席状岩浆房中的岩浆冷却及动力稳定性

关于岩浆房中岩浆的结晶分异方式一直存在着争议，其基本矛盾在于对岩浆冷却历史及热不稳定性可能引起的对流形式的理解各不相同。本文在充分考虑席状岩浆房的基本物理特征的基础上，建立了稳定岩浆体系的动态冷却模型，并以攀枝花层状岩体为例，计算了相应的温度场、密度场及粘度场。同时，提出了一种基于能量守恒的、对热不稳定性进行分析的新方法。计算了热不稳定性可能引起的对流强度、对流区域及对流时间，并深入讨论了在一定的热不稳定状态下，不同的岩浆屈服强度对对流特征参量的影响。结果表明，在该岩体的整个固化过程中，如果曾发生过自发对流，其对流也是极微弱而短暂的，不会影响中下部岩浆房中岩浆的固化和结晶。这一结论与对该岩体的实际观察相符。     

论南京娘娘山碱性岩浆房的梯度及基成因机制

本文详细研究了娘娘山碱性火山杂岩体中矿物斑晶和化学成分的变化情况，发现它们 定位前在岩浆房中就存在着物质成分的梯度和分带性。提出并论证矿物的分离结晶是该岩浆房中 梯度形成的主要机制，但由对流所控制的热重力扩散作用对岩浆房中成分梯度的形成也具一定的 影响。     

天目山火山岩的反序现象及其成因

浙江天目山地区的中生代火山岩由流纹岩、英安岩、安山岩组成,其喷发存在反序现象。笔者用带状岩浆房的模式解释了该区火山岩的特点,应用各种物理化学方法建立了岩浆房中存在的温度、密度和粘度梯度。主要元素及微量元素的行为及其定量模拟表明,分离结晶是导致岩浆成分变化的主要机理。然而,各种矿物在岩浆房中的沉降速度计算表明,尤其是酸性岩浆中,晶体的重力沉降是不可能的。因此,岩浆房中存在的分离结晶现象主要是通过对分离作用进行的。     

江西德兴银山火山岩-次火山岩带状岩浆房初步研究

银山地区火山岩－次火山岩由流纹岩、流纹英安斑岩、英安质熔岩、英安斑岩和粗面安山斑岩组成,喷发和侵入存在着反序特征。通过各种物理化学方法确定了岩浆房中存在的化学成分和温度、密度、粘度梯度。建立了以英安质岩浆为主,顶部有一层富ＳｉＯ２、富Ｋ的流纹质岩浆,底部为少量粗面安山质岩浆的带状岩浆房。岩浆演化及带状岩浆房折形成是分离结晶、同化混染、岩浆对流和边界层机制共同作用的结果。     

五大连池新期火山岩浆房动力稳定性探讨

岩浆房系统的稳定性决定于岩浆房本身的冷却和内部运动以及岩浆房周围岩体的挤压和振动等外界因素,一定条件下,外部因素可能起到更为重要的作用。以五大连池新期火山老黑山岩浆房为例,基于岩浆热传导方程和岩浆房系统振荡的杜芬方程组,通过数学变换和计算得到:五大连池新期火山岩浆房固结与否和岩浆房中岩浆的存在历史密切相关;围岩无预热条件下老黑山岩浆房已固结了6 0年左右,而在充分预热条件下,岩浆房尚需6 0年左右才完全固结,因此较保守的结论是岩浆房已近于完全固结。同时杜芬模型揭示火山区岩浆房系统可能存在复杂的非线性动力学行为。     

西昆仑普鲁新生代火山岩的矿物化学特征及其对岩浆演化过程的约束

对西昆仑普鲁新生代火山岩的矿物学进行了系统的研究。结果表明：该地区火山岩主要由橄榄石、单斜辉石和斜长石组成,并有少量的斜方辉石、黑云母、角闪石、碱性长石和铁钛氧化物。其矿物学特征指示了岩浆的性质有点类似于碱性岩浆,但与典型的碱性玄武岩又有明显的区别,属于橄榄安粗岩系列。利用橄榄石-熔体平衡原理估算了进入高位岩浆房中的熔体的MgO含量约为6．2％,Mg^#为0．57,说明其不是地幔熔融形成的原始岩浆,而是经历了深部岩浆房的分离结晶过程。由单斜辉石估算的高位岩浆房的深度约7～9km。岩浆在高位岩浆房中发生了较长时间的强烈分离结晶作用,分离结晶相主要为橄榄石、单斜辉石和斜长石以及少量的斜方辉石、黑云母、角闪石、碱性长石和铁钛氧化物。不同时期形成的铁钛氧化物指示了分离结晶过程由相对高温高氧逸度向相对低温低氧逸度演化。与此相对照的是岩浆在深部岩浆房中可能只发生了橄榄石和辉石等铁镁矿物的分离结晶作用,且分异作用时间较短。深部岩浆房可能存在于岩石圈地幔或壳幔过渡带中,岩浆由深部岩浆房上升到高位岩浆房中的过程是近绝热的,从浅部岩浆房到地表是快速上升的过程。     

