《岩浆岩石学》PPT课件.ppt

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1、据火成岩矿物组合确定岩石名称与主量元素据火成岩矿物组合确定岩石名称与主量元素绪论一、岩浆岩石学的发展历史一、岩浆岩石学的发展历史岩类学岩类学(Petrography)岩理学岩理学(Petrogenesis)现代岩石学现代岩石学(Modern Petrology)岩石学发展的原因二、当代岩浆岩石学的发展特点与重点研究领域二、当代岩浆岩石学的发展特点与重点研究领域二、当代岩浆岩石学的发展特点与重点研究领域二、当代岩浆岩石学的发展特点与重点研究领域岩石圈岩石圈岩石圈岩石圈全球变化全球变化全球变化全球变化Petrology-Materials Science of the UniversePetrol

2、ogy-Materials Science of the Universe(Wyllie,2000)(Wyllie,2000)绪论岩石学往哪儿去？I am confident that petrology,embracing mineralogy and geochemistry in varied tectonic environments,firmly rooted in geophysics,has a promising,productive future in helping to unravel Earth Processes.-Wyllie,2000-三、我国岩浆岩石学的研究状况

3、三、我国岩浆岩石学的研究状况岩类学-岩理学-现代岩石学与国外先进水平的对比未来的发展方向与研究重点绪论绪论四、岩石学发展的回顾四、岩石学发展的回顾地质学重大科学争论对岩石学发展的影响地质学重大科学争论对岩石学发展的影响实验、测试技术发展与岩石学的进步实验、测试技术发展与岩石学的进步全球构造与岩石学全球构造与岩石学我们不需要纯岩石学家，但需要我们不需要纯岩石学家，但需要懂岩石学的地质学家。那么，岩懂岩石学的地质学家。那么，岩石学，还有构造地质学、地层学石学，还有构造地质学、地层学等还是独立的学科吗？等还是独立的学科吗？第一章第一章 某些基本概念某些基本概念l l引言引言 1.地球的内部结构地球的

4、内部结构 l l岩浆和岩浆作用岩浆和岩浆作用侵入岩和火山岩的区分侵入岩和火山岩的区分产状产状火山口火山口火山岩火山岩岩床岩床岩墙岩墙岩颈岩颈火成岩的产状火成岩的产状岩基岩基岩盖岩盖 岩盆岩盆(lopolith)Figure 4-22.a.Radial dike swarm around Spanish Peaks,Colorado.After Knopf(1936),Geol.Soc.Amer.Bull.,47,1727-1784.b.Eroded remnant of a volcanic neck with radial dikes.Ship Rock,New Mexico.From Jo

5、hn Shelton (1966)Geology Illustrated.W.H.Freeman.San Francisco.火山岩的产状与相火山岩的产状与相广义火山岩广义火山岩 1.地球的内部结构地球的内部结构The Earths Interior地壳地壳（Crust）：大洋地壳（大洋地壳（Oceanic crust）厚度厚度:10 km组成：组成：=蛇绿岩套蛇绿岩套（ophiolite suite）:沉积物沉积物（Sediments）枕状玄武岩枕状玄武岩（pillow basalt）席状岩墙席状岩墙（sheeted dikes）块状辉长岩块状辉长岩（massive gabbro）超镁铁质岩

6、石超镁铁质岩石 ultramafic(mantle)大陆地壳（大陆地壳（大陆地壳（大陆地壳（Continental CrustContinental Crust）厚度（厚度（厚度（厚度（ThickerThicker）:20-90 km20-90 km 平均厚度（平均厚度（平均厚度（平均厚度（average average）35 km35 km成分变化大成分变化大成分变化大成分变化大平均成分（平均成分（平均成分（平均成分（Average Average）花岗闪长质花岗闪长质花岗闪长质花岗闪长质（granodioritegranodiorite）地球内部结构的细分地球内部结构的细分地幔（地幔（地幔

7、（地幔（MantleMantle）:橄榄岩橄榄岩橄榄岩橄榄岩 （Peridotite(ultramafic)Peridotite(ultramafic)）上地幔（上地幔（上地幔（上地幔（Upper Upper）to 410 kmto 410 km (橄榄石橄榄石橄榄石橄榄石 尖晶石尖晶石尖晶石尖晶石)uu低速带（低速带（低速带（低速带（Low Velocity LayerLow Velocity Layer）60-220 km60-220 km过渡带（过渡带（过渡带（过渡带（Transition Zone Transition Zone）：）：）：）：410-660km410-660km 波速

