岩浆岩中的熔体包裹体

熔体包裹体是岩浆岩矿物生长过程中捕获的天然岩浆珠滴 ,它们有效地保存了大量有关其主矿物形成时周围岩浆介质的物理化学信息 ,所以它们是其主矿物结晶演化史的忠实记录员 ,它们能够提供岩浆系统成分和演化的重要信息。文中对熔体包裹体研究的若干基本原理进行了讨论 ,它们涉及 :(1)熔体包裹体的一般特征 ;(2 )熔体包裹体封闭过程中和封闭后的演化 ;(3)熔体包裹体的均一化研究 ;(4 )熔体包裹体化学成分和挥发组分研究。熔体包裹体研究可以对岩浆岩石学中的一些重要问题进行更为深入的探索 :(1)重建天然岩浆结晶演化的热历史 ;(2 )提供有关岩浆沿下降液相线的成分数据 ;(3)查明天然岩浆结晶演化过程中化学成分的变迁规律 ;(4 )解决岩浆岩石学中的一些疑难问题 ,如岩浆不混溶作用、岩浆混合作用、岩浆混染作用、岩浆中硫的性状、地幔部分熔融和地幔交代作用等方面的问题。将熔体包裹体数据和常规的岩石学、地球化学和实验岩石学信息综合一体 ,可以提高我们模拟岩浆作用过程的能力。熔体包裹体研究已经成为现代岩浆岩石学的一个独立的分支 ,其前景十分广阔。     

熔体包裹体的形成、改造和分析方法及其矿床学应用

熔体包裹体研究不仅广泛应用于火山岩和部分侵入岩系统,而且因其具有可以保存岩浆初始挥发分和金属组成的优势,近来也逐步应用于矿床学领域.在介绍熔体包裹体形成机制和捕获后成分改造的基础上,简要归纳了目前常用的熔体包裹体分析方法,以斑岩型Cu-(Mo-Au)和斑岩型Mo成矿系统为例,重点介绍熔体包裹体在矿床学领域的应用,包括成矿金属和挥发分含量的测定,以及熔体-流体分配系数测定等方面.然而,熔体包裹体在捕获后均会受到不同程度的成分改造,且对于大多数造岩矿物内的熔体包裹体,其成分改造的具体机制仍不明了,因此在实际应用过程中,需要对其组成进行具体分析和甄别.随着分析技术的改善和提高,熔体包裹体捕获后具体成分改造机制有待进一步查明,进而推动熔体包裹体的应用.现阶段熔体包裹体在斑岩型Cu-(Mo-Au)和斑岩型Mo成矿岩浆系统的成功应用表明,相比全岩地球化学研究,熔体包裹体已成为研究成矿岩浆体系内成矿金属和挥发分演化的重要手段.      

双辽新生代玄武岩及地幔捕虏体内流体的组成、碳同位素特征及其来源

幔源玄武岩及地幔捕虏体中所含的地幔流体挥发分对于认识岩浆源区特征及岩石圈地幔演化具有重要意义。本文对东北地区双辽新生代玄武岩及其携带的地幔捕虏体中流体挥发分进行研究,探究地幔流体特征与来源。双辽玄武岩橄榄石斑晶和地幔捕虏体内发育早期、晚期两类流体包裹体,早期流体包裹体中的挥发分代表矿物形成时捕获的岩浆原始流体挥发分,主要在高温段(600~1200℃)释出,晚期流体包裹体中的挥发分代表矿物形成后捕获的交代或蚀变流体挥发分,主要在低温段(200~600℃)释出。地幔捕虏体原始流体挥发分主要为H_2O、CO和H_2,其次为CO_2,并含有少量CH_4等烃类。地幔捕虏体交代流体挥发分与双辽玄武岩橄榄石斑晶原始流体挥发分相似,主要为CO_2和H_2O,其次为CO和H_2,含有少量烃类。地幔捕虏体原始流体挥发分、交代流体挥发分及玄武岩橄榄石斑晶原始流体挥发分中,CO_2和烃类碳同位素均具有有机成因特征,表明岩石圈地幔及玄武岩岩浆源区内均存在有机质热解产物的混入,玄武岩岩浆源区及岩石圈地幔交代流体中的有机成因挥发分主要来自于俯冲太平洋板片之上的沉积有机质。双辽玄武岩斜长石斑晶和基质流体挥发分含量较高,主要为H_2O和CO_2,相对于橄榄石原始流体挥发分具有较轻的CO_2碳同位素组成,这种现象表明岩浆上升过程中发生了明显的脱气作用。     

