长白山火山岩浆柱岩浆上升作用过程

长白山火山岩浆柱是一个在长白山区地下总体呈串珠状排列的向东南倾斜的层状富岩浆集合体,岩浆柱宽度宽者300～500 km,窄者30～50 km,深度延伸可达上千km。在这个岩浆柱内,热物质聚集与挥发份富集可以发生部分熔融而形成不同成分与密度的岩浆,岩浆聚集上升至某个深度时的停滞聚集又可形成水平向扩展的岩浆房,压力作用下岩浆房内岩浆演化出密度较轻的岩浆则可进一步上升直至喷出地表。天池火山的母岩浆粗面玄武岩来自地幔岩浆库,由其演化形成的碱型系列粗面岩类和碱流岩类岩石则来自地壳岩浆房。拉斑玄武岩系列的偏酸性岩石来源的地壳岩浆房与碱型系列碱流岩来源的地壳岩浆房深度位置也不相同。天池火山造盾玄武岩TiO2含量和SiO2含量之间反相关关系不能单纯用岩浆房分异结晶来解释,TiO2含量较高的样品代表了源区地幔的较低熔融程度的熔体,而低程度熔融的岩浆来源于更深的位置。玄武质岩浆“熔融结束”的深度随时间的增加而增加的过程控制了岩浆形成深度随时间的增加而增加并且岩浆形成速率随时间的增加而降低的规律。天池火山碱流质岩浆房千年大喷发时岩浆超压极大值Δpmax=625 MPa,层状岩浆房半径35 km,喷出岩浆层厚700 m,喷出岩浆体积30 km3;粗面质喷发的岩浆房超压极大值Δpmax=15 MPa以上。天池火山千年大喷发时临界喷发熔体黏度μcritm>27×1010 Pa·s-1,碱流质岩浆是从一个粗面质岩浆母体经几万年的结晶分异时间演化得来的。气象站寄生火山活动喷发前临界熔体黏度μcritm=12×1011 Pa·s-1,这极高的熔体黏度与喷发物中含有大量晶体与气泡相吻合。千年大喷发级别的大规模喷发周期上万年,远大于小规模喷发几百年以内的时间周期。天池火山作用造盾阶段因为玄武岩都直接喷出了地表,多数传导与扩散的岩浆热都没有用于加热深地壳,所以早期加热效率不高。在1～16 Ma之后造锥阶段在深地壳内形成残余的部分熔融带并阻止了玄武岩的喷发,系统的热效率变得很高,残余熔体生产率也就得到了加速。全新世造伊格尼姆岩喷发阶段大量的演化的碱流质残余熔体因重力不稳定而侵入上地壳内,并且形成大得足以引起造破火山口喷发的岩浆房。     

不同地质储库中的镁同位素组成及碳酸盐矿物形成过程中的镁同位素分馏控制因素

镁同位素在低温地球化学过程中显著的分馏效应,是其示踪地球表生环境演化及物质循环的基础。本文在前人研究的基础上,对地球上不同地质储库中的镁同位素组成及碳酸盐矿物形成过程中的镁同位素分馏控制因素进行了总结:火成岩的镁同位素组成较均一;风化产物总体富集重的镁同位素,且变化较大;碳酸盐岩中灰岩相对白云岩富集轻的镁同位素,但总体上富集轻的镁同位素;岩石类型、风化强度以及植被等因素对河流地表水的镁同位素组成影响较大,导致地表水的镁同位素组成总体变化较大;海水的镁同位素组成均一,平均值约为-0.83‰;低温条件下,控制碳酸盐矿物无机成因过程中镁同位素分馏的因素有矿物相、沉淀速率和温度,其中矿物相是主要控制因素;生物成因碳酸盐矿物镁同位素组成与生物体对含镁碳酸盐矿物的利用形式有关,除了需考虑与无机碳酸盐沉淀类似的控制因素外,还需考虑不同物种对轻、重镁同位素的选择性吸收能力;因生物成因海相碳酸盐矿物几乎都是由最初的无定形相碳酸盐转变而来,故生物成因海相碳酸盐矿物的镁同位素特征不能代表生成无定形相碳酸盐的流体的镁同位素特征。镁同位素在低温条件下具有良好的分馏效应,随着分析测试技术的发展及不同地质储库中镁同位素组成数据的积累和完善,有关表生环境中镁同位素分馏机制的许多问题将逐步得到解决,镁同位素在揭示地球表生环境演化及物质循环方面将发挥更大的作用。     

