Role of Syn-eruptive Cooling and Degassing on Textures of Lavas from the AD 1783-1784 Laki Eruption, South Iceland

The Laki eruption involved 10 fissure-opening episodes thatproduced 15·1 km³ of homogeneous quartz-tholeiite magma.This study focuses on the texture and chemistry of samples fromthe first five episodes, the most productive period of the eruption.The samples comprise pumiceous tephra clasts from early falloutdeposits and lava surface samples from fire-fountaining andcone-building activity. The fluid lava core was periodicallyexposed at the surface upon lobe breakout, and its characteristicsare preserved in glassy selvages from the lava surface. In allsamples, plagioclase is the dominant mineral phase, followedby clinopyroxene and then olivine. Samples contain <7 vol.% of euhedral phenocrysts (>100 µm) with primitivecores [An* = 100 x Ca/(Ca + Na) >70; Fo > 75; En* = 100x Mg/(Mg + Fe) >78] and more evolved rims, and >10 vol.% of skeletal, densely distributed groundmass crystals (<100µm), which are similar in composition to phenocryst rims(tephra: An*_58–67, Fo_72–78, En*_72–81; lava:An*_49–70, Fo_63–78, En_57–78). Tephra and lavahave distinct vesicularity (tephra: >40 vol. %; lava: <40vol. %), groundmass crystal content (tephra: <10 vol. %;lava: 20–30 vol. %), and matrix glass composition (tephra:5·4–5·6 wt % MgO; lava: 4·3–5·0wt % MgO). Whole-rock and matrix glass compositions define atrend consistent with liquid evolution during in situ crystallizationof groundmass phases. Plagioclase–glass and olivine–glassthermometers place the formation of phenocryst cores at 10 kmdepth in a melt with 1 wt % H₂O, at near-liquidus temperatures(1150°C). Phenocryst rims and groundmass crystals formedclose to the surface, at 10–40°C melt undercoolingand in an 10–20°C cooler drier magma (0–0·1wt % H₂O), causing an 10 mol % drop in An content in plagioclase.The shape, internal zoning and number density of groundmasscrystals indicate that they formed under supersaturated conditions.Based on this information, we propose that degassing duringascent had a major role in rapidly undercooling the melt, promptingintensive shallow groundmass crystallization that affected themagma and lava rheology. Petrological and textural differencesbetween tephra and lava reflect variations in the rates of magmaascent and the timing of surface quenching during each eruptiveepisode. That in turn affected the time available for crystallizationand subsequent re-equilibration of the melt to surface (degassed)conditions. During the explosive phases, the rates of magmaascent were high enough to inhibit crystallization, yieldingcrystal-poor tephra. In contrast, pervasive groundmass crystallizationoccurred in the lava, increasing its yield strength and causinga thick rubbly layer to form during flow emplacement. Lava selvagescollected across the flow-field have strikingly homogeneousglass compositions, demonstrating the high thermal efficiencyof fluid lava transport. Cooling is estimated as 0·3°C/km,showing that rubbly surfaced flows can be as thermally efficientas tube-fed phoehoe lavas. KEY WORDS: lava; crystallization; basalt; cooling rate; pressure; geobarometry; P–T conditions; plagioclase; degassing; Laki, Iceland     

龙木错与结则茶卡盐湖卤水兑卤及蒸发析盐规律研究

本文以西藏龙木错与结则茶卡为对象,研究了两盐湖卤水在不同兑卤比情况下,混合卤各组分的变化,并对兑卤后的混合卤水进行了15°C蒸发过程的研究。实验分别对两种原料卤水和兑卤后卤水蒸发所得的9个卤水样品进行了常量化学组分分析,研究了兑卤后卤水蒸发过程中盐类的富集行为和析出规律。混合卤蒸发析盐规律结果基本符合Na+、K+、Mg2+//Cl–、24SO?-H2O(15°C)五元水盐体系相图。     

