论南京娘娘山碱性岩浆房的梯度及其成因机制

本文详细研究了娘娘山碱性火山杂岩体中矿物斑晶和化学成分的变化情况,发现它们定位前在岩浆房中就存在着物质成分的梯度和分带性。提出并论证矿物的分离结晶是该岩浆房中梯度形成的主要机制,但由对流所控制的热重力扩散作用对岩浆房中成分梯度的形成也具一定的影响。     

西昆仑山普鲁新生代火山岩中包体的发现及其地质意义

报道了在西昆仑用于田县南普鲁火山岩首次发现的包体的产出特下与矿物组成特征，提出其包体为岩浆在高位岩浆房中分离结晶作用形成的堆积相，并估算了其原始岩浆的成分特征。结果表明：其原始岩浆和处于同一火山带的康西瓦火山岩相似，暗示了它们来自于同一源区。但在高位岩浆房中，随着分离结晶作用的进行。岩浆的温度和氧逸度逐渐降低。     

天目山火山岩的反序现象及其成因

浙江天目山地区的中生代火山岩由流纹岩、英安岩、安山岩组成,其喷发存在反序现象。笔者用带状岩浆房的模式解释了该区火山岩的特点,应用各种物理化学方法建立了岩浆房中存在的温度、密度和粘度梯度。主要元素及微量元素的行为及其定量模拟表明,分离结晶是导致岩浆成分变化的主要机理。然而,各种矿物在岩浆房中的沉降速度计算表明,尤其是酸性岩浆中,晶体的重力沉降是不可能的。因此,岩浆房中存在的分离结晶现象主要是通过对分离作用进行的。     

安徽铜陵地区中生代幔源岩浆底侵作用——来自矿物巨晶和岩石包体的证据

安徽铜陵地区中生代的岩浆岩岩体中产有多种矿物巨晶和岩石包体。笔者对产于曹山辉石冈长玢岩和鸡冠石花岗闪长岩中的辉石和角闪石巨晶及其堆积岩或堆积晶进行了详细的岩相学和矿物化学研究，并在此基础上估算了矿物平衡结晶的温压条件，讨论了安徽铜陵地区中生代幔源岩浆底侵作用问题。研究表明，铜陵地区大约在140Ma以前发生了碱性橄榄玄武质岩浆的底侵作用，辉石巨晶和角闪石巨晶及其堆积晶是由底侵的碱性橄榄玄武质岩浆在28～33km深处的深位岩浆房中与下地壳发生同化混染作用形成的中基性岩浆经结晶分异作用形成的，而辉石堆积岩是由中基性岩浆在19～21km深处的浅位岩浆房中与中地壳的浅变质岩系发生同化混染作用形成的中性岩浆经结晶分异作用形成的。     

一个岩浆多次活动及混合的例证——陕西望江山基性侵入岩体

陕西望江山岩体位于西乡县西北,是一个具有层状构造的基性侵入体,前人一般认为岩体中的韵律层状岩石是岩浆在岩浆房中就地结晶分异形成的。本次通过对侵入体的岩石、矿物特征的研究,认为韵律层状岩系是岩浆多次侵入活动形成的产物。母岩浆在深部岩浆房经结晶分异、液态扩散、硅酸盐液态不混熔等作用分异为成分有差异的衍生岩浆,这些岩浆分期次上涌,在侵位后岩浆除再经结晶分异等作用外,由于深部岩浆的多次上涌,因而有显著的岩浆混合作用发生。本文着重介绍岩浆多次活动及其混合作用。     

一个岩浆多次活动及混合的例证——陕西望江山基性侵入岩体

陕西望江山岩体位于西乡县西北,是一个具有层状构造的基性侵入体,前人一般认为岩体中的韵律层状岩石是岩浆在岩浆房中就地结晶分异形成的.本次通过对侵入体的岩石、矿物特征的研究,认为韵律层状岩系是岩浆多次侵入活动形成的产物.母岩浆在深部岩浆房经结晶分异、液态扩散、硅酸盐液态不混熔等作用分异为成分有差异的衍生岩浆,这些岩浆分期次上涌,在侵位后岩浆除再经结晶分异等作用外,由于深部岩浆的多次上涌,因而有显著的岩浆混合作用发生.本文着重介绍岩浆多次活动及其混合作用.     

