岩浆混合作用研究综述

本文详细阐述了近年来国内外对岩浆混合作用的研究进展,集中在混合作用的验证及地幔物质参与对混合作用的影响。从能量、物质运移的角度认识岩浆混合作用,以揭示上地幔、地壳的信息,并为认识区域构造一岩浆演化提供约束。综合归纳了岩浆混合作用主要的研究方法,系统总结了混合作用发生的规律及主要影响因素,并应用已有理论和数据进行简单的数值模拟,合理解释岩脉的不混合特征。作为壳一幔间物质与能量交换的重要形式,阐述了岩浆混合与底侵作用的关系,并介绍了常见的岩浆混合作用岩石成因模型。最后说明了岩浆混合作用今后的发展趋势和存在问题。     

岩浆混合作用:来自岩石包体的证据

镁铁质岩浆与长英质岩浆之间的混合作用是导致壳幔混源花岗岩类形成的主要机制。暗色、细粒且具火成结构的岩石包体是指示岩浆混合作用存在的可靠证据。这些岩石包体具有下列特征:(1)包体常呈等轴状,表明包体岩浆曾以液态球滴状存在于寄主岩浆中;(2)由于基性岩浆温度恒高于酸性岩浆(温度超出约300℃),这类包体常具有淬冷边;(3)包体有时含有反向脉;(4)包体中能见到自寄主岩浆捕获的长石捕虏晶。进一步分析了三个典型的含暗色微粒包体的花岗质杂岩(平潭、普陀山、花山—姑婆山)研究实例,认为暗色微粒包体的形成,可用来自深部岩浆房的玄武质岩浆向浅部酸性岩浆房的注入作用来解释。     

岩浆混合作用及其研究评述

评述了当今岩浆混合作用研究的最新成果和存在的问题；提出了岩浆混合作用类型、程度、方式和机理的含义及划分标准；对岩浆混合作用研究中涉及的若干名词术语给予了界定，认为岩浆混合作用研究除具有岩石不自身的意义外，还能为研究大地构造背景、探索壳-幔相互作用、揭示大陆的增生提供证据。     

伟德山岩体岩浆混合作用的岩相学标志

通过对山东荣城伟德山岩体的暗色微粒包体和寄主花岗质岩石的野外地质，岩体构造环境，特别是岩相学的研究，着重阐述了伟德山花岗质岩浆的混合作用特点和岩相学标志，并首次提出伟德山岩体是二长花岗质岩浆和辉石闪长质岩浆混合作用的产物。     

浙江新昌早白垩世复合岩流中的岩浆混合作用

浙江新昌拔茅地区早白垩世复合岩流中各种火山岩（Ｒｂ－Ｓｒ等时线年龄为９６．３Ｍａ）属高钾钙碱性岩系,在其中发现了中生代火山活动中岩浆混合作用的确凿证据,岩相学及地球化学研究表明,这种复合岩流中的安山质岩浆是由同时代橄榄拉斑玄武岩浆和流纹岩浆相互混合而形成的。     

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学条件

岩浆不混溶作用过程中的岩浆动力学研究是岩石学研究领域中的一个空白。本文以粘性流体力学，流变学理论为基础，结合某些岩浆动力学实验结果，首次探讨了在岩浆发生不混溶作用过程中，某些岩浆的物理性质及贵浆运动的动力学的约束条件，主要包括：不混溶作用产生的两液相的分离速率，球体的沉浮条件，分布特征及雷诺数的计算方法，并探讨了这些参数在研究岩浆不混溶作用过程中的地质意义。     

东昆仓中段白日其利岩体岩浆混合作用的初步研究

通过对岩体地质特征、暗色包体及Ｎｄ、Ｓｒ同位素资料研究表明：东昆仓中段中三叠世白日其岩体是由壳幔岩浆不均一或不彻底多次混合作用形成的,岩体内部呈出酸性、基性岩浆因混合程度和混合比例不同而形成复杂的岩体结构样式,其基性端元为混合不彻度而残留的辉长质岩石,酸性端元是受轻度混梁的二长花岗岩,岩浆混合作用方式以就是混合为主,岩体形成于碰撞造山期后的构造环境。     

暗色微粒包体是壳幔岩浆混合作用的证据吗？

暗色微粒包体常见于钙碱性花岗岩中,已普遍被认为是幔源基性岩浆与壳源酸性岩浆在地壳深部发生混合作用的产物。本文通过大量资料的分析研究,发现暗色微粒包体可以具有很大负值的全岩εNd（t）值和锆石εHf（t）值,及大于0710的全岩\[n（87Sr）/n（86Sr）\]i值,不存在幔源岩浆混合的痕迹;而且,大多数暗色微粒包体与寄主花岗岩在晶体化学、形成年龄、全岩和锆石同位素成分等方面显示出完全相似的特征,反映出两者在时空与物质上都具有紧密的成因联系。本文认为,暗色微粒包体不应该是壳幔岩浆混合作用的产物。基于包体岩浆极小的体量和稍晚的侵位（相对于寄主花岗岩）,本文提出一种新的暗色微粒包体的形成方式：同造山花岗岩浆的主动上侵造成岩浆房内的 “负压力” 而导致岩浆房下部呈晶粥状态的闪长质层发生等温减压熔融作用,从而形成体量极小的包体岩浆;并即时 “注入” 地壳上部尚未固结的寄主花岗岩中,快速冷凝形成暗色微粒包体。因此,暗色微粒包体不能被视作为 “壳幔岩浆混合作用” 的证据。     

暗色微粒包体是壳幔岩浆混合作用的证据吗?

