压力对辉长岩矿物反应和部分熔融影响的实验研究

本文在高温高压条件下,开展了辉长岩矿物反应与部分熔融实验,利用偏光显微镜与扫描电镜对实验样品微观结构观察,研究实验中的新生矿物与熔体的分布;通过电子探针分析熔体成分特征。实验结果表明,在低压(300MPa)条件下,静压和塑性变形实验样品中,单斜辉石以固体反应方式生成橄榄石,在高压(1300MPa)塑性实验中所有实验样品都没有发现新生矿物颗粒,这与相图中低压条件下斜长石与橄榄石稳定共存,而高压下斜长石-辉石稳定共存相吻合。高压塑性变形条件下,单斜辉石和黑云母首先发生部分熔融,随着温度增高,斜长石逐渐参与熔融,熔体呈薄膜状分布在矿物颗粒边界,熔体成分依赖于参与熔融的矿物成分,表明出现的熔体为非平衡熔融结果。     

高温高压条件下实验变形石英闪长岩微观结构与熔体特征研究

本文以高温高压条件下石英闪长岩流变实验样品为研究对象,利用偏光显微镜进行微观结构观察,研究了样品在实验温度压力条件下的变形机制与斜长石结构对流变强度的影响;通过透射电镜能谱与电子探针,分析了熔体分布和成分特征,讨论了角闪石脱水熔融的影响因素与脱水熔融对岩石流变的影响。结果表明,随着温度升高,岩石从脆塑性过渡域逐渐向高温位错攀移和动态重结晶为主的塑性域转化。在高温条件下,角闪石出现了脱水与部分熔融,脱水熔融的熔体分布和成分体现出非均匀与非平衡熔融的特点,空间分布上,熔体主要出现在角闪石和黑云母矿物颗粒的边缘以及角闪石和长石颗粒之间的区域内;成分分布上,熔体的成分与参与熔融的矿物成分密切相关。角闪石边缘的熔体和黑云母边缘的熔体具有低硅铝、高铁镁特征,斜长石边缘的熔体具有高硅铝、低铁镁的特征,处于角闪石和斜长石颗粒中间的熔体,其成分间于斜长石与角闪石成分之间。实验中出现的非平衡非均匀部分熔融可以解释混合岩中的浅色体与暗色体的成因,富硅熔体可以形成富硅铝的花岗质岩石,而贫硅富铁镁的熔体可以形成基性岩。角闪石的脱水熔融程度依赖于样品的封闭条件,处于封闭环境的样品,角闪石不易脱水熔融,而处于开放环境时,角闪石脱水熔融显著。拆离断层带及其附近具备这样的开放环境,有利于角闪石发生脱水熔融。实验力学数据和微观结构显示,随机分布的斜长石对岩石强度影响并不明显,但斜长石的长轴方向与最大主应力方向呈大角度相交(近90°)会显著强化岩石的强度,这意味着岩石组构与主应力方向大角度相交或呈垂直方向时,不利于岩石变形和拆离断层的形成,反之,均匀岩石或岩石组构与最大主应力方向小角度相交,有利于岩石的变形,容易发育拆离断层。     

天然花岗岩块的熔融实验及其岩石学意义

本文详细论述了马兰峪中生代脉状花岗间长岩固体块样品的熔融实验结果,并据此讨论了部分熔融过程中的结构与成份平衡问题。实验表明,最初熔体产生于不同矿物的接触边界上,而且石英—碱性长石之间的熔体量较石英—斜长石间熔体多,而同种矿物之间一般不出现熔体。当熔融程度增高时,两种长石间也开始出现熔体。熔体成分的研究表明,初始部分熔融过程中,局部体系的平衡起着控制作用。     

部分熔融与高级变质岩流变机制——以内蒙古大青山高级变质岩为例

部分熔融作用与高级变质岩变形作用是相互制约,变形作用能够提高岩石部分熔融程度,降低熔融温度。熔体存在影响和制约岩石强度和变形机制。大青山高级岩经历了下部地壳构造层次变质变形和深熔作用改造,形成了复杂构造要素组合。宏观与微观构造特点表明:高级变质岩变形机制主要为熔体增强颗粒边界扩散和颗粒流动,使岩石发生大规模的塑性流动。在宏观上形成了不对称流动组构、熔融线理、岩石和矿物条带、层内底辟褶皱和大型穹窿构造。但是,在微观上矿物颗粒变形不明显,晶内变形组构不发育,表现为三边平衡结构,与静态结晶变质岩结构相似,形成了地壳深部构造层次上变质构造岩-构造片麻岩。     

