岩浆侵位机制的动力学约束

岩浆的侵位过程和侵位过程中岩浆体内的流变学特征及有关的流动组构特征的研究是岩浆运移物理过程研究中的一个重要方面。这些方面的内容将使得我们能够从更广阔的角度去研究岩浆及岩浆作用。目前,底辟作用已经成为解释花岗岩浆上升和侵位的一种重要模式。岩浆由于浮力作...     

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。     

开放的岩浆体系——八十年代火成岩研究的新进展之一

本文介绍了80年代火成岩研究的新进展之一——开放的岩浆体系.自70年代以来对造山带安山岩系列的研究,促进了开放岩浆体系在火成岩成因研究中的应用.文中概述了开放岩浆体系的概念以及岩石学、实验岩石学和地球化学在开放岩浆体系研究方面所取得的主要成果.在岩石学方面先后论证了酸性岩中具有基性岩浆包体、不平衡的斑晶组合以及岩石化学组成的变异呈直线趋势等不同岩浆混合的证据.实验表明洋中脊玄武岩的形成,既包括分离结晶作用,也包括进化岩浆之间的混合作用;实验还证明流纹岩浆和玄武岩演变的进化岩浆之间的混合是形成玄武安山岩和英安岩岩浆的可能的一种机理.在地球化学方面,根据痕量元素Th.Hf和Ta的比值以及同位素∑_Nd－∑_Sr的演化特征等认为火山熔岩的成因包括同化地壳组分的作用:采用玄武岩和英安岩浆混合作用的模型,较好地模拟了火山岩套的稀土分布形式;并利用铅同位素组提和~(10)Be的丰度作为确定是否有大洋沉积场参与的标志,因而,造山带火山熔岩的成因包括岩浆分离结晶作用、同化作用和混合作用.     

基性岩床岩浆物理特征的计算——以攀枝花层状岩体为例

基性岩床岩浆物理特征的计算＊——以攀枝花层状岩体为例宋谢炎王玉兰张正阶马润则（成都理工学院，成都６１００５９）关键词基性岩浆温度场密度场对流稳定性岩浆分异过程是一个复杂的物理和化学过程，尽管根据岩石学及地球化学研究可以对岩浆分异机制作出定性解释，但这...     

岩浆硫化物矿床研究现状及重要科学问题

20世纪90年代,岩浆通道成矿模型的提出为岩浆硫化物矿床成因研究提供了崭新的思路,但对成矿机制和找矿标志的认识依然存在分歧。2000年以来,不同学者从岩浆通道形成的构造因素,外来硫加入的方式和控制因素,硫化物熔离、运移和沉降的热力学条件及动力学机制,区域找矿标志等方面对岩浆通道成矿机理进行了更深入的探讨。最近的研究发现,原来建立在热力学平衡假设基础上的一些认识需要纠正,硫化物熔离的化学动力学机制以及岩浆流体动力学状态对矿床的地质和地球化学特征具有不可忽视的影响,玄武岩铂族元素亏损的形成机制和找矿意义需要重新认识。     

岩石物理化学与岩石物理学

当今岩石学已成为研究地球及其动力学的“探针”或“窗口”。岩石物理化学是岩石学与物理化学之间的交叉学科方向。它的主要任务是模拟自然界的温度、压力、化学条件，再造各种岩石形成的作用过程。岩石物理学是岩石学与物理学的交叉学科方向。对岩石的形成过程的全面认识，不仅要从化学过程去了解，还必须从物理过程去探索。岩石物理学已成为当今地球科学研究的一个新领域。今后的发展将是岩石物理化学与岩石物理学的交叉结合，特别是可供化学与物理过程同时进行实验研究的新的仪器的诞生，以及地球深部物质的化学与物理学实验研究的新突破，将可能导致岩石学理论，以至地球科学的新的革命。     

理解岩浆系统的物理过程

岩浆系统是一种复杂性动力系统,暗示岩浆系统的演化具有多重分支现象,即其演化路径包含一系列平衡过程与突变事件.因此,岩浆系统的物理过程是理解岩浆形成与演化及其相关地质过程的关键.邓晋福教授及其学术团队长期坚持岩浆系统物理过程的研究,在火成岩成因、火成岩构造组合、岩浆活动与成矿作用的关系和相关的地球深部过程等研究领域都做出了杰出的贡献.本文集刊登了部分相关的研究成果,以强调岩浆系统物理过程的重要性.我们撰写此文,目的是简要介绍本文集的主要内容和强调岩浆系统物理过程的研究意义.     