暗色微粒包体常见于钙碱性花岗岩中,已普遍被认为是幔源基性岩浆与壳源酸性岩浆在地壳深部发生混合作用的产物。本文通过大量资料的分析研究,发现暗色微粒包体可以具有很大负值的全岩ε_Nd(t)值和锆石ε_Hf(t)值,及大于0.710的全岩[n(⁸⁷Sr)/n(⁸⁶Sr)]_i值,不存在幔源岩浆混合的痕迹;而且,大多数暗色微粒包体与寄主花岗岩在晶体化学、形成年龄、全岩和锆石同位素成分等方面显示出完全相似的特征,反映出两者在时空与物质上都具有紧密的成因联系。笔者认为,暗色微粒包体不应该是壳幔岩浆混合作用的产物。基于包体岩浆极小的体量和稍晚的侵位(相对于寄主花岗岩),笔者提出一种新的暗色微粒包体的形成方式：同造山花岗岩浆的主动上侵造成岩浆房内的“负压力”而导致岩浆房下部呈晶粥状态的闪长质层发生等温减压熔融作用,从而形成体量极小的包体岩浆;并即时“注入”地壳上部尚未固结的寄主花岗岩中,快速冷凝形成暗色微粒包体。因此,暗色微粒包体不能被视作为“壳幔岩浆混合作用”的证据。     

西昆仑康西瓦西部早古生代侵入岩的岩浆混合作用

三十里营房以北广泛发育早古生代侵入岩,据岩性可分为中基性、中酸性和酸性3类。中基性岩以辉石闪长岩为主,暗色矿物中常见辉石,斜长石多为中长石。中酸性岩以石英闪长岩为主,岩石组构不均一,广泛发育深源暗色包体。这些包体多数与寄主岩石界线清楚,少部分呈现过渡关系,镜下可见不平衡矿物共生和反相矿物包裹的现象,显示出岩浆混合作用的特征。酸性侵入岩以中粗粒二长花岗岩为主,岩石中含有少量包体,包体的特征与中酸性侵入岩中的相同。中基性岩和酸性岩分别代表了该区寒武纪第一次地幔分异、陆壳垂向增生和晚奥陶世一早志留世西昆仑地区造山后去根的过程中,第二次基性岩浆广泛贯入,其热源又引发了下地壳物质大规模部分熔融生成大量的花岗质岩浆,造成陆壳第二次垂向增生。     

巴西新法曾达—雅皮甘加山脉杂岩体的岩浆连续混合与混杂作用

巴西东北部新法曾达－雅皮甘加山脉深成杂岩体在３００－５００ＭＰａ压力下侵位于新元古代角闪岩相变质岩中。主要由三类岩石组成；（１）粗粒花岗岩，（２）斑状花岗岩；（３）闪长岩到石英二长岩。后两类岩石构成新法曾在岩基，它位于走向北东的新法曾达左旋剪切带之北西侧，剪切带向北东倾伏的拉伸线理暗示该岩基是杂岩体深部抬升上来的一岩块。     

西藏甲玛铜多金属矿床岩浆混合作用及对成矿的贡献

西藏甲玛铜多金属矿床存在明显的岩浆混合作用,对其研究有助于探测地球的深部过程。本文以构造-岩浆事件理论为依据,根据花岗岩类构造组合特征和成因建立了甲玛矿床所在的冈底斯成矿带的构造-岩浆演化序列,阐述了岩浆混合作用发生的直接原因为岩浆底侵作用,论证了混合岩浆的起源机制(源区继承性),可能为约40%的基性端元(镁铁质岩浆)与约60%酸性端元(花岗闪长质岩浆)在15 Ma左右于源区预混合和就位过程中发生的以机械混合为主的再次混合作用;得出了甲玛矿床成矿流体中的金属元素和S主要来源于岩浆混合作用的幔源铁镁质岩浆,暗示岩浆混合对成矿具有贡献。     

岩浆混合作用——来自甘肃北山的野外证据

在 1∶2 5万马鬃山幅区调填图和方法研究工作中 ,通过观察到的一些与岩浆混合模式相关的现象 ,指出暗色微粒镁铁质包体是岩浆混合作用的有利证据 ,讨论了与花岗岩侵入体相关的镁铁质小岩体混合成因的可能性 ,认为岩浆混合作用在造山带岩浆活动中是一种极为普遍的现象。     

影响岩浆不混溶作用的外部条件的讨论

文中介绍了以安基山花岗闪长斑岩作试样所进行的成岩、成矿实验结果,并在此基础上讨论了影响岩浆不混溶作用的外部条件.     

