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。     

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。     

岩浆补给作用对硅质火山岩浆系统演化的制约

硅质火山喷发作为大陆地壳岩浆活动的重要表现，在研究大陆地壳形成与演化、探讨岩浆过程与动力学机制等方面具有重要的价值，其通常所表现的强烈爆炸式喷发，甚至可以导致全球性的环境和气候变迁。硅质岩浆系统在开放体系中不同来源岩浆的贡献和相互作用是目前研究的热点问题。持续的岩浆补给可以延长岩浆存储的时间，促进岩浆房的对流、岩浆的分异演化以及晶体 熔体的分离和晶粥的再活化，同时也是触发火山喷发的重要机制之一。此外，岩浆补给以及硅质岩浆的晶体 熔体演化过程也是火山喷发产物多样性的原因，导致同一火山在其活动过程中喷发产物规律性的变化，如富晶体火山岩、贫晶体火山岩、火山岩成分分层、以及复活岩穹和中央侵入体等。因此，岩浆补给作用是制约硅质火山岩浆系统演化和火山岩成分多样性的重要因素，也是活动火山监测和灾害评估的重要依据。岩石学、岩石地球化学、矿物(长石、石英、石榴子石、锆石等)同位素及成分变化，以及模拟实验、地震层析成像等研究为揭示硅质岩浆系统中的岩浆补给作用和复杂岩浆过程提供了多种视角。     

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。     

熔体包裹体分析技术进展

熔体包裹体是岩浆岩中矿物生长或结晶过程中捕获的少量硅酸盐熔体,成为地球深部过程的重要见证者。因此,有效识别其记录的岩浆演化信息显得十分重要。文章在前人对熔体包裹体研究的基础上,系统梳理其研究方法,总结了5步研究过程：① 利用偏光显微镜,开展详细的岩相学观察以识别具有代表性的熔体包裹体类型;② 为加热实验和成分分析制备样品;③ 利用高温热台,对熔体包裹体进行加热实验使其内部均一化,并测得捕获温度;④ 通过电子探针、二次离子探针、LA-ICP-MS、显微激光拉曼等技术对熔体包裹体中的主、微量元素、同位素以及挥发分组成进行分析测试;⑤ 熔体包裹体数据分析,与全岩成分和相关实验得出的流体成分进行对比。虽然熔体包裹体的研究经历了近百年的发展,但有效还原其代表的初始岩浆信息,仍然是当前研究的难点和热点。尤其是地球系统科学发展引发宜居地球深部过程的探讨,使得开展熔体包裹体分析新方法的探讨成为重中之重。     

岩浆体系演化中金的性状—兼论岩浆岩与金矿的关系

从岩浆岩中金的丰度及其分布特征出发，依据岩浆体系演化的不同阶段，阐明了金的配分和性状，分析了在同性质岩浆体系及其演化过程中金的地球化学习性及对金矿成矿的影响。提出了岩浆岩成矿能力和岩浆成矿系统的概念。通过对岩浆成矿系统、成矿特征的讨论进而提示了岩浆岩与金矿床之间的关系。     

地壳内的岩浆动力学过程及其资源与环境效应SCIEI北大核心CSCD

岩浆是将地球内部物质传送到表层系统的主要载体,并造成显著的资源聚集和环境效应。岩浆动力学是研究岩浆的迁移、储存、演化、就位以及喷发过程,侧重物理机制。这些岩浆过程主要发生在岩浆通道系统中,包括岩浆储库和岩浆管道。本文对目前国际岩浆动力学领域一些热点和前沿进行了介绍,这包括从岩浆房到岩浆储库概念的转变、岩浆储库的生长和动力学演化过程、岩浆过程的时间尺度以及岩浆中晶体的生长。然后阐述了岩浆中挥发分的种类和溶解度、获取天然岩浆挥发分含量的方法、一些典型镁铁质岩浆中的挥发分含量、岩浆去气的化学和物理机制,并简要梳理了热液金属矿床的形成过程和岩浆挥发分进入地表圈层系统引发的环境气候效应。最后列举了一些岩浆动力学有关的重要科学问题并建议了进一步的研究方向。     