火山岩中熔体包裹体研究进展

火山岩斑晶矿物中保存完好的熔体包裹体含有原始熔浆的成分和挥发分含量,带有原始岩浆的信息,是恢复火山喷发前岩浆化学成分和了解岩浆作用过程及源区特征的最好工具。本文概述了熔体包裹体研究的发展历程和国内外研究进展及应用,总结了目前对熔体包裹体的分析测试仪器,还对熔体包裹体均一实验和熔体挥发分及脱气作用展开了充分讨论。随着现代测试仪器精度的不断提高和测试应用范围的扩大,熔体包裹体研究从传统的高温热台研究转向地球化学研究和应用领域,可以更好地解释岩浆过程中的地质现象、了解岩浆演化,目前熔体包裹体的研究已进入更快发展阶段。     

熔融包裹体研究的最新进展

介绍了获取结晶质熔融包裹体化学成分的最新方法,讨论了影响熔融包襄体化学成分的因素,并在前人研究资料基础上总结了各类岩浆熔体中H2O、CO2、Cl、F和S等主要挥发分含量及其演化趋势方面的信息.     

Linkam热台与热液金刚石压腔的熔体包裹体均一实验对比研究

熔体包裹体均一实验是利用熔体包裹体研究原始岩浆演化和挥发分组成的基础。目前,开展包裹体均一温度实验的设备主要为Linkam系列的高温热台,而热液金刚石压腔(HDAC)是近年来才被应用到熔体包裹体均一实验中的。文章以义兴寨金矿床石英斑岩为例,对比研究了Linkam TS1500高温热台和HDAC在熔体包裹体均一实验应用中的优劣。利用Linkam TS1500高温热台得出熔体包裹体的均一温度范围为943~1190℃,而HDAC的测试结果为780~890℃。实验研究表明:HDAC能够在加热的同时提供接近熔体捕获条件的外压,更适于开展富挥发分的高内压熔体包裹体的均一实验。实验过程中得到的熔体包裹体固相初熔温度范围,可为估算义兴寨金矿床石英斑岩原始岩浆晚期结晶的压力提供依据。     

岩浆包裹体化学成分研究的若干问题

岩浆包裹体是岩浆岩矿物结晶生长过程中所捕获的天然岩浆珠滴,它们可以直接提供有关天然岩浆结晶演化各个阶段化学成分变异的珍贵信息。为了获得正确可靠的岩浆包裹体化学成分数据,并能对所获数据做出合理可信的解释和推理,下述问题应当予以重视。 1.进行岩浆包裹体化学成分研究时,应首先在显微镜下仔细观察包裹体封闭后硅酸盐熔体充填物的演化程度。笔者等所提出的     

