高级岩浆岩岩石学 第八章 岩浆起源和演化.ppt

1、岩浆起源熔融与部分熔融,熔融作用（melting源岩全部发生熔融形成岩浆的过程富硅的矿物先熔融（熔融温度较低），后结晶；富铁镁的矿物后熔融，早结晶深熔作用（anatexis指的是变质岩尤其是混合岩形成过程中地壳岩石发生分异和部分熔融的过程。,第八章岩浆起源与演化,,部分熔融（partialmelting岩石中仅部分矿物发生熔融在加热过程中，具有最低熔融温度的矿物首先熔融；在冷凝过程中具最低熔融温度的矿物最后结晶；部分熔融体是富硅（SiO2的,未熔的残余是富FeO,MgO的；大洋（玄武岩）地壳是由贫硅的地幔岩部分熔融形成的；部分熔融形成的岩浆会聚积和迁移进入岩浆房（分凝和上升作用）,二面角（dihedralangle，）与熔体分凝能力,Illustrationofthedihedralangleqofmeltdropletsthattypicallyatmultiplegrainjunctions.AfterHunter1987InI.Parsonsed.,OriginsofIgneousLayering.Reidel,Dordrecht,pp.473-504.,-IncreaseT-DecreaseP-AddWater,2、Why熔融原因,,（1）热的作用温度随深度增加，俯冲板片被加热而发生熔融（火成岩矿物的熔融温度一般为700o－1100oC在伸展背景下地幔对流（软流圈上涌）玄武岩浆底侵作用例子俯冲带,CrustalGeothermalGradients,,CrustalRocksMelt,convectioninthemantle,models,observedheatflowwarmnearridgescoldovercratons,fromhttp//www.geo.lsa.umich.edu/crlb/COURSES/270,fromhttp//www-personal.umich.edu/vdpluijm/gs205.html,GlobalHeatFlow,（2）压力的作用随压力增大，矿物的熔融温度增高；热的地幔岩石会由于压力降低而发生熔融例子热点和洋中脊,（3）挥发份的作用降低熔融温度,PlagioclaseWater-saturatedvs.DrySolidi,MORB减压熔融,3、Where岩浆产生的构造背景举例,MantlePlumes-“Hot”or“Wet”Spots,,SeismicTomographicImageofIcelandPlume,FromICEMELTSeismicExperiment-Wolfeetal.,1997,Contourof-2.5shearwavevelocityanomaly,,SuperPlumes,Fromwww.seismo.berkeley.edu/gung/_Qplume/,VolcanicHotSpotsonEarth’sSurfacedots,,,Globalshearwavevelocityanomaliesindeepmantle,,,VolatileFluxingMantleWedge,VolatileFluxingofMantleWedge,DowngoingSlabCrustalMelting,PrimitiveMantleMeltsvs.RemeltingoftheLowerCrust,岩浆底侵作用,,IslandArcPetrogenesis,,Aproposedmodelforsubductionzonemagmatismwithparticularreferencetoislandarcs.Dehydrationofslabcrustcauseshydrationofthemantleviolet,whichundergoespartialmeltingasamphiboleAandphlogopiteBdehydrate.FromTatsumi1989,J.Geophys.Res.,94,4697-4707andTatsumiandEggins1995.SubductionZoneMagmatism.Blackwell.Oxford.,4、不同源区的产生的岩浆类型,地幔玄武岩浆、碧玄岩浆、霞石岩浆、苦橄岩浆、科马提岩浆、金伯利岩浆、碳酸岩岩浆；地壳花岗岩类；俯冲带（地幔、洋壳、陆壳）a.俯冲洋壳由于脱水，产生含Si高的流体，以产生“安山岩浆”,埃达克岩adakiteb.地幔楔性区从靠近大洋的岛弧拉斑玄武岩TH，向大陆K增高，变成碱性玄武岩浆c.陆壳钙碱性I型花岗岩和酸性火山岩,二、岩浆演化（岩浆分异）（DifferentiationofMagmas,自然界岩浆岩类型多种多样，岩浆岩多样性原因①岩浆的不同起源－→原生岩浆的多样性②岩浆的复杂演化－→进化岩浆的多样性岩浆主要通过以下作用而发生成分改变分异、同化混染、岩浆混合作用,火成岩成分的多样性,Analysesofaglobalsampleof41,000igneousrocksofallages,46.7（1）分散在宽的范围内,53.3的样品聚积在中心带内（2，3，4）,,,,分异作用的主要类型1、封闭系统的分异作用（1）结晶分异作用（晶体－熔体之间的分异）重力分异、流动分异、压滤作用、熔体对流分异（2）不混熔熔体的物理分异（3）熔体－流体分离2、开放系统的分异作用（1）围岩混染物的同化作用（2）两种或多种不同岩浆的混合（3）AFC同时发生结晶分异与同化混染）,,（一）结晶分异作用,（晶体－熔体之间的分异）重力分异、流动分异、压滤作用、熔体对流分异,A.CrystalSettling重力分异,岩浆中晶体的重力沉降分异，需要克服岩浆对晶体的浮力和与岩浆之间的粘滞摩擦力以及岩浆上升速度。晶体能否从岩浆中沉降分异，取决于晶体与岩浆的密度差Δρ、晶体直径B和岩浆的粘度η。当岩浆中晶体的含量不高时，晶体在岩浆中的下沉速度可用斯托克斯定律来计算VsgΔρB2/18η,PlagioclaseDifferentiationMechanisms,Gabbro-PlanePolarizedLight,Plagioclasezoning,CrystalSettling,,zonedplag,Perthiticpyroxene,,MagmaticCross-BedsinSkaergaardLayeredIntrusion,Fromhttp//www.uoregon.edu/dogsci/kays/313/plutonic.html,CrystalFractionationofmagmasastheyrise,TholeiitealkalinebyFXatmedtohighPNotatlowPThermaldivideAlinpyroxenesatHiPLow-PFXhi-Alshallowmagmas“hi-Al”basalt,SchematicrepresentationofthefractionalcrystallizationschemeofGreenandRingwood1967andGreen1969.AfterWyllie1971.TheDynamicEarthTextbookinGeosciences.JohnWiley,岩浆作用对地壳成因的意义,大陆壳，相当于花岗闪长岩成分，必须至少经历两阶段岩浆事件才能产生（1）地幔物质熔融产生镁铁质岩浆；（2）镁铁质岩浆分异产生花岗岩留下更富铁镁的堆积岩，或镁铁质岩浆重熔产生花岗质熔体和更富铁镁的残余；（3）富铁镁的堆积岩或残余再循环返回到地幔－拆沉作用或热剥蚀作用。,,