原油运移过程中的氮同位素分馏作用

辽河高升油田和塔里木轮南14井为实例，探索了原油横向和纵向运移过程中氮同位素的分馏作用，初步探讨了原油中含氮有机化合物的运移机制。在莲花油层中，原油沿横向运移约10km后，δ^15N值由12．80‰逐渐变化为11．07‰，下降了1.73‰。在轮南14井由下至上753m厚的五个油层中，原油δ^15N值由0.24‰逐渐变化到－2．92‰，下降了3．19‰。两个实例均表明，原油的运移过程会引起δ^15N值下降。     

东非裂谷系的构造岩浆演化及岩石成因

Suess(1891)所确定的东非裂谷系由东裂谷(埃塞俄比亚、肯尼亚、坦桑尼亚)和西裂谷(乌平达西部、坦桑尼亚西部、扎伊尔东部和马拉威)组成。东裂谷的形成在埃塞俄比亚始于晚始新世、在肯尼亚中部始于中新世、而在肯尼亚东部和坦桑尼亚北部则始于晚中新世至上新世。西裂谷比东裂谷年青,其形成均晚于中新世,并且,西裂谷的地壳拉张程度及伴随的火山活动均较强。一条活化的大陆韧性剪切带(转换断层)将西裂谷不连续的北部边界连接起来,并向东南一直到东裂谷;另一条韧性剪切带沿Rukwa裂谷以左旋方式取代了西裂谷。凹裂谷地堑不如东裂谷发育,表现在宽度上仅约50km(cf.70km),并缺乏内部地堑。尽管东非裂谷系是一个连续的整体,但仍可鉴别出四个主要火山岩套,其划分基于     

西昆仑阿什库勒大黑山火山岩浆作用过程研究

西昆仑阿什库勒火山群位于青藏高原西北缘,由于环境恶劣,研究程度低。大黑山火山为该区内熔岩分布面积最广、喷发规模最大的一座火山。本次对大黑山火山岩的显微结构、斑晶类型和化学成分进行了详细的测试分析,讨论其反映的岩浆过程。大黑山火山成分具有一个较大的范围,包括玄武粗安岩、粗安岩和粗面岩,主要氧化物与Si O2含量之间呈线性关系,说明三种类型岩浆存在岩浆演化关系。熔岩主要斑晶为辉石和斜长石,大量斑晶显示熔蚀、反环带和反应边结构,指示岩浆混合特征。温压计计算得到玄武粗安岩和粗安岩平衡温度在1124~1176℃之间,平衡压力在0.55~0.81GPa之间,对应的深度约16.5~24.3km,粗面岩的平衡温度1059~1071℃,平衡压力0.39~0.59GPa,对应深度11.8~17.7km。研究显示,大黑山火山下的主岩浆经历了玄武粗安岩、粗安岩和粗面岩的演化,三种岩浆可能以分层的形式同时存在于岩浆房中,三种岩浆存在着混合作用,并与周围偏酸性岩浆发生了混合作用。     

榴辉岩部分熔融过程中的同位素分馏

本文对榴辉岩部分熔融过程中不同同位素体系是否存在分馏这一当前研究热点进行了综述。榴辉岩作为研究洋陆俯冲、超高压变质以及壳幔相互作用的主要岩石类型,其部分熔融与地壳增生、板片折返过程以及俯冲隧道中元素的迁移分配等具有紧密的联系。作为典型的高压-超高压变质岩石,榴辉岩可通过俯冲带将壳源信息携带至地幔深部,影响地幔的化学组成,并可在大洋玄武岩中得以表现。近些年,随着仪器分析技术的发展,实验研究和理论计算均表明榴辉岩部分熔融过程中稳定同位素可以产生显著的分馏。作为常见的放射性成因子体同位素和传统稳定同位素Sr-Nd-Hf-O被广泛应用于源区示踪、岩浆混合以及结晶分异等过程。但目前有研究指出,在非平衡熔融过程中,熔体和源区的Sr-Nd-Hf-O同位素可发生解耦,导致二者的同位素组成不均一。另外,通过研究榴辉岩及其熔融产物的金属稳定同位素特征,发现榴辉岩部分熔融过程中,由于石榴石效应,会造成Ca、Mg、Fe、Li等金属稳定同位素的分馏。因此,当利用稳定同位素示踪榴辉岩熔体的源区时,需要考虑其分馏的影响。