熔体包裹体对长白山天池火山千年大喷发的指示意义

长白山天池火山在全新世曾有过几次喷发,其中距今约1000年发生过大规模布里尼式爆炸喷发（即“千年大喷发”）,其喷发产物——灰白色碱流质浮岩和喷发柱垮塌形成的火山碎屑流分布范围极广,除长白山区外,在朝鲜半岛和日本北部也有大量浮岩降落和堆积。根据野外较大范围的系统采样、镜下观察和测试分析,在天池火山千年大喷发产物的碱性长石晶屑中发现了两组颜色、形态、化学成分迥异的“火口组”和“圆池组”熔体包裹体,对揭示天池火山千年大喷发的成因具有重要意义。根据电子探针分析结果,“火口组”熔体包裹体成分为英安岩和粗面英安岩,寄主晶多为透长石;“圆池组”熔体包裹体成分为粗面英安岩和流纹岩,寄主晶为歪长石。相对“火口组”熔体包裹体,“圆池组”包裹体具有高SiO2、高H2O和高Cl含量的特点,化学成分也更为演化,可能是天池火山千年大喷发时岩浆结晶分异后期的产物。两组包裹体的存在为千年大喷发前的层状地壳岩浆房和成分并非单一提供了证据,它们可能是在同次大喷发的不同序列中喷出的。由于地幔岩浆注入地壳岩浆房,导致不同层位岩浆的扰动和混合作用,因挥发分出溶在岩浆房最顶部形成挥发分梯度和过饱和,最终触发了天池火山的千年大喷发,对当时的气候环境造成过较大影响。     

岩浆熔体包裹体研究进展

近现代对于熔体包裹体的研究已经有50余年,但它们在反映岩浆系统特征方面的价值是直至最近10~15年间才逐渐被火山学家、岩石学家和包裹体学者所意识到。熔体包裹体的研究结果之所以难以被接受主要有以下几个因素:1)缺乏可靠的分析技术;2)熔体包裹体捕获后会发生一系列的变化;3)包裹体中熔体存在不均匀的现象;4)较高的均一温度,很难测定。但随着分析方法的改进和熔体包裹体的系统研究,学者们逐渐确定了熔体包裹体在解开岩浆系统复杂性方面的实用性,可以这么说"熔体包裹体的研究正值当年"。例如:现代的研究提供了岩浆中溶解和出溶的挥发分含量的不可否认的证据,并且从熔体包裹体中得到的气相、盐类卤水和岩浆不混溶信息证明岩浆的相分离远比从结晶相图中推论得到的要复杂得多;包裹体岩相学已详细地描绘了熔体包裹体捕获之后经历的特定变化——结晶,挥发分的扩散,气相出溶,以及泄露等。因此,如果有细致的包裹体岩相学的观察以及精确的测试分析,那么,从熔体包裹体中得到的成分数据是有用且可靠的。     

川西甲基卡花岗伟晶岩型锂矿床中熔体、流体包裹体固相物质研究

川西甲基卡二云母花岗岩和伟晶岩内发育大量原生熔体包裹体和富晶体流体包裹体。为了查明甲基卡成矿熔体、流体性质与演化特征,运用激光拉曼光谱和扫描电镜鉴定了甲基卡花岗伟晶岩型锂矿床中二云母花岗岩及伟晶岩脉不同结构带内的原生熔体、流体包裹体的固相物质。分析结果表明,甲基卡二云母花岗岩石英内熔体包裹体的矿物组合为磷灰石+白云母、白云母+钠长石、白云母+石墨;伟晶岩绿柱石内富晶体流体包裹体的矿物组合主要为刚玉、富铝铁硅酸盐+刚玉+锂辉石、锂辉石+石英+锂绿泥石;伟晶岩锂辉石内富晶体流体包裹体的矿物组合主要为磷灰石、锡石、磁铁矿、石英+钠长石+锂绿泥石、萤石、富钙镁硅酸盐+富铁铝硅酸盐+富铁硅酸盐+石英;花岗岩浆熔体与伟晶岩浆熔体(流体)具有一定的差异,成矿熔体、流体成分总体呈现出碱质元素(Na、Si、Al)、挥发分(F、P、CO_2)含量增高及基性元素(Fe、Mg、Ca)降低的特征;包裹体中子矿物与主矿物的化学成分具有一定的差别,揭示出伟晶岩熔体(流体)存在局部岩浆分异作用,具不混溶性及非均匀性。因此认为,伟晶岩熔浆(流体)为岩浆分异与岩浆不混溶共同作用的产物,挥发分含量的增高(F、P、CO_2)使伟晶岩能够与稀有金属组成各类络合物或化合物,这对于稀有金属成矿起到了至关重要的作用。     