塔什库尔干新生代碱性杂岩造岩矿物化学成分及成因意义

新疆塔什库尔干碱性杂岩体主要由苦子干碱性正长岩体和卡日巴生碱性花岗岩体组成，是帕米尔地区最大的新生代碱性杂岩体。本文在岩相学和矿物化学的基础上，着重研究了苦子干岩体主要造岩矿物的种属、共生关系和结晶顺序。研究表明，苦子干岩体中的不同岩石类型系同源岩浆演化的产物；岩浆在整个演化过程中平衡结晶作用占主导，分离结晶作用的影响极小。据岩浆房中矿物结晶时的温度和压力条件、矿物的结晶特征及演化趋势，推测岩浆上升速度较快，侵位较浅。     

安徽铜陵岩浆岩中辉长质岩石包体的发现及其地质意义

在安徽铜陵白芒山、老庙基和小铜官山岩体中发现了3个辉长质岩石包体。报道了这些辉长质岩石包体及其寄主岩的岩相学观察以及矿物电子探针和全岩岩石化学、微量元素、稀土元素和锶钕同位素分析资料,总结了辉长质岩石包体的特征,讨论了它们的地质意义。该区辉长质岩石包体主要有两类。一类具“斑状”结构,“斑晶”主要是斜长石和角闪石。“基质”具微粒半自形一自形等粒状结构,主要矿物成分为斜长石和角闪石;另有少量黑云母,有时还有少量辉石。另一类具辉长结构,主要由辉石、斜长石、角闪石和黑云母组成。本区辉长质岩石包体低铝高镁和富碱,其Cr,Co和Ni的含量明显偏高,重稀土元素,特别是钇相对富集,(^87Sr／^86Sr)．为0．7063到0．7069,εNd(t)为-4．9～-8．8,与大陆裂谷碱性玄武岩的特征一致,表明本区此时属于拉张环境。研究还表明,铜陵地区不具“斑状”结构的辉长质岩石包体是由底侵的碱性玄武岩浆在约26km深处的深位岩浆房中直接冷凝结晶形成的。本区具“斑状”结构的辉长质岩石包体中的“斑晶”由闪长质岩浆在8～13km深处的中位岩浆房中发生结晶分异作用形成,而“基质”是在“斑晶”形成以后,由深位岩浆房中的中基性演化岩浆上侵到中位岩浆房,并围绕早期“斑晶”矿物结晶而形成。     

藏北羌塘戈木错渐新世碱性钾质火山岩中绿核辉石的成因:岩浆补给—混合过程

藏北戈木错渐新世碱性钾质火山岩中单斜辉石斑晶普遍出现正环带、反环带和韵律环带结构,多具有"绿核辉石"的结构特征。通过矿物电子探针测得"绿核辉石"的核部有高Mg#和低Mg#两种不同成分,两者都不同程度发育有筛孔状熔蚀结构,环带结构主要发育在辉石的幔部到边部,与绿色核部存在明显的成分间断,幔部环带结构的成分变化范围相对较窄。"绿核辉石"的成分和结构特征反映了同源碱性钾质岩浆在壳内岩浆房中发生了岩浆补给-混合作用,复杂的环带结构记录了混合岩浆的结晶过程。     

吉林红旗岭1号和7号岩体中含矿超镁铁质岩的矿物化学特征:对岩浆演化过程以及铜镍硫化物矿床形成机制的约束

本文对吉林红旗岭1号和7号岩体中含矿超镁铁质岩的主要造岩矿物进行了详细研究。两岩体的主要造岩矿物为贵橄榄石、古铜辉石、单斜辉石、斜长石、角闪石和金云母。岩浆的暗色矿物结晶顺序为:橄榄石→斜方辉石→单斜辉石→角闪石→黑云母,与镜下实际观察一致,是岩浆在不同深度结晶的产物。原始岩浆来自上地幔,两岩体进入高位岩浆房中的熔体的MgO含量分别13.98%和14.22%、Mg#值分别为72.22和71.05,为含水的高镁的苦橄质玄武岩浆。深部岩浆房深度距地表约26～27km,岩浆房内的结晶温度介于1280～1379℃之间,即结晶于下地壳中。岩浆由深部上升到高位(浅部)岩浆房中的过程是近绝热的,也是快速完成的。岩浆可能经历了两次岩浆房的演化过程,岩浆在上升到高位岩浆房之前,在深部曾经历了较短时间的橄榄石和少量辉石的分离结晶作用;但在高位岩浆房中混染了地壳物质,与此同时,还经历了同源岩浆混合作用以及岩浆过冷却作用,这些都有利于岩浆体系中成矿元素含量增高以及硫达到饱和状态,使金属硫化物熔离并晶出,从而使岩体发生铜镍矿化作用。     

