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        巖漿混合的證據(jù)—MME包體的特征及形成過

        2014-09-09 08:25:48程徐升楊永飛
        科技經(jīng)濟(jì)市場 2014年5期
        關(guān)鍵詞:巖漿混合過程

        程徐升 楊永飛

        摘 要:本文簡要介紹巖漿混合的證據(jù)-MME包體的特征及形成過程。

        關(guān)鍵詞:巖漿;混合;過程

        1 簡介

        我們?cè)诨◢弾r中??梢砸姷桨瞪w。關(guān)于這些暗色包體的成因自20世紀(jì)70年代以來一直存在兩種觀點(diǎn)。一種是殘留體說,認(rèn)為這些包體是地殼巖石發(fā)生深融作用產(chǎn)生花崗巖巖漿后殘留下來的偏基性的難熔殘余。另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為,暗色微粒包體是基性巖漿與酸性巖漿混合過程中的產(chǎn)物。Didier和Barbarin在他們的著作中將花崗巖中的暗色包體分為了三種:捕擄體、殘留體和鎂鐵質(zhì)暗色包體。鎂鐵質(zhì)微粒包體又稱鎂鐵質(zhì)微?;◢弾r類包體或鎂鐵質(zhì)巖漿包體,其英文縮寫均為MME。

        2 鎂鐵質(zhì)包體的主要特征

        (1)成分特征:MME包體顏色從黑色到灰色不等,但均比寄主巖深。成分主要為鎂鐵質(zhì)和閃長巖質(zhì),與寄主巖相比更加的基性,成分點(diǎn)也比較分散。MME主要礦物的種類在包體和寄主巖中相似,且均為巖漿巖礦物組合。但一般說來,Si、K、Na+K、K/(Na+K),石英和長石在寄主巖中更富,而其它元素以及鐵鎂礦物在包體中更富。但在酸性的包體-寄主巖對(duì)中也可達(dá)到成分的平衡,尤其是Mg、Ca、Ti、長石等組分。寄主巖中的黑云母Al、Fe含量較高,而包體的黑云母Si、Mg含量較高。但多數(shù)鐵鎂礦物的Mg#比值在包體和寄主巖中卻很接近。斜長石中An的含量在二者中相近。雖然包體為基性或中性成分,但其斜長石卻是低鈣長石,有時(shí)可以具有高鈣長石的核。

        (2)結(jié)構(gòu)特征:MME為巖漿結(jié)構(gòu)。典型的結(jié)構(gòu)有微粒-細(xì)粒結(jié)構(gòu),斑狀結(jié)構(gòu)及嵌晶結(jié)構(gòu)等。

        (3)構(gòu)造特征:包體大小變化較大,從幾厘米到幾十厘米,最大達(dá)幾米直徑,大多數(shù)在數(shù)厘米到半米之間。最常見的形狀為渾圓狀、橢球狀、卵狀,有時(shí)也可以見到各種不規(guī)則的或拉長的形狀,角礫狀。

        3 MME包體對(duì)巖漿混合的記錄

        鎂鐵質(zhì)巖漿進(jìn)入長英質(zhì)巖漿后,由于溫度和溫度的差異,二者會(huì)發(fā)生熱的反應(yīng)和物質(zhì)的反應(yīng)。MME包體特征的成分和結(jié)構(gòu)就記錄了這些反應(yīng)。

        (一)熱交換

        高溫的鎂鐵質(zhì)巖漿在進(jìn)入低溫長英質(zhì)巖漿后,會(huì)與長英質(zhì)巖漿之間發(fā)生熱擴(kuò)散。當(dāng)鎂鐵質(zhì)巖漿比例較大,溫度較高時(shí),與長英質(zhì)巖漿之間達(dá)到熱平衡的時(shí)間較長;當(dāng)包體較小時(shí),溫度較低,熱擴(kuò)散的時(shí)間則較短。MME包體中的一些結(jié)構(gòu)就記錄了巖漿混合過程中的熱擴(kuò)散過程。早期快速結(jié)晶的鐵鎂礦物、斜長石被慢速結(jié)晶階段的嵌晶狀石英和鉀長石所包裹。這種結(jié)構(gòu)形成鎂鐵質(zhì)巖漿經(jīng)歷了兩大結(jié)晶階段。第一階段為快速結(jié)晶階段,較熱的鎂鐵質(zhì)巖漿與較冷的酸性巖漿遭遇后,快速降溫達(dá)到與花崗巖漿相同的溫度,即達(dá)到熱平衡。第二階段為相對(duì)慢速結(jié)晶的過程,這時(shí)MME包體的殘余巖漿或經(jīng)混合作用改造的巖漿,與其寄主花崗巖漿以相同的速度冷卻。這時(shí),石英和鉀長石也結(jié)晶出來,形成較大晶體,甚至形成嵌晶結(jié)構(gòu),包裹早期結(jié)晶的鐵鎂礦物、斜長石、副礦物。

        (二)物質(zhì)交換

        由于成分上的差異,相互接觸中,鎂鐵質(zhì)巖漿與長英質(zhì)巖漿之間物質(zhì)交換。這會(huì)造成兩種巖漿成分上的變化。鎂鐵質(zhì)巖漿和長英質(zhì)巖漿的物質(zhì)交換方式主要包括機(jī)械交換和化學(xué)擴(kuò)散。