长江中下游中性－中酸性岩浆岩的母岩浆来源及铜的成矿作用──实验研究

针对长江中下游形成中性和中酸性岩浆岩的岩浆成因和Ｆｅ、Ｃｕ成矿作用问题，完成了一系列壳幔物质混合物、下地壳物质混合物及中性－中酸性岩浆岩在１０００－２０００ＭＰａ和９００－１５５０℃的水不饱和条件下熔融实验研究。实验结果表明，本地区中性和中酸性岩浆岩可能主要由适当比例的壳幔物质混合物熔化而得的岩浆结晶而成。硅酸盐玻璃的电子探针分析数据没有显示出Ｋ与Ｃｕ和Ｆｅ与Ｎａ的相关关系。在含硫体系中，铜在中性－中酸性硅酸盐熔体中的溶解度介于０．０２％－０．２３％之间，但多数铜分析值在０．１％以上（大致相当于初始物中１５％的铜溶解在硅酸盐熔体中）。余下的部分铜则以Ｃｕ、Ｆｅ、Ｓ组成的小球粒形式不均匀地散布在硅酸盐熔体中。实验结果还表明，中性－中酸性硅酸盐熔体的不混溶性普遍存在。     

降扎地区岩浆活动与金的成矿

研究了降扎地区岩浆活动的特点,对岩浆岩含金性、岩浆岩中金的带入或带出和金与其它元素的地球化学行为.认为岩浆岩与金不具直接的成因联系、而与金的叠加改造有间接的成因联系.     

对地球系统科学的理解与误解——献给第三届地球系统科学大会

地球系统科学不应当理解为各门地球科学的叠加,而是探索其圈层相互作用,整合其各种学科,将地球作为一个完整系统来研究的学问。地球系统科学从全球变化开始,然后向早期的地质年代推进。而当前面临的新任务是将地球表层与地球内部过程连接起来研究。     

花岗岩体的累积生长与高结晶度岩浆的分异

花岗岩成因研究是认识大陆地壳形成和分异的有效方式。野外地质和地球物理观测、岩石学和地质年代学研究以及热演化模拟证明,很多花岗岩体是在数百万年甚至更长的时间跨度内、由多次岩浆累积添加侵位而成的。地壳内可能不存在岩基尺度的大岩浆房,具有流动能力的岩浆体一般规模很小(宽度1000m)。1000m宽的岩浆体冷凝到固相线只需要数千年时间。复式岩体的形成一般要经历三个阶段,即源区岩浆沿岩墙的上升、在脆-韧性地层界面处岩墙转化为岩床以及无数的岩床的垂向堆垛导致侵入体长大。存在于上地壳的岩浆储库,特别是多次先后侵位产生的岩浆体,主体上是晶粥体,其晶体含量高,粘度大,活动性弱,不利于发生对流、分异和混合。当幔源镁铁质岩浆大规模注入到地壳时,使粘稠的晶粥状岩浆受到加热,熔体含量增大,岩浆的粘度降低,引起岩浆体内部的成分分异和不同成分的岩浆之间的混合;当逐渐加厚的熔体层产生了足够大的浮力后,特别是有挥发份加入后,就会快速上升,甚至穿透上部的晶粥体,触发大规模的火山喷发。幔源岩浆的通量越大,地壳岩浆的活动性也越强,大规模的长英质岩浆聚集就可能发生大喷发,形成超级火山。本文提出,只有将侵入岩与火山岩相结合、长英质岩石与镁铁质岩石相结合,重点从侵入体形成的时间长短、岩浆相互作用的规模和频率、岩浆通量的演变、高结晶度的岩浆分异机理、侵入岩与火山岩的关系、地幔热和物质的贡献、挥发份在岩浆分异和火山喷发中的作用等方面入手,开展野外地质、岩石学、地球化学、同位素年代学及岩浆动力学的综合研究,才能深入认识花岗岩的成因机制,深化对大陆地壳形成和演化过程的理解。     

大兴安岭北端阿乌尼地区中生代杂岩体的岩浆混合作用

通过外野地质特征、岩相学、岩石地球化学等方面的研究，从不同的角度论证了大兴安岭阿乌尼地区出露的岩浆杂岩体在成因上具有岩浆混合作用的特点。同位素上具低的Sr初始比值和正的εNd（t）值，明显具有幔源特点，而微量元素相对富集大离子亲石元素和高场强元素又具有壳源特征，表明阿乌尼地区的岩浆岩可能是壳幔相互作用的产物。     

