花岗岩侵位及其相关构造的述评

花岗质岩浆是在重力和水平构造活动的综合作用下侵位于上部地壳的。自然界侵入体具有与其上升和侵位的动力学历史密切相联的各种构造型式。为了系统解释所包含的侵位机制,就必须将自然界的构造型式与实验和数值模型进行对比。根据对自然界的、实验的、数值模型和理论方面的研究,我们得到了有关地壳内花岗质岩浆上升和最终定位问题的重要结论。本文将评述有关文献曾提到过的主要侵位机制,即穹窿作用、底辟作用、气球膨胀作用、岩浆顶蚀作用、破火山口陷落和岩脉扩展作用。岩脉扩展是岩浆从地壳深部和上地幔向上迁移的最有效的作用。根据现代岩脉扩展理论,在地壳深部也能发育使岩脉扩展和岩浆上升的张性断裂。在造山区,如果在岩浆侵位期间有区域变形作用同时活动,岩浆将通过狭窄的通道或容脉裂隙到达上部地壳,并呈不整合的上地壳深成岩体或气球膨胀深成体的形式聚积于最终的储存库内。     

碳酸岩和金伯利岩的相互关系及深部岩浆形成的某些问题

碳酸岩和金伯利岩是认识最深部地球化学作用的信息源之一.这两类岩石的研究关系着上地幔的结构、成分以及地幔岩浆的形成条件这样的基础问题研究的进展.在这些问题的研究中,碳酸岩和金伯利岩的比较研究法是最有前途的.人们将这种方法运用于这两个生成于最深部的岩浆建造发育的一般规律的研究,也运用于表现形式极不相同的地幔岩浆作用的每一种特征的研究.     

河南省原生金刚石矿找矿潜力分析

近年来,我国重新启动了金刚石地质找矿工作。河南省金刚石找矿工作中专家们积累了大量历史资料,但尚未取得找矿的突破性进展。河南省的大地构造位置横跨华北板块、扬子板块和秦岭-大别造山带,具有太古界陆壳基底,境内有金伯利岩等深源岩浆活动,具有形成金刚石的地质条件。理论研究和找矿实践表明,原生金刚石矿的成因模式包括金伯利岩和钾镁煌斑岩型,超镁铁质岩型和超高压变质型。鹤壁地区有金伯利岩出露,有金刚石出土且指示矿物齐全,发育深大断裂及次级断裂系统,具备形成金伯利岩型金刚石矿的地质条件。理论分析表明,超高压变质作用过程中有可能形成宝石级金刚石。在桐柏地区榴辉岩中,有可能存在超高压变质岩型宝石级金刚石。对于河南省的金刚石找矿工作,需加强鹤壁地区金伯利岩含矿性评价的基础理论研究,可尝试在桐柏地区寻找超高压变质型金刚石。     

金伯利岩田的预测准则(二)

二、金伯利岩火山作用区的特征根据我们的观点,岩浆源附近的热能对含金刚石省内金伯利岩的分布具有十分重要的作用。因为金刚石及其伴生矿物比搬运它们的碱性-超基性岩浆和碱性玄武岩浆古老     

火成岩侵入作用的物理机制

火成岩有两种主要型式:深成岩和火山岩.深成岩是在挤压构造应力状态下侵位的侵入岩,火山岩则是大量的岩浆在引张构造应力状态下经由断裂控制的岩墙构造而喷发的.那些典型的侵入现象可根据岩石圈动力学-热力学状态、浮力性质和起源以及岩石半固相流动的力学性质等物理参数加以讨论.根据典型参数的技术要求并借助于动力学-热力学结合的物理近似法提出了二维数字模型.采用浮力驱动式底辟侵入体的模拟,以推导出那些能够控制侵入体在不同粘度条件下上升和侵位的主要参数.提出了岩床型和岩基型构造,并讨论它们对力学和物理条件的依赖性.     