浙北湖(州)-安(吉)火山岩盆地：锆石U-Pb年代学、地球化学与岩浆成因

处于浙-赣火山岩带东北缘的湖(州)-安(吉)盆地内的火山岩/潜火山岩从中性到酸性,中间没有明显的成分间断,以中酸性—酸性组分占绝对优势,中性组分相对较少,缺少基性组分,代表一套连续的中性—酸性岩浆系列。岩石化学总体表现为富碱和高钾的特征,中性岩属橄榄玄粗岩系列,中酸性—酸性岩类属高钾钙碱性系列。盆地内的火山岩在地球化学上均表现为富集大离子亲石元素和轻稀土元素,而高场强元素Nb、Ta、Ti等则有一定程度的亏损。火山岩中主量和微量元素的变异规律揭示分离结晶作用是盆地内岩浆演化的主要机理,但岩浆演化的不同阶段分离的矿物相有所差异,斜长石自始至终都是分离结晶的重要矿物相,在中性—中酸性岩浆演化阶段,角闪石可能也是重要的分离矿物,而中酸性—酸性岩中钾长石和黑云母的分离结晶也起着重要影响。本文所作的精确定年结果表明,盆地内三期火山活动产物的LA-ICPMS锆石U-Pb年龄在误差范围内几乎一致,介于128~130 Ma之间,指示盆地内主要火山活动持续的时间很短。另外测得粗安岩集块的SHRIMP锆石U-Pb年龄为136±1 Ma,可能意味着该盆地初期有少量偏基性的火山活动。推测湖安火山岩盆地发育于活动大陆边缘的后造山环境,岩浆的形成可能受控于岩石圈的拆沉或俯冲板片的断落,母岩浆主要是由镁铁质下地壳物质部分熔融形成的,几乎没有地幔物质的参与,所形成的安山质-英安质岩浆在浅部岩浆房中发生过强烈的分异演化。     

Chemical and thermal zonation in a mildly alkaline magma system Infiernito Caldera,Trans-Pecos Texas

Postcollapse lavas of the Infiernito caldera grade stratigraphically upward from nearly aphyric, high-silica rhyolite (76% SiO₂) to highly prophyritic trachyte (62% SiO₂). Plagioclase, clinopyroxene, orthopyroxene, magnetite, ilmenite, and apatite occur as phenocrysts throughout the sequence. Sanidine, biotite, and zircon are present in rocks with more than about 67% SiO₂. Major and trace elements show continuous variations from 62 to 76% SiO₂. Modeling supports fractional crystallization of the observed phenocrysts as the dominant process in generating the chemical variation.Temperatures calculated from coexisting feldspars, pyroxenes, and Fe-Ti oxides agree and indicate crystallization from slightly more than 1100° C in the most mafic trachyte to 800° C in high-silica rhyolite. The compositional zonation probably arose through crystallization against the chilled margin of the magma chamber and consequent rise of more evolved and therefore less dense liquid.Mineral compositions vary regularly with rock composition, but also suggest minor mixing and assimilation of wall rock or fluids derived from wall rock. Mixing between liquids of slightly different compositions is indicated by different compositions of individual pyroxene phenocrysts in single samples. Liquid-solid mixing is indicated by mineral compositions of glomerocrysts and some phenocrysts that apparently crystallized in generally more evolved liquids at lower temperature and higher oxygen fugacity than represented by the rocks in which they now reside. Glomerocrysts probably crystallized against the chilled margin of the magma chamber and were torn from the wall as the liquid rose during progressive stages of eruption. Assimilation is indicated by rise of oxygen fugacity relative to a buffer from more mafic to more silicic rocks.Calculation of density and viscosity from the compositional and mineralogical data indicates that the magma chamber was stably stratified; lower temperature but more evolved, thus less dense, rhyolite overlay higher temperature, less evolved, and therefore more dense, progressively more mafic liquids. The continuity in rock and mineral compositions and calculated temperature, viscosity, and density indicate that compositional gradation in the magma chamber was smoothly continuous; any compositional gaps must have been no greater than about 2% SiO₂.     

