| 单词 | 岩浆作用 |
| 释义 | 【岩浆作用】 岩浆从地壳或上地幔中产生，之后从源区分凝聚集侵入到地壳上部或喷出到地表，演化生成了多种岩石，在此过程中发生过多种作用。20世纪30年代以来，许多学者对此作出了卓越的贡献。50年代后期特别是60年代以来，岩浆起源过程和动力学研究是一个热点，其中包括岩浆源区的结构、热状态、岩浆产生的物理化学过程等。Presnall(1969)提出由源岩部分熔融产生岩浆的概念，分出平衡熔融和分离溶融两种类型，得到了广泛的支持。一般认为岩浆来源于上地幔或地壳，上地幔是橄榄岩质的，大洋地壳是玄武质的，大陆下地壳是玄武质的，上地壳是花岗质的。地幔是不均一的，地壳就更加不均一，无论是地幔或是地壳都有许多个成分和状态不同的层，而且在长期的地质演化中不断发生着某些元素的亏损和富集(Wilshire，1984；Grant，1985；Schilling，1985)。 岩浆源区物理状态的研究引起了广大学者的关注，计算了现代地球内部的地温曲线(Clark等，1977；Lubimova，1976)。在正常情况下，上地幔及地壳并未处于熔融状态，是在地幔低速层达到始熔温度。在地幔的60～200km深度范围内，地温线与地幔固相线相距最近，是有利于岩浆产生的深度(Wyllie，1979)。岩浆的产生需要有另外的热能供应，如放射性同位素衰变、地球早期陨石的冲击、岩石圈板块消减至深处增温、重力压实、断裂剪切摩擦生热等都可使温度增高，近年来探讨花岗质岩浆产生时常常解释为玄武质岩浆贯入带来了热量使地壳岩石熔融(Cobbing等，1972；Hildreth，1979)。Wilson(1963)提出了“热柱”假说，解释了夏威夷海山链火山岩浆的成因。Smith(1980)，Condie(1982)、Gupta等(1984)认为热柱在大陆上也有显示。Anderson(1981)认为地幔内有热柱储集层。热柱提供的热能使地幔或地壳熔融。断裂发生时因降低了物质的溶点，也诱发了部分熔融。岩石圈中热的塑性岩块的底辟上升也是发生熔融的一种机制。熔融体从源区分凝聚集是当前人们关心的课题，提出了多种机制，如浮力、负荷压力、侧压力、蒸气驱动、底辟过程中熔体分凝等。多数人不怀疑玄武质熔体可以从地幔中萃取，硅质熔体从部分熔融层中发生厘米级至米级的分凝是人们公认的，但它们能否聚集成公里级的熔体，能否穿过地壳上升到高层位，对此存在着争议(Wickham，1989)。现在认为生成的岩浆类型或与源岩类型有关(Bailey等，1980)，或者岩浆类型是源岩部分溶融程度、岩浆分凝深度的函数，例如由地幔产生玄武岩及碱质岩浆的类型与部分熔融程度及岩浆分凝深度有关(Green，1973；Clague等，1982；Elthon等，1984)。Wyllie(1981)证实挥发分主要是CO2对碱性超基性岩和金伯利岩岩浆的产生有重要作用。岩浆上升及侵位机制是岩浆作用研究领域中的又一热点。岩浆沿岩石圈中的张性断裂上升，或喷出地表形成火山岩，或侵入地壳中形成各种侵入岩。长期以来对巨大体积的岩体，尤其是花岗质侵入体占有的空间如何获得这一问题一直困惑着地学界。近期的研究为空间问题最终解决奠定了基础。片麻岩穹隆是太古界地层出露区最普遍的花岗岩构造，底辟是穹隆的进一步发展，气球膨胀作用是靠接触带围岩的压扁变形给深成岩体提供了空间，火口沉陷作用导致了环状杂岩体的侵位(Castro，1987；Bateman，1985；Bussell，1985)。岩浆房这个老概念80年代以来的研究又有新的发展，重力及其他地球物理测量证明在火山之下及详脊轴部等地存在着岩浆房，对岩浆房的形态、结构、埋深、岩浆房内的分带性和化学梯度、岩浆房的演化机理如分异作用、混合作用、同化作用以及熔融作用等，提出了新颖的但却颇有分歧的看法(Dowty等，1982；Hildreth，1981；Trial等，1988、1990；Grove等，1988；Lesher，1990；Duffield等，1992)。岩浆结晶过程中发生分异作用的理论至今仍统治着火成岩石学的理论领域。Bowen(1928)的早期工作奠定了这一理论的基础。近代的研究证实Bowen提出的反应原理及分异作用的规律对低压高氧逸度条件下玄武岩浆的演化是有效的，低压低氧逸度条件下岩浆具有富铁演化的趋势(Osborn，1962、1980)，高压下的分异复杂的多，富碱岩石也有其独特的分异趋势。近年提出的边界层分离结晶理论得到了广泛的支持，它和传统的均一结晶作用不同，岩浆成分演变有不同的成分变异趋势(Nielsen等，1992)。Fenner(1926)是同化作用早期观念最强有力的倡导者之一。50年代以来对大陆拉斑玄武岩、造山带安山岩、花岗岩等的研究中，许多学者强调了大陆地壳物质的参与，并且做了定量估计。Bunsen(1851)在研究冰岛及其它地区火山岩时，提出了玄武岩浆和流纹岩浆混合生成玄武岩－安山岩－流纹岩系列火山岩的概念，但多年来未得到重视。