     

板块俯冲过程中的Mg-Li-Fe-Cr同位素分馏

金属稳定同位素体系是示踪板块俯冲对壳幔物质再循环影响的全新工具,因此其在俯冲带的地球化学行为备受关注.Mg同位素在俯冲过程中不发生显著分馏,但大陆玄武岩具有低于洋中脊玄武岩的Mg同位素,这可能是碳酸岩的俯冲再循环导致的.与角闪岩继承原岩的Li同位素组成不同,榴辉岩具有轻于原岩的Li同位素组成,可归因于俯冲折返过程中的动力学扩散、脱水反应或低Li同位素的流体交代.作为变价元素,Fe和Cr的同位素在榴辉岩的形成过程中均不发生显著分馏,但是蛇纹岩的Fe同位素和Cr同位素与氧逸度指标具有相关性,指示氧化还原条件变化时脱水过程或流体交代会导致同位素分馏.      

东川裂谷因民期火山——岩浆活动特征

东川裂谷因民期火山—岩浆活动强烈，也是重要的铁铜成矿期。火山活动旋回均经历爆发—喷发—喷溢—（喷流）阶段。主要发育在裂谷中心落因火山链和蓑衣坡火山盆地中。落因火山链早期形成火山—沉积角砾岩段，火山活动以喷溢的火山熔岩为主，主要有钠质基性熔岩、玄武岩、安山岩，均已蚀变，并有钠长斑岩的侵入活动。中期火山喷发形成凝灰岩类、火山碎屑岩类，发育了铁铜矿化。在蓑衣坡火山盆地中因民期火山—岩浆活动发育两次火山—沉积旋回，即两次爆发（角砾岩）—喷发（凝灰岩）—喷溢（熔岩）—喷流（硅质岩），在喷流相发育赤铁矿层和含铜硅质岩层。     

洋壳蚀变过程中的镁同位素分馏机理研究进展北大核心CSCD

板块运动驱动的洋壳再循环一直被认为是造成地幔化学成分不均一的主要原因。洋壳在从洋中脊形成到俯冲进入地幔的过程中,持续遭受一系列蚀变改造。这一过程不仅影响海水化学成分,同时也会改变洋壳的化学组成,尤其是一些易活泼元素及相应同位素体系的改变会更加显著。洋壳蚀变造成的影响会通过洋壳俯冲再循环而传递到地幔,进而影响到对地幔化学组成不均一性的认识。镁(Mg)同位素是研究深部碳循环和壳幔物质相互作用的一个新兴示踪计,已进入深部地幔的俯冲洋壳Mg同位素组成有可能受高温岩浆过程、俯冲变质过程以及低温蚀变过程的影响。已有的研究证明高温岩浆过程和洋壳俯冲变质-脱水过程中洋壳Mg同位素无显著分馏。然而,由于天然样品测试的数量较少且数据测试精度有限,关于低温蚀变过程中洋壳Mg同位素是否存在分馏尚未达到共识,这限制了利用Mg同位素对地幔不均一性和全球尺度物质再循环的研究。本文总结了已发表的蚀变洋壳的Mg同位素资料,讨论了洋壳低温蚀变过程(火山玻璃橙玄化、蛇纹石化和碳酸盐化)对Mg同位素体系的影响。这些信息对于认识洋壳蚀变过程中Mg同位素体系的详细行为至关重要,是确定下一步相关研究方向的重要参考。     

滇中昆阳裂谷带碳酸质火山岩同位素年代学研究

扬子地台西缘康滇地轴南段的中元古代昆阳裂谷带是我国为数不多的前寒武纪铁、铜多金属成矿带。裂谷中段之西侧的中元古代武禄古盆地是一个受环形断裂系统控制的椭圆形盆地。盆地内的火山活动可以大致分为外环、中环、内环。外环和中环都发现了碳酸质火山岩和潜火山岩。本文测     

