地大北京-岩浆系统的复杂性

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地大北京-岩浆系统的复杂性,地大北京-岩浆系统的复杂性,内容,岩浆系统的基本属性,冻结岩浆房的活化,宽谱系岩墙群（WSDS）,岩浆系统的成熟度,由复杂性引出的话题,内容岩浆系统的基本属性,一、岩浆系统的基本属性,Zellmer&Annen,2008,一、岩浆系统的基本属性Zellmer&Annen,20,传统的岩浆定义,Naturally occurring mobile rock material,generated within the Earth and capable of intrusion and extrusion,from which igneous rocks are thought to have been derived through solidification and related processes.It may or may not contain suspended solids(such as crystals and rock fragments)and/or gas phases.(Gary et al.,1973),Molten rock material;always contains a melt in which there are dissolved volatiles and commonly suspended crystals.（Best,2013）,传统的岩浆定义Naturally occurring mob,火成岩理论科学化过程中的改变,Wilson M.1993,岩浆是一种基本地球物质；,岩浆=熔体，晶体是熔体固结过程的产物，流体是岩浆固结过程的副产品；,岩浆是一种理想系统，所有岩浆过程都可以用平衡热力学解释；,不符合平衡热力学的现象不是岩浆系统的本质属性。,火成岩理论科学化过程中的改变Wilson M.1993岩浆,流行火成岩理论中的岩浆定义,地壳深部或上地幔物质部分熔融而产生的炽热熔融体。其成分以硅酸盐为主，并溶解有挥发分。岩浆具有一定的黏度。它在构造运动或其他内力的影响下，可以侵入地壳或喷出地表，经冷却固结后形成各种火成岩。（地质辞典，1981）,是在地幔或地壳深处形成，炽热、粘稠，以硅酸盐为主要成分，含有挥发分和晶体的熔融体。岩浆可以全部由液相的熔体组成，也可以是熔体、固体物质（晶体或岩石碎块）和挥发分的混合物。尽管岩浆以硅酸盐成分为主，但也发现有碳酸盐等成分的岩浆。（桑隆康，马昌前.2012）,流行火成岩理论中的岩浆定义地壳深部或上地幔物质部分熔融而产生,岩浆的温度(,t,),在此表中，基性玄武岩岩浆温度最高，其次为安山质岩浆，流纹质岩浆温度最低。,岩浆的温度(t)在此表中，基性玄武岩岩浆温度最高，其次为,岩浆的粘度（）（viscosity）,岩浆的粘度与多种因素相关，如岩浆的成分、结构、温度、压力及所含的挥发分等都对粘度的大小有影响。岩浆中SiO,2,、Al,2,O,3,、Cr,2,O,3,含量高，可使粘度增大，最明显的影响是SiO2，据测定，纯橄榄岩熔体粘度为0.03-0.1 Pas；辉长苏长岩熔体为0.7-25 Pas，闪长岩熔体为3.8-25 Pas（它们的SiO,2,含量分别为38%，47%，和60%左右）。超基性岩低于基性岩约3个数量级。,岩浆的粘度（）（viscosity）岩浆的粘度与多种因素相,岩浆中挥发分含量,岩浆中挥发分含量,岩浆上升和侵位的主要控制因素,式中w为岩墙宽度，g为重力加速度，,h,为岩浆黏度，,Dr,为岩浆与围岩之间的密度差,Rubin,1995,岩浆上升和侵位的主要控制因素式中w为岩墙宽度，g为重力加速度,重定义岩浆,岩浆是一种至少由熔体、固体、流体等三个端元子系统组成的复杂性动力系统，每两个端元子系统相互结合形成熔体-固体、熔体-流体和流体-固体等三个二元系，分别相当于传统理论中的岩浆系统（岩浆成岩系统，或狭义岩浆系统）、岩浆成矿系统和水-岩（流体-岩石）相互作用系统。