常根据组分分成碳酸盐熔体、富H2O-CO2流体、玄武质熔体和富硅熔体等,这些交代熔体可能源于再循环的大陆地壳、软流圈地幔或俯冲洋壳。由于地幔交代作用交代介质及其来源复杂多样,因此如何鉴别地幔交代作用类型和进一步认识熔体在地幔中     

南秦岭竹山地区早古生代碱性岩浆活动及其相关铌稀土成矿的若干认识

南秦岭竹山地区发育强烈的志留纪碱性岩浆活动,主要岩性包括正长岩、火成碳酸岩、粗面岩和碱性玄武岩,侵位时间集中于450~430 Ma。该期碱性岩浆活动主要形成于幔源碱性玄武质岩浆结晶分异演化,岩浆源区以HIMU组分为主,具有HIMU和EMⅠ、EMⅡ多种富集地幔端员混合特征。碱性杂岩体普遍发育铌、稀土矿化,形成了庙垭、杀熊洞、天宝等大型或超大型矿床。区域性深大断裂及其次级断裂控制了碱性杂岩体或碱性火山杂岩的空间展布,富碱和较高的结晶分异程度是成矿有利条件。幔源与洋壳俯冲消减、陆源沉积物再循环以及地幔流体交代作用关系密切。该期碱性岩浆-成矿事件形成于板块边缘岩石圈强烈伸展和幔源岩浆底侵上涌背景。     

铜陵矿集区燕山期中酸性侵入岩地球化学特征及其地质意义

铜陵矿集区燕山期中酸性侵入岩由橄榄玄粗质系列和高钾钙碱性系列岩石组成,两者的岩石化学和地球化学特征存在差异,相互间不存在岩浆分异演化关系.稀土和微量元素以及O、Pb、Sr、Nd同位素研究表明,高钾钙碱性系列侵入岩的原始岩浆以下地壳深变质岩部分熔融岩浆为主,在有幔源玄武质岩浆注入的情况下先于橄榄玄粗质系列岩浆侵位形成;起源于富集地幔的碱性玄武岩与有限的地壳物质发生同化混染并通过结晶分异作用(AFC)形成了橄榄玄粗质系列侵入岩.下地壳或岩石圈地幔拆沉继而环流热幔上涌是本区侵入岩形成的直接起因;同时,侵入岩浆的强烈活动也是本区构造环境由挤压向伸展转换的标志.