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.     

内蒙古中部花岗质岩类年代学格架及该区构造岩浆演化探讨

内蒙古中部广泛出露花岗质岩类,这些花岗质岩类的时空分布及岩石组合类型的变化,反映了华北板块北缘与蒙古陆块碰撞拼合的进程.本文从花岗质岩类的角度对古亚洲洋在内蒙古中部地区的演化进行了探讨.古亚洲洋在该区的演化经历了十分复杂的过程,包括奥陶纪双向俯冲、志留纪拼贴/增生、泥盆纪拉张、二叠纪南部带俯冲和北部带拉张、并以晚古生代末至早中生代初发生的陆-陆碰撞为标志宣告该区洋盆演化的结束.     

小兴安岭霍吉河钼矿区含矿花岗岩类特征及成矿年龄

黑龙江霍吉河钼矿区内含矿花岗岩类岩石组合为黑云母二长花岗岩、二长花岗岩和花岗细晶岩,属高钾钙碱性岩-钾玄岩系列准铝质-过铝质岩石,具有轻稀土富集、重稀土亏损分馏模式;富集不相容元素(Cs、Th)并表现为Ta和Nb负异常以及Pb、Sr正异常,显示俯冲带地球化学特征.含矿岩浆岩明显富集Mo、Cu、Pb、Zn、W、Cr等金属元素.岩石全岩铅同位素来源比较复杂,具有混合成因铅特征.辉钼矿Re-Os模式年龄为180.7±2.5Ma和181.3±2.6Ma,钼矿成矿时代为早侏罗世.霍吉河钼矿是在蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋相向联合俯冲作用下,导致霍吉河地区发生地壳增生和壳幔相互作用以及后来的拆沉作用,形成了该区花岗质岩石和钼矿床.高度演化的花岗岩体(脉)可以作为今后本区钼矿床的找矿方向.     

燕山地区早侏罗世岩浆活动热供给的数值模拟

燕山地区燕山期发育大量的岩浆岩, 如此大规模的岩浆活动(热)的来源一直是一个谜。 本文利用有限元的热传导模拟反演可能的热供给。 模型假设温度1250 ℃、 面积905.86 km²半圆面形玄武岩浆底侵到36.6~50 km深的陆壳底部, 陆壳的地温梯度随着克拉通的破坏而逐渐升高。 数值模拟的主要结论: ① 早侏罗世时期的地温曲线表明, 要使围岩发生熔融, 所需要的底侵玄武岩岩浆量是非常大的, 基于燕山地区实际产出的早侏罗世时期的酸性岩, 反演产生81 km²的花岗岩需要的最少底侵玄武岩岩浆量为1053 km²; ② 早侏罗世(J₁)的模型温度场表明, 随着时间的演化, 在40～50 km处水平方向的围岩温度升高明显, 形成很明显的一条高温带或熔融带, 该高温带或者熔融带可能成为后期的构造薄弱面, 加上榴辉岩相变造成的密度增加引起下坠, 达到临界值时, 就会出现垮落, 因此本文从数值模拟的角度, 支持拆沉作用的发生。     

火成岩组合与构造环境:讨论

讨论了不同构造环境下的火成岩组合:(1)洋中脊扩张,(2)洋岛,(3)岛弧,(4)MORS型和SSZ型蛇绿岩,(5)活动大陆边缘弧,(6)与俯冲作用有关的火成岩弧的组成极性,(7)大陆碰撞,(8)大陆裂谷,(9)稳定的克拉通或地台等环境的火成岩组合。强调不同作者采用不同的参数坐标定义的拉斑玄武岩系列(TH),钙碱性系列(CA)和碱性系列(A)等学术含义的差别,指出不要因为在语言书写上的相同混淆了它们在学术含义上的差别,而造成有关构造环境识别的误解。探讨了识别洋中脊扩张型(MORS)和洋俯冲带上面(SSZ)蛇绿岩(套)在火成岩组合上的差别。基于高温高压实验成果,提出定义高镁安山岩(HMA)时,对应于w(SiO2)的w(MgO)的最低值(表2)。讨论了镁安山岩—英安岩(MAD)和埃达克岩(adakite)的术语,建议采用Kay(1978)的镁安山岩—英安岩来定义(而不是用adakite来定义)俯冲洋壳板片局部熔融产生的岩浆,认为具高Sr/Y,低FeO/MgO,高MgO,高Ni,Cr的镁安山岩—英安岩才能满足板片熔浆(slab-melt)特征的要求,而不是只强调高Sr/Y这个指标。根据有关大陆碰撞造山的不同分类方案及其术语的确切含义,强调了后造山与大陆裂谷环境的A型/r的识别在于前者与CA/r共生,后者则无CA/r共生,A与CA的学术含义是Peacock钙碱指数的分类。     