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。     

对岩浆过程的进一步解析

对于岩浆作用来说,岩石地球化学方法更多地用来探讨岩浆的起源、不同岩浆的相互混合、围岩对岩浆的混染及岩浆自身的演化和团结等。实验岩石学与岩相学研究相结合至今已构成了基本的岩石学理论框架,近些年来的工作一般是为不多见的岩石学现象、难以解决的岩理学问题及有关的岩浆过程进行更加深化和补充的实验。岩浆动力学利用流体力学的方法定量描述岩浆过程,建立理论模型。本文从这三方面简要叙述新近对岩浆过程分析研究的某些进展。     

交代岩石圈地幔与金成矿作用

交代岩石圈地幔与大型金矿床之间的成因联系受到越来越多的关注.研究成矿金属在地幔源区的富集程度和幔源岩浆中的金含量,以及金从地幔源区释放、迁移并大规模富集成矿的机制和过程可以帮助我们更好地认识交代岩石圈地幔对金富集成矿的重要作用.金是高度亲铜元素,同时还具有流体活动性,在地幔岩浆作用、岩浆热液演化和富集成矿等诸多过程中的行为较为复杂.主要从金的地球化学行为出发,通过梳理金在各类地幔岩石和幔源岩浆中的分布,以及岩浆热液中金的主要行为及其受控因素,探讨交代岩石圈地幔对巨量金成矿的关键控制机制.主要认识包括:（1）交代岩石圈地幔可能是形成大规模热液型金矿床的重要源区,但金在源区的异常富集可能并不是成矿的必要条件;（2）地幔交代组分（特别是挥发分）有助于金从地幔源区中有效释放、并通过跨岩石圈尺度的深大断裂迁移富集;（3）富挥发分的岩浆热液中金的富集沉淀过程远比一个富金的地幔源区对大规模金成矿作用的贡献更大.因此,深刻理解岩石圈地幔长期演化过程中金在地幔交代和岩浆-热液演化过程中的行为与富集机制是解析大型金矿床成因的关键.      

大陆俯冲带壳幔相互作用

由板块俯冲引发的深部物质循环过程是地球内部的一级运行机制,主宰了地球从内到外的演化进程,是地球科学研究的重要前沿.俯冲带化学地球动力学研究不仅需要确定俯冲带地壳物质再循环的机制和形式,而且需要确定俯冲带动力来源和热体制及其随时间的变化.为了识别不同类型壳源熔/流体对地幔楔的交代作用、寻求板片-地幔界面反应的岩石学和地球化学证据、理解汇聚板块边缘地壳俯冲和拆沉对地幔不均一性的贡献,我们必须将俯冲带变质作用、交代作用和岩浆作用作为一个地球科学系统来考虑.板块俯冲带变质过程中发生一系列物理化学变化,这些变化不但是导致板块进一步俯冲的主要驱动力,同时也控制着释放的熔/流体组成和俯冲到地球深部的物质组成,对俯冲带化学地球动力学过程产生重要影响.地幔楔作为俯冲系统中连接俯冲盘和仰冲盘的关键构造单元,在地球层圈之间物质循环和能量交换等方面起着重要作用.造山带地幔楔橄榄岩直接记录了俯冲带多种性质的熔/流体交代作用,以及复杂的壳幔物质循环过程.俯冲带岩浆岩是大洋/大陆板块俯冲物质再循环的表现形式,这些岩石样品记录了俯冲带从深部地幔到浅部地壳的过程,也为认识地球深部物质循环提供了理想的天然样品.尽管国际上在俯冲带岩石学和地球化学领域针对地球深部过程的研究方面取得了多项重要进展,但由于研究工作缺乏密切的协同配合,包括俯冲带熔/流体的物理化学性质、俯冲带壳幔相互作用的机制和过程、俯冲带幔源岩浆活动的物质来源和启动机制以及深部地幔过程对地表环境的影响等许多关键科学问题尚未得到根本解决.将来的研究需要聚焦俯冲带物质循环这一核心科学问题,进一步查明俯冲带变质作用、交代作用、岩浆作用等过程的各自特征和相互联系,包括挥发性组分在地球深部的迁移过程及其资源和环境效应,着力考察研究相对薄弱的古俯冲带,阐明板块俯冲与地球深部物质循环之间的耦合机制.      