8、迅速增加波速迅速增加波速迅速增加波速迅速增加 （spinel spinel perovskite perovskite）下地幔（下地幔（下地幔（下地幔（Lower MantleLower Mantle）：）：）：）：660-2898km660-2898km 地震波的波速逐渐增加地震波的波速逐渐增加地震波的波速逐渐增加地震波的波速逐渐增加地核（地核（Core）:组成：组成：组成：组成：Fe-Ni Fe-Ni 合金（合金（合金（合金（metallic metallic alloy alloy）外核（外核（外核（外核（Outer Core Outer Core）：）：）：）：液体液体液体液体uu没有

9、横波（没有横波（没有横波（没有横波（No S-wavesNo S-waves）内核（内核（内核（内核（Inner CoreInner Core）：）：）：）：固体（固体（固体（固体（solidsolid）地球内部结构的细分地球内部结构的细分纵波（纵波（P）和和横波（横波（S）随随深度变化的情深度变化的情况况（引自（引自Kearey and Vine，1990）2.地球中火成岩的分布地球中火成岩的分布1.洋中脊洋中脊（Mid-ocean Ridges）2.陆内裂谷陆内裂谷（Intracontinental Rifts）3.岛弧岛弧（Island Arcs）4.活动大陆边缘活动大陆边缘（Activ

10、e Continental Margins）5 5.弧后盆地弧后盆地弧后盆地弧后盆地（Back-arc basinsBack-arc basins）6.6.洋岛玄武岩洋岛玄武岩洋岛玄武岩洋岛玄武岩（Ocean Island basaltsOcean Island basalts）7.7.各种各样的陆内火成岩各种各样的陆内火成岩各种各样的陆内火成岩各种各样的陆内火成岩（Miscellaneous Intra-Continental Miscellaneous Intra-Continental ActivityActivity）uu金伯利岩金伯利岩金伯利岩金伯利岩（kimberliteskimb

11、erlites），碳酸岩碳酸岩碳酸岩碳酸岩（carbonatitescarbonatites），斜长岩斜长岩斜长岩斜长岩（anorthositesanorthosites）.板块构造板块构造-火成岩成因火成岩成因 （Plate Tectonic-Igneous Genesis）3.Evolution of the EarthBox-model(Jacobsen and Wasserburg,1979)The outermost layers of the Earth can be divided by their physical properties into lithosphere and

12、 asthenosphere.The lithosphere(from the Greek,lithos,stone)is the rigid outermost layer made of crust and uppermost mantle.The lithosphere is the plate of the plate tectonic theory.The asthenosphere(from the Greek,asthenos,devoid of force)is part of the mantle that flows,a characteristic called plas

13、tic behavior.It might seem strange that a solid material can flow.A good example of a solid that flows,or of plastic behavior,is the movement of toothpaste in a tube.The flow of the asthenosphere is part of mantle convection,which plays an important role in moving lithospheric plates.Plate Tectonic-

14、Igneous Genesis 1.1.Mid-ocean RidgesMid-ocean Ridges2.2.Intracontinental RiftsIntracontinental Rifts3.3.Island ArcsIsland Arcs4.4.Active ContinentalActive ContinentalMarginsMargins 5.5.Back-arc BasinsBack-arc Basins6.6.Ocean Island BasaltsOcean Island Basalts7.7.Miscellaneous Intra-Miscellaneous Int

15、ra-Continental ActivityContinental Activityuukimberliteskimberlites,carbonatitescarbonatites,anorthositesanorthosites.New achievements after the traditional plate tectonicsDeep subductionOblique subductionTerrane tectonicsThurst tectonicsExtensional tectonicsMetamorphic core complexPost-orogenic ext

16、ensionEtc.Planetary science&Anti-plate tectonics 岩浆和岩浆作用岩浆和岩浆作用1.岩浆的概念岩浆的概念2.岩浆的形成与运移岩浆的形成与运移3.岩浆的性质岩浆的性质4.岩浆的分异、混合和同化作用岩浆的分异、混合和同化作用5.现代火山活动现代火山活动1.岩浆的概念岩浆的概念岩浆（岩浆（Magma）：）：1.上地幔或地壳部分熔融的产物上地幔或地壳部分熔融的产物 2.绝大多数岩浆成分：硅酸盐为主，含有少量挥发分，绝大多数岩浆成分：硅酸盐为主，含有少量挥发分，也可含有少量固体物也可含有少量固体物岩浆作用（岩浆作用（Magmatism）：）：当岩浆产生后，在

