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花岗岩是地球区别于太阳系其他行星的重要特征,研究花岗岩的演化对于理解现今地球大陆地壳的形成有重要意义.结晶分异是岩浆演化的主要机制之一.然而,由于花岗质岩浆黏度高,为非牛顿流体,结晶分异在酸性岩浆中有效与否仍有争议.本文侧重物理分析方法,以此审视花岗质岩浆在非运移过程——在岩浆房中及岩浆就位后的结晶分异作用.通过物理计算及分析,我们认为,花岗质岩浆高黏度的特性使得一般的矿物颗粒在岩浆房中受阻沉降速度极小(~10~(-9)~10~(-7)m s~(-1)),因而在存在岩浆对流时,颗粒的堆晶过程将受到影响,岩浆成分趋于均一;当岩浆房演化至晶粥状态(结晶度F~40~50%)后,岩浆对流基本停止,此时粒间熔体可通过颗粒的受阻沉降及压实作用挤出,汇聚成高硅熔体层.高硅熔体层可进一步形成高硅花岗岩、流纹岩.在岩浆房演化至不同程度时,晶粥体多期次的活化及岩浆的上侵可能形成成分变化的复式岩体.此外,以华南富锂氟花岗岩为代表的特殊花岗岩类,相对于一般花岗质岩浆具有更低的黏度和固相线,可能以结晶分异作用产生矿物组合及成分上的垂向分带.而侵入体中小尺度的成分变化结构不是重力分异的结果,流动分异或许起着关键作用.综合来说,花岗质岩浆能够发生结晶分异;高分异特征的高硅花岗岩及火山岩可能是酸性岩浆结晶分异的产物,而花岗岩可能是结晶分异形成的堆晶. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2019,(11)
了解不同类型花岗岩的成因联系是认识花岗质岩浆形成和演化过程的关键.文章报道了在600～700℃、200MPa条件下,含硼(B)流体与二云母花岗岩的交代反应实验,重点研究了温度和流体B含量对交代反应产物的影响.实验结果表明,富B流体与二云母花岗岩反应可以形成电气石花岗岩.在700℃条件下,富B流体的加入会使二云母花岗岩发生部分熔融(包括黑云母和白云母含水部分熔融),电气石从部分熔融熔体中结晶.对比实验显示,增加流体的B含量能够明显促进二云母花岗岩的部分熔融以及电石气的生长. 600℃实验中未产生熔体,富B流体使黑云母发生分解,形成磁铁矿,其余Fe、Mg和Al与流体中的B结合形成电气石,黑云母分解产生的K与斜长石中Na发生Na/K离子交换,为电气石结晶提供了Na.实验产生的电气石普遍具有核-边结构,显示矿物结晶过程伴随熔体或者流体成分的改变.由实验结果可以推断,含B花岗质岩浆房结晶晚期脱挥发分作用产生的富B流体在上升运移过程中,可能与岩浆房边缘相的二云母花岗岩发生反应,形成电气石花岗岩岩株或岩脉.本研究表明,岩浆演化晚期富B流体参与的自交代反应可能是电气石花岗岩的重要成因之一. 相似文献
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利用高温高压多功能三轴实验装置对四川省攀枝花辉长岩进行了部分熔融实验研究, 实验的围压为450~500MPa, 温度区间为900~1200℃. 实验产物的透射电镜研究表明, 辉长岩部分熔融的初始熔体主要分布在不同矿物的颗粒边界和三联点, 熔体存在明显的不混溶的现象, 两相熔体的成分亦具有明显差异, 基质相富Si, Al, K,贫Mg, Fe, Ca, Na, Ti, 而球体相则恰好相反. 辉长岩的部分熔融产生的熔体各相的自由能值计算表明, 本区辉长岩岩浆不混溶是有其热力学内在原因的, 不混溶作用符合熔体体系向自由能降低方向发展的要求. 野外观察亦证明攀枝花钒钛磁铁矿的含矿岩浆发生过岩浆不混溶作用.为攀枝花钒钛磁铁矿的成矿机制提供了实验依据. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2021,(9)