,罗照华，2011,罗照华等,2007，2014,重定义岩浆岩浆是一种至少由熔体、固体、流体等三个端元子系统组,二、冻结岩浆房的活化,二、冻结岩浆房的活化,斑晶与基质的关系,斑晶与基质的关系,苦橄岩中的橄榄石晶体群,苦橄岩中的橄榄石晶体群,底垫高温岩浆导致热活化,Couch et al.,2001,底垫高温岩浆导致热活化Couch et al.,2001,流体输入导致活化,罗照华等，2010,流体输入导致活化罗照华等，2010,三、宽谱系岩墙群（WSDS）,池际尚，1960,三、宽谱系岩墙群（WSDS）池际尚，1960,关键科学问题及其基本解,没有演化关系:,每一种脉岩都起源于特定源区岩石的部分熔融，岩浆没有经过明显的演化，是原生、近原生岩浆固结的产物,不止一种原生岩浆:,多种源区岩石达到了固相线温度,小体积:,深部供热不足于保持源区岩石持续熔融，形成的岩浆需要快速分离，并使源区岩石重新回到固相线以下,近同时侵位:,深部热能传递速率极快，岩石圈处于瞬时伸展环境，紧接着强烈挤压,关键科学问题及其基本解没有演化关系:每一种脉岩都起源于特定,源区物质成分与岩石圈结构,罗照华等，2006，岩石学报,熔融曲线:1 饱和水花岗岩固相线(据Patino Douce&McCarthy,1998),2 饱和水英云闪长岩固相线,3 角闪石分解曲线,4 英云闪长岩脱水熔融曲线(以上曲线据Patino Douce,2005),5 饱和水玄武岩固相线(据Falloon&Green,1989,转引自Leeman&Harry,1993),6 干玄武岩固相线(据Thompson,1975,转引自Leeman&Harry,1993),7-亏损地幔橄榄岩熔融体系(据Asimow et al,2004),其中左边的粗实线为饱和水橄榄岩固相线,右边粗实线为干橄榄岩固相线,蓝色细线为不同水活度条件下橄榄岩固相线,棕色虚线为地幔橄榄岩绝热底辟上升曲线(基于150km深度软流圈顶界温度为1340和绝热底辟温度梯度为0.3/km),红色点线为不同地热梯度的地温曲线.a.华北克拉通岩石圈-软流圈结构剖面据Gao et al(1998),樊祺诚等(1998),史兰斌等(2000)资料编绘,b.根据文献资料编绘的实验相图,c.柴达木地区岩石圈结构剖面据邓晋福等(1995)修改.,源区物质成分与岩石圈结构罗照华等，2006，岩石学报熔融曲线,脉岩组合的多源区岩浆成因模型,拆沉作用与多源区、近同时、低程度部分熔融,脉岩组合的多源区岩浆成因模型拆沉作用与多源区、近同时、低程度,四、岩浆系统的成熟度,F=C-P+2,F,C-P+2,据Zellmer&Annen（2008）修改,四、岩浆系统的成熟度F=C-P+2FC-P+2据Zellm,岩浆过程的时间尺度,Turner and Costa,2007,岩浆过程的时间尺度Turner and Costa,200,两类极端的岩浆系统,金伯利岩岩浆系统,弧岩浆系统,两类极端的岩浆系统金伯利岩岩浆系统弧岩浆系统,岩浆演化的时空结构,罗照华（2013）,岩浆演化的时空结构罗照华（2013）,五、由复杂性引出的话题,火成岩成因：火成岩的地质学、岩石学、矿物学约束不再是可以忽略！,岩浆相关矿床的成因：“一分为二”还是“合二不为一”模型？,火成岩产出环境：是元素判别图解还是火成岩组合分析？,五、由复杂性引出的话题火成岩成因：火成岩的地质学、岩石学、矿,1、火成岩成因,Marsh,2013,Verma，1997,1、火成岩成因Marsh,2013Verma，1997,过程比来源更重要,对于封闭体系：AB C D，仅凭D的同位素比值如何判别它的源区？,对于开放体系：来自EM1和EM2源区的混合流体导致HIMU源区部分熔融形成的岩浆与DMM源区岩浆发生混合，岩浆来自于哪个源区？,地质体系绝大部分为开放体系！,过程比来源更重要对于封闭体系：AB C D，仅凭D,2、岩浆相关矿床的成因,2、岩浆相关矿床的成因,流体-岩浆混合比岩浆分异更重要,Porphyritic Cu-deposit,Baogutu,Xinjiang.,Porphyritic Cu-Mo deposit,Machangqing,Yunnan.,V,2gr,(,),9,2,=,-,r,r,h,s,l,流体-岩浆混合比岩浆分异更重要Porphyritic Cu-,谢谢！,谢谢！,感谢聆听,感谢聆听,