17、通过地幔和当岩浆产生后，在通过地幔和/或地壳上升到地表或近或地壳上升到地表或近地表的途中，发生各种变化的复杂过程地表的途中，发生各种变化的复杂过程.侵入岩（侵入岩（intrusive rocks)喷出岩喷出岩(extrusive rocks)岩浆的类型岩浆的类型.原生岩浆（原生岩浆（primary magma)：岩浆形成岩浆形成后成分未发生变化玄武岩浆、花岗质岩浆、后成分未发生变化玄武岩浆、花岗质岩浆、安山岩浆安山岩浆.派生岩浆派生岩浆(derivative magma):母岩浆母岩浆:能够通过各种作用产生派生岩浆的能够通过各种作用产生派生岩浆的独立的液态岩浆独立的液态岩浆派生岩浆：派生岩浆：

18、由母岩浆演化形成的岩浆由母岩浆演化形成的岩浆2.岩浆的形成与运移岩浆的形成与运移l l岩浆的形成（岩浆的形成（magama formation)l l岩浆的分凝岩浆的分凝 (magma segregation)l l岩浆的上升和侵位岩浆的上升和侵位(magma ascent and emplacement)l l火口沉陷作用（火口沉陷作用（cauldron subsidence)岩浆的形成岩浆的形成岩浆形成的基本条件岩浆形成的基本条件源区岩石源区岩石热能的积累热能的积累-温度的温度的升高升高压力的降低压力的降低挥发组分的加入挥发组分的加入源区岩石如何确定源区岩石如何确定l l深源包体深源包体l

19、 l火成岩化学成分反演火成岩化学成分反演l l高温高压实验高温高压实验地幔岩石是如何熔融的地幔岩石是如何熔融的（How does the mantle melt?）1)温度升高温度升高（Increase the temperature）2)压力降低（压力降低（Lower the pressure）地幔底辟上升地幔底辟上升减压熔融：可达减压熔融：可达 30%3)挥发组分的加入挥发组分的加入（Add volatiles，especially H2O)岩浆的分凝岩浆的分凝l l概念：概念：概念：概念：是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集是指熔融的岩浆液滴从

20、源区岩石的粒间分离集是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集 中的作用中的作用中的作用中的作用.l l控制因素：控制因素：控制因素：控制因素：熔体分数（即部分熔融程度）熔体分数（即部分熔融程度）熔体分数（即部分熔融程度）熔体分数（即部分熔融程度）源区的渗透性源区的渗透性源区的渗透性源区的渗透性 熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力熔体的密度与残留固体的密度差产生的浮力 残留固体与熔体的流变性质（粘度）残留固体与熔体的流变性质（粘度）残留固体与熔体的流变性质（粘度）残留固体与熔体的流变性质（粘度）源区的范围源区的范围源

21、区的范围源区的范围 岩浆的上升和侵位岩浆的上升和侵位l l岩浆上升的动力岩浆上升的动力密度差和由于张开裂隙而密度差和由于张开裂隙而密度差和由于张开裂隙而密度差和由于张开裂隙而发生的减压作用发生的减压作用发生的减压作用发生的减压作用l l平衡浮力高度：平衡浮力高度：当岩浆上升至与其密度相当当岩浆上升至与其密度相当当岩浆上升至与其密度相当当岩浆上升至与其密度相当的围岩时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一的围岩时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一的围岩时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一的围岩时，岩浆体停止移动形成侵入岩。这一位置可称为平衡浮力高度位置可称为平衡浮力高度位置可称为平衡浮力高度位置可称为平衡

22、浮力高度 岩浆的上升和侵位岩浆的上升和侵位l l机制机制机制机制 A.A.底辟上升和侵位是连续的过程底辟上升和侵位是连续的过程底辟上升和侵位是连续的过程底辟上升和侵位是连续的过程 B.B.底辟侵位的主要驱动力底辟侵位的主要驱动力底辟侵位的主要驱动力底辟侵位的主要驱动力岩浆岩浆岩浆岩浆 的浮力和热动力的浮力和热动力的浮力和热动力的浮力和热动力 C.C.演化阶段：早期穹隆阶段演化阶段：早期穹隆阶段演化阶段：早期穹隆阶段演化阶段：早期穹隆阶段 中期底辟上升阶段中期底辟上升阶段中期底辟上升阶段中期底辟上升阶段 晚期侧向挤段阶段晚期侧向挤段阶段晚期侧向挤段阶段晚期侧向挤段阶段 D.D.特征：岩体的内部组

