席状岩浆房中的岩浆冷却及动力稳定性

关于岩浆房中岩浆的结晶分异方式一直存在着争议,其基本矛盾在于对岩浆冷却历史及热不稳定性可能引起的对流形式的理解各不相同。本文在充分考虑席状岩浆房的基本物理特征的基础上,建立了稳定岩浆体系的动态冷却模型,并以攀枝花层状岩体为例,计算了相应的温度场、密度场及粘度场。同时,提出了一种基于能量守恒的、对热不稳定性进行分析的新方法。计算了热不稳定性可能引起的对流强度、对流区域及对流时间,并深入讨论了在一定的热不稳定状态下,不同的岩浆屈服强度对对流特征参量的影响。结果表明,在该岩体的整个固化过程中,如果曾发生过自发对流,其对流也是极微弱而短暂的,不会影响中下部岩浆房中岩浆的固化和结晶。这一结论与对该岩体的实际观察相符。     

五大连池新期火山岩浆房动力稳定性探讨

岩浆房系统的稳定性决定于岩浆房本身的冷却和内部运动以及岩浆房周围岩体的挤压和振动等外界因素,一定条件下,外部因素可能起到更为重要的作用。以五大连池新期火山老黑山岩浆房为例,基于岩浆热传导方程和岩浆房系统振荡的杜芬方程组,通过数学变换和计算得到:五大连池新期火山岩浆房固结与否和岩浆房中岩浆的存在历史密切相关;围岩无预热条件下老黑山岩浆房已固结了6 0年左右,而在充分预热条件下,岩浆房尚需6 0年左右才完全固结,因此较保守的结论是岩浆房已近于完全固结。同时杜芬模型揭示火山区岩浆房系统可能存在复杂的非线性动力学行为。     

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。     

长白山天池火山双岩浆房的互动式喷发

天池火山的发展经历了钾质粗面玄武岩造盾、粗面岩-碱流岩造锥和全新世碱流质岩浆的爆破喷发.钾质粗面玄武岩在天池火山锥体外围呈"裙状"分布,不整合覆盖在中生代花岗岩风化壳或砾石层之上,其时代介于2.0～1.2 Ma的早更新世.造盾结束之后,约1 Ma后钾质粗面玄武岩在地壳岩浆房经历了岩浆结晶分异作用.     

大洋中脊岩浆房附近的热液作用

研究表明，地球上最大规模的热液体系并不在陆地上，而是在大洋中脊的海底。作者认为大洋中脊发生的沸腾作用。即“相分离”是导致大洋中脊海底热泉化学成分更为复杂的重要原因。实验和理论数据证明，这种“相分离”作用需要用两阶段模式来解释，首先是海水发生相分离，并与未发生相分离的海水重新混合，最后与流体在其内部进行循环的岩石达到再平衡。计算表明相分离一般发生在大洋中脊岩浆房附近，相分离的温度高于４５０℃。     

江西德兴银山火山岩-次火山岩带状岩浆房初步研究

银山地区火山岩－次火山岩由流纹岩、流纹英安斑岩、英安质熔岩、英安斑岩和粗面安山斑岩组成,喷发和侵入存在着反序特征。通过各种物理化学方法确定了岩浆房中存在的化学成分和温度、密度、粘度梯度。建立了以英安质岩浆为主,顶部有一层富ＳｉＯ２、富Ｋ的流纹质岩浆,底部为少量粗面安山质岩浆的带状岩浆房。岩浆演化及带状岩浆房折形成是分离结晶、同化混染、岩浆对流和边界层机制共同作用的结果。     

论南京娘娘山碱性岩浆房的梯度及基成因机制

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。     

斑岩铜矿浅部富矿岩浆房研究进展

在主流的斑岩铜矿模型中,矿床下方都有一个浅部富矿岩浆房,为矿床的最终形成提供成矿流体.国外近年来的大量研究揭示了其基本特征,即位于地表以下约5 km,其大小直接决定着最终矿床的规模,其形态为平卧状,相对封闭,生命周期较短(一般约2 Ma).岛弧或陆缘弧环境有利于浅部富矿岩浆房形成的条件是中等挤压应力状态或挤压后应力松驰...     