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。     

郭家岭岩体壳幔岩浆混合作用与侵位机制的动力学研究

暗色包体、岩石地球化学及Nd.Sr同位素的研究一致表明,胶东金矿区的郭家岭岩体是由壳幔岩浆混合形成的,混合比大体为3:2.该岩体岩性均一,缺少长英质端元和过渡性岩石类型正是壳幔岩浆混合程度高的表现。以胶东群地层150MPa.850℃条件下的部分熔融产物(熔体分数约35%)作为长英质端元,最偏基性的闪长质包体作镁铁质端元,按3:2的混合比较好地模拟了该岩体的成分,同时也满足了分层岩浆房发生整体对流的动力学条件。根据暗色包体计算了岩体的侵位速度,结果表明该岩体很可能是沿着现在的艾山岩体所占据的断裂通道侵位的。岩体呈EW向带状产出反映了基底构造——栖霞复背斜对该岩体形成的控制作用。     

地球化学自组织作用模型

各种各样成因的岩石显示了对称型破缺不稳定性和成矿作用的反复发展图型及其它型式。利用线形稳定性、分叉、匹配渐进和数值分析,建立了耦合局部作用(矿物颗粒的水化反应、沉淀/溶解和成核作用)到各种转移过程的模式。     

冈底斯岩浆带中段岩浆混合作用：来自花岗杂岩的证据

巨型冈底斯岩浆岩带横旦于青藏高原南部,主要由花岗质岩石组成,其中存在大量的镁铁质微粒包体,以辉长岩为主的基性岩相对集中在岩浆岩带南部.辉长岩类与花岗质岩石呈渐变过渡关系.辉长岩中出现有石英,暗色矿物沿着长石颗粒边部分布,花岗闪长岩中出现有基性倍长石（An＞80）,辉长岩中有中长石（An=45）出现,镁铁质微粒包体（MME）包体中倍长石-钙长石（An=72～90）和中长石（An=37）共存,这些矿物组合的不协调现象是岩浆演化过程中混合作用的表现形式;MME的化学成分相对高钾、铝和铁镁,MME、花岗岩类寄主岩及辉长岩类岩石化学成分呈直线变异趋势（相对MgO）,MME的SiO2和K2O、Na2O成分的过渡性变化也都反映出混合作用特征;基性辉长岩类、酸性花岗质岩石和MME包体的稀土配分模式基本一致,其微量元素特征也具有明显的一致性,反映了岩浆混合作用的特征;辉长岩类的^143Nd/^144Nd比值较高,^87Sr/^86Sr比值较低,而偏酸性的花岗质岩石中^143Nd/^144Nd比值较低,^87Sr/^86Sr比值较高,构成直线性分布趋势,并位于地幔演化线的延伸方向上,显示区域岩浆混合作用特征;辉长岩、花岗岩类和MME的同位素年龄值十分接近,也表明三者属于岩浆混旌献饔貌？研究证明,冈底斯岩浆岩带中不同岩性均由不同比例的基性端元和酸性端元成分混合而成,其中基性端元成分所占的比例变化在16%～90%不等,仅从侵入岩浆推算,幔源基性岩浆对冈底斯地壳垂向增厚的贡献率超过5%.可以推断,随着俯冲-碰撞过程中产生的基性岩浆底侵作用,冈底斯岩浆岩带发生壳幔岩浆混合作用,其时代为50～45Ma,属于印度-欧亚大陆碰撞开始15Ma后的主碰撞期内,岩浆混合作用是碰撞过程中壳幔物质与成分交换的主要形式之一,是研究主碰撞带北部青藏高原的陆壳增生与改造、地壳结构及成分变化重要途径之一.     

普朗斑岩铜矿岩浆混合作用：岩石学及元素地球化学证据

普朗斑岩铜矿花岗闪长斑岩中存在大量的随机分布的镁铁质微粒包体,包体与寄主岩存在渐变接触关系。包体成分为闪长质,具有岩浆结构,存在针状磷灰石,显示了快速冷却结晶的特征。包体内可见具有暗色矿物镶边的眼球状石英,表明存在岩浆混合作用。寄主岩岩体规模较小,呈岩枝状产出,包体和寄主岩均为似斑状结构,说明两种岩浆侵位和发生岩浆混合作用的深度较浅。元素地球化学特征显示包体与寄主岩的之间有成分交换。包体和寄主岩强不相容元素均富集,高场强元素Nb、Ta、Ti均表现出显著的负异常,具有典型的岛弧岩浆岩的微量元素特征,包体和寄主岩Mg＃较高,在同等Si条件下比玄武岩部分熔融体富K2O和MgO,意味着源区必须有幔源岩浆的贡献。普朗斑岩铜矿蚀变矿化模式反映了其成矿环境偏基性,暗示镁铁质岩浆的加入对成矿具有贡献。