三组作业

岩浆混合作用的地质意义：
• 混合岩浆的端元岩浆多为镁铁质和长英质 成分, 其中镁铁质岩浆多来自地幔, 而长英 质岩浆的源区则是地壳。有时长英质岩浆 还是热的镁铁质岩浆作用于地壳部分熔融 而形成的。显然, 二者从产生到混合的全过 程已于先期发生壳和幔能量的交换, 尔后又 发生壳和幔物质成分的交换。因此, 这种岩 浆混合作用应是研究壳—幔相互作用的窗 口。
• 3.以端元岩浆的物理状态划分为两液相岩浆的混 合、固—液两相岩浆的混合和两固相岩浆的混合。 单一液相岩浆的是一种理想的情况, 因而两纯液相 的岩浆混合是极少见的, 它只可能发生在近源区。 绝大多数情况下, 因端元岩浆含有结晶物质而实为 固—液两相混合。该混合相中结晶物质的量比直 接影响端元岩浆的物理性质, 如粘度、温度、密度 等, 从而最终制约这种岩浆混合作用; 固态岩浆混 合是指呈塑性且具有不同成分的火山碎屑物质的 混合。
岩浆混合作用的特征十分明显和丰富。中酸性岩中 的镁铁质包体已被认为是岩浆混合的指示体。这些 岩石包体具有下列特征:
• （1）包体常呈等轴状，表明包体岩浆曾以液态球 滴状存在于寄主岩浆中； • （2）由于基性岩浆温度恒高于酸性岩浆（温度超 出约300℃），这类包体常具有淬冷边； • （3）包体有时含有反向脉； • （4）包体中能见到自寄主岩浆捕获的长石捕虏晶。 暗色微粒包体的形成，可用来自深部岩浆房的玄 武质岩浆向浅部酸性岩浆房的注入混合作用来解 释。
• 岩浆混合后能否进行岩浆混合后能否进行有效成分交换的 必要条件是两者岩浆的黏度差。二者黏度差在2 个数量级 之内才能进行充分的混合。低温的高黏度长英质岩浆与高 温的低黏度镁铁质岩浆混合后, 首先达到热力学平衡, 结果 使长英质岩浆温度升高、黏度降低; 镁铁质岩浆恰好相反, 温度降低、黏度升高。两岩浆达到热力学平衡后,温度与 黏度近于相等时, 达到最佳混合状态, 发生混合作用。温度 与黏度相差较大, 且满足混合的条件时, 即在安山岩浆与玄 武岩浆相交的范围内发生混杂作用。随着温度的降低, 安 山岩浆和玄武岩浆的黏度均降低,但玄武岩浆降低的幅度 较大, 两岩浆的温度与黏度相差更大, 只发生注入作用, 基 本上不能进行有效的混合。
• 综上所述, 岩浆混合作 用的基本控制要素为 两岩浆的相对温度和 绝对温度, 它决定着岩 浆混合作用的产物。
混合岩浆黏度( ) 与温度( T) 的关系图
三种岩浆混合的模式：
• 1.研究表明, 进入上地壳的基性岩浆与酸性岩浆存 在再平衡过程, 并分三个阶段进行: 1.热平衡阶段。 包体岩浆遭受快速冷却而结晶出大量的针状矿物 如磷灰石、角闪石等, 形成淬火结构,并伴有体积 缩小现象; 2.活性组分扩散阶段。主岩岩浆中的一 些活性组分K、Na、Si、H2O 等在化学梯度力驱 使下向包体中扩散。随着扩散的不断进行, 偏基性 矿物不断为偏酸性的矿物所交代, 形成完整反应系 列; 3.化学组分全面平衡阶段。因固相线差异, 处 于高度岩浆残余阶段的酸性熔融岩浆不断向接近 固相线的包体扩散,直至酸性岩浆固结。
岩浆混合作用的特征与识别标志：
