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松花江新生代斜斑玄武岩中斜长石巨斑晶的成因及其对长白山天池造盾期岩浆储运系统的制约

岩石学报 2024年第7期40卷 2019-2036页

作者：张叶凡陈立辉王小均刘建强曾罡周中彪西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京210023

岩浆岩中斜长石的结构和成分可以记录其晶体的生长过程中岩浆演化的丰富信息,从而可以灵敏反映岩浆储运系统的历史。东北地区新生代玄武岩一般多发育橄榄石和单斜辉石斑晶,斜长石斑晶少见,但在长白山天池造盾期(5~1Ma)玄武岩中常见有斜... 详细信息

岩浆岩中斜长石的结构和成分可以记录其晶体的生长过程中岩浆演化的丰富信息,从而可以灵敏反映岩浆储运系统的历史。东北地区新生代玄武岩一般多发育橄榄石和单斜辉石斑晶,斜长石斑晶少见,但在长白山天池造盾期(5~1Ma)玄武岩中常见有斜长石斑晶。最近我们在松花江两岸新发现一套上新世含斜长石巨斑晶(粒径为1~2cm)的玄武岩。这些沿松花江分布的斜斑玄武岩具有高Ba/Th比和K/U比的微量元素特征、EM1型的Sr-Nd-Pb同位素组成,与长白山天池造盾期玄武岩一致。它们在主量元素上具有低镁(MgO=3.86%~4.23%)、高钛(TiO_(2)=3.15%~4.25%)的特征,说明其与长白山天池造盾期玄武岩中的斜斑玄武岩一样都经历了较高程度的演化。时间、空间以及地球化学特征上的紧密联系说明松花江斜斑玄武岩也是长白山天池造盾期岩浆作用的产物,即长白山天池造盾期玄武质岩浆当时流入了松花江古河道,向西北方向流动的距离达到了150km左右。背散射电子图像显示松花江斜斑玄武岩中斜长石巨斑晶多数具有核-边结构,部分无环带结构,少数具熔蚀结构。斜长石巨斑晶的化学成分变化大,其中核-幔部主要为拉长石(An_(48-65)),边部为钠长石-拉长石(An_(4-61))。基质斜长石的化学成分也不均一,核-幔部的组成为中长石-拉长石(An_(41-53)),边部为钠长石-中长石(An 4-46)。多数斜长石巨斑晶的核-幔部具有细密振荡环带,An值仅呈较小幅度振荡变化,暗示其前期生长过程中物理化学条件较为稳定,地壳岩浆房持续受到同源岩浆的补给作用,岩浆房持续的时间较长,有利于斜长石巨斑晶的形成。在岩浆对流过程中晶体可被运移至温度更高的区域,形成熔蚀结构。斜长石巨斑晶的边部An值突降以及熔蚀结构的发育,表明斜长石巨斑晶生长后期所处的物理化学条件发生了突变,对应于岩浆快速上升的减压过程。因此,松花江斜斑玄武岩中的斜长石巨斑晶记录了长白山天池造盾期玄武岩在喷发前经历了较长时间的岩浆房存留过程。

关键词：斜斑玄武岩斜长石巨斑晶岩浆储运系统新生代玄武岩中国东北

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山西大同新生代火山群碱性玄武岩喷发前状态研究

山西大同新生代火山群碱性玄武岩喷发前状态研究

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作者：陈玲中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

大同火山群位于华北克拉通西北部及其与兴蒙造山带的交界处的大同盆地中,盆地内沿断裂分布有大小30多个火山锥。前人根据火山地质学和地质年代学的研究结果将大同火山群分为东南区和西北区——大同西北区火山活动时期较晚,主要集中在晚... 详细信息