火山气体的成分和总量研究

近年来 ,随着全球变化研究的不断深入 ,火山气体研究作为全球气候变化的一个分支迅速发展。文章介绍了目前火山气体的测试方法 :(1)尽管目前利用“差异法”获得火山喷出的H2 O含量的研究还较普遍 ,但是 ,利用离子探针技术直接测定玻璃基质和岩浆包裹体中水含量代替“差异法”已成为必然。 (2 )目前主要采用电子探针对玻璃基质和岩浆包裹体中Cl、S和F百分含量进行定量测试 ,通常选定工作电压为 15～ 2 0kV ,电流 6～ 15nA ,束斑直径分别为 1～ 10 μm(包裹体 )和 15～ 2 0 μm(基质玻璃 )。 (3)岩浆包裹体和玻璃基质中CO2 和CH4 的含量主要利用红外光谱和激光拉曼探针测定 ,另外基质玻璃中CO2 和CH4 的含量可通过XRF方法分析。文中系统分析了估算火山气体成分和总量过程中选择待测斑晶、岩浆包裹体和基质玻璃的标准 ,阐述了利用“岩石学方法”估算火山喷出气体总量的质量守恒原理 ,指出应用这一方法的前提条件是 :(1)火山气体主要来源于上升岩浆的减压出溶 ;(2 )岩浆上升过程中没有经过大规模的同化混染作用。因此 ,利用“岩石学方法”估算的火山气体总量是实际喷发量的最小值。     

Silicate-melt inclusions in magmatic rocks: applications to petrology

Silicate-melt inclusions in igneous rocks provide important information on the composition and evolution of magmatic systems. Such inclusions represent accidentally trapped silicate melt (±immiscible H₂O and/or CO₂ fluids) that allow one to follow the evolution of magmas through snapshots, corresponding to specific evolution steps. This information is available on condition that they remained isolated from the enclosing magma after their entrapment. The following steps of investigation are discussed: (a) detailed petrographic studies to characterise silicate-melt inclusion primary characters and posttrapping evolution, including melt crystallisation; (b) high temperature studies to rehomogenise the inclusion content and select chemically representative inclusions: chemical compositions should be compared to relevant phase diagrams.

Silicate-melt inclusion studies allow us to concentrate on specific topics; inclusion studies in early crystallising phases allow the characterisation of primary magmas, while in more differentiated rocks, they unravel the subsequent chemical evolution. The distribution of volatile species (i.e., H₂O, CO₂, S, Cl) in inclusion glass can provide information on the degassing processes and on recycling of subducted material. In intrusive rocks, silicate melt inclusions may preserve direct evidence of magmatic stage evolution (e.g., immiscibility phenomena). Melt inclusions in mantle xenoliths indicate that high-silica melts can coexist with mantle peridotites and give information on the presence of carbonate melt within the upper mantle. Thus, combining silicate-melt inclusion data with conventional petrological and geochemical information and experimental petrology can increase our ability to model magmatic processes.     

Genesis and evolution of subduction-zone andesites: evidence from melt inclusions

Andesite magmatism plays a major role in continental crustal growth, but its subduction-zone origin and evolution is still a hotly debated topic. Compared with whole-rock analyses, melt inclusions (MIs) can provide important direct information on the processes of magma evolution. In this article, we synthesize data for melt inclusions hosted by phenocrysts in andesites, extracted from the GEOROC global compilation. These data show that melt inclusions entrapped by different phenocrysts have distinct compositions: olivine-hosted melt inclusions have basalt and basaltic andesite compositions, whereas melt inclusions in clinopyroxene and othopyroxene are mainly dacitic to rhyolitic. Hornblende-hosted melt inclusions have rhyolite composition. The compositions of melt inclusions entrapped by plagioclase are scattered, spanning from andesite to rhyolite. On the basis of the compositional data, we propose a mixing model for the genesis of the andesite, and a two-chamber mechanism to account for the evolution of the andesite. First, andesite melt is generated in the lower chamber by mixing of a basaltic melt derived from the mantle and emplaced in the lower crust with a felsic melt resulting from partial melting of crustal rocks. Olivine and minor plagioclase likely crystallize in the lower magma chamber. Secondly, the andesite melt ascends into the upper chamber where other phenocrysts crystallize. According to SiO₂-MgO diagrams of the MIs, evolution of the andesite in the upper chamber can be subdivided into two distinct stages. The early stage (I) is characterized by a phenocrystal assemblage of clinopyroxene + othopyroxene + plagioclase, whereas the late stage (II) is dominated by crystallization of plagioclase + hornblende.     