大兴安岭嫩江地区中生代双峰式火山岩锆石U-Pb定年、地球化学特征及其地质意义

本文对嫩江地区中生代双峰式火山岩进行了锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学和岩石地球化学研究。测年结果显示嫩江地区中生代双峰式火山岩形成于127.5Ma的早白垩世晚期。岩石地球化学研究表明,早白垩世晚期火山岩具有双峰式组合特点,基性端员富碱,富含轻稀土元素和大离子亲石元素,亏损重稀土元素和高场强元素（Nb、Ta、Ti、Y）,形成于富集的岩石圈地幔的部分熔融和分离结晶作用,形成的过程可能含有少量的陆壳混染。酸性端员显示A型流纹岩的特征,为幔源岩浆底侵,使中下地壳岩石发生部分熔融的成因。双峰式火山岩组合的存在暗示其形成于陆内拉张的构造环境。结合区域上中生代火山岩的空间展布特征,嫩江地区早白垩世晚期双峰式火山岩的形成应与太平洋板块向欧亚大陆的俯冲作用有关。     

浙东晚白垩世酸性岩浆的自混合作用及其意义

岩浆混合作用是造成火成岩多样性的主要原因之一,也是诱发火山喷发的重要机制。以往的研究多集中于基性和酸性岩浆之间的混合作用,但近年来酸性岩浆之间的混合作用受到越来越多的关注和研究。本文报道了浙东小雄破火山一个次级火山口内粗面质和流纹质两种酸性岩浆之间的混合现象。野外调查及岩相学研究显示,粗面质岩浆多呈大小不一的条带状以及透镜体状分布于流纹质岩浆内,局部发生扩散,粗面岩中斑晶大多为粗大的正长石斑晶,强烈熔蚀且聚斑结构普遍;在副矿物聚晶(由钛磁铁矿+磷灰石+锆石组成)的周围常可见反应边结构。流纹岩的斑晶主要由正长石、透长石及石英组成,晶体粒径较小,且熔蚀现象不发育。全岩主、微量元素特征及其他地质证据均显示,两种酸性岩浆之间以机械混合为主,其地球化学成分变化趋势主要受结晶分异过程控制。粗面质及流纹质岩浆在矿物组成、结构等方面的差异表明两者来源于同一层状岩浆房内的不同部位,其中粗面质岩浆应代表岩浆房底部及边部富晶体、贫熔体的粥状层部分(正长石+磁钛铁矿+锆石+磷灰石);而分异程度较高的流纹质岩浆则聚集于岩浆房上部形成富熔体、贫晶体的部分。两种酸性岩浆的混合现象是它们在地壳浅部层状岩浆房内自混合的结果,这一过程可能受岩浆房底部基性岩浆的聚集作用所控制,当更热、更基性的岩浆聚集时,岩浆房下部晶粥区内的粗面质岩浆迅速升温、活化,从而向上运移并与上部富熔体贫晶体的流纹质岩浆发生自混合作用。这一发现为我们理解中国东南沿海地区晚中生代大规模酸性火山喷发及岩浆演化机制、岩浆房结构提供了重要的参考,同时也为认识地壳浅部岩浆房内岩浆之间的自混合作用提供了可靠的例证。     

Water content of primitive low-K tholeiitic basalt magma from Iwate Volcano,NE Japan arc: implications for differentiation mechanism of frontal-arc basalt magmas