从地幔中萃取的熔体性质及其应用

人们提出了一系列简单模式问题去说明洋中脊的可能熔融萃取过程。这些问题还证明在变形多孔介质中控制熔体流动的平衡的某些基本性状,并表明用不易压缩和易压缩的两种流体术语的两种流体术语,可容易理解部分熔融体系的性状。不易压缩流体控制着大规模地幔切变。当切变受边界条件,例如板块扩张所制约时,产生巨大的造成熔体流动的非静水压力梯度,或者熔体含量在横向上的变化能引起地幔切     

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。     

熔体的形态与分布特征对岩石流变的影响

熔体的形态与分布研究表明,在静态条件下,熔融程度比较低时,熔体主要分布于三个矿物颗粒之间,形成三角形状熔体结构,熔体二面角在0°~60°;熔融程度比较高时,熔体沿多个颗粒边界形成孤立的三角形或四边形结构,熔体三联点的二面角接近60°或大于60°。在动态条件下,在部分或全部矿物颗粒边界出现熔体薄膜,把熔体三角形连通,形成局部熔体网络,熔体三联点的二面角接近0°。如果熔体呈孤立的三角形或四边形结构时,熔体对岩石流变的影响比较小:当熔体含量小于2%~3%,熔体对岩石流变基本没有影响;只有熔体含量接近或超过3%~5%,熔体对流变强度的弱化作用才出现,当熔体含量达到10%时,流变强度弱化增加3倍左右。如果矿物颗粒边界出现熔体薄膜,微量熔体(小于1%)就对岩石流变强度有显著的弱化作用。流变实验表明,在颗粒边界含有小于1%的熔体时,熔体对流变强度的弱化达到4倍,当颗粒边界含有3%的熔体时,这种弱化作用达到10倍。     

华南产铀花岗岩的一种成因模式—递进部分熔融

本文建立了产铀岩体的递进部分熔融成因模式,研究了部分熔融过程中铀的地球化学性状和富集机理,阐述了递进部分熔融机制的找矿意义。该模式较好地解释了华南产铀花岗岩类所具有的一些地质地球化学特征,并认为有关岩浆型产铀花岗岩类系周围出露的富铀地层重熔而成的传统观念尚有值得推敲之处,指出富铀地层作为围岩与岩浆型产铀岩体的联系主要取决于花岗质熔体上侵和结晶演化过程中熔体中水的溶解度变化以及熔体对围岩的同化作用。     

地幔橄榄岩部分熔融的实验研究——论地幔富硅酸盐流体(熔体)的成因

在0.61 GPa和1.0 GPa条件下,进行了地幔二辉橄榄岩的部分熔融实验,首次探讨了熔体成分在“不同熔融阶段”随部分熔融程度的变化。结果显示,熔体中SiO_2、CaO、Al_2O_3、Na_2O和TiO_2变化趋势在不同熔融阶段不一样。熔体成分在低压下或较高压下相对富SiO_2。幔源富硅酸盐流体(熔体)的成因有多种,但存在于同一地幔橄榄岩捕虏体中、挥发分及碱质含量相近而其他成分不同的基性—中酸性富硅酸盐熔体,是在有地幔C—O—H流体介入或其他交代矿物存在时的原位局部平衡     

花岗岩块状样品的熔融实验研究

以粉末样品的熔融实验为基础的花岗岩体系相平衡理论，在花岗岩成因研究方面具有一的局限性。天然花岗岩块关样品的熔融实验表明，赋存于矿物颗粒间的熔体成主主要受控于不同矿物边界的局部熔融体系。较低温条件下的熔体基本属于花岗岩体系的低熔点成分，而较高温度下的熔体则远离同熔线转变为非平衡熔体。     

0.1GPa块状榴辉岩脱水部分熔融:局部熔融体系和温度的影响

选取了湖北英山东冲河含有含水矿物黑云母和角闪石的退变质榴辉岩块状样品, 在0.1 GPa的恒压下, 分别进行了750、800、850、900℃四个温阶、恒温加热4 h的开放体系的脱水部分熔融实验.熔融从含水矿物的脱水暗化开始, 850℃时出现玻璃质熔体.镜下观察显示, 熔体主要分布在后成合晶边界、熔融程度最高的样品顶端、石英颗粒边界及裂隙内部这3个局部熔融体系内.受局部体系内部物质组成的控制, 同一温阶、不同体系内的熔体成分变化很大, 呈基性、中性和酸性.随着温度的升高, 同一体系内的熔体成分均向酸性方向演化.该实验结果表明, 恒压下局部熔融体系内物质组成的不同和温度的变化是影响熔体成分的2个重要因素, 这为理解榴辉岩块状样品的脱水部分熔融行为及与其他基性变质岩类的熔融行为进行对比提供了实验依据.      