胶东是中国最大的金矿集中区,金成矿作用具有瞬时性,是在同一成矿构造背景和同一流体成矿系统下完成的.胶东金矿床中控制金沉淀的两个重要机制,硫化和流体不混溶作用,均消耗成矿流体中的硫. H_2S从主成矿流体中逃逸,总硫浓度降低,不仅可导致金的高效沉淀,还能引起还原性矿物磁黄铁矿和氧化性矿物磁铁矿等矿物的沉淀.脉石矿物石英的溶解度受温度、压力和CO_2含量的影响,在低温时受压力影响小、在高温时受压力影响大,在低压时受温度影响小、在高压时受温度影响大.可以根据建立的石英溶解度模型,解释成矿脉体中石英溶解-再沉淀行为和不同类型石英脉的形成机制.也正是多期成矿流体活动,造成胶东金矿脉石英具有复杂的环带或溶蚀结构.胶东金矿主成矿期内的黄铁矿在单颗粒尺度显示出复杂的显微结构特征,微量元素(主要为富As环带与金的耦合)和硫同位素组成同样有一定规律性变化.富As流体可能是由于初始成矿流体流经富As的变沉积岩地层所导致,黄铁矿边部As-Au振荡环带的产生则与断层活动导致的压力波动和流体发生局部相分离有关.胶东金矿床中存在金成色的时空演化,水/岩反应(硫化作用)是早期金矿化的成矿机制,形成相对高成色金,而后期在浅部显著降压及伴随的流体相分离是晚期金矿化的成矿机制,形成低成色金.克拉通破坏背景下,新生下地壳发生角闪岩相-麻粒岩相的变质脱水,形成富含Au和CO_2的成矿流体.流体沿深大断裂及其次生构造上升,形成大规模断裂控制的金矿床. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2016,(2)
华北克拉通北缘的承德高寺台基性一超基性环状杂岩体是一受岩石圈断裂控制的早二叠世堆晶杂岩.在对高寺台纯橄岩中铬铁矿的熔融包裹体研究中,发现了黄长石、石榴石、金云母、菱镁矿和磷灰石等熔融包裹体矿物.黄长石+黑榴石+单斜辉石的矿物组合反映其母岩浆为富碱、硅不饱和的原始幔源熔体.金云母、菱镁矿和磷灰石的结晶表明其原始母岩浆具有高K、含H_2O和CO_2的特征.与实验岩石学数据的对比表明高寺台岩体原始母岩浆形成于高于2.7 GPa压力下,含H_2O和CO_2的富集地幔的部分熔融.其形成过程与大陆岩石圈逐渐的伸展减薄有关.高寺台原始岩浆具有高的Nb/La比,显示类似OIB特征,作为岩浆来源的重要证据,表明早二叠世的华北克拉通北缘不属于古亚洲洋俯冲的大陆边缘造山带,此时的华北克拉通北缘处于伸展的构造环境中. 相似文献
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铜陵矿集区浅层含矿岩浆输运网络与运移机制 总被引：9，自引：0，他引：9
研究证实铜陵矿集区燕山期岩浆浅表侵入导致了大规模成矿作用, 成矿期区域中部-10 km处存在一个隐伏岩浆房, 成矿岩浆由此处产生并向上运移, 然浅层成矿岩浆输运网络与运移机制这个与成矿作用密切相关问题的探索仍有待深入. 构造力学、分形统计和地质事实综合分析表明北东向高角度褶皱相关断层及棋盘格状基底断裂系是岩浆由浅层岩浆房向盖层褶皱系输运的主要通道, 褶皱核部的虚脱部位是岩浆主要就位空间. 因而, 上褶-下断的构造网络为浅层岩浆的导流-定位系统. 