西藏冈底斯尼木后碰撞花岗岩的岩浆混合作用:显微结构证据

岩浆混合过程中不同熔体之间的相互作用会影响晶体的成核与生长,形成矿物内部复杂的成分变化,以及矿物之间的不平衡结构。尼木二长花岗岩位于冈底斯岩浆岩带中部,是代表性的形成于后碰撞构造演化时期的花岗岩体。本文对其中的斜长石与角闪石颗粒进行了详细的结构和成分分析,揭示了斜长石中的港湾状、浑圆状、筛孔状熔蚀结构以及斜长石成分的突然变化和角闪石包裹黑云母的不平衡结构,并探讨了它们的成因以及相关的岩浆混合作用。分析结果显示,斜长石中突变环带的An含量为37.6~40.6,熔蚀环带的An含量为48.2~59.5,均高于两侧斜长石的An含量(18.4~26.4),表明在形成这些结构时有外来基性岩浆的混合使得岩浆成分发生了突变。样品中的部分黑云母被自形的角闪石包裹,黑云母呈浑圆状并且具有港湾状的熔蚀边,这可能是基性岩浆的混合作用使得岩浆的温度升高导致黑云母发生部分熔融,混合后的岩浆在黑云母周围继续结晶形成角闪石。这些显微结构为揭示冈底斯岩浆岩带的岩浆混合作用提供了新证据。     

阿拉善地块早古生代岩浆作用成因及构造意义

阿拉善地块早古生代岩浆作用的成因研究，对理解阿拉善地块与古亚洲洋相互作用过程至关重要。本文在阿拉善地块中部新识别出一中志留世花岗岩体(噶顺花岗岩),其锆石U-Pb年龄为432Ma,以高Sr低Y为特征，属弱过铝质、中钾-高钾钙碱性花岗岩，ε_Hf (t)=-8.8～-19.4,形成于古老下地壳岩石的部分熔融。本文同时总结了阿拉善地块其他晚奥陶世-早泥盆世岩浆岩的成分特征，发现阿拉善地块早古生代岩浆岩在成因上可分为两类：类型I,侵位于晚奥陶世-早中志留世，为典型幔源弧岩浆岩，形成于俯冲流体交代地幔楔的部分熔融；类型II,侵位于中晚志留世-早泥盆世，普遍高Sr低Y,形成于古老中基性地壳岩石的部分熔融。纵观阿拉善地块整个早古生代的岩浆作用，在晚奥陶世-早中志留世→中晚志留世-早泥盆世→中晚泥盆世期间，阿拉善地块的岩浆作用从幔源弧岩浆岩过渡到壳源高Sr低Y型花岗岩再到岩浆作用逐渐消失，反映了阿拉善地块陆缘弧从相对伸展环境向挤压弧的转变。这一岩浆作用演化记录了区域构造作用从典型洋陆俯冲到俯冲作用逐渐减弱(直至停止)或者俯冲角度(从陡俯冲向平俯冲)的转变过程；总体上，阿拉善地块早...     

富钾贫钙岩浆的成因探讨——来自岩石失水熔融实验分析

钾质-超钾质岩浆按CaO与MgO的含量和CaO与Mg#值的关系可划分出贫钙和富钙两种不同类型的原生岩浆.针对贫钙钾质-超钾质岩浆的成因问题,作者系统分析了岩石脱水熔融和失水熔融两种体系中岩石的熔融过程和熔体性质,通过对熔体组成与贫钙钾质岩浆成分的对比分析,提出富钾贫钙岩浆的断裂减压脱水熔融机制.     

地球系统科学发展方向与趋势

首先从人类面临全球性的重大问题、地球系统的全球化和地球系统科学与传统地球科学三个方面介绍了地球系统科学提出的背景；在此基础上，阐述了地球系统科学国内外研究现状；然后详细介绍了地球系统科学的概念与研究方法，主要内容有研究思路、基本概念、地球系统过程、全球-区域信息获取、海量信息处理和分析及系统模型等；第三构建了地球系统科学理论基础，主要内容包括：地球系统的连续动态系统、离散动态系统、地球系统的随机性、地球系统的自组织和地球系统的简单巨系统与复杂巨系统；然后重点介绍了地球系统科学子系统与各圈层相互作用的动力学模型与效应；第四，概述了地球系统的数字表达---数字地球和地球系统科学是可持续发展战略科学基础。最后，简述了中国开展地球系统科学研究的方向和面临的主要科学问题。     