23、构与产状特征：岩体的内部组构与产状特征：岩体的内部组构与产状特征：岩体的内部组构与产状 与围岩的片理产状一致，与围岩的片理产状一致，与围岩的片理产状一致，与围岩的片理产状一致，岩体没根，整合岩体岩体没根，整合岩体岩体没根，整合岩体岩体没根，整合岩体 过程：过程：热的岩浆上升，热的岩浆上升，引起顶部围岩被引起顶部围岩被 挖蚀、炸裂，挖蚀、炸裂，在顶部围岩炸裂块在顶部围岩炸裂块 体下沉的同时，岩体下沉的同时，岩 浆侵入到裂隙中，浆侵入到裂隙中，如此反复，岩浆可如此反复，岩浆可 实现向上迁移、侵实现向上迁移、侵 位位.特征：特征：不整合岩体，斑杂不整合岩体，斑杂 构造等构造等含义：含义：指的是岩浆在

24、指的是岩浆在压力的驱驶下，注入压力的驱驶下，注入围岩裂隙，并通过挤围岩裂隙，并通过挤压围岩使其扩展成狭压围岩使其扩展成狭窄的岩浆通道（岩墙）窄的岩浆通道（岩墙），并沿该通道上升。，并沿该通道上升。例子：例子：洋壳中的辉绿洋壳中的辉绿岩岩墙岩岩墙环境：环境：张性张性火口沉陷作用火口沉陷作用(cauldron subsidence)代表环代表环形杂岩形杂岩体特征体特征的一种的一种侵位机侵位机制制l l岩浆的密度：岩浆的密度：岩浆的密度：岩浆的密度：与成分、压力、温度有关与成分、压力、温度有关与成分、压力、温度有关与成分、压力、温度有关l l岩浆的粘度岩浆的粘度岩浆的粘度岩浆的粘度：与成分、结构、压

25、力、温度、所含的与成分、结构、压力、温度、所含的与成分、结构、压力、温度、所含的与成分、结构、压力、温度、所含的 挥发组分有关；挥发组分有关；挥发组分有关；挥发组分有关；影响岩浆上升的速度、火成岩的结构影响岩浆上升的速度、火成岩的结构影响岩浆上升的速度、火成岩的结构影响岩浆上升的速度、火成岩的结构 构造、产状等构造、产状等构造、产状等构造、产状等.l l岩浆的温度：岩浆的温度：岩浆的温度：岩浆的温度：喷出熔岩温度的估计值：喷出熔岩温度的估计值：喷出熔岩温度的估计值：喷出熔岩温度的估计值：玄武岩类：玄武岩类：玄武岩类：玄武岩类：1100-1300 1100-1300o oC C左右左右左右左右

26、玄武安山岩类：玄武安山岩类：玄武安山岩类：玄武安山岩类：1000-11001000-1100o oC C左右左右左右左右 流纹岩：流纹岩：流纹岩：流纹岩：780-790 780-790 o oC C左右左右左右左右l l岩浆中的挥发组分：岩浆中的挥发组分：岩浆中的挥发组分：岩浆中的挥发组分：HH2 2O-99%O-99%；COCO2 2、CHCH4 4、SOSO2 2（高温）高温）高温）高温）、HH2 2S S（低温）低温）低温）低温）等等等等4.岩浆的分异、混合和同化作用岩浆的分异、混合和同化作用l l分异作用分异作用分异作用分异作用 1.1.概念：概念：概念：概念：原成分均匀的岩浆，在没有

27、外来物质加入的情况下，依原成分均匀的岩浆，在没有外来物质加入的情况下，依原成分均匀的岩浆，在没有外来物质加入的情况下，依原成分均匀的岩浆，在没有外来物质加入的情况下，依 靠本身的演化，最终产生不同组分的火成岩的作用靠本身的演化，最终产生不同组分的火成岩的作用靠本身的演化，最终产生不同组分的火成岩的作用靠本身的演化，最终产生不同组分的火成岩的作用.2.2.类型：类型：类型：类型：岩浆分异作用：未发生相的分离岩浆分异作用：未发生相的分离岩浆分异作用：未发生相的分离岩浆分异作用：未发生相的分离 扩散作用扩散作用扩散作用扩散作用温度差温度差温度差温度差 熔离作用熔离作用熔离作用熔离作用物化条件的变化物