富硅质岩浆爆发与溢流喷出形式间的转换

富水的富硅质岩浆可以爆发形成巨大的火山灰柱,或作为粘性的泡沫状岩浆溢流形成熔岩穹丘。常常能见到爆发和溢流的复杂旋回。尽管这两种喷出机制是各自独立提出来的,但并不知道在什么条件下显示哪一种特定的喷出形式,对这两种形式之间的转换也缺乏了解。在这篇文章中,通过提出岩浆沿可渗透性通道上升的模型,我们认为小岩浆房的过剩压、岩浆喷出形式(爆发或溢流)取决于岩浆的流动速率。而且当过剩压大于某一临界值时,只可能发生爆发。自然会出现复杂的喷出序列。例如,如果以中等流速供给某一浅的岩浆系统以岩浆,其喷出形式将会是缓慢的溢流,直至岩浆房过剩压变得很大才转换为爆发。然后,岩浆爆发释放过剩压,又恢复到溢流喷出形式。通过监测岩浆房过剩压随时间的变化(如,通过测量地面变形),可以估计一个被动的溢流火山是否有转变为爆发火山的潜力。     

关于花岗岩内岩浆流面和构造面理区分准则的评述

花岗岩内的面理形成于岩浆流动,“准岩浆流动”、高温固态变形及中,低温固态变形.关于花岗岩内的面理是由岩浆上升期的流动和底辟侵位及侧向扩张时的流动形成的,还是在与区域变形同时,侵位过程或在侵位之后的区域变形中形成的,在过去的文献中,没有提出过有效的区分准则。然而由自形岩浆矿物定向排列而厘定的面理,尤其当这种面理平行于岩体的内外接触带时,可以证明是岩浆成因的。岩浆底辟的“气球膨胀”或扩张期间形成的面理,也可确定为岩浆成因的,虽然有些学者指出可能有固态变形出现。如果如此,我们将希望能找到晶体-熔体系的变形及高温条件下固态变形的证据。同构造面理的有力证据是岩浆流面与高温固态变形面理近于平行.这些面理与围岩中的区域面理一致,并在围岩内存在同构造变斑晶,火成矿物与伴随区域劈理产生的变质矿物同期生长。如果花岗岩内的面理是由变质矿物厘定的,而火成矿物无定向排列,且面理与侵入体接触界面局部以高角度斜交,而与围岩中的区域性劈理相连时,则说明该面理是构造成因的。     

低速带内的岩浆混合作用:宾夕法尼亚州费耶特县金伯利岩中的巨晶

宾夕法尼亚州西南费耶特县浅成相金伯利岩中有两种化学特征明显不同的巨晶和包体:富铬类型的和贫铬类型的。富铬类型由橄榄石(Fo=90-93)、石榴子石(1.64—6.14％的Cr_2O_3)、透辉石(1.89—2.34％的Cr_2O_3)、铬尖晶石和不混溶的硫化物熔体组成。它们的mg变化范围小,其主要元素的组成与受过剪切的石榴子石二辉橄榄岩的相似。次要元素的变化与48—39千巴压力范围内、温度区1310°—1055℃的晶体分离作用一致。贫铬类型演化程度更高。它们由橄榄石(Fo=81-85)、石榴子石(<0.1％Cr_2O_3)、镁钛铁矿(16—37mol％。MgTiO_3;0.05—2.05％Cr_2O_3)和透辉石(<0.1％Cr_2O_3)组成,代表了低速带内贫铬熔浆分离程度较高的阶段。这两种类型的巨晶和包体与它们的寄主熔浆混合,使两种橄榄石表现出了Fo=88-89的反应边和钛铁矿巨晶中的反环带(34—51mol％的MgTiO_3;1.4—3.6％Cr_2O_3)。贫铬类型者是从岩浆房里的熔体中结晶出来的。这些熔体是在低速带从上升的底辟体内分疑的。这些熔体内的结晶分异作用导致了矿物成分的演化和钛铁矿的晶出。而富铬类型代表在上升的底辟体中的熔体内,晶体和不混溶硫化物熔体的分离产物;在这种熔体中,熔体/晶体的比值是低的,熔体中主要元素的成分被周围的地幔成分(未亏损的石榴子石二辉橄榄岩)所缓冲。含有熔体的底辟体上升,破坏了演化程度较高的、贫铬的、包含巨晶的晶体糊状物,导致寄主熔体混合。逆反应和同源捕虏晶在混染岩浆内的结晶,形成了所观察到的环带类型。     