多层结构地质体在变形过程中, 上部地层受下部地层顶托更趋于发生褶皱, 下部地层承受上部地层的载荷易发生断裂, 当下部地层岩石力学强度高于上部时, 上褶-下断构造组合的发育概率会更为增加. 由于存在导流网络, 浅部岩浆房顶部的富含挥发份岩浆以“岩脉式”快速向表层输运, 定位于褶皱虚脱空间中, 并快速充填和改造就位空间; 岩浆顶部的挥发份物质因压力骤降而发生隐爆, 引发多相流体不混溶以及大量成矿元素富集. 脉动式岩脉活动可能是导致铜陵矿集区岩浆岩化学成分互有差异且时空上紧密伴生的主要因素. 相似文献
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延边小西南岔富金铜矿床的成矿机理研究: 矿物流体包裹体的稀有气体同位素地球化学证据 总被引：2，自引：0，他引：2
小西南岔富金铜矿床是中国东部陆缘重要金铜矿床之一. 该矿床由北山和南山两个矿段组成, 北山矿段由细脉浸染状硫化物蚀变岩和数条胶黄铁矿为主的硫化物石英细脉组成, 南山矿段由磁黄铁矿为主的硫化物石英脉及纯硫化物脉构成; 它们矿石矿物的流体包裹体稀有气体的同位素实验得出: 3He/4He, 20Ne/22Ne和40Ar/36Ar比值变化分别在0.08~4.45 Ra, 8.8~10.2和306~430之间, 且南山矿段矿物流体包裹体具有较高的3He/4He, 20Ne/22Ne比值, 北山矿段的矿物流体包裹体持有较低3He/4He比值. 从其成矿流体起源与演化以及与矿化阶段的对应关系、成矿时代角度分析, 该矿床的初始热流体应是来自有地幔柱型地幔/软流圈流体参与的洋壳部分熔融产生的熔体, 并与伊泽奈崎(Izanagi ocaneic plate)板块向古亚洲大陆俯冲的大陆边缘环境相对应(123~102 Ma); 北山矿段细脉浸染型矿体是高温含矿流体上升、沸腾的前缘流体与年轻地壳流体发生强烈混合作用后的混合流体交代、结晶作用形成, 胶黄铁矿为主的硫化物石英脉是随后的高温含矿流体充填作用形成; 南山矿段磁黄铁矿为主的硫化物石英脉是中温含矿流体以充填方式为主沉淀结晶形成, 纯硫化物脉是再度上升的中温含矿流体沸腾后的富矿流体充填、沉淀结晶作用形成. 其成矿的动力学过程初步概括为: (1) 伊泽奈崎板块俯冲去气、脱水或部分熔融作用形成含流体、矿质的埃达克质岩浆; (2) 熔体与流体分离形成埃达克质岩浆和含矿热流体; (3) 含矿流体先后上升、并经二次沸腾作用最终形成细脉浸染状与脉状共生的富金铜矿床. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(7)
作为大陆地壳的重要组成部分,花岗岩一直是地质学中经久不衰的研究课题.从小型岩枝、岩脉,到大型岩基,花岗岩在不同尺度上表现出结构、构造、矿物组成及化学成分的不均一性.对导致花岗岩成分变异的原因,目前学术界则存在不同的认识.争论的焦点在于,花岗岩浆是否能够发生有效的结晶分异作用,以及如果有的话,将发生何种类型的结晶分异作用.本文通过资料的归纳与整理认为,尽管花岗岩浆由于较高的SiO_2含量导致其较高的粘度,但花岗岩浆的结晶分异作用既有野外宏观地质资料证据,也有微观尺度矿物组成及其成分变化的证据,更有大量地球化学资料的支持.这些资料显示,单纯的重力分异并不是花岗岩浆结晶分离作用的主导机制.相反,流动导致的分异可能是花岗岩浆成分变异最主要的原因.根据结晶分异程度,花岗岩可划分为低分异花岗岩、高分异花岗岩以及与之伴生的堆晶花岗岩,它们都将是未来花岗岩岩石学研究的前沿.