On quantifying post-classification subpixel landcover changes

The post-classifications change matrix is well defined for hard classifications. However, for soft classifications, where partial membership of pixels to landcover classes is allowed, there is no single definition for such a matrix. In this paper, we argue that a natural definition of the post-classification change matrix for subpixel classifications can be done in terms of a constrained optimization problem, according to which the change matrix should allow an optimal prediction of the subpixel landcover fractions at the latest date from those of the earliest date. We first show that the traditional change matrix for crisp classification corresponds to the optimal solution of the unconstrained problem. Then, the formulation is generalized for subpixel classifications by incorporating certain constraints pertaining to desirable properties of a change matrix, thus resulting in a constrained least square (CLS) change matrix. In addition, based on intuitive criteria, a generalized product (GPROD) was parameterized in terms of an exponent parameter and used to derive another change matrix. It was shown that when the exponent parameter of the GPROD operator tends to infinity, one of the most commonly used methods for map comparison from subpixel fractions, namely the MINPROD composite operator, results. The three matrices (CLS, GPROD and MINPROD) were tested on both simulated and real subpixel changes derived from QuickBird and Landsat TM images. Results indicated that, for small exponent values (0–0.5), the GPROD matrix yielded the lowest errors of estimated landcover changes, whereas the MINPROD generally yielded the highest errors for the same estimations.     

印度洋Carlsberg洋脊玄武岩岩石地球化学特征及其地质意义

本文对采自印度洋Carlsberg脊14个站位的新鲜玄武岩样品进行了常量和微量元素组成分析,旨在研究岩浆源区地幔的性质以及岩浆作用过程。研究结果表明:该区玄武岩为典型的源于亏损型地幔的大洋中脊玄武岩,不同样品经历了不同程度的结晶分异作用,演化过程主要受控于橄榄石的结晶分异作用,部分样品中有单斜辉石结晶分异作用的影响,斜长石的结晶分异作用不显著;玄武岩岩浆来源于亏损型尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,主微量元素组成中尚未见到富集型组分混入的证据;源区地幔不同比例的熔融作用及其后岩浆演化过程的差异是造成不同样品间地球化学性质差异的主要原因,彼此独立的局部岩浆作用过程是岩浆作用差异的主控制因素。Carlsberg脊玄武岩整体与全球标准大洋中脊玄武岩(N-MORB)平均组分相近,不同脊段间岩浆源区地幔的组成、熔融程度(比例)和熔融深度等无明显差异,这种特征向南直到CIR的北段。     

钙碱性火成岩的角闪石全铝压力计 ——回顾、评价和应用实例

定量地获得岩体结晶时的压力,对于探讨其剥蚀深度及了解造山带的构造热演化史等方面有重要意义。对于钙碱性侵入岩而言,可以应用角闪石全铝压力计对钙碱性火成岩结晶压力进行估计。对于不同角闪石压力计公式的选择,前提是满足它们各自的适用条件,否则所得结果没有意义。角闪石全铝压力计不能用于估算A型花岗岩的结晶压力,更不能用于计算变质岩的变质压力。对于结晶温度低于750℃的钙碱性中酸性岩体而言,Anderson和Smith(1995)的温度校正意义不大。Ridolfi等(2010)提出的指数关系角闪石压力计公式适用于钙碱性火山岩中角闪石斑晶的结晶压力估算。Uchida等(2007)的黑云母全铝压力计缺乏理论和实验基础,不建议使用。应用角闪石全铝压力计所得到薛家石梁—黑山寨复式岩体侵位深度的区域变化,指示了云蒙山变质核杂岩下盘的掀斜;低角度正断层(拆离断层)可以通过高角度正断层的掀斜旋转而形成。     