        (1)鎂鐵質(zhì)巖漿和長英質(zhì)巖漿的機(jī)械交換包括巖漿團(tuán)和晶體的交換。小的鎂鐵質(zhì)巖漿團(tuán)進(jìn)入長英質(zhì)巖漿中后,迅速失熱、固結(jié),形成鎂鐵質(zhì)包體。

        (2)鎂鐵質(zhì)巖漿和長英質(zhì)巖漿的化學(xué)擴(kuò)散發(fā)生在熱平衡之后。這是因?yàn)榛瘜W(xué)擴(kuò)散發(fā)生化學(xué)擴(kuò)散比熱擴(kuò)散的速率要小幾個(gè)數(shù)量級(jí)?;瘜W(xué)擴(kuò)散會(huì)造成包體和寄主巖之間化學(xué)平衡。

        在物質(zhì)交換過程中,這兩種交換方式是共同進(jìn)行的。機(jī)械交換可以使包體和寄主巖巖漿之間的接觸面積增大,以及使包體外圍的寄主巖巖漿不斷更新,保持包體和寄主巖漿之間成分上的差異,從而促進(jìn)化學(xué)擴(kuò)散。

        4 MME包體的形成

        (一)控制因素

        MME包體作為巖漿混合不均勻的產(chǎn)物,形成受控于兩種巖漿的的成分、含水量、溫度、粘度、結(jié)晶度、大小和相應(yīng)的流變學(xué)特征等因素,主要受控于鎂鐵質(zhì)巖漿和長英質(zhì)巖漿的粘度。

        (二)形成位置

        由于巖漿在巖漿房、巖漿通道等的任何一個(gè)層位均可進(jìn)行混合,所以MME包體的也可以在多個(gè)層位產(chǎn)生。

        (1)在巖漿房中,包體的形成主要受控于巖漿比例的不同。早期,幔源巖漿剛進(jìn)入下地殼,引起下地殼熔融,使其產(chǎn)生熔體。這時(shí),由于鎂鐵質(zhì)巖漿比例較大,整個(gè)巖漿房的巖漿溫度較高,粘度較小。兩種巖漿之間的對(duì)流攪動(dòng)可以使巖漿混和的較均勻,形成鈣堿性長英質(zhì)巖漿。這時(shí),一種組分中的斑晶會(huì)可能被蝕變及被運(yùn)移到另一種組分中,形成捕擄晶。這造成混合巖漿中存在大量捕擄晶隨著地殼的進(jìn)一步熔融,長英質(zhì)的巖漿的比例逐漸變大,巖漿房巖漿溫度變低,粘度較大,使得兩種巖漿之間的物質(zhì)交換受到限制。通過巖漿之間的對(duì)流和攪動(dòng),鎂鐵質(zhì)巖漿進(jìn)入長英質(zhì)巖漿中會(huì)淬冷成為MME包體。

        (2)在巖漿通道中,兩種巖漿的物理化學(xué)性質(zhì)的差異會(huì)導(dǎo)致巖漿之間的攪動(dòng)但由于時(shí)間較短,導(dǎo)致巖漿之間無法充分地進(jìn)行物質(zhì)交換,從而產(chǎn)生MME包體。

        (3)在巖漿上升就位過程中,由于粘度不同,巖漿的流動(dòng)可以導(dǎo)致MME在花崗巖巖體中的局部富集,或形成多成因包體群,與捕擄體、同源包體、殘留體及鉀長石等伴生。在巖漿停止流動(dòng)之后,且沒有完全固結(jié)之前,MME包體會(huì)和寄主巖漿發(fā)生化學(xué)擴(kuò)散。大量的化學(xué)擴(kuò)散會(huì)造成包體和寄主巖之間的同位素的均一,而局部的化學(xué)擴(kuò)散會(huì)造成包體具有細(xì)粒的邊部、斑狀過渡帶及長英質(zhì)暈。

        5 總結(jié)

        MME具有巖漿巖礦物組合和巖漿結(jié)構(gòu),是巖漿混合不均勻的產(chǎn)物。MME包體記錄了巖漿混合作用中發(fā)生一系列熱和物質(zhì)的反應(yīng)。這些反應(yīng)主要受控于兩種巖漿的物理化學(xué)條件。其中熱交換主要與包體的大小、溫度有關(guān);物質(zhì)交換與包體的成分、含水量、溫度、粘度、結(jié)晶度、大小和相應(yīng)的流變學(xué)特征等因素均有關(guān)系,主要受控于包體殘余巖漿和寄主巖巖漿之間的粘度。

        參考文獻(xiàn):

        [1]莫宣學(xué),肖慶輝,喻學(xué)惠,等.2002.花崗巖類巖石中巖漿混合作用的時(shí)間與研究方法?;◢弾r研究思維與方法:53-70.

        [2]Koyaguchi, T., 1985. Magma mixing in a conduit. J VOLCANOL GEOTHERM RES 25, 365-369.

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