28、化条件的变化物化条件的变化物化条件的变化 岩浆分异作用：发生了结晶相和流体相的分离岩浆分异作用：发生了结晶相和流体相的分离岩浆分异作用：发生了结晶相和流体相的分离岩浆分异作用：发生了结晶相和流体相的分离 分离结晶作用分离结晶作用分离结晶作用分离结晶作用重力作用重力作用重力作用重力作用 气体搬运作用气体搬运作用气体搬运作用气体搬运作用溶解、过饱和、减压、沉淀溶解、过饱和、减压、沉淀溶解、过饱和、减压、沉淀溶解、过饱和、减压、沉淀原生岩浆的判别及研究意义原生岩浆的判别及研究意义 1）含地幔岩包体）含地幔岩包体 2）Mg#及微量元素（及微量元素（Cr、Ni）丰度丰度 3）岩浆在地下滞留时间短，结晶程

29、度低）岩浆在地下滞留时间短，结晶程度低 意义意义反演岩浆源区的温压条件和组成反演岩浆源区的温压条件和组成实例：实例：岩体的边岩体的边部暗色组分的部暗色组分的富集对流富集对流岩浆房中的侧岩浆房中的侧壁结晶分异作壁结晶分异作用用 扩散作用扩散作用l l富集不相容元素富集不相容元素富集不相容元素富集不相容元素FF可以形成同心带状可以形成同心带状可以形成同心带状可以形成同心带状a.a.a.a.花岗岩中的晶洞花岗岩中的晶洞花岗岩中的晶洞花岗岩中的晶洞 b.b.b.b.不对称的带状伟晶岩墙不对称的带状伟晶岩墙不对称的带状伟晶岩墙不对称的带状伟晶岩墙.c.c.c.c.具有花岗岩外壳的不对称的带状伟晶岩墙具有

30、花岗岩外壳的不对称的带状伟晶岩墙具有花岗岩外壳的不对称的带状伟晶岩墙具有花岗岩外壳的不对称的带状伟晶岩墙气体搬运作用实例气体搬运作用实例不混熔熔体（不混熔熔体（Immiscible Liquids）Cool X=nCool X=nl lAt 1960At 1960o oC C，出现两种出现两种出现两种出现两种液相液相液相液相 2 liquids 2 liquids o and po and pp p=2 F=1=2 F=1Mafic-richMafic-rich liquid liquidSilica-richSilica-rich liquid liquidCrstCrst16951695R

31、eaction?Reaction?At 1695oC 也形成石英也形成石英熔离作用熔离作用花岗质岩浆房底部出现玄花岗质岩浆房底部出现玄花岗质岩浆房底部出现玄花岗质岩浆房底部出现玄武岩枕状堆积体武岩枕状堆积体武岩枕状堆积体武岩枕状堆积体玄武岩和流纹岩玄武岩和流纹岩玄武岩和流纹岩玄武岩和流纹岩呈互层状呈互层状呈互层状呈互层状olivineCalcic plagioclaseMg pyroxeneMg-Ca pyroxeneamphibolebiotite(Spinel)Temperaturepotash feldspar muscovite quartzalkalic plagioclaseCal

32、ci-alkalic plagioclasealkali-calcic plagioclaseBowens Reaction SeriesDiscontinuousDiscontinuousSeriesSeriesContinuousContinuousSeriesSeries矿物分离结晶的顺序矿物分离结晶的顺序鲍文反应系列鲍文反应系列l鲍文反应系列的岩石学意义鲍文反应系列的岩石学意义1）纵向纵向：解释岩浆中矿物结晶顺序解释岩浆中矿物结晶顺序2）横向：横向：解释岩浆中矿物共生规律，两个系列结晶温度解释岩浆中矿物共生规律，两个系列结晶温度 相当的矿物可以共生相当的矿物可以共生3）解释暗色矿物间的