地幔岩中不同产状的流体-熔体包裹体及地幔流体交代作用

地幔捕虏体中存在不同产状的熔体包裹体和各种硅酸盐玻璃相,包括主矿物内部的蠕虫状、长圆形、圆形、不规则状包裹体(I型)、边部的连通的管状包裹体(T型)、主矿物边部和粒间的片状熔融体——“浆胞”(C型),三者可见明显过渡关系,它们是地幔流体交代地幔岩石过程中由交代重熔形成的,是研究地幔流体的特征和地幔交代作用的对象之一,从I型、T型到C型,其成分呈规律变化,其中S、Cu、Ni,K、Na含量呈明显的降低趋势．包裹体中玻璃相的成分较主矿物富Si、Al、S、Cu、Ni、K和Na,再加上C02包裹体的发现,表明地幔流体的成分富碱金属、Si、Al、S、Cu、Ni和CO2,地幔交代作用可以使交代产物中Si、Al含量升高而形成中酸性岩浆,也可由于硫化物熔体聚集而形成矿浆．不同地区的地幔流体性质可能存在差异,这些不同性质的地幔流体町能与不同类型的地幔成矿作用有关．     

碳酸岩岩浆作用过程的包裹体研究

碳酸岩是一种富含碳酸盐矿物(方解石，白云石，铁白云石等＞50％以上)的火成岩。通常以侵入的方式，与超基性岩和碱性岩共生，位于环状侵人体的中心部位；或以喷出的方式，与碱性岩等构成环状杂岩体。碳酸岩在喷出或侵入过程中，与上部地壳围岩发生以富含碱质(钠或钾)为主的蚀变作用，形成特征性的蚀变岩石——霓长岩。通过对碳酸岩中的包裹体研究，可以获得包括成岩成矿时的温度、压力、密度、流体组分、流体演化等大量信息。碳酸岩矿物中包裹体的研究已取得很大进展，并为了解碳酸岩岩浆演化性质和特征提供了许多重要的信息：(1)碳酸岩可以形成于流体和熔体两种介质条件下；(2)碳酸岩矿物中包裹体富含CO2；(3)在碳酸岩的起源和演化过程中伴随有岩浆的不混溶作用发生；(4)碳酸岩岩浆具有的较低的粘度和密度。为了保证对从碳酸岩中获得的包裹体资料的合理解释，在研究过程中必须结合碳酸岩产出的大地构造背景、典型岩石组合、典型蚀变岩石(霓长岩)、赋存的矿产特征等方面的资料。虽然目前在包裹体研究方面尚有许多不足，但作为自然界唯一能够保存有原始成岩成矿流体的地质样品，包裹体的研究具有其他方法不可替代的作用。     