天池火山千年大喷发的岩浆混合作用与喷发机制初步探讨

根据岩浆演化和地球物理深部探测，天池火山之下存在地壳和地幔双层岩浆房。地幔玄武质岩浆向地壳岩浆房的补给，保持了天池火山逾百万年持续不断的喷发活动。本文从天池火山千年大喷发浮岩中的玄武质粗安岩一粗安岩角砾和条带状岩浆的岩相学、矿物学和岩石化学研究，提出地幔的粗面玄武质岩浆向地壳岩浆房的注入，触发千年大喷发，初步探讨了天池火山千年大喷发的岩浆混合作用与喷发机制。     

国外火成岩石学的新进展

本文从各类火成岩的特点与成因、岩浆作用过程、岩浆物理化学三个方面简要地评述了最近四五年来国外火成岩石学研究的进展和动向。涉及的岩石和岩石组合有各种大地构造环境中的玄武岩、岛弧及陆缘弧火山岩、花岗岩、蛇绿岩、大陆碱性岩、金伯利岩与碳酸岩、科马提岩、层状基性一超基性岩、地幔包体等。在岩类学中许多新事实的发现,动摇了一些过去流行的岩石成因模式。岩浆过程中物理作用的研究空前高涨。热力学(平衡的与非平衡的)、化学动力学和流体力学的有机结合将会成为火成岩石学的新理论基础。     

岩浆结晶与成矿作用模拟

本文回顾了８０年代以来国际上关于岩浆结晶及成矿作用过程的计算机模拟这一领域的研究进展,主要包括镁铁质干岩浆体系、长英质湿岩浆体系的岩浆结晶作用模拟,以及有关的岩浆矿床成矿作用、岩浆热液成矿作用的模拟。基于对这一领域研究现状和发展趋势的分析,笔者首次提出了模拟岩石学的概念。预测在今后５～１０年内,模拟岩石学将得到突飞猛进的发展,并将对现代岩石成因理论、实验岩石学与矿物学、实验地球化学、矿床成因理论和矿产预测及勘察理论产生重要影响。     

一种岩浆混合作用的分类及其地质意义:以西昆仑山的3个岩体为例

文章以西昆仑山3个花岗质深成侵入体的研究为例,认为岩浆混合形成的深成岩特征取决于发生混合作用(hybridization)的岩浆的性质,如温度、黏度、成分等物理与化学条件。岩浆的大多数性质都与温度有关,因此可以以温度为主要指标将岩浆混合作用划分为混合、混杂和注入3种类型,分别对应于高、中、低温度条件。库地北岩体具有均一的外貌特征,岩石学和地球化学特征显示其产生具有幔源与壳源岩浆的贡献,是高温岩浆混合作用(mixing)的产物;胜利桥岩体含有大量镁铁质微粒包体,注入的基性岩浆团与其寄主岩浆作用不完全,是中温岩浆混杂作用(mingling)的典型代表,也是造山带出露最广的岩浆混合成因深成岩类;赛图拉岩体形成"双峰式"岩石组合,同时侵位的镁铁质岩浆和长英质岩浆之间基本上不发生物质交换,是两种低温岩浆相互注入的结果。由于岩浆混合作用是壳幔物质与能量交换的集中体现,混合作用的类型体现了区域地热梯度及其地质过程的强度。因此,区分不同的岩浆混合作用类型对了解岩浆混合作用过程、大地构造背景和壳幔相互作用具有重要意义。     

胜利油田惠民凹陷辉绿岩中橄榄石矿物化学

辉绿岩是胜利油田新牛代火成岩的重要组成部分.前人对该区辉绿岩的研究集中于岩石类型和储层性质,很少涉及其矿物学、地球化学、构造环境、地幔源区特征、岩浆演化,以及在油气过程中的作用.本文研究了胜利油田惠民凹陷辉绿岩中橄榄石的化学成分、产状和光性特征,探讨了岩浆演化过程.     