芬兰西南的land地区瑞芬造山期后花岗岩类侵入体中玄武质与花岗质岩浆间的相互作用

Lemland侵入体是产于芬兰西南地区的四个造山期后花岗岩类侵入体之一,侵入体主要由斑状花岗岩和基一中性岩组成,它们显示出双峰式岩浆作用的性质,引起网脉化,形成混合岩. 近来对Lemland侵入体南边部分的研究揭示,基一中性岩形成一环状构造,在环状构造中,岩石可暂分为三个组合:(1)斑状花岗岩中的细粒镁铁质枕状体;(2)混杂基体中含镁铁质包体的混合岩;(3)中粒镁铁质岩。本文认为这种具不同单元的环状构造是从搅动的带状岩浆房中侵位形成的,而不同的岩石组合是由于岩浆的物化性质不同造成的. 岩浆间相互作用的过程,以基性岩浆侵入到上覆的酸性岩浆中,并在其中形成基性枕状体开始,在向上移动的过程中,在基性岩浆留在后面的地方,基性的和酸性的岩浆迅速地混染和混合,形成的混合岩浆侵入到镁铁质枕内,这种镁铁质枕在靠较冷的酸性岩浆一侧形成一隔离边。环状构造中部的中粒镁铁质岩被认为与细粒镁铁质岩为同一种岩石,其较粗的粒度取决于较长的结晶时间.这种岩石被混合岩浆回复脉入和角砾化,形成巨形角砾。在这之后,酸性岩浆继续活动,在镁铁质岩石和混合岩中形成切割的岩墙.     

花岗岩中的次岩浆显微裂隙

比利牛斯深成花岗岩中的显微构造表明,斜长石晶体在有熔体存在的情况下就发生了破裂作用.这一现象主要由充填裂隙的石英和/或长石显示出来.电子探针分析证明:填隙长石除成分与环带状斜长石的边缘成分一致外,还随熔体分馏作用减少而更具酸性,裂隙是花岗岩处于次岩浆状态(即岩浆中的熔体量小于岩浆流动所需要的临界值)时,由相互接触的颗粒之间的应力集中所造成.从岩石学角度来说,物质成分的共结性最差,就最易发育次岩浆裂隙,这是因为在冷却期间少量的熔体可以在很大的温度范围内存在.显微裂隙与流面斜交的强烈趋向,可能成为岩浆剪切方向的新判据.     

岩浆活动是否影响低角度正断层作用

人们很早就认识到,美国科迪勒拉西部经历强烈伸展作用的地体普遍发生了同伸展期岩浆作用。岩浆侵位对围岩的局部应力场能产生重要影响。由于断层上盘的重量造成低角度断层上正应力增大,使这类断层运动越来越难以发生;但是主应力方位偏离垂直和水平方位时,将易于形成低角度断层面。作者认为,当中地壳岩浆膨胀速率大于区域伸展速率时,地壳内的水平应力将会增加,并使主应力的大小和方位发生变化。均衡力与持续的岩浆活动的共同作用,可以形成科迪勒拉西部变质核杂岩内常呈背形或穹窿的拆离面。随着正断层作用的进行,岩浆的热软化作用使中地壳均衡效应趋于活跃。     

山东蒙阴金伯利岩中锆石的成因研究

采用离子探针、阴极发光和拉曼光谱等方法, 对采自山东蒙阴金伯利岩中的锆石进行了年龄测定及成因研究.结果显示, 多数锆石的207Pb/206Pb的年龄变化于2 567±13 ～ 2 636±42 Ma, 该年龄值与研究区太古宙花岗岩质岩石的年龄(2 457.3±47 Ma)相近.锆石的微量元素w(ZrO2)/w(HfO2)显示花岗岩型锆石的变化特征.锆石的环带发育, 矿物包裹体为长石、石英和磷灰石.上述结果表明, 锆石为地壳来源, 暗示金伯利岩岩浆上升受到一定程度的地壳混染.     