辉长岩部分熔融实验及地质学意义

利用高温高压多功能三轴实验装置对四川省攀枝花辉长岩进行了动态和静态部分熔融实验研究,实验的围压为450～800MPa,温度区间为900～1 200℃.实验表明,差应力对辉长岩动态部分熔融程度有一定影响,初始熔体主要分布在不同矿物的颗粒边界和三联点,变形影响熔体分布,变形与辉长岩韵律层具有一定成因联系.本文为熔体对岩石流变学行为影响提供了实验约束依据.     

高钾,钙碱性Ⅰ型花岗岩类的成因

许多Ⅰ型花岗岩类岩浆是由较老的变火成岩经部分熔融而形成的，这类溶体的组成大致是钙碱性和准铝质的。这些熔体是花岗质至英云闪长质熔体，是在其下地壳源区内的极端热条件下形成的。     

变基性岩部分熔融过程中榍石的微量元素效应:以南迦巴瓦混合岩为例

南迦巴瓦地区广泛出露的中下地壳变基性岩部分熔融形成的层状混合岩和淡色花岗岩,为研究部分熔融过程中榍石的地球化学行为对熔体的微量元素组成的影响提供了良好的机会。相对于源岩或熔融残留体,淡色体亏损Ti、V、REE、Y、Nb、Ta、U等元素,与混合岩中榍石的微量元素特征互补。混合岩、淡色体和榍石微量元素特征表明南迦巴瓦角闪岩部分熔融形成的淡色体的微量元素特征主要受控于榍石的地球化学行为。角闪岩脱水部分熔融过程中,由于长英质熔体的低Ti溶解度,榍石以未熔残留体形式存在于暗色体中,导致熔体亏损Ti、REE、Nb、Ta、V、U等元素和Sr/Y比值相对升高。关键元素在榍石和熔体之间的配分系数受熔体成分影响明显。角闪岩中变质榍石D_Nb/Ta<1,因此变质榍石残留导致熔体Nb/Ta相对于源岩升高;而高Si-Al花岗质熔体中榍石D_Nb/Ta>1,因此与高Si-Al熔体平衡的榍石的分离（转熔或结晶分异）将导致熔体Nb/Ta比值相对源岩降低。榍石在部分熔融过程中的微量元素效应为理解变基性岩部分熔融产生熔体的地球化学特征提供新的认识。     

洋中脊玄武岩中橄榄石的磷分布特征记录了岩浆喷发前熔融包裹体的捕获过程

正一直以来,寄存在橄榄石自形晶中的熔融包裹体被认为是代表了初始熔体的岩浆珠滴,可以从岩浆喷发所经历的近地表过程中完好的保存下来。然而,对于熔融包裹体内被捕获熔体的来源,则一直存在多种观点:(1)代表了地幔中熔体组分的最新再平衡;(2)记录了岩浆通道系统的相互作用;(3)代表局部、颗粒尺度的溶解-反应-混合过程。近日,《地质学》杂志报道了瑞士洛桑大学地球科学研究所Mélina Manzini1及其合作者关于以上     

新疆东准噶尔后碰撞花岗岩成因的实验研究

新疆东准噶尔地区发育大面积的后碰撞花岗岩,依据其地球化学特征可以分为Ⅰ型花岗岩和A型花岗岩.为了探讨这些花岗岩的成因,我们以研究区内卡拉麦里蛇绿岩套基性岩(蚀变玄武岩、辉长岩)和代表沉积物的东准噶尔泥质岩的混合物(基性岩:泥质岩质量比9:1)为初始物,开展了高温高压条件下的部分熔融实验研究.结果 表明,90％蚀变玄武岩+10％沉积物的混合物在925℃、1.0 GPa、加水量0％～4％条件下部分熔融形成了准铝质花岗闪长质熔体,与熔体共存的矿物主要为角闪石,熔体具有低SiO2、A/CNK,高A12O3、FeO*、CaO的特征,在成分上与研究区内后碰撞Ⅰ型花岗岩类似;而90％辉长岩+10％沉积物的混合物在相同条件下加水量2％～4％部分熔融形成了弱过铝质英云闪长质熔体,与熔体共存的矿物相为角闪石,熔体具有低SiO2,高A12O3、FeO*、CaO、A/CNK的特征,与研究区内后碰撞Ⅰ型花岗岩存在着明显的差异.因此,东准噶尔地区Ⅰ型花岗岩岩浆可能是蚀变玄武岩加沉积物在上述实验条件下部分熔融所形成,而高SiO2含量的A型花岗岩岩浆不能在上述实验条件下通过部分熔融形成.     