自从痕量元素应用于岩石成因研究、区分出了岩浆混合作用的化学模型，岩浆混合作用的观念又重新兴起(Canlagrel等，1984)。Didier(1987)认为花岗岩中基性微粒包体的存在表示了基性岩浆与酸性岩浆的不完全混合。目前岩浆混合作用的地质学、岩相学判别标志尚缺乏明确的概念。早年硅酸盐实验研究时曾提出过岩浆中发生过熔离作用。由于熔离相的成分与天然岩石相差太远，熔离作用在成岩中的地位一直没得到确认。近年的实验研究(Roedder，1978、1983；Naslund，1983)和天然岩石的研究都证实了自然界发生过熔离作用，但是问题的关键在于分熔产生的两种液相如何分别聚集成为独立的岩浆体，这是一个未能解答的难题。现在普遍认为，岩浆生成之前的源区可能发生过交代作用或亏损事件。尤其是在富碱岩浆的产生中，碱性交代作用是岩浆产生的先导(Fitton等，1987)。现在较普遍的认为岩石圈的不同部位对岩浆的生成及演化都做出过贡献(Flower，1991)。岩浆生成前源区发生过亏损或富集，在岩浆变成岩石的过程中曾经发生过多种作用，目前正对各种作用及岩石圈不同层位对演化着的岩浆的贡献作出定量估计，在这方面痕量元素及同位素资料起着关键作用。60年代以来，利用痕量元素定量模拟火成岩的成因获得了巨大发展。首先是矿物／熔体分配系数概念的提出和将这一概念应用于岩石学研究(McIntire，1963；Gast，1968)，测定了不同岩石中一些矿物的分配系数(Schnetzle等，1970；Arth等，1976；Gast，1968)，从而使模拟计算成为可能。在这一进展中建立了平衡结晶、雷利分离结晶、平衡熔融、分离熔融、收集熔融、岩浆混合等模型。然而目前在分配系数的选择上存在着诸多疑难。80年代以来认识到利用各种协变图可以消除总分配系数和液相分数不确定性的影响。同位素测定结果也广泛用于岩石的成因研究，70年代以来测定了典型构造环境生成的岩石Sr、Pb、Nd等同素比值，借以判断岩浆源区，计算岩浆熔体中地壳、地幔的参与程度。最近的模拟计算使许多人认为岩浆产生及演化中发生了多种作用，计算了各种作用的比重，更加支持成岩的综合模式。实验岩石学的成果始终是火成岩成因理论的强大支柱。自19世纪前半叶就开始了实验岩石学研究，1907年华盛顿Carniegie研究所地球物理实验室提出了著名的Bowen反应原理和结晶分异作用的学说，奠定了火成岩的理论基础。他先是做了干体系的实验研究，之后开始了含水体系的研究。60年代以后合成体系的高压试验证明增高压力地幔岩石初始熔体硅酸饱和度降低，含碱度增高(Kushiro，1968)，随着含水量的增高熔体的硅酸饱和度增大(Kushiro，1972)。CO2的存在，可以形成硅酸极不饱和的熔体，在压力很高时甚至生成碳酸岩熔浆(Wyllie等，1981)。橄榄石(Fo=91)于8．5GPa条件下可在玄武岩熔体中漂浮(Fujii等，1987)。目前已能使硅酸盐实验达到25GPa，可以模拟下地幔顶部的压力(Ohtani，1987；Takahashi等，1986、1987)。对硅酸盐熔浆的性质有了进一步的了解，有些强解聚岩浆的粘度是随压力增高而增高，多数岩浆的粘度是随压力增高而降低(Brearley等，1987)。岩石学的实验研究是向着更接近于成岩的实际条件的方向发展，给火成岩成因理论的完善提供着更多的支持。【参考文献】：1 Yoder H S. Generation of basaltic magma, National Academy of Sciences,Washington,D C,19762 Pitcher W S. The nature, ascent, and emplacement of granite magma,Geol Soc London J,1979,136:627～6623 Yoder H S. The evolution of the igneous rocks,Fiftieth anniversary perspectives. Princeton University Press, 19794 McBirney A R. Igneous petrology, Freeman, Cooper and Company, 19845 Huang W L. Wyllie P J. Phase relationship of Gabbrotonalite - granite - water at 15Kbar with application to differentiation and anatexis, American Mineralogist, 1986)(长春地质学院林景仟研究员撰) |
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