33、反应边结构和斜长石正环带结构解释暗色矿物间的反应边结构和斜长石正环带结构4）玄武质岩浆经分离结晶作用可逐步形成酸性岩浆玄武质岩浆经分离结晶作用可逐步形成酸性岩浆橄榄石橄榄石基性斜长石基性斜长石斜方辉石斜方辉石单斜辉石单斜辉石角闪石角闪石黑云母黑云母（尖晶石）（尖晶石）温度升高方向温度升高方向钾长石钾长石白云母白云母石石 英英 酸性斜长石酸性斜长石不连续系列不连续系列不连续系列不连续系列连续系列连续系列连续系列连续系列基中性斜长石基中性斜长石中性斜长石中性斜长石分分离离结结晶晶形形成成的的堆堆积积结结构构f点：岩浆平衡点：岩浆平衡结晶过程结晶过程1.f点总体成分点总体成分与结晶终了的产与结晶终了

34、的产物？物？2.g点和点和i点矿物点矿物结晶和岩浆演化结晶和岩浆演化情况？情况？Forsterite-镁橄榄石镁橄榄石Enatatite-顽火辉石顽火辉石Cristobalite-方英石方英石Tridymite-鳞石英鳞石英橄榄石（Mg2SiO4)+SiO2=斜方辉石(Mg2Si2O6)反应边结构分离结晶（分离结晶（分离结晶（分离结晶（Fractional crystallizationFractional crystallization）:斜长石正环带结构的成因：斜长石正环带结构的成因：斜长石正环带结构的成因：斜长石正环带结构的成因：特点：特点：结晶出的晶体与残余的结晶出的晶体与残余的岩浆发

35、生分离，任一温度时，岩浆发生分离，任一温度时，由于晶体的移出，使结晶矿物由于晶体的移出，使结晶矿物的成分等于熔体成分。理论上的成分等于熔体成分。理论上讲，最后一滴熔体成分应为讲，最后一滴熔体成分应为1118点，即结晶出点，即结晶出Ab。但实。但实际上自然界当中是不存在这样际上自然界当中是不存在这样情况的，最终结晶结束的点接情况的，最终结晶结束的点接近近1118点。主要是因为所结点。主要是因为所结晶出的斜长石不能理想化的立晶出的斜长石不能理想化的立刻与熔浆分离，会存在一定的刻与熔浆分离，会存在一定的反应关系后再分离。反应关系后再分离。l l同化混染作用：同化混染作用：岩浆和围岩或捕虏体之间的热和

36、物质岩浆和围岩或捕虏体之间的热和物质成分交换，岩浆成分发生变化的过程成分交换，岩浆成分发生变化的过程.l l岩浆混合作用：岩浆混合作用：由两种不同成分的岩浆以不同的比例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混合，产生一系列过渡类型岩浆的作用.岩浆混合作用（岩浆混合作用（Magma Mixing）（1 1）概概概概念念念念*：由由由由两两两两种种种种或或或或两两两两种种种种以以以以上上上上的的的的不不不不同同同同成成成成分分分分的的的的岩岩岩岩浆浆浆浆以以以以不同的比例混合，形成一系列过渡类型岩浆的作用。不同的比例混合，形成一系列过渡类型岩浆的作用。不同的比例混合，形

37、成一系列过渡类型岩浆的作用。不同的比例混合，形成一系列过渡类型岩浆的作用。（2 2）识别标志）识别标志）识别标志）识别标志*：1 1）混混混混合合合合不不不不彻彻彻彻底底底底时时时时，基基基基性性性性端端端端元元元元和和和和酸酸酸酸性性性性端端端端元元元元及及及及二二二二者者者者间间间间的的的的过过过过渡渡渡渡岩岩岩岩石石石石同同同同时时时时出出出出现现现现；在在在在岩岩岩岩体体体体中中中中可可可可见见见见到到到到一一一一些些些些基基基基性性性性端端端端元元元元的的的的岩岩岩岩石石石石团团团团块块块块、微粒包体等微粒包体等微粒包体等微粒包体等 2 2）矿矿矿矿物物物物间间间间出出出出现现现现明

38、明明明显显显显的的的的不不不不平平平平衡衡衡衡现现现现象象象象：两两两两种种种种成成成成分分分分差差差差别别别别较较较较大大大大的的的的斜长石的共存等斜长石的共存等斜长石的共存等斜长石的共存等 3 3）混混混混合合合合彻彻彻彻底底底底：对对对对于于于于一一一一套套套套岩岩岩岩石石石石来来来来说说说说，端端端端元元元元组组组组分分分分与与与与混混混混合合合合组组组组分分分分在在在在 Harker-type Harker-type 变异图上应该呈一条直线变异图上应该呈一条直线变异图上应该呈一条直线变异图上应该呈一条直线吉林临江蚂蚁河岩体吉林临江蚂蚁河岩体岩浆混合作用的野岩浆混合作用的野外证据（形成