• 1.在岩石组合上，它往往形成复合岩流、复合岩墙和复合杂岩体，其 内各端元成分间往往具模糊的过渡带或具涌动的接触关系, 有时还发 育反向脉; • 2.在结构构造上, 岩石常表现为矿物之间的不平衡共生, 如橄榄石与石 英、辉石与石英等, 常见有环带结构、文象结构、蠕虫结构和交代结 构等, 发育角砾状、团块状、条带状、阴影状、树枝状、网脉状和斑 杂状等构造; • 3.在矿物学上, 岩浆混合岩中见有熔解的斜长石、钾长石和石英捕虏 晶, 核心被熔解、牌号呈双峰式的斜长石, 钾长石具更长环斑, 辉石转 变为角闪石集合体等; • 4.在岩石化学上, 哈克图、R1-R2图或同分母异分子比值图中岩浆混合 岩的成分投点位于两端元岩石之间, 且呈直线分布; • 5.在地球化学上, 岩浆混合岩的稀土分配曲线位于两端元岩石之间且 呈扇形分布, 对于壳源和幔源岩浆岩, 岩浆混合岩的O, Sr , Nd 和Pb 等 同位素特征值均位于壳幔标准值( 区) 之间。
• 2.Huppert 提出了大陆壳构造背景下的岩浆 混合模式, 并引入陆壳的循序性加热概念, 指出陆壳的物理性质决定了对底侵上升岩 浆的利用效率。较高温度和高延展性的陆 壳会束缚底侵岩浆的上升, 其间俘获热可对 英安质岩浆的熔融起到促进作用, 有利于混 合作用的发生。反之, 较低温度和低延展性 的陆壳则使底侵岩浆的上升变得很容易, 以 致在有利构造位置喷出地表, 而不易发生混 合作用。
岩浆混合作用的类型：
• 1.两种不同成分、不同温度的岩浆混合在一起, 达到热力学平衡时的 岩浆流变学性质明显改变。于是, 岩浆混合能力取决于在达到热力学 平衡时的物理性质。因此, 以岩浆的绝对温度和和相对温度为基础, 将 岩浆混合作用划分为混合作用、混杂作用和注入作用3 种类型, 其基 本特征界定如下。( 1) 混合作用: 参与混合端元的岩浆完全地混合在一 起, 形成均一的新地质体( 岩浆或岩石) 。后者表观上与单一岩浆形成 的地质体几乎没有差别, 但在造岩矿物、地球化学等方面仍然可以识 别。表现为端元岩浆混合时的温度和黏度相差很小, 并且保持液相状 态, 以化学混合方式为主, 是高温环境下的一种混合作用。( 2) 混杂作 用: 参与混合的端元岩浆未完全混合均一, 表观特征明显, 含有丰富的 不平衡标志, 可以识别出成层条带、岩浆团及大量包体的大致轮廓、 形态与成分。其余特征与混合作用相同, 表现为端元岩浆混合时的温 度和黏度相差较大, 以机械混合方式为主, 是中温条件下的一种混合作 用。( 3) 注入作用: 参与混合的端元岩浆相互穿插, 但基本上没有化学 组分的迁移, 两者的接触处没有冷凝边, 能观察到条带状的物质成分交 换,只有机械插入，形成你中有我、我中有你的复杂景观, 为低温条件 下的一种混合作用。
• 2.以端元岩浆化学成分的异同划分为同成分岩浆 混合和异成分岩浆混合。异成分岩浆来自不同的 源区, 它们的混合以镁铁质岩浆与长英质岩浆最常 见, 它的特征是表现直观, 形成的产物十分明显, 利 用它有助于解释火成岩的多样性, 因而研究较多； 同成岩浆往往具有同源性, 这种混合以玄武质岩浆 自身的混合为代表, 它常见于大洋中脊下的岩浆房 内。该岩浆混合的岩相标志不明显, 但在微量元素 和同位素尺度上还是有所表现的。
• 岩浆混合作用是由两种不同成分的岩浆以不同的比例混合， 产生一系列过渡类型岩浆的作用。当今, 岩浆混合作用已 成为岩石学研究领域内一个古老而全新的热点命题。作为 成岩体系中一个重要方式, 岩浆混合作用对于认识成岩过 程、岩浆演化等有着重要意义。但目前，岩浆混合作用研 究仍显不足，有待深入与完善。 • 岩浆混合包括岩浆混合（magma mixing）与混和 （magma mingling）, 对应岩浆的化学混合与机械混和, 是大量火山岩和深成岩在岩浆作用历史中一个重要的岩石 学过程。岩浆混合作用形成的岩石称为岩浆混合岩, 岩浆 混合岩再加上两个端员岩浆岩共同组成的杂岩体, 称为岩 浆混合杂岩体。岩浆混合作用发生在岩浆房补给或火山喷 发过程。