攀枝花岩体钛铁矿成分特征及其成因意义

峨眉大火成岩省是全球最大的钒钛磁铁矿床聚集区,攀枝花岩体是其中的典型代表。根据岩性特点,攀枝花岩体主体可划分为上、中、下三个岩相带,其中中部岩相带和下部岩相带岩性旋回非常发育,每个旋回从下向上铁钛氧化物和暗色硅酸盐矿物逐渐减少,块状铁钛氧化物矿石或磁铁矿辉长岩都出现在每个旋回的底部和下部。然而,尽管钛铁矿固相线以下固溶体出溶远弱于磁铁矿,从而能更好地保留成因信息,但其成分变化的成因意义没有受到足够重视。本次研究发现作为主要金属氧化物之一的钛铁矿的成分不仅在不同岩性中有明显差异,同时,中、下部岩相带的各岩性旋回中钛铁矿成分也具有周期性变化。例如,块状矿石中钛铁矿具有最高的MgO和TiO2及最低的FeO、Fe2O3和MnO,而辉长岩中钛铁矿则具有相反的成分特征。同时,钛铁矿的MgO含量与磁铁矿的MgO含量及橄榄石的Fo牌号具有显著的正相关关系。这种规律性变化说明每个旋回可以代表一次比较明显的岩浆补充,每次新岩浆补充后,钛铁矿和磁铁矿及橄榄石都是结晶较早的矿物。与Skaergaard岩体相比,攀枝花岩体钛铁矿的MgO含量较高,表明攀枝花岩体分离结晶过程中铁钛氧化物结晶较早;与挪威Tellnes斜长岩套铁钛矿床中的钛铁矿相比,攀枝花岩体的钛铁矿不仅具有较高的MgO和FeO,还具有极高的TiO2和MnO,但Fe2O3却很低,说明地幔柱背景下形成的钛铁矿与斜长岩套中钛铁矿的成分有显著的区别。     

新疆东天山土墩基性-超基性杂岩体橄榄石成分特征及其成因意义

橄榄石通常是玄武质岩浆最早结晶出的矿物之一,其化学成分可以很好地反演母岩浆成分、岩浆结晶分异、硫化物熔离等成岩及成矿信息。本文以土墩镁铁质-超镁铁质杂岩体为研究对象,采用电子探针对岩体中的橄榄石矿物颗粒进行化学成分测试。利用橄榄石的Fo值和其中Ni含量,计算得到土墩杂岩体母岩浆中Mg O含量约为12.95%,是一种富镁的玄武质岩浆。同时,定量模拟结果表明,土墩杂岩体母岩浆中硫化物熔离几乎与橄榄石结晶作用同时进行,早阶段由橄榄石结晶(分离结晶程度约2%)而导致硫化物的熔离程度为0.2%。随后,橄榄石分离结晶程度在6%~7%时,硫化物熔体的熔离程度仅为0.01%。这些表明土墩杂岩体发生过一定程度的硫化物熔离,但成矿前景不是很好。此外,部分数据显示出Ni-Fo的负相关性,表明少许富铁橄榄石和晶间硫化物熔浆发生了Fe-Ni物质交换反应,这对橄榄石的成分有重要影响。     

内蒙古蛤蟆沟林场中生代火山岩浆演化及成因探讨

岩石地球化学特征研究表明,蛤蟆沟林场地区中生代火山岩属于钙碱性火山岩系列,岩浆演化序列为中性→酸性→中性→酸性.火山岩化学成分变化以岩浆结晶分异占主导地位,岩浆分异较好.火山岩属于板内造山带产物,岩浆来源于壳源.     