39、时代外证据（形成时代225Ma)实例分析实例分析邯郸涉县邯郸涉县符山岩体符山岩体矿物的不平衡现象矿物的不平衡现象岩浆混合作用岩浆混合作用辉长岩辉长岩:An50:An50闪长岩：闪长岩：An=30-50An=30-50（From Chen et al.,2007.Lithos)实例分析实例分析同化混染作用同化混染作用(assimilation)（1 1）概念）概念）概念）概念*：岩浆熔化或溶解围岩或捕虏的围岩碎块，将改岩浆熔化或溶解围岩或捕虏的围岩碎块，将改岩浆熔化或溶解围岩或捕虏的围岩碎块，将改岩浆熔化或溶解围岩或捕虏的围岩碎块，将改变岩浆的成分，当熔化或溶解较彻底时，称变岩浆的成分，当熔化或

40、溶解较彻底时，称变岩浆的成分，当熔化或溶解较彻底时，称变岩浆的成分，当熔化或溶解较彻底时，称同化作用同化作用同化作用同化作用；不；不；不；不彻底时可有未熔物质的残留，称为彻底时可有未熔物质的残留，称为彻底时可有未熔物质的残留，称为彻底时可有未熔物质的残留，称为混染作用混染作用混染作用混染作用。（2 2）同化混染的可能方式：）同化混染的可能方式：）同化混染的可能方式：）同化混染的可能方式：1 1）岩浆熔化比自己熔点低的围岩物质，使熔体的总成分）岩浆熔化比自己熔点低的围岩物质，使熔体的总成分）岩浆熔化比自己熔点低的围岩物质，使熔体的总成分）岩浆熔化比自己熔点低的围岩物质，使熔体的总成分发生改变。发

41、生改变。发生改变。发生改变。2 2）岩浆不能熔化比自己熔点更高的围岩，只能通过离子）岩浆不能熔化比自己熔点更高的围岩，只能通过离子）岩浆不能熔化比自己熔点更高的围岩，只能通过离子）岩浆不能熔化比自己熔点更高的围岩，只能通过离子交换反应，改变围岩及捕虏体成分，使之达到平衡。交换反应，改变围岩及捕虏体成分，使之达到平衡。交换反应，改变围岩及捕虏体成分，使之达到平衡。交换反应，改变围岩及捕虏体成分，使之达到平衡。3 3）与岩浆相适应的围岩物质可在岩浆中保持稳定，如玄）与岩浆相适应的围岩物质可在岩浆中保持稳定，如玄）与岩浆相适应的围岩物质可在岩浆中保持稳定，如玄）与岩浆相适应的围岩物质可在岩浆中保持稳

42、定，如玄武岩中的地幔橄榄岩包体。武岩中的地幔橄榄岩包体。武岩中的地幔橄榄岩包体。武岩中的地幔橄榄岩包体。（3 3）同化混染作用的鉴别标志）同化混染作用的鉴别标志）同化混染作用的鉴别标志）同化混染作用的鉴别标志*：1 1 1 1）出出出出现现现现的的的的部部部部位位位位：主主主主要要要要出出出出现现现现在在在在大大大大型型型型侵侵侵侵入入入入体体体体的的的的边边边边缘缘缘缘带带带带，与与与与围围围围岩之间常形成渐变过渡带；岩之间常形成渐变过渡带；岩之间常形成渐变过渡带；岩之间常形成渐变过渡带；2 2）在在在在同同同同化化化化混混混混染染染染带带带带，常常常常含含含含有有有有围围围围岩岩岩岩的的的

43、的捕捕捕捕虏虏虏虏体体体体或或或或捕捕捕捕虏虏虏虏晶晶晶晶，出出出出现现现现不不不不平衡矿物和不平衡结构平衡矿物和不平衡结构平衡矿物和不平衡结构平衡矿物和不平衡结构，如花岗岩中出现硅辉石；，如花岗岩中出现硅辉石；，如花岗岩中出现硅辉石；，如花岗岩中出现硅辉石；3 3）岩石的结构、构造不均一岩石的结构、构造不均一岩石的结构、构造不均一岩石的结构、构造不均一，出现斑杂构造。，出现斑杂构造。，出现斑杂构造。，出现斑杂构造。鉴别和评价混染作用的方法：鉴别和评价混染作用的方法：一般来说，同位素是最好的方法一般来说，同位素是最好的方法uu大陆地壳相对富集大陆地壳相对富集大陆地壳相对富集大陆地壳相对富集 8