根据岩浆弧内各种作用速率推断深成岩体侵位和围岩变形的时限和性质

岩浆弧建造和大多数深成岩体侵位主要发生在构造活动区.因此,要想了解岩浆弧及相伴的深成岩体-围岩系统的发展演化历史,关键是估算构造和岩浆作用速率.对地壳浅部到中等深度岩浆弧的各种作用持续时间和平均速率的最佳估算结果如下:(1)岩浆晶体生长速率为10~(-4)cm/a;(2)变质变斑晶的生长速率在10~(-5)～10~(-2)cm/a之间;(3)岩浆长期补给率10~(-1)km~3/a,短期补给率350km~3/a;(4)铁镁质深成岩体底辟上升速率1～3m/a;(5)深成岩体冷却到围岩的温度需10~5～10~6a;(6)深成岩体在短期内最终结晶需要完全冷却;(7)断层位移速率3cm/a;(8)在断裂带内产生劈理需小于10~6a的时间、10~(-13)s~(-1)或更高的应变速率;(9)产生区域劈理需要10~6a、10~(-14)s~(-1)的应变速率.从这些速率看出,出现在岩浆弧内的各种作用进行的相对较快:深成岩体侵位、劈理发育等仅用了几万年到几百万年的时间.然而,地壳浅部深成岩体的上升和结晶速率一般小于断裂大位移或普遍发育劈理所需的速率.在地壳深部或在经历了快速应变的带内,各种作用的时间间隔相接近.因此,侵位于经历过快速应变的地区或较深地壳层次的深成岩体与侵位于地壳浅层次或经历过缓慢应变地区的深成岩体相比,虽然在其它方面具有类似的特征,但构造型式则完全不同.对比这些资料发现,如果不考虑快速应变率或复杂变形机制,围岩交形速率是深成岩体侵位期间其它构造作用速率的控制因素.我们赞同岩浆在10~5～10~6a内缓慢迁移的侵位机制,但需要进一步考虑.最后,我们证明了深成岩体-围岩系的构造和其它特征与包含的各种作用速率有关,而这些速率对我们和他人共同提出的定时性准则影响很小或不影响.     

再考查深成岩体侵位作用

以前有关深成岩体的侵位研究都试图解释岩体侵位空间如何形成。事实上,幔源岩浆侵位期间在地壳中“制造空间”的途径不外乎:(1)莫霍面降低;(2)地球表面外移。其它的“岩体侵位机制”均是不增加地壳体积的物质迁移作用(MTPs)。得到广泛引用的“同心带状气球膨胀岩体”侵位时的MTPs是岩体附近围岩的韧性流动。这类深成岩体附近可能形成的构造和总应变与岩体的三维形态、接触变质带的宽度以及岩体是否为刺穿底辟有关。对于非刺穿底辟,还与岩体运移区半径有关。我们重新考查了几个这样的岩体,并计算了韧性流动引起的物质迁移总量。围岩流动需要的物质迁移总量没有大于40％的情况,多数为15％～35％。围绕这些岩体的接触带很窄,应变亦很低,反映这些深成岩体主要是一些具有较窄(0.1—0.4个岩体半径)的整合或不整合接触带的岩体。天然岩体接触带中的应变与底辟力学模型中的应变相比,至少小一个数量级。我们认为,球形体底辟上升模型与同心带状岩体之间的相似是表面上的,因为模型太简单了。事实上岩浆的上升和侵位需要多重近场和远场MTPs。MTPs将随深度、与岩浆之间的距离及时间等显示梯度变化。近场MTPs速率必定是快速的,而远场速率可能接近于造山作用的长期平均速率。     

第三届国际金伯利岩会议文集目录

第三届国际金伯利岩会议于一九八二年九月在法国的C1ermont-Ferrand召开.本届会议共收集了七十五篇有关论文,分成三卷组成了本届会议的会议录.第一卷主要介绍的是金伯利岩及与其相关的岩石,以便更好地了解地幔的演化过程和知识.第二卷着重谈了地幔以及地壳与地幔的相互关系.第三卷的主要内容是有关金伯利岩文件的说明.该会议文集的编辑     

金刚石原生矿床的新类型

原生金刚石矿床长期以来一直认为产于金伯利岩筒,均以南非金伯利岩筒作为类比矿床。本文介绍了本世纪70年代澳大利亚在钾镁煌斑岩中发现了规模巨大的原生金刚石矿床及其某些特征。     

辽宁金刚石中矿物包裹体标型特征及其意义

辽宁金刚石中矿物包裹体的化学成分和组合特征属于典型的橄榄岩型,具有重要标型意义的矿物包裹体主要有镁橄榄石、铬镁铝榴石、铬铁矿等。由单晶金刚石与微晶金刚石相互交替生长而构成的结构环带以及由成分复杂的壳源物质构成的成分环带,分别具有重要的成因意义,以EPMA、LRM及宝石显微镜为研究手段,从金刚石中矿物包裹体标型特征这一角度,揭示了辽宁部分金刚石的不平衡结晶作用过程具不连续性和多阶段性;金伯利岩岩浆在侵位过程中,其侵入速率曾发生过周期性变化,并发生再结晶而形成金刚石,进一步验证了辽宁大多数金刚石不属岩浆结晶产物而是地幔捕虏晶这一推论。     