花岗岩与大陆构造、岩浆热场与成矿

文中指出,花岗岩研究存在两个误区:(1)花岗岩没有自己独立的理论,花岗岩主要是效仿玄武岩的理论;(2)花岗岩的理论主要是应用板块构造的理论,而板块构造的理论并不适合大陆花岗岩。板块构造理论只能解决海洋里及海洋边缘的问题(如安第斯),不能解决大陆本身的问题。花岗岩在海洋里很少,绝大部分在大陆。花岗岩能否分离结晶是学术界争论的重大问题,本文从野外和镜下关系上、从理论上、方法学上和三段论法的逻辑学上进行了分析,指出花岗岩分离结晶作用是不可能的。混合作用是又一个争论的焦点,花岗岩是能够发生混合作用的,关键是笔者认为,花岗岩的混合作用主要发生在下地壳底部,而不是在花岗岩侵位和上升的过程中。目前,花岗岩研究领域里地球化学最受重视,花岗岩地球化学研究应当着力解决两个问题:(1)解决生产中提出的问题;(2)解决地球化学学科自身发展提出的问题。离开这两条,花岗岩地球化学研究即迷失了方向。笔者认为,花岗岩区分为大洋系列和大陆系列,位于海洋和海洋边缘受俯冲作用影响的为大洋系列;位于大陆内部的属于大陆系列。现存的一些花岗岩构造环境判别图仅适用于大洋系列的花岗岩,而不适用于大陆系列的花岗岩。大陆系列花岗岩的地球动力学意义不是构造环境或碰撞环境,而是地壳底部温度和压力状况。我们提出的花岗岩按照Sr-Yb的分类,适合于解释大陆花岗岩的地球动力学问题。花岗岩与成矿的关系是学术界争论的重大问题,争论的焦点主要集中在两个问题上:(1)岩浆是怎么形成的?岩浆源自哪里?(2)流体是怎么形成的?流体来自哪里,流体如何上升?为了探讨上述问题,文中主要讨论了岩浆热场理论,希望用这个理论去解释与花岗岩有关的各种成矿作用,包括与岩浆有关的各种变质和沉积热液成矿作用以及岩浆热场对煤和油气的影响等。在此基础上,提出了"与花岗岩有关的成矿组合"的概念。岩浆热场最重要的意义可能是解释了大规模岩浆活动为什么与大规模成矿作用有关的问题,指出大规模岩浆活动所造成的是1+12的效果。大数据技术是当今社会的热门话题,大数据的特点主要不在于数据的大,而在于思维的新,用新思维去处理数据才是大数据的特点。不强调"因果关系",重视"关联关系";不关注"为什么",只关心"是什么",是大数据思维的特点。其实这个特点可能恰恰最符合地质找矿的实际。板块构造引发了地球科学的一场变革,但是,它只限于地球科学理论上的变革。而大数据带来的这场变革主要不是体现在地球科学理论方面,而是地球科学研究方法和研究思路方面,它所带来的效益将是前所未有的。     

滇西北红牛-红山铜矿床复式岩体黑云母特征及成岩成矿指示意义

滇西北红牛-红山斑岩-矽卡岩型大型铜矿床位于格咱铜多金属矿集区中部,其成矿作用与晚白垩世花岗质岩浆活动存在密切联系,矿区内发育燕山晚期花岗斑岩-石英二长斑岩复式岩体,矿体主要产于斑岩体以及与斑岩有关的矽卡岩中。铜钼矿化在空间上的分布具有明显的差异性,深部揭露的花岗斑岩发育弱黄铜矿化、辉钼矿化,而石英二长斑岩中发育较强的铜钼矿化,局部出现全岩矿化的特点,总体表现出浅部、接触带矿化程度高,向深部逐渐降低的趋势,导致这种差异的原因尚未明确。在详细的岩相学观察基础上,文章对复式岩体中的黑云母开展了EMPA及LA-ICP-MS原位微区分析,旨在查明矿区花岗斑岩-石英二长斑岩复式岩体形成时的物理化学条件以及导致二者含矿差异性的制约因素。结果表明,2种类型黑云母具有低Al,高Mg、Ti的特征,均属于镁质黑云母;黑云母成分显示红牛-红山燕山晚期复式岩体为具壳幔混源特征的I型花岗岩,属于高温、浅成-超浅成相、高氧逸度岩体。花岗斑岩结晶温度为737~751℃,压力为46~72 MPa,对应深度1.74~2.73 km,平均为2.17 km;石英二长斑岩结晶温度为722~754℃,压力为37~58 MPa,对应深度1.42~2.20 km,平均为1.91 km,氧逸度略高于花岗斑岩。花岗斑岩中黑云母的Ⅳ(F)值为0.91~1.06,Ⅳ(Cl)值为-4.67~-4.48,石英二长斑岩中黑云母Ⅳ(F)值为0.56~0.77,Ⅳ(Cl)值为-5.16~-4.81,与花岗斑岩共存的热液流体log(f_H2O/f_HF)_fluid值为1.31~1.47,与石英二长斑岩共存的热液流体log(f_H2O/f_HF)_fluid值为0.96~1.17,表明该复式岩体2种岩性均显示高F、Cl特征,石英二长斑岩流体中更富含HCl和HF。这些特征表明红牛-红山燕山晚期复式岩体具有同时发生Cu、Mo矿化的潜力,并且Cu、Mo元素更趋向于在石英二长斑岩中富集。较高的氧逸度和卤素含量可能是导致石英二长斑岩和花岗斑岩含矿差异性的主要原因。