44、787Sr/Sr/8686Sr Sr 和亏损和亏损和亏损和亏损143143Nd/Nd/144144NdNdFrom Chen et al.,2009-CMP9-219-21238238U U 234234U U 206206PbPb(l l l l=1.5512 x 10=1.5512 x 10-10-10 a a-1-1)9-229-22235235U U 207207PbPb(l l l l=9.8485 x 10=9.8485 x 10-10-10 a a-1-1)9-239-23232232Th Th 208208PbPb(l l l l=4.9475 x 10=4.9475 x 10

45、-11-11 a a-1-1)l lU-Th-Pb U-Th-Pb 体系体系体系体系作为大陆混染的指示器尤其有效作为大陆混染的指示器尤其有效作为大陆混染的指示器尤其有效作为大陆混染的指示器尤其有效 All are incompatible LIL elements,so they All are incompatible LIL elements,so they concentrate strongly into the continental crustconcentrate strongly into the continental crustDetecting and assessing

46、 assimilation提示：提示：（1 1）自自自自然然然然界界界界中中中中火火火火成成成成岩岩岩岩类类类类型型型型复复复复杂杂杂杂多多多多样样样样的的的的原原原原因因因因之之之之一一一一，就是与岩浆演化有关。就是与岩浆演化有关。就是与岩浆演化有关。就是与岩浆演化有关。（2 2）岩岩岩岩浆浆浆浆演演演演化化化化过过过过程程程程中中中中，所所所所涉涉涉涉及及及及到到到到的的的的作作作作用用用用往往往往往往往往是是是是多多多多种种种种作作作作用用用用的的的的结结结结合合合合。比比比比如如如如，岩岩岩岩浆浆浆浆的的的的同同同同化化化化混混混混染染染染作作作作用用用用和和和和岩岩岩岩浆浆浆浆的的的

47、的分分分分离离离离结结结结晶晶晶晶作作作作用用用用可可可可能能能能是是是是同同同同时时时时发发发发生生生生的的的的；分分分分离离离离结结结结晶晶晶晶作用和更原始岩浆的再注入可能是同时发生的。作用和更原始岩浆的再注入可能是同时发生的。作用和更原始岩浆的再注入可能是同时发生的。作用和更原始岩浆的再注入可能是同时发生的。uuAFC：assimilation +Fractional crystallization uuFractional crystallization+recharge of more primitive magma5.现代火山活动现代火山活动l l研究意义研究意义研究意义研究意义

48、l l分布：分布：分布：分布：板块边界板块边界板块边界板块边界-岛弧和陆缘（岛弧和陆缘（岛弧和陆缘（岛弧和陆缘（2/32/3）、洋脊，少数为）、洋脊，少数为）、洋脊，少数为）、洋脊，少数为 板内板内板内板内l l我国的情况：我国的情况：我国的情况：我国的情况：云南的腾冲（云南的腾冲（云南的腾冲（云南的腾冲（160160年）年）年）年）、吉林的长白山（、吉林的长白山（、吉林的长白山（、吉林的长白山（19031903年）年）年）年）、黑龙江的五大连池（、黑龙江的五大连池（、黑龙江的五大连池（、黑龙江的五大连池（17211721年），等等年），等等年），等等年），等等.现代火山的分布情况现代火山的分布情况 现代火山产生的构造环境现代火山产生的构造环境洋中脊洋中脊-热点热点（太平洋）（太平洋）洋中脊洋中脊-热点热点（大西洋）（大西洋）活动陆缘活动陆缘岛弧岛弧陆内陆内-热点热点东非裂谷东非裂谷-扩张中心扩张中心火山喷发的剖面火山喷发的剖面火山喷发的剖面火山喷发的剖面火山灰的平面分布火山灰的平面分布火山灰的平面分布火山灰的平面分布美国圣海伦斯火山美国圣海伦斯火山美国圣海伦斯火山美国圣海伦斯火山19801980年火山喷发的景象年火山喷发的景象年火山喷发的景象年火山喷发的景象火山作用与环境火山作用与环境