西藏驱龙斑岩铜矿床岩浆演化过程中的Cu同位素分馏

随着同位素测试技术的发展,高温下重同位素分馏逐渐运用到地球化学领域.为了探索岩浆演化过程中是否会发生Cu同位素分馏,文章对西藏驱龙斑岩铜矿床同来源、不同演化阶段的两套岩浆岩(闪长岩包体和花岗闪长岩)进行了Cu同位素测试.测试结果显示,闪长岩包体的δ65Cu值集中在+0.08‰-+0.35‰之间,平均值为+0.25‰,花岗闪长岩的δ65Cu值为+0.42‰～+0.87‰,平均值为+0.60‰.△65Cu花岗闪长岩-闪长岩包体≈+0.4‰,并且δ65Cu值与样品w(SiO)变化存在一定的正相关性.结合地质学及同位素方面考虑,花岗闪长岩和闪长岩包体的Cu同位素组成差异可能是岩浆演化过程中发生了Cu同位素分馏所致.在驱龙矿区中新世岩浆演化过程中,随着岩浆去气作用,63Cu随HS-、Cl-等挥发分优先进入气相,导致残留岩浆熔体相对富集65Cu.此外,两者的Cu同位素组成差异也可能与岩浆演化过程中斜长石、角闪石、黑云母等矿物的不断结晶分离有关,矿物结晶分离时,基性矿物富集63Cu,而残余熔体则富集65Cu.     

铬同位素在高温岩浆过程中的研究进展

铬(Cr)属于氧化还原敏感元素,在岩浆过程中是一种中度相容和轻度亲铁元素。Cr在硅酸盐地球中主要有三种价态:Cr²⁺、Cr³⁺和Cr⁶⁺。Cr存在于不同来源的矿物和岩石中,其氧化还原状态和同位素组成可以为其成因、氧化还原条件和相关成矿历史提供有价值的信息。近年来,铬同位素越来越多地应用到现代环境、古环境、行星的演化以及高温地质过程等领域中,而高温地质过程中储库的铬同位素及其分馏机理研究是其他工作的基础。尤其是随着质谱技术的发展,Cr同位素在高温环境中的分馏机制及行为也引起了更多的关注。本文主要介绍不同储库的Cr同位素组成及高温岩浆过程中Cr同位素研究的最新进展。     

造山带火山岩浆作用

造山带火山岩石学研究的主要目的在于重溯造山带的构造-岩浆演化历史.纵观我国以至全球的大陆造山带形成-演化历史,一个造山带往往经历了古大陆裂解、洋陆转换、陆块拼合-碰撞、陆内伸展-盆山耦合和新构造隆升(陆内造山)等众多不同的构造演化阶段,这些不同的构造演化阶段和不同的构造环境均有特定火山岩浆作用与之相伴.因此,我们可以根据造山带形成-演化不同阶段火山岩浆作用的特点来重溯造山带的构造-岩浆演化历史,并进而从更大尺度上加以对比,探索全球动力学乃至比较行星动力学等重大科学问题.本文对造山带火山岩石学研究中的一些重要问题进行了讨论和评述,这些问题包括有:板块内部火山岩浆活动、离散板块边界上的火山岩浆活动、会聚板块边缘的火山岩浆活动.     

方解石晶体生长过程中钙同位素分馏

钙同位素分馏及微量元素(Sr、Mn、Mg等)分异可以作为重要的指标来研究大气圈和海洋的化学演化(Jacobson和Holmden,2008)。作为钙同位素的重要载体,方解石成为众多学者研究的焦点,包括生物成因方解石和无机方解石。在方解石的形成过程中,诸多因素例如温度、晶     