巴西东北部伯南布哥州的新法曾达和伯南布哥剪切带花岗岩的岩浆侵位、剪切带的成核作用及演化

新法曾达和塞拉达岩基以及托里塔马侵入体在巴西东北博尔博雷马省的东部形成了一个巨大的花岗岩地块。NE—SW走向的新法曾达左旋平移剪切带(FNSZ)切割了3个花岗岩体之间的接触带,3个岩体的内部及靠近它们附近的岩石发生了变形。塞拉达Japeganga的南边是右旋东西向的东伯南布哥剪切带(EPESZ)。新法曾达的塞拉达Japeganga杂岩向上长英质单元组分逐渐增多,杂岩的内部构造反映了岩浆房中垂向上呈展状的原始岩层。局部强烈不协调的接触关系,围岩中普遍缺失与剪切有关的变形,以及在远离FNSZ和EPESZ处侵入体的内部岩浆组构不受剪切带控制,这些特征表明岩浆侵位先于剪切带的活动。但是,岩浆的结晶与剪切带的活动同时,这可以从在靠近剪切带处岩浆叶理发生旋转以及岩浆逐渐过渡到固态变形组构中看出来。在侵入体结晶期间或之后,剪切带控制了后续岩浆囊的上升和侵位,然后在FNSZ和EPESZ中形成了岩脉群。岩脉中的镁铁质岩脉占主导,表明在剪切带的活动期间,剪切带向下延伸到了上地幔。以前的观点认为,断层带控制着侵入体的上升和就位方式。但是,本文报道了一个用于解释花岗岩与走滑断层普遍共生的新观点。博尔博雷马省的几个陆内剪切带的成核作用是由于与先存岩浆房伴生的热异常的结果。不完全结晶的岩浆体造成了地壳流变的明显不均一性,这可能引发了应变局部化和剪切带的成核作用。     

印度中部Маджгаван含金刚石岩管的物质成分特征

本文报道Маджгаван(印度中部)火山岩管含金刚石岩石的综合研究结果.首次分析了这个岩管岩石中的金云母、蛇纹石、硫化物的成分.按成分?岩管的岩石实际上完全缺乏碳酸盐物质,TiO_2和P_2O_5含量较高,含有高钛金云母和指示矿物(镁铝榴石、铬铁矿、钛铁矿)含量低而不同于典型的金伯利岩.同时这种岩石与含钾镁煌斑岩也有显著差别:含K_2O很低(0.46～1.79%),没有发现单斜辉石、钾碱镁闪石.这种岩石似乎是金伯利岩和钾镁煌斑岩之间的过渡类型.     

酸性火山岩的初始金含量与岩浆体系中金行为的关系

许多新鲜酸性火山岩的初始金含量明显比以前认识到的低。在经过仔细挑选的129件玻璃质酸性火山岩分析样品中,113件的金含量<1.0×10~(-8),很多仅为≤(0.1～0.3)×10~(-8)。非过碱性流纹岩的金含量为<(0.1～0.7)×10~(-8),平均为0.22×10~(-8);其中高度演化、高硅亚碱性和过铝质的流纹岩金含量最低。过碱性流纹岩的金含量平均约为1×10~(-8),表明低氧逸度、低聚合的熔体更容易容纳金。23件偏酸性的中性岩金含量平均为0.50×10~(-8),拉斑玄武安山岩(冰岛岩)通常高于钙-碱性岩石。没有证据表明富金地质区域原有的金含量比其它地区高。总成分、熔体结构及蒸气、矿物、硫化物和(或)金属熔体相的分离量和时间似乎很大程度上决定了酸性岩浆中的金含量。金通过蒸气、结晶相和不混溶熔体相的分离从岩浆中迁移的种种迹象表明,新鲜火山岩仅提供最低限度的岩浆浓度。大多数情况下,岩浆的金含量将高得多。某些斑岩矿床高的金含量(0.3～>1.0)×10~(-6),这表明存在含金浓度比(1～2)×10~(-8)的玄武岩高得多的酸性岩浆。