The water content of low-K tholeiitic basalt magma from Iwate volcano, which is located on the volcanic front of the NE Japan arc, was estimated using multi-component thermodynamic models. The Iwate lavas are moderately porphyritic, consisting of ~8 vol.% olivine and ~20 vol.% plagioclase phenocrysts. The olivine and plagioclase phenocrysts show significant compositional variations, and the Mg# of olivine phenocrysts (Mg#78–85) correlates positively with the An content of coexisting plagioclase phenocrysts (An_85–92). The olivine phenocrysts with Mg# > ~82 do not form crystal aggregates with plagioclase phenocrysts. It is inferred from these observations that the phenocrysts with variable compositions were primarily derived from mushy boundary layers along the walls of a magma chamber. By using thermodynamic calculations with the observed petrological features of the lavas, the water content of the Iwate magma was estimated to be 4–5 wt.%. The high water content of the magma supports the recent consensus that frontal-arc magmas are remarkably hydrous. Using the estimated water content of the Iwate magma, the water content and temperature of the source mantle were estimated. Given that the Iwate magma was derived from a primary magma solely by olivine fractionation, the water content and temperature were estimated to be ~0.7 wt.% and ~1,310 °C, respectively. Differentiation mechanisms of low-K frontal-arc basalt magmas were also examined by application of a thermodynamics-based mass balance model to the Iwate magma. It is suggested that magmatic differentiation proceeds primarily through fractionation of crystals from the main molten part of a magma chamber when it is located at <~200 MPa, whereas magma evolves through a convective melt exchange between the main magma and mushy boundary layers when the magma body is located at >~200 MPa.     

大兴安岭北段东坡小莫尔可地区中生代火山岩成因及其地质意义:元素、Hf同位素地球化学与锆石U-Pb同位素定年

大兴安岭是中国东北部陆相火山岩发育的地区之一,其不仅分布广泛,而且空间岩相组合变化较大、成因复杂。笔者对大杨树火山盆地西缘喷发就位在花岗岩带的小莫尔可地区中生代火山岩的地质、岩相学、年代学、元素和Hf同位素地球化学进行了研究。结果表明,该区出露火山岩可划分3个阶段,第一阶段主要为英安质火山碎屑岩夹英安岩组合,呈爆发式火山喷发特征;第二阶段为玄武质粗面安山岩、粗面安山岩组合,呈溢流式火山喷发特征;第三阶段是玄武粗面安山质熔结火山碎屑岩(部分含角砾)。各阶段代表性火山熔岩以及熔结火山碎屑岩的元素地球化学特征揭示:均为富碱(w(Na_2O+K_2O)=4.88%~7.12%),属高钾钙碱性系列;具有相似的痕量元素地球化学分馏特征,即明显富集Ba、K、LRRE等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti、HREE等高场强元素;稀土元素分馏程度中等(LREE/HREE=8.4~8.5)、Eu负异常不明显(δEu为0.91~1.02)。这些特征表明它们是同源岩浆房结晶分异演化的产物,岩浆源区性质呈现地幔与壳幔混合过渡类型的属性,或呈现E-MORB性质的源区或交代洋壳性质的源区。鉴于获得的英安质岩屑晶屑凝灰岩(HSY-1)和玄武粗面安山质岩屑晶屑熔结凝灰岩(P2121)单颗粒锆石U-Pb同位素定年分别为(124.8±1.0)、(123.3±1.3)Ma,ε_(Hf)(t)为1.7~9.7、T_(DM)=705~407 Ma、T_(DM)~C=1 464~748Ma,并结合区域地球动力学研究进展,可进一步得出:火山作用背景应属于中生代古太平洋板块向中国东部大陆俯冲的大陆边缘岩浆弧环境,适值东北地区大规模岩浆底侵、岩石圈拆沉作用的峰期(约120 Ma),初始岩浆应是古太平洋板块深俯冲作用过程形成的埃达克质岩浆,而呈现埃达克质岩浆与岛弧性质的过渡岩石学、地球化学特征,可能是在岩浆底侵、岩石圈拆沉过程与地壳物质发生一定程度的混染作用;并从成矿元素的相容性角度确认该期岩浆作用具有提供Mo、Cu和Ag成矿流体的可能。     

The record of magma chamber processes in plagioclase phenocrysts at Thera Volcano,Aegean Volcanic Arc,Greece