火山通道岩浆流动动力学模型在天池火山喷发过程中的应用

在圆柱形火山通道的下部,岩浆上升速度与岩浆粘度、密度及压力有关。这时的流体动力学过程可以应用一般的牛顿流体模型。火山通道中部气泡化岩浆上升时,液相和气相的转化符合质量守恒方程,混合相总体符合动量守恒方程。其中气泡形成与生长过程符合达西定律与数密度方程。在火山通道靠上部的碎屑化带里,不同组分符合质量守恒方程,混合相总体符合动量守恒方程。天池火山千年大喷发时,通道直径是62m。岩浆房内的岩浆舍有约3％体积百分数的气泡,气泡体积在65％时岩浆破碎,颗粒离开通道时的速度是145ms^-1,而气体离开通道时的速度是170ms^-1。气体颗粒分散相出口压力是12．2MPa。在破火山口塌陷之前,岩浆房内气泡体积可高达30％-40％。与此同时,碎屑化发生时岩浆的孔隙度也增加到70％-75％左右。这时的出口压力降低至7—8MPa,出口气体速度增加到180ms^-1。气象站碱流质寄生火山喷发对应的喷发通道直径是40m,喷发以气体出口速度15-25ms^-1的弱爆破性喷发和侵出式喷发为特征。这时浮岩的孔隙度比千年大喷发的孔隙度低,为48％～61％,而浮岩密度高,为1．01～1．35gcm^-3。在侵出相喷发时最高释放率可以达到42m^3s^-1（致密岩石当量DRE）,孔隙度变化范围是70％-80％。     

页岩气析出过程中的H同位素分馏及地质意义

通过长时间储层温度下页岩气现场解吸实验,揭示页岩气析出过程中气体赋存状态变换与气体组分及甲烷H、C稳定同位素的关联性。结果表明,与解吸气甲烷C同位素(δ¹³C₁)早期变化幅度较小、后期持续变重的现象不同,甲烷H同位素(δD(CH₄))具有先变轻后变重的规律,且在解吸至40%～50%阶段后与δ¹³C₁变重同步。依据δD(CH₄)变化规律及页岩含气性、气体渗流特征,可将页岩气析出过程划分为游离气压差渗流、游离气渗流–吸附气解吸扩散共存和吸附气解吸扩散3个阶段:阶段Ⅰ裂隙及基质孔隙中的游离气在压差作用下渗流,产出页岩气的δD(CH₄)和δ¹³C₁基本不变;阶段Ⅱ游离气渗流与吸附气解吸扩散共存,质量较轻的12CH₄优先脱附,吸附气的补给使产出气体的δD(CH₄)显著变轻(变轻4‰～10‰),而δ¹³C₁变轻的现象...     

长白山天池火山双岩浆房岩浆作用与互动式喷发

广义的长白山火山在我国境内包括天池火山、望天鹅火山、图们江火山和龙岗火山,是我国最大的第四纪火山岩分布区。长白山各个火山区的火山活动具有此起彼伏的穿时性特征,天池火山之下地壳和地幔两个岩浆房具有上下呼应、互动式喷发之特点。一方面来自地幔的钾质粗面玄武岩浆直接喷出地表,在天池火山锥体内外形成诸多小火山渣锥;另一方面钾质粗面玄武岩浆持续补给地壳岩浆房,发生岩浆分离结晶作用和混合作用,形成双峰式火山岩特征并触发千年大喷发。西太平洋板块俯冲-东北亚大陆弧后引张是长白山天池火山喷发的动力学机制。     

长江中下游地区白垩纪富碱火山岩浆作用

根据长江中下游地区中生代火山岩与成矿作用的研究现状, 选择研究工作较为薄弱的、最东端的溧水盆地火山岩为研究对象, 进行了详细的锆石U-Pb同位素分析, 并结合本区4个不同中生代火山盆地火山岩地球化学、岩性地层学资料, 对各盆地中4个火山旋回的火山岩进行了对比研究.研究表明: 溧水盆地龙王山组粗面岩的结晶年龄为128Ma, 这标志着长江中下游地区由西向东中生代火山作用的全面展开.4个火山旋回的时代分别为: > 125Ma、125~120Ma、120~110Ma和110~90Ma.庐枞盆地的浮山组与宁芜盆地的姑山组+娘娘山组(即溧水盆地的观山组+甲山组) 对应较为恰当, 应属第三火山旋回.本区白垩世火山岩的地球化学特征, 反映这些幔源碱性岩浆在上升过程中受到了陆壳物质的混染, 早期火山岩(如溧水盆地龙王山组) 则是Sr矿的矿源层.      

攀西古裂谷构造-岩浆作用模式

根据 1∶ 5× 10 4区域地质调查资料 ,从攀枝花地区华力西期岩浆岩的侵位方式、侵位深度、分带性及岩石化学、微量元素地球化学等方面 ,论述攀枝花地区该期构造岩浆作用的规律性 ,并根据岩石、地层的分布情况和剥蚀深度 ,提出攀西古裂谷具“双裂谷模式”特征 ,与东非裂谷有相似性