江西德兴银山火山岩-次火山岩 带状岩浆房初步研究

银山地区火山岩－次火山岩由流纹岩、流纹英安斑岩、英安质熔岩、英安斑岩和粗面安山斑岩组成,喷发和侵入存在着反序特征．通过各种物理化学方法确定了岩浆房中存在的化学成分和温度、密度、粘度梯度．建立了以英安质岩浆为主,顶部有一层富ＳｉＯ２、富Ｋ的流纹质岩浆,底部为少量粗面安山质岩浆的带状岩浆房．岩浆演化及带状岩浆房的形成是分离结晶、同化混染、岩浆对流和边界层机制共同作用的结果．     

论南京娘娘山碱性岩浆房的梯度及其成因机制

本文详细研究了娘娘山碱性火山杂岩体中矿物斑晶和化学成分的变化情况,发现它们定位前在岩浆房中就存在着物质成分的梯度和分带性。提出并论证矿物的分离结晶是该岩浆房中梯度形成的主要机制,但由对流所控制的热重力扩散作用对岩浆房中成分梯度的形成也具一定的影响。     

峨山玉河寨杂岩体的反序岩浆演化及成因探讨

玉河寨基性－超基性环状杂岩体的岩相学及地球化学资料表明，属同源岩浆演经的产物，岩浆演化为基性→超基性的反序岩浆演化。这种反序岩浆演化的机制主要是由于斜长石在高位岩浆房中的分离结晶所致。对流分离作用可能是斜长石晶体从熔融体中分离的方式。在此基础上，笔者提出了该岩体的成因模式。     

岩浆物理性质和流体动力学研究

本文评述了岩浆物理性质和流体动力学应用于火成岩岩石学研究的新进展，并强调了其地质成果。岩浆的密度和粘度是岩浆两个最重要的物理性质，岩浆密度和粘度的变化对岩浆流体动力学习性以及产生火成岩的多样性起了重要作用。岩浆房中的双扩散对流、岩浆房的再充填以及边界作用等是岩浆流体动力学的重要机制，对它们的研究，使人们对火成岩的成因和演化以及地球动力学产生了新的认识。本文还概述了流体动力学机制的主要地质结果，如：地幔对流、成矿作用、带状岩浆房、层状侵入体以及火山岩中的流体动力学等。但直到目前，岩浆流体动力学机制及其应用仍是一个崭新的研究领域。     

河南桐柏老湾花岗岩岩浆动力学与成矿

基于岩浆岩岩石学、流体动力学、热力学研究。本文计算了河南桐伯老湾花岗岩岩浆过程的上升速度、冷凝速度及岩浆熔体的密度、粘度、含水量等物理参数，探讨了熔体中晶体的成核密度和生长速度以及岩浆对流形式等动力学行为，并分析了它们与成矿作用的联系。研究表明，老湾花岗岩岩浆含水量为4．76％，在侵位的温度和压力下是饱和的，较高的水含量有利于矿化。老湾花岗岩熔体上升较快而冷却缓慢，晶体成核密度和生长速度较低，以挥发分为迁移形式的成分对流是熔体中成矿物质迁移、富集的主要方式。老湾花岗岩特殊的岩浆物理性质和动力学行为指示其岩浆作用与老湾金矿床的形成具有密切的成因联系。     

西昆仑山普鲁新生代火山岩中包体的发现及其地质意义

报道了在西昆仑用于田县南普鲁火山岩首次发现的包体的产出特下与矿物组成特征，提出其包体为岩浆在高位岩浆房中分离结晶作用形成的堆积相，并估算了其原始岩浆的成分特征。结果表明：其原始岩浆和处于同一火山带的康西瓦火山岩相似，暗示了它们来自于同一源区。但在高位岩浆房中，随着分离结晶作用的进行。岩浆的温度和氧逸度逐渐降低。     