安徽铜陵地区中酸性侵入岩及其岩石包体中的矿物包裹体研究

铜陵地区是长江中、下游铁、铜、硫、金成矿带的重要组成部分。笔者对铜陵地区中酸性侵入岩及其岩石包体中的包裹体进行了较系统的岩相学、显微测温和激光拉曼光谱研究。通过岩相学观察发现了 3类包裹体 ,即晶质熔融包裹体、流体熔融包裹体和流体包裹体。显微测温资料表明 ,本区的岩浆流体成矿演化可分为 3个阶段 :岩浆阶段 ( >12 5 0～ 90 0℃± )、过渡岩浆阶段 ( 90 0～ 75 0℃± )和岩浆期后热液阶段 ( <75 0℃ )。部分熔浆的温度之高 (可达 12 5 0℃ ) ,表明其可能是底侵幔源岩浆同熔下地壳形成的。在老庙基岩体、小铜官山岩体、鸡冠石岩体和小陶家岩体中产有晶质熔融包裹体、流体熔融包裹体和流体包裹体这 3种包裹体 ,表明相应的岩浆流体演化具有连续性、继承性和阶段性 ,其对应的成矿溶液以岩浆热液为主 ;与此不同的是 ,在鸡冠山岩体和白芒山岩体中仅产有晶质熔融包裹体和流体包裹体两种类型的包裹体 ,表明相应的岩浆流体演化不具连续性 ,其对应的成矿溶液以天水热液为主。此外 ,在小铜官山岩体和鸡冠石岩体的中酸性侵入岩中 ,发现了不混溶包裹体 ,其可能是在压力释放条件下形成的。     

Pre- and syn-eruptive degassing and crystallisation processes of the 2010 and 2006 eruptions of Merapi volcano,Indonesia

The 2010 eruption of Merapi (VEI 4) was the volcano’s largest since 1872. In contrast to the prolonged and effusive dome-forming eruptions typical of Merapi’s recent activity, the 2010 eruption began explosively, before a new dome was rapidly emplaced. This new dome was subsequently destroyed by explosions, generating pyroclastic density currents (PDCs), predominantly consisting of dark coloured, dense blocks of basaltic andesite dome lava. A shift towards open-vent conditions in the later stages of the eruption culminated in multiple explosions and the generation of PDCs with conspicuous grey scoria and white pumice clasts resulting from sub-plinian convective column collapse. This paper presents geochemical data for melt inclusions and their clinopyroxene hosts extracted from dense dome lava, grey scoria and white pumice generated during the peak of the 2010 eruption. These are compared with clinopyroxene-hosted melt inclusions from scoriaceous dome fragments from the prolonged dome-forming 2006 eruption, to elucidate any relationship between pre-eruptive degassing and crystallisation processes and eruptive style. Secondary ion mass spectrometry analysis of volatiles (H₂O, CO₂) and light lithophile elements (Li, B, Be) is augmented by electron microprobe analysis of major elements and volatiles (Cl, S, F) in melt inclusions and groundmass glass. Geobarometric analysis shows that the clinopyroxene phenocrysts crystallised at depths of up to 20 km, with the greatest calculated depths associated with phenocrysts from the white pumice. Based on their volatile contents, melt inclusions have re-equilibrated during shallower storage and/or ascent, at depths of ~0.6–9.7 km, where the Merapi magma system is interpreted to be highly interconnected and not formed of discrete magma reservoirs. Melt inclusions enriched in Li show uniform “buffered” Cl concentrations, indicating the presence of an exsolved brine phase. Boron-enriched inclusions also support the presence of a brine phase, which helped to stabilise B in the melt. Calculations based on S concentrations in melt inclusions and groundmass glass require a degassing melt volume of 0.36 km³ in order to produce the mass of SO₂ emitted during the 2010 eruption. This volume is approximately an order of magnitude higher than the erupted magma (DRE) volume. The transition between the contrasting eruptive styles in 2010 and 2006 is linked to changes in magmatic flux and changes in degassing style, with the explosive activity in 2010 driven by an influx of deep magma, which overwhelmed the shallower magma system and ascended rapidly, accompanied by closed-system degassing.     

Carbon Enrichment in the Lithospheric Mantle: Evidence from the Melt Inclusions in Mantle Xenoliths from the Hainan Basalts

It is generally believed that the lithospheric mantle and the mantle transition zone are important carbon reservoirs. However, the location of carbon storage in Earth’s interior and the reasons for carbon enrichment remain unclear. In this study, we report CO₂-rich olivine-hosted melt inclusions in the mantle xenoliths of late Cenozoic basalts from the Penglai area, Hainan Province, which may shed some light on the carbon enrichment process in the lithospheric mantle. We also present ...