大同火山群位于华北克拉通西北部及其与兴蒙造山带的交界处的大同盆地中,盆地内沿断裂分布有大小30多个火山锥。前人根据火山地质学和地质年代学的研究结果将大同火山群分为东南区和西北区——大同西北区火山活动时期较晚,主要集中在晚更新世晚期,火山机构主要由火山锥构成;东南区火山活动时期较早,主要集中在中更新世中-晚期,火山机构由火山锥和熔岩流组成。本次研究选择大同火山岩,综合火山地质学、地质年代学、岩石学、岩相学和岩石地球化学等手段进行系统研究。研究结果表明,大同西北区火山岩和位于活动断裂附近的东南区火山岩均属于碱性系列,大同西北区玄武岩中除发育单个斑晶(单斜辉石、橄榄石和斜长石),还发育有单斜辉石和橄榄石的聚斑晶,说明发生过岩浆喷发前由岩浆补充和混合导致的晶粥体解离,另外斜长石、单斜辉石和橄榄石斑晶的CSD的斜率和截距发生改变,导致CSD出现弯折,进一步说明发生了明显的岩浆补充与混合作用。岩浆补充与混合作用也得到了来自火山岩主量元素的支持,即其变化趋势与单纯的封闭体系分离结晶作用不符,而与样品中的矿物,特别是斑晶矿物含量变化有关。大同火山岩的斑晶和基质的电子探针分析显示:西北区样品中的斑晶的核部与东南区火山岩斑晶边部具有相似的成分范围。根据矿物-熔体相平衡温压计算,东南区火山岩斑晶边部与熔体平衡是的温度在1060-1187℃范围内,压力在6.2-8.4kbar范围内,表明岩浆喷发前最后停留的岩浆房深度在21-27km范围内;西北区火山岩斑晶边部与熔体平衡是的温度在1060℃左右,压力在2.3-2.6kbar范围内,说明喷发前最后停留的岩浆房深度在8-9km范围内,而斑晶核部与熔体平衡时的温度在1113-1158℃范围内,压力在6.6-8.3kbar范围内,对应的岩浆房深度在21-7km。这说明西北区的岩浆在喷发前至少经历了地壳内一深一浅两个岩浆房过程;考虑到两区火山岩具有相似的微量元素图和稀土元素配分模式,我们推测深部的岩浆房可能为同一岩浆房。综上所述,中更新世中—晚期,幔源岩浆进入地壳,在下地壳形成岩浆房内,开始演化过程,由于来自源区岩浆的不断补充导致岩浆向上迁移,一部分喷发形成东南区火山,一部分上升至中上地壳形成浅部(高位)岩浆房;晚更新世晚期,深部岩浆再次上涌,新一期岩浆补给与浅部岩浆房内岩浆混合,导致西北区岩浆喷发形成火山。

关键词：大同火山群碱性玄武岩岩浆房地质温压计岩浆储运系统

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腾冲黑空山火山喷发前状态研究

腾冲黑空山火山喷发前状态研究

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作者：白洁中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

岩浆在地壳中的存储状态及其动力学过程是重要的科学问题。它不但具有重要的理论研究价值,对于火山灾害的防治也具有重要的现实意义。腾冲火山区是我国最年轻的火山区之一。它地处青藏高原的东南缘,怒江走滑断裂的西侧,印度板块和欧亚... 详细信息

岩浆在地壳中的存储状态及其动力学过程是重要的科学问题。它不但具有重要的理论研究价值,对于火山灾害的防治也具有重要的现实意义。腾冲火山区是我国最年轻的火山区之一。它地处青藏高原的东南缘,怒江走滑断裂的西侧,印度板块和欧亚板块的碰撞前缘,是青藏高原东南缘构造最复杂、岩浆活动最活跃、地热异常最高的地区,也是我国西南地区唯一具有潜在火山灾害的地区。黑空山火山最近的一次喷发在全新世,是腾冲地区最年轻的火山之一。因此腾冲黑空山火山喷发前存储状态研究,在理论和现实上都具有很重要的意义。本文以黑空山的火山熔岩为研究对象,通过岩相学、电子探针和全岩主微量元素分析等方法,探讨了腾冲黑空山岩浆演化过程,揭示了岩浆存储状态并建立了岩浆储运系统的模型。黑空山火山熔岩中的斑晶主要为斜长石、单斜辉石和斜方辉石,以及少量的橄榄石,基质主要由斜长石微晶和火山玻璃组成,构成玻晶交织结构。斜长石斑晶具有一系列不同的显微结构,主要分为两类:(1)由于温度、水、压力以及岩浆成分的变化,导致熔体与斑晶的平衡发生波动,使斜长石以粗筛状、细筛状、细振荡环带和溶蚀核心的形式形成的生长结构;(2)因岩浆对流,脱气作用和爆炸性喷发等动态岩浆过程而形成的形态结构,如聚斑晶,燕尾晶,长石微晶和碎斑晶等。单斜辉石和斜方辉石斑晶普遍发育成分环带。橄榄石通常被斜方辉石斑晶所包裹,形成包橄结构。岩石中有矿物聚斑晶的存在,主要由斜长石、单斜辉石和斜方辉石组成,聚斑晶的出现与岩浆房中晶粥体解离有关。这些特征都表明黑空山火山是一个开放的岩浆储运系统。从成分上看,黑空山火山岩岩性分为粗安岩和粗面岩两种,均为高钾钙碱性-钾玄岩系列。稀土元素呈右倾模式,相对HREE富集LREE,具有Eu的负异常。在原始地幔标准化图中,富集大离子亲石元素(Rb、Th),亏损高场强元素(Nb、Ta)。不同矿物的温压计算结果显示,黑空山火山之下存在一个垂向上大尺度展布的岩浆房,其中存在大量的晶粥体,即岩浆主要以晶粥体的形式存储。浅部岩浆房中晶粥体的压力2.2-4.1kbar,温度在923-1122℃,HO含量约1wt%,氧逸度约为QFM。深部岩浆房中熔体比例较高,压力在4.1-8.9kbar范围内,温度在1122-1255℃。深部和浅部岩浆房中岩浆的混合可能是导致火山喷发的重要机制。

关键词：火山岩浆作用温压计岩浆储运系统斜长石

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