岩浆房持续的时间:矿物内元素扩散年代学研究进展及展望

岩浆房持续的时间尺度对认识岩浆房的稳定性、评估活动火山的活跃程度具有重要意义。扩散计时法将具有元素浓度梯度的矿物作为计时器,由于矿物中的元素扩散再平衡过程符合菲克第二定律,与时间有关,从而可以限定岩浆作用过程的时间尺度,进而指示岩浆房持续的时间。该方法目前已广泛应用于不同火山岩矿物,如橄榄石和辉石Fe-Mg元素扩散、斜长石Mg元素扩散、石英Ti元素扩散以及锆石Li元素扩散等,可以记录持续仅数小时至几百万年的岩浆过程。未来,随着原位分析测试技术的不断发展、与岩浆作用有关的扩散系数的可用性和精度的增加、扩散模型的完善将极大地推动矿物内元素扩散年代学的发展。     

江西德兴银山火山岩-次火山岩 带状岩浆房初步研究

银山地区火山岩－次火山岩由流纹岩、流纹英安斑岩、英安质熔岩、英安斑岩和粗面安山斑岩组成,喷发和侵入存在着反序特征．通过各种物理化学方法确定了岩浆房中存在的化学成分和温度、密度、粘度梯度．建立了以英安质岩浆为主,顶部有一层富ＳｉＯ２、富Ｋ的流纹质岩浆,底部为少量粗面安山质岩浆的带状岩浆房．岩浆演化及带状岩浆房的形成是分离结晶、同化混染、岩浆对流和边界层机制共同作用的结果．     

金川铜镍硫化物矿床岩浆通道系统的成矿模式

金川矿床是目前世界第三大在采铜镍硫化物矿床,其成岩成矿过程及侵位机制一直存在争议。近年来,岩浆通道系统成矿被越来越多的人所接受,正是由于岩浆通道系统这样特殊的开放系统为＂小岩体成大矿＂提供了成矿条件。通过对岩体的形态,以及岩体与围岩接触处的宏观和地球化学特征的研究,指出在岩体侵入前存在一组由F1、F2等拆离断层所组成的正断层系统,为金川岩体的控矿构造,且是与上一级岩浆房贯通的岩浆通道。而对不同矿体Cu、Ni及铂族元素变化趋势的总结和Ⅰ6行富铜隐伏矿体、Ⅱ2号矿体33-41行特富矿的研究,发现Ⅰ24号、Ⅱ1号与Ⅱ2号矿体的矿浆分别由两个不同的岩浆通道形成,指出了岩浆通道的可能产出位置,探讨金川铜镍硫化物矿床的岩浆通道系统成矿模型。     

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。     

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。     

基于钻井温的长白山天池火山北坡浅部岩浆房赋存深度研究

长白山火山区地壳热结构尚未建立, 目前基于地球物理探测手段获得的天池火山浅部岩浆房赋存深度存在差异. 通过对天池火山北坡CZK07钻孔测温情况的研究, 在资料评价与地温梯度计算的基础上, 结合全新世岩浆房温度资料, 估算了北坡浅部岩浆房的赋存深度. CZK07钻孔位于地球物理探测所推测的浅部岩浆房正上方, 靠近历史时期火山喷发火口, 在孔深约610 m处地温较高且稳定(102.5~106.8℃). 连续测温资料显示, 钻孔地温随深度呈一次正相关变化, 地温梯度主要变化于134~178℃/km之间(平均为153℃/km), 可大致代表浅部岩浆房上覆地壳的地温梯度. 基于前人浅部岩浆房的温度研究, 本次定量估算的天池火山北坡浅部岩浆房的赋存深度, 为天池水面下5.25~7.21 km, 与地球物理探测的反演结果相近.     

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。