青藏高原中新生代花岗岩Sr、Nd同位素研究

青藏高原中新生代岩浆活动强烈,本文报道青藏高原西部中新生代代表性花岗岩的Sr,Nd同位素测定结果,结合前人已发表的东部地区花岗岩同位素资料,初步探讨了青藏高原地区中新生代花岗岩的Sr,Nd同位素组成、物质来源与成因.研究表明,分布于冈底斯地块北南边界(即冈底斯花岗岩北带和南带)与洋壳俯冲有关的燕山晚期花岗岩,具有低87Sr/86Sr初始值(小于0.706)、正εNd(t)值和年轻的t2DM模式年龄的特征,岩浆来源于俯冲洋壳的熔融;与陆-陆碰撞及碰撞后有关的冈底斯花岗岩87Sr/86Sr初始值变化大(0.706~0.719),而εNd(t)值和t2DM都在很小范围变化,Sr、Nd同位素组成似乎与时代、岩性无关,说明壳幔混合花岗岩的同位素源区长时期保持相对均一.无洋壳物质参与的通过陆内俯冲作用形成的喜马拉雅区花岗岩,具有高87Sr/86Sr初始值(大于0.720)、古老模式t2DM年龄(1 792~2 206 Ma)和低εNd(t)值(-10.3~-16.3)特征,并与基底岩石的Sr,Nd组成一致,岩浆源区为壳源.由此说明花岗岩类及其岩石组合的形成主要取决于深部部分熔融物质的成分,不同火成岩组合的差异反映了青藏高原岩石圈组成和演化的不均一性.     

关于华北克拉通燕山期岩石圈减薄的机制与过程的讨论:是拆沉,还是热侵蚀和化学交代?

关于华北克拉通燕山期岩石圈减薄作用,主要有两种模型:(1)岩石圈拆沉;(2)热侵蚀和/或化学交代。文中主要从岩浆活动与构造变形两个途径,通过(1)燕山带造山幕和结构要素组合以及造山过程的p-T-t轨迹;(2)收缩构造变形、火成岩构造组合和下地壳岩石捕虏体3个独立证据提出陆壳的构造加厚;(3)火成岩成因的壳幔相互作用模型和热模拟等,试图讨论华北地区克拉通有浮力的岩石圈如何转变为密度大的岩石圈,随之发生拆沉作用,而不是热侵蚀或化学交代机制使岩石圈地幔改造为EMI印记实现的减薄作用。大量对流的软流圈物质注入克拉通是诱发陆壳发生局部熔融所必需的条件。底侵玄武质岩浆的加热并弱化先前的冷和强的克拉通地壳,创造一个流变学条件,以使收缩构造变形和陆壳加厚成为可能。陆壳最下部和岩石圈地幔中形成的大量玄武质岩石,在构造加厚作用下,相转变为榴辉岩,致使原先有浮力的岩石圈转变为密度大的岩石圈,随之发生拆沉作用。     

中国南黄海浒苔种群世代结构与生殖条件分析

通过生殖细胞观察以及DNA含量检测研究南黄海浒苔(Ulva prolifera)群体的世代结构,发现近岸和近海漂浮浒苔群体均由孢子体世代和配子体世代构成,呈现混合世代群体结构。利用完全随机实验设计研究温度、光照强度和盐度对浒苔孢子体和配子体生殖的影响,发现3个生态因子对浒苔配子体和孢子体生殖的影响存在交互效应,在温度25℃、盐度40和光照7 000lx条件下,在24～48h内可促进配子体和孢子体的生殖发育;较高温度(25℃)和较低盐度(10)处理对配子的放散有极显著影响,而较高温度(25℃)和较高盐度(40)处理对孢子的放散有极显著影响。配子体和孢子体的生殖发育对基本环境因子存在着一定的差异反应,但两者均可在较宽的温度和盐度范围内生殖,这可能是导致绿潮种群暴发式增长的主要原因之一。     

黑龙江黑河地区早白垩世火山岩岩石地球化学特征及其构造环境意义

黑龙江省黑河地区广泛发育侏罗-白垩纪火山岩,但是该火山岩的岩石组合、成因和所表征的大地构造环境目前有很大的争议。本文对该套火山岩开展详细的岩石学、岩石地球化学等研究。该火山岩形成于早白垩世,主要以安山岩英安岩流纹岩为主,包含英安岩、安山岩、粗面岩、流纹岩、安粗岩、玄武安山岩、粗面英安岩、钾玄岩、歪长粗安岩,因此属于弧火山岩的组合。该区火山岩主要为亚碱性系列,岩石Na2O/K2O比值一般>1.2。A/CNK在1附近,为准铝质过铝质岩石。SiO2 TFeO/MgO图上既有钙碱性系列(包括低铁钙碱性系列),又有拉斑系列。SiO2 K2O图上主要为中钾钙碱高钾钙碱系列。SiO2 (Na2O+K2O-CaO)图上主要为钙碱系列、碱钙系列和碱性系列,在SiO2 MgO图中主要落入实验玄武岩的局部熔融范围和镁安山岩系列范围。痕量元素蛛网图显示富集大离子亲石元素,K、La、Zr、Hf、Tb、Tm为峰,亏损Nb、Ta、Ti、Y、Yb等高场强元素。稀土元素球粒陨石标准化配分模式为缓右倾型的模式,轻稀土相对富集,重稀土内部分馏不明显,具有微弱负Eu异常。大部分岩石具有高Sr低Y的特征,其中一些岩石具有adakite岩的特征。上述特征均指示弧火山岩的特征。结合构造环境判别认为该火山岩形成于与洋俯冲有关的环境。推测岩浆可能的源区为俯冲的洋壳、上覆的地幔楔、兴安弧的下地壳。