Lavas and pyroclastic rocks throughout the volcanic stratigraphy of the Tertiary-Quaternary volcanic complex of Thera in the Aegean island arc display inhomogenous plagioclase populations and phenocryst resorption textures, interpreted as indicative of magma mixing. Plagioclase zoning characteristics studied by Nomarski and laser interferometry techniques establish three main categories of plagioclase: (i) inherited plagioclase (nucleated in endmember prior to initial mixing event) (ii) in situ plagioclase (nucleated in mixed or hybrid magma) and (iii) xenocrystic plagioclase. Nomarski contrast images and linearized compositional zoning profiles reveal striking differences between calcic and sodic plagioclases, depending on the composition of the lava in which they are hosted. These differences reflect the contrasting effects of changes in physical-chemical parameters in basic vis-a-vis more acidic melts during magma mixing and/or influx of new magma into the subvolcanic magma chamber, as well as the influence of magma chamber dynamics on plagioclase equilibration. Variations in bulk major and trace element abundances of Thera volcanic products reflect the dominant overprint of crystal fractionation, but decoupling between major and trace element fractionation models and variations in incompatible trace element distributions are all indicative of magma mixing processes, consistent with compositional and textural zoning in plagioclases.     

西南极菲尔德斯半岛第三纪钙碱性火山岩的生成与演化

西南极菲尔德斯半岛第三纪火山岩的岩石学和岩石化学特征表明,它们基本属于钙碱性火山岩系列,是岛弧火山作用的产物。该岩石组合中,随岩石中SiO_2含量的增加,斜长石斑晶数量减少,微量元素Cr、V丰度降低,Sr、Ba丰度下降,这些揭示了岩浆中斜长石和单斜辉石的分离结晶作用。稀土元素的系统变化也证明了这一点。主元素和微量元素的定量计算所验证了岩浆的分离结晶作用演化过程。     

加勒比海小安德列斯岛弧Kick’emJenny海底火山岩的斜长石成分环带:示踪大洋岛弧岩浆房的演化

我们对采自于加勒比海地区小安德列斯岛弧(Lesser Antilles Arc)Kick’em Jenny(KEJ)海底火山玄武岩中的斜长石斑晶进行了矿物形态和成分分析。利用电子探针(EMPA)和LA-ICP-MS测定了具有环带结构的斜长石斑晶中主量元素的空间分布,同时也利用LA-ICP-MS分析了斜长石中Sr的分布。结果表明,在不同的矿物斑晶中,元素含量均表现出和环带结构相联系的空间分布变化。斜长石斑晶中最主要的结构为韵律环带以及熔蚀结构,所测定的矿物边缘都存在An值从由内向外迅速降低的致密韵律环带,可能反映了快速结晶时的不平衡;而晶体内部的稀疏韵律环带结构是由岩浆填充或对流活动导致的。部分斜长石的熔蚀层An值由内向外升高,反映了高Ca岩浆填充的过程。这说明斜长石斑晶的矿物形态和元素环带可以用来制约俯冲带海底火山岩浆从源区上升到岩浆房再到喷发的复杂过程,包括岩浆演化、熔体多次填充、熔体与结晶矿物之间的反应、以及矿物再熔融等。这对于理解海底火山的喷发以及岛弧岩浆岩的演化有重要意义。     

Petrographic and Geochemical Evidence for Magma Mixing and Crustal Contamination in the Post-Collisional Calc-Alkaline Yozgat Volcanics,Central Anatolia,Turkey

Petrographic, major-oxide, and trace-element data are presented for the Yozgat volcanics. These rocks range in composition from basalts through basaltic andesites and andesites to dacites. Major-oxide variations are largely explicable in terms of fractional crystallization, involving removal of observed phenocrysts and microphenocrysts. However, complex zoning patterns and resorbtion phenomena shown by phenocrysts in these lavas, and observed epitaxitic pyroxene growth around quartz xenocrysts imply that they are hybrids formed by a mixing process. In addition, observed enrichments in crustal elements such as K, Rb, Ba, Sr, and P provide clear evidence for the crustal assimilation of granitoid and metasedimentary xenoliths. The following model is suggested for the evolution of the Yozgat volcanics. The primitive magma underwent fractionation in an intracrustal magma chamber to yield more evolved liquids. Influx of hot, primitive magma into the magma chamber promoted vigorous convection-crustal assimilation and eruption of the volcanic rocks in the study area.