• 3.碰撞-俯冲带作为典型的构造活动区是研 究的热点。板块俯冲环境下, 俯冲洋壳发生 脱水, 产生流体, 导致上覆地幔楔的部分熔 融, 形成玄武质岩浆，上涌的玄武质岩为下 地壳带来高热能和流体,使其部分熔融, 形成 长英质岩浆。当底侵岩浆进一步集中时, 镁 铁质岩浆会沿薄弱带继续上升侵入上部的 长英质岩浆房, 并与之发生混合, 形成一系 列介于两端员之间的过渡型岩石。
• 大陆经过纵向和横向增生使其体积不断增大。大陆纵向增 生主要通过底侵作用来实现,而大陆横向增生则是通过俯 冲—碰撞作用完成的。底侵作用使壳—幔边界聚集了玄武 质岩浆, 它不仅加大了岩石圈的厚度, 而且还使下地壳熔融 并形成新的长英质岩浆, 所以底侵作用提供了岩浆混合作 用发生的物质基础;显然,在由底侵作用而形成的岩浆混合 杂岩体中常含有由底侵玄武质岩浆转变的辉长岩—麻粒岩 质岩体、岩块和包体。因此, 可以通过岩浆混合的端元岩 浆岩并结合这些辉长岩—麻粒岩质的样品来探索大陆的纵 向增生。俯冲—碰撞作用能在板块边界形成岛弧、造山带, 因其内部能量的聚集、释放和物质的汇聚、迁移而伴随广 泛的岩浆混合作用。它包括岛弧、造山带形成初期钙碱性 岩浆与火山通道和地表的岩浆混合, 岛弧、造山带形成主 期岩浆混合杂岩体内的岩浆混合, 岛弧、造山带崩塌造成 的火山碎屑岩或碱性岩浆的岩浆混合。对这些岩浆混合作 用的研究有助于探索大陆的横向增生机理。
岩浆混合作用的基本控制要素 ：
• 基性岩浆侵入酸性岩浆房时, 两种岩浆并不发生机械混合, 而是形成一个双扩散对流层。当上下对流层岩浆的温度、 密度相差很大时, 上下对流层之间基本不混合或混合作用 很弱; 若对流层的温度、密度相差较小时, 二者之间可以产 生一个混合带。在上下对流层的岩浆对流翻转时, 混合带 被打破, 产生岩浆混杂作用及暗色微粒包体或包体团。随 着热量的扩散, 下部较基性岩浆温度降低, 伴随着橄榄石的 结晶分离, 使残余岩浆的密度逐渐降低, 密度变小, 从而使 上下层岩浆的温度、密度近乎相等, 则两种岩浆将发生强 烈的混合, 原有岩浆层的界线消失, 变为均一的混合岩浆。 由此可见, 温度对岩浆混合程度的高低起着决定性的作用。
• 岩浆混合作用可发生在多种构造背景中, 它 包括洋中脊、岛弧、弧后盆地、活动大陆 边缘、大陆裂谷、造山带和地幔柱。在地 壳构造的伸展引张区和高温低压变质岩地 区也有发生。更重要的是, 各构造背景下的 岩浆混合的表现和标志有所不同, 从而可以 为研究大地构造背景合、结构构造、矿物学、岩石化 学、地球化学五方面来说明岩浆混合作用的特征 与识别标志，其中，中酸性岩中的镁铁质包是岩 浆混合的重要指示体。岩浆混合作用从温度、端 元岩浆化学成分的异同，端元岩浆的物理状态这 三个不同标准划分出三类分类方案。岩浆混合作 用的基本控制要素是温度与粘度，并且两岩浆的 相对温度和绝对温度决定着岩浆混合作用的产物。 本文也阐述了三种岩浆混合的模式。作为成岩体 系中一个重要方式，岩浆混合作用有着十分重要 的地质意义。