扩散年代学原理及其在岩浆体系研究中的应用SCIEI北大核心CSCD

扩散年代学是近年来发展极为迅速的一种研究特定过程持续时间的方法,目前已在岩浆体系研究中得到了极大的应用。该方法利用精细的原位测试分析技术研究扩散环带,模拟各种岩浆过程中再平衡的时间尺度。本文对这种方法的原理、发展简史和研究基础做了全面的回顾,重点介绍了其在限定岩浆喷发各个过程时间尺度上的运用,包括岩浆分异和岩浆混合后在岩浆房中的滞留,喷发前岩浆从浅部岩浆房上升至地表过程,以及岩浆同化混染和去气作用。最后,对扩散年代学应用中可能存在的问题进行了讨论,包括如何选择扩散体系,如何区分生长与扩散效应,如何正确认识扩散的边界条件和各向异性等。     

东海地球动力学环境与过程的同位素证据及盆地动力学模式

在东海地球动力学环境与过程研究现状分析基础上,讨论了采自盆地东西部油气钻井玄武岩样品的岩石化学、微量元素和同位素测试分析的成果,阐述了玄武岩岩石结构与岩石成分特征,计算岩浆起源深度与岩浆起源温度。通过岩浆源区地幔性质与深部过程分析,指出Sm-Nd、Pb-Pb、Nd-Pb同位素体系反映的深部地幔流体具有古生代向新生代转型的双重特征,与古生代地幔岩浆来源具有较明显亲和性,其中既有古老地幔物质存在,又有新生地幔物质参与,表明研究区地壳深部流体活动十分频繁。结合海洋一期"863"双船折射大剖面有关地质-地球物理解释成果的综合分析认识,提出了盆地地球动力学成因模式。     

航空地球物理勘探在南极调查中的应用

航空地球物理勘探是认识极地区域构造的重要技术手段.在回顾和分析南极航空地球物理勘探发展历史与现状的基础上,总结归纳了航空地球物理勘探在南极地区取得的主要成果.归纳出南极地壳结构研究、南极古大陆重建与恢复、南极火山与岩浆作用调查和南极冰架与地质相互作用研究等4方面典型实例,航空地球物理勘探为南极地区域地质构造研究提供了有...     

陆内穿地壳岩浆系统及其去气作用和环境效应SCIEI北大核心CSCD

岩浆作用是联系地球深部与表层碳储库的桥梁,是全球碳循环的重要一环。揭示岩浆作用与碳循环之间的关系对理解地球系统演化过程中的环境效应和气候变化有重要意义。本文综述了前人在岩浆系统研究的重要进展,介绍了陆内穿地壳岩浆系统,梳理了从幔源岩浆底侵和地壳熔融,到岩浆上升、累积、混合、分异直至喷出等物理化学过程,构建了地壳岩浆活动的统一框架。岩浆过程同时控制着挥发分行为,岩浆自身的去气作用将地球深部挥发分带到地表,而接触热变质作用可改造围岩并将其中的碳脱出。基于穿地壳岩浆系统,本文系统阐述了岩浆挥发分的来源、组成、行为,及其释放到大气中对气候与环境产生的潜在影响。尤其是针对中国华南地区分布的大量陆内中生代的侵入岩和火山岩,结合同期广泛分布的巨厚碳酸盐岩,介绍和展望了陆内岩浆系统和去气作用的联系及环境效应,提出该时期的岩浆活动及其与碳酸盐岩的反应很可能对局部乃至全球的气候造成了显著的影响,该领域有较大研究潜力。