非实比熔融中P值对熔融产物影响的讨论

非实比部分熔融模型中Ｐ值的大小取决于熔融模式，不同的Ｐ值会造成熔体成分的改变。当Ｐ值不同时，相容元素和弱不相容元素在熔体中的浓度出现大的变化，因此，在模型中这些元素的Ｐ值不能用Ｄ０代替；然而，Ｐ值的变化仅造成强不相容及中等不相容元素的浓度小的变化，可以认为强不相容与中等不相容元素的Ｐ值约等于Ｄ０。在部分熔融程度相同的条件下，不同的Ｐ值可以使同种源岩熔出稀土元素模式亏损或富集的不同岩浆类型。自然界地幔的部分熔融过程存在着不同的方式与作用，如实比熔融与非实比熔融［１，２］。然而，目前对部分熔融岩浆作用地球化学问题的讨论，一般只考虑实比熔融过程。本文主要讨论非实比熔融作用在自然界的普遍存在，以及在地幔部分熔融过程中Ｐ值对熔融产物的影响。     

大陆俯冲带地壳深熔作用的记录:来自超高压变质岩中多相晶体包裹体的研究

大陆碰撞过程中会发生广泛的部分熔融现象,形成深熔熔体。深入认识深熔熔体的组成和演化是大陆俯冲带化学地球动力学的主要研究内容。在熔融过程中产生的熔体会被超高压岩石中的转熔矿物所捕获,最终以多相晶体包裹体(multiphase crystal inclusion,简称MCI)的形式保存下来。多相晶体包裹体通常具有典型的负晶形和爆裂纹,主要以硅酸盐和碳酸盐矿物为主含有少量的硫酸盐矿物。矿物学、岩石学和地球化学原位微区分析的研究结果表明,多相晶体包裹体是由岩石部分熔融产生的初始硅酸盐或/和碳酸盐初始熔体熔体结晶而成。在降压折返过程中,高压岩石中的含水矿物,如多硅白云母、钠云母和帘石等脱水引发部分熔融产生硅酸盐熔体,而碳酸盐熔体则由碳酸盐矿物部分熔融产生。富Na矿物如钠云母脱水熔融产生的包裹体具有相对较高的Na含量,而部分富K的包裹体主要由富K矿物如多硅白云母脱水熔融所产生。近年来随着微区原位技术的飞速发展,从矿物的形态结构到矿物地球化学组成的测定技术有了飞速发展,通过对超高压岩石中包裹的多相晶体的详细研究,可限定大陆碰撞造山过程中部分熔融的组成、时限和形成机制,对大陆深俯冲的构造热演化和折返机制有重要制约。     

大陆俯冲带地壳深熔作用的记录:来自超高压变质岩中多相晶体包裹体的研究北大核心CSCD

大陆碰撞过程中会发生广泛的部分熔融现象,形成深熔熔体。深入认识深熔熔体的组成和演化是大陆俯冲带化学地球动力学的主要研究内容。在熔融过程中产生的熔体会被超高压岩石中的转熔矿物所捕获,最终以多相晶体包裹体(multiphase crystal inclusion,简称MCI)的形式保存下来。多相晶体包裹体通常具有典型的负晶形和爆裂纹,主要以硅酸盐和碳酸盐矿物为主含有少量的硫酸盐矿物。矿物学、岩石学和地球化学原位微区分析的研究结果表明,多相晶体包裹体是由岩石部分熔融产生的初始硅酸盐或/和碳酸盐初始熔体熔体结晶而成。在降压折返过程中,高压岩石中的含水矿物,如多硅白云母、钠云母和帘石等脱水引发部分熔融产生硅酸盐熔体,而碳酸盐熔体则由碳酸盐矿物部分熔融产生。富Na矿物如钠云母脱水熔融产生的包裹体具有相对较高的Na含量,而部分富K的包裹体主要由富K矿物如多硅白云母脱水熔融所产生。近年来随着微区原位技术的飞速发展,从矿物的形态结构到矿物地球化学组成的测定技术有了飞速发展,通过对超高压岩石中包裹的多相晶体的详细研究,可限定大陆碰撞造山过程中部分熔融的组成、时限和形成机制,对大陆深俯冲的构造热演化和折返机制有重要制约。     

扩散方程的岩浆动力学意义

岩浆系统的扩散作用,是岩浆动力学的重要研究内容之一。本文在分析了硅酸盐系统扩散速率的影响因素基础上,讨论了扩散第二方程的6个解的应用:包括两岩浆体之间或岩浆和围岩之间组分扩散引起的成分变异和平衡时间;晶体及捕虏体对岩浆成分的影响;矿物在岩浆中的熔解时间;源区熔融残晶与部分熔融体之间的平衡时间;斑晶与熔体间的平衡时间,扩散控制的橄榄石环带的成因以及橄榄石捕虏晶在玄武质岩浆中的停留时间等问题。