在大型岩浆房中,高分异花岗岩的出现主要与它的高温及富挥发分相关;而沿伸展构造的侵位也是花岗岩浆能够发生强结晶分异作用的重要控制因素.在高度结晶分异作用情形下,花岗岩浆较长的结晶时间使其极易受到围岩同化混染的影响.因而,花岗岩在很多情况下并不能反映源区的特征及岩浆形成的物理化学条件.从目前的研究来看,高分异花岗岩有可能是大陆地壳成分成熟度的重要标志,且与W、Sn、Nb、Ta、Li、Be、Rb、Cs和REE等稀有金属成矿作用关系密切. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(11)
南岭及邻区分布一系列与中生代花岗岩有关的锡矿床,这些岩石可以是含角闪石黑云母花岗岩,或是(黄玉)钠长石-(铁)锂云母花岗岩,其岩石化学特征指示它们分别对应于准铝质和过铝质花岗岩.细致的矿物学研究表明它们具有完全不同的矿物学特征.准铝质含锡花岗岩的矿物学特征表现为:(1)角闪石、黑云母、条纹长石等组成特征性的造岩矿物组合:(2)标志性副矿物榍石、磁铁矿等显示其原始岩浆具有较高的氧逸度;(3)含锡矿物为锡石、黑云母、榍石等;(4)锡石的成分比较纯,微量元素含量低.过铝质含锡花岗岩的矿物学特征主要表现为:(1)铁锂云母-锂云母、钾长石、钠长石为典型造岩矿物;(2)富铝矿物黄玉是较常见的副矿物,与花岗岩铝过饱和特征相符;(3)锡石是重要的锡矿物,且富含Nb、Ta.造成两类含锡花岗岩显著矿物学差异的原因可能包括熔体的氧逸度、挥发组分和岩浆分异程度的差异.氧化型准铝质花岗岩熔体中锡以四价为主,这导致锡容易富集在含钛的造岩矿物或副矿物中,在岩浆结晶分异阶段形成富锡矿物;这些富锡矿物可成为含锡花岗岩的标志性矿物.相对还原的过铝质花岗岩熔体中锡以二价为主,不易进入造岩矿物和副矿物,常常在岩浆结晶分异阶段形成岩浆成因的锡石;因此,岩浆成因锡石成为这类花岗岩的重要成矿和找矿标志.岩浆性质和锡在两类花岗岩岩浆中地球化学行为的差异,导致形成的矿床类型有所不同.准铝质花岗岩主要形成岩体浸染型、绿泥石-石英脉型、云英岩型、矽卡岩型等矿床,而过铝质花岗岩除形成云英岩型、矽卡岩型、石英脉型等矿床外,更易形成岩体浸染型锡矿化. 相似文献
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鄂尔多斯盆地东胜地区砂岩型铀矿成岩作用研究 总被引：5，自引：0，他引：5
为了解东胜地区砂岩型铀矿含矿砂岩的成岩演化与成矿响应,进而探讨该矿床的成因,采用了薄片鉴定、电镜扫描、电子探针、能谱分析、阴极发光、同位素分析及包裹体测温等多种分析方法,对东胜地区直罗组砂岩进行了详细的成岩作用研究.研究表明,直罗组含矿砂岩的岩石类型主要为岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩;成岩矿物有粘土矿物、碳酸盐、硅质矿物和铁质矿物;砂岩的物性明显受到成岩作用的控制,物性良好的砂岩有利于成矿流体在其中运移、存储并最终成矿.直罗组砂岩经历了早成岩阶段A,B期和表生成岩阶段;成岩环境演化可分为酸性氧化-碱性还原-酸性-氧化还原、酸碱过渡阶段;铀分别以预富集的铀酰离子、活化的铀酰离子、分散吸附状铀和铀矿物沉淀的形式存在.研究指出,在表生成岩阶段,砂岩型铀矿的形成不仅与氧化-还原过渡环境有关,而且与酸性-碱性过渡成岩环境密切相关;氧化-还原、酸性-碱性过渡带有利于铀在砂岩中富集成矿. 相似文献