浅谈固体地球科学与地球系统科学

地球科学在20世纪的诸多进展中,对后来科学发展具有深远影响的基本认识之一是地球演化的行为具有整体性,其不同的圈层确实通过多种途径相互作用,且人类活动已成为地球演化的重要营力之一。这些认识导致地球系统科学思想的产生和发展,并使不同圈层相互作用的过程和机理、人与环境的相互作用研究成为21世纪基础科学研究的前沿。地球系统科学强调地球不同圈层、不同单元相互作用的整体性和关联性,因而科学研究必须从"整体地球系统"的视野出发,但研究过程又必须从关键区域入手。我国是地球系统科学研究的关键地区之一,未来研究应立足地域优势和特色,攻克全球性重大科学问题,解决社会对地球科学的知识需求。     

达拉松成矿岩浆体系(地质、地球化学和矿化的某些特征)

对达拉松含金成矿岩浆体系的地质、构造、岩石化学和地球化学特征进行了阐述;主要侧重于研究方法以及从花岗岩穹形构造观点出发,对成矿区、矿区和达拉松矿床的结构、岩浆岩和变质岩的年龄划分,矿石和热液产物成分特征和不同等级地球化学浓集场特征及其分带问题;以同位素研究和温压地球化学研究为基础,建立了达拉松金矿的成因模式,并提出了具体建议。     

岩浆中心成矿系——岩浆岩体和矿床组合的空间分带理想模式

系统总结和分析了当前大量热液金属矿床与岩浆岩体的空间和成因关系,参考首先由俄罗斯地球化学家提出的以矿床为中心的元素地球化学理想分带模式,提出了以岩浆岩为中心的矿床理想分布模式--“岩浆中心成矿系”。该模式以侵入近地表含水围岩的岩浆岩体顶部为中心,一个完整的高温矿床→中温矿床→低温矿床从内带-过渡带-中带-外带有规律分布。内带主要为Nb、Ta、Hf、Li等经常在岩浆岩体内生成的矿床,形态受岩浆岩体控制,多为等轴状;过渡带为W、Sn、Mo、Bi等高温热液矿床,形态以三维等轴状为主;中带为Cu、Pb、Zn等中温矿床,以透镜状、脉状为主;外带为Au、Hg、Sb等低温矿床,矿体呈脉状、串珠状,受构造线控制,顺从构造线分布。矿床系列围绕岩浆中心成矿有独特的形成过程：岩浆岩侵入含水围岩后,形成局部高温度场并导致热液和矿床物质循环和温度场内的时空温度差是岩浆中心成矿系形成的关键。在理想模式下产生的个体(岩体矿床组合体）同时受到形成条件的影响：岩浆体侵入的深度、围岩的岩性或含水性,岩浆的物理化学性质、侵入温度、岩浆规模都会导致岩浆中心成矿系的完整性和形态等变异。     

中基性岩浆的不混溶作用及存在的问题

不混溶作用作为岩浆演化的一种重要方式,已经被广泛报道存在于月球、地球岩石样品的形成过程中。在岩浆不混溶作用过程中,单一成分的熔体会分解成成分截然不同的富Fe、富Si两种熔体。这两种熔体具有共轭但相反的成分演化路径,可以为很多重要的成岩成矿问题提供较好的解释。然而,不混溶作用自从现代岩石学初期被提出起,其岩石学意义就一直广受争论。早期争论的焦点是自然岩浆是否可以发生不混溶作用,而近些年来,争论的焦点已转移至自然岩浆是否可以发生高温(1100℃)不混溶作用。此外,关于水对不混溶作用的影响以及不混溶熔体的相分离过程等方面也存有争议。但总体来说,现有的研究已经比较清楚地阐明了不混溶作用触发及演化的机理。本文回顾了不混溶作用的研究历史,介绍了影响不混溶作用的因素、不混溶作用的起始温度、不混溶熔体的成分及演化、不混溶熔体的发育及分离几方面的研究进展。另外,从不混溶作用在解释Bowen—Fenner之争、Daly间断、大洋斜长花岗岩的成因、斜长岩体型Fe—Ti—P矿床以及层状岩体中大型钒钛磁铁矿床的成因等几个重大科学问题中可能扮演的角色的角度,探讨了不混溶作用的岩石学、矿床学意义。最后,本文对不混溶作用研究中存在的问题进行了总结,认为对不混溶作用发生的物理化学条件、不混溶过程中的同位素分馏以及不混溶相分离的动力学过程等方面的研究存在不足,需要今后的工作去揭示并深入探讨。