华北克拉通减薄过程中岩浆深部过程及浅部响应:以河北武安坦岭杂岩体为例

白垩纪时期华北克拉通东部岩石圈发生了强烈的减薄作用,其减薄过程中岩石圈、岩浆的深部过程及浅部响应仍存在较大争议。本文以华北克拉通中部的河北武安坦岭杂岩体为研究对象,进行了详细的野外地质调查、岩相学观察、矿物电子探针分析、岩石地球化学分析以及锆石年代学研究。锆石SHRIMP U-Pb测年结果显示,细粒二长岩的年龄为134Ma,具似斑状及斑状结构的岩石的平均年龄为127Ma。岩相学观察及BSE图像显示,坦岭各岩体的斜长石均具有复杂的结构。文中对杂岩体各侵入岩中的斜长石进行了综合分析,表明其具有不同的生长环境和生长过程。通过对坦岭杂岩中各侵入岩中角闪石的温度、压力计算,获得的计算结果可大致归为三个阶段,温度为927～940℃、819～852℃、696℃,压力为347～390MPa、179～223MPa和30MPa,对应的形成深度为13～15km、7～8km和1km。根据斜长石晶体群成分剖面的分析及角闪石温压计的计算结果,本文提出了一个多重岩浆房模型:来自深部幔源的流体形成流体超压将至少二个岩浆房进行活化,并夹带不同岩浆房中的晶体和残余岩浆进行混合形成熔体-流体流迅速上侵冷却就位于地表,伴随着多次脉动及地壳快速抬升完成了坦岭杂岩体的组装过程。在此过程中,研究区地壳在7Myr内抬升了约5km,表明了拆沉作用的发生,是华北克拉通岩石圈减薄的浅部响应。     

地壳中的岩浆储库

岩浆储库是地壳内岩浆储存和演化的主要场所，是地球内外部圈层能量和物质交换的桥梁。对岩浆储库的研究贯穿在整个岩浆岩的研究历史中，并逐渐形成了多种理论假说。本文介绍了岩浆、晶粥等基本概念，总结了地球物理、岩石学和地球化学、数值模拟三种常用的研究手段及其适用范围，重点探讨了大岩浆房模型、晶粥模型和多层岩浆系统模型的主要内容和重要进展，系统比较了不同模型的异同点。这些假说模型并非是非此即彼的，可能反映了岩浆储库在不同演化阶段的状态。最后，本文探讨了岩浆储库模型对岩浆过程、火山喷发和地壳生长等科学问题带来的新的认识和挑战。     

基于钻井温的长白山天池火山北坡浅部岩浆房赋存深度研究

长白山火山区地壳热结构尚未建立,目前基于地球物理探测手段获得的天池火山浅部岩浆房赋存深度存在差异.通过对天池火山北坡CZK07钻孔测温情况的研究,在资料评价与地温梯度计算的基础上,结合全新世岩浆房温度资料,估算了北坡浅部岩浆房的赋存深度.CZK07钻孔位于地球物理探测所推测的浅部岩浆房正上方,靠近历史时期火山喷发火口,在孔深约610 m处地温较高且稳定(102.5~106.8℃).连续测温资料显示,钻孔地温随深度呈一次正相关变化,地温梯度主要变化于134~178℃/km之间(平均为153℃/km),可大致代表浅部岩浆房上覆地壳的地温梯度.基于前人浅部岩浆房的温度研究,本次定量估算的天池火山北坡浅部岩浆房的赋存深度,为天池水面下5.25~7.21 km,与地球物理探测的反演结果相近.     

地质系统中双扩散对流的非线性物理学

在热和成分对密度作用的驱动下,双扩散对流(Double—diffusive Convection,D.D.c)属于一种非线性流体动力学现象。我们这里讨论了亚临界状态有限值的双扩散对流在无限值Prandtl数和大lcwis数(Lc)条件下的一些性质。Prandtl数和大lcwis数已应用到岩浆房研究和处于地核—地幔之间(Crust—mantle boundary,CMB)的D′层研究中。由二维有限单元方法所推导出的数据模式可以用来描述与时间变量有关的双扩散对流在扩散区和指状区中的一些性质。由于大lcwis数影响,岩浆房中组成的不均一性远比局部热构造复杂,这种不均一性对耗散岩浆房的地震波有着重要意义,在较高的Rα值条件下,浮力率R_ρ的增加会使与时间有关的双扩散对流减小。在一个较窄的区域里,组成界面的突然翻转会导致指状区内剪切热不稳定地发生。这种现象可能在具有较低的扩散数的岩浆房中发生。     

吉林红旗岭1号和7号岩体中含矿超镁铁质岩的矿物化学特征:对岩浆演化过程以及铜镍硫化物矿床形成机制的约束

本文对吉林红旗岭1号和7号岩体中含矿超镁铁质岩的主要造岩矿物进行了详细研究。两岩体的主要造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉石、单斜辉石、斜长石、角闪石和金云母。岩浆的暗色矿物结晶顺序为:橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→角闪石→黑云母,与镜下实际观察一致,是岩浆在不同深度结晶的产物。原始岩浆来自上地幔,两岩体进入高位岩浆房中的熔体的MgO含量分别13.98%和14.22%、Mg#值分别为72.22和71.05,为含水的高镁的苦橄质玄武岩浆。深部岩浆房深度距地表约26～27km,岩浆房内的结晶温度介于1280～1379℃之间,即结晶于下地壳中。岩浆由深部上升到高位(浅部)岩浆房中的过程是近绝热的,也是快速完成的。岩浆可能经历了两次岩浆房的演化过程,岩浆在上升到高位岩浆房之前,在深部曾经历了较短时间的橄榄石和少量辉石的分离结晶作用;但在高位岩浆房中混染了地壳物质,与此同时,还经历了同源岩浆混合作用以及岩浆过冷却作用,这些都有利于岩浆体系中成矿元素含量增高以及硫达到饱和状态,使金属硫化物熔离并晶出,从而使岩体发生铜镍矿化作用。     

浙东晚白垩世酸性岩浆的自混合作用及其意义

岩浆混合作用是造成火成岩多样性的主要原因之一,也是诱发火山喷发的重要机制。以往的研究多集中于基性和酸性岩浆之间的混合作用,但近年来酸性岩浆之间的混合作用受到越来越多的关注和研究。本文报道了浙东小雄破火山一个次级火山口内粗面质和流纹质两种酸性岩浆之间的混合现象。野外调查及岩相学研究显示,粗面质岩浆多呈大小不一的条带状以及透镜体状分布于流纹质岩浆内,局部发生扩散,粗面岩中斑晶大多为粗大的正长石斑晶,强烈熔蚀且聚斑结构普遍;在副矿物聚晶(由钛磁铁矿+磷灰石+锆石组成)的周围常可见反应边结构。流纹岩的斑晶主要由正长石、透长石及石英组成,晶体粒径较小,且熔蚀现象不发育。全岩主、微量元素特征及其他地质证据均显示,两种酸性岩浆之间以机械混合为主,其地球化学成分变化趋势主要受结晶分异过程控制。粗面质及流纹质岩浆在矿物组成、结构等方面的差异表明两者来源于同一层状岩浆房内的不同部位,其中粗面质岩浆应代表岩浆房底部及边部富晶体、贫熔体的粥状层部分(正长石+磁钛铁矿+锆石+磷灰石);而分异程度较高的流纹质岩浆则聚集于岩浆房上部形成富熔体、贫晶体的部分。两种酸性岩浆的混合现象是它们在地壳浅部层状岩浆房内自混合的结果,这一过程可能受岩浆房底部基性岩浆的聚集作用所控制,当更热、更基性的岩浆聚集时,岩浆房下部晶粥区内的粗面质岩浆迅速升温、活化,从而向上运移并与上部富熔体贫晶体的流纹质岩浆发生自混合作用。这一发现为我们理解中国东南沿海地区晚中生代大规模酸性火山喷发及岩浆演化机制、岩浆房结构提供了重要的参考,同时也为认识地壳浅部岩浆房内岩浆之间的自混合作用提供了可靠的例证。     

中国物理火山学研究进展评述

应用物理原理研究不同规模和时间尺度火山活动的动力过程,近年来不断受到中国火山学者的关注。过去几年,中国第四纪火山区内火山活动的物理过程研究取得了一些有价值的进展。本文重点总结和评述了岩浆房的固结、分离结晶和活动稳定性、火山通道和喷发柱的动力学、火山碎屑流与熔岩流运移与就位的物理过程。对火山碎屑物与熔岩流的分形特征以及岩浆房的动力系统中存在的非线性过程进行了特别的评价和展望。     

长白山天池火山双岩浆房的互动式喷发

天池火山的发展经历了钾质粗面玄武岩造盾、粗面岩-碱流岩造锥和全新世碱流质岩浆的爆破喷发.钾质粗面玄武岩在天池火山锥体外围呈"裙状"分布,不整合覆盖在中生代花岗岩风化壳或砾石层之上,其时代介于2.0～1.2 Ma的早更新世.造盾结束之后,约1 Ma后钾质粗面玄武岩在地壳岩浆房经历了岩浆结晶分异作用.