La/Sm-La图解是用于判别岩浆岩是分离结晶还是部分熔融形成的吗?

La/Sm-La图解(图1)被广泛应用于判别岩浆岩是分离结晶成因还是部分熔融形成^([1])。然而在实际应用时这个图解常被误用,即当投点趋于平行横坐标时,被认为该岩浆岩是分离结晶作用形成的,而当处于一条斜线时,就被认为是部分熔融形成。实际上该图解的真正意义不是指某个岩浆岩样品,而指的是判别一套样品(即所有投影点)是由同一母熔体通过不同程度的分离结晶作用形成的还是同一源区通过不同程度部分熔融形成的,因为岩浆最初都是要先经过部分熔融形成原始熔体。下面介绍该图解的出处就很容易理解其真正意义了。

喜马拉雅造山带的变质作用与部分熔融

喜马拉雅造山带的核心由高级变质岩系和淡色花岗岩构成,是研究碰撞造山作用和板块构造的天然实验室。本文评述了喜马拉雅造山带变质作用和部分熔融研究取得的新进展和存在的争议,主要内容包括:(1)造山带核部具有"三明治"结构,高级变质和部分熔融的高喜马拉雅系列(GHS)夹持在较低级变质的特提斯喜马拉雅系列(THS)和低喜马拉雅系列(LHS)之中,GHS的变质作用程度具有向上和向下部构造层位降低的特征。高喜马拉雅系列主要由高压麻粒岩相到榴辉岩相的变质岩组成,具有>1.2~1.6GPa和>700~800℃峰期变质条件,顺时针型变质作用P-T轨迹,其进变质以增温增压为特征,退变质早期为近等温或增温降压过程,晚期为降温降压和近等压降温过程;(2)在造山带西段,紧邻缝合带产出的超高压变质岩具有4.4~4.8GPa和560~760℃的峰期变质条件和顺时针型P-T轨迹,并在退变质中期出现加热过程;(3)尽管造山带的高压和超高压变质岩形成在中、高温条件下,但岩石中的石榴石都保存有明显的主量和微量元素生长成分环带特征;(4)造山带变质核下部发育反转的中、高压型变质序列;(5)在造山带核部,变泥质和长英质麻粒岩的强烈部分熔融主要是增压、增温进变质过程中的白云母和黑云母脱水熔融,和近等温或增温降压过程中的黑云母脱水熔融,可以形成花岗质和英云闪长质熔体。加厚下地壳的高变质温度足以使各种成分岩石(包括基性岩)发生深熔,而不需要外来热源;(6)造山带变质核经历了长期的变质演化过程,其进变质始于~47Ma,峰期变质发生在~25Ma,退变质持续到~15Ma。这些岩石也记录了持续的(超过20Myr)高温变质和部分熔融过程。在造山带西段的超高压变质岩具有~46Ma的峰期变质年龄和~40Ma的退变质年龄,所以经历了一个快速俯冲与折返过程;(7)印度大陆西缘与岛弧的碰撞(造山带西段)和印度大陆东缘与大陆弧的碰撞时间一致,为~50Ma;(8)在造山带西段,印度大陆的深和陡俯冲形成了超高压变质岩;而在造山带中段,印度大陆的平缓俯冲形成了中高压变质岩;(9)构造变质不连续在变质核中广泛存在。多重有序逆冲和无序逆冲导致的岩片叠置控制着造山带的地壳结构;(10)现有的构造模型,包括楔形挤出、隧道流、临界楔和构造楔模型,都不能全面合理地解释造山带变质核部的折返机制。

在塑性变形过程中辉长岩部分熔融的熔体特征

采用透射电镜对辉长岩塑性变形过程中产生的熔体进行了研究 ,结果表明 ,在 95 0～ 10 0 0℃时出现初熔 ,初熔熔体呈薄膜状分布于两个斜长石边界 ,或者呈三角形状分布于 3个斜长石之间 .这种早期熔体的SiO2 含量在6 0 %左右 .在 10 5 0℃时 ,熔融程度增加 ,熔体不仅出现在斜长石之间 ,也出现在斜长石与辉石或磁铁矿之间 .熔体的SiO2 含量低于 5 0 % .斜长石之间的熔体薄膜随熔体含量增加而变宽 ,把孤立的熔体三角形贯通 ,形成彼此连通且定向排列的熔体三角形 .这可能是在构造差应力作用下熔体向应力小的方向运移和聚集的结果 .这些熔体中有许多均匀分布的 0 .1～ 0 .2 μm的暗色“小球” ,暗色“小球”周边的硅酸盐熔体富硅贫铁 ,SiO2 含量超过 70 % ,而暗色“小球”成分富铁贫硅 ,SiO2 含量低于 4 0 % ,这表明熔体发生了分异 .其中富铁贫硅熔体局部发生了结晶作用 ,形成了树枝状磁铁矿雏晶 .熔体成分分异使富铁成分从玄武岩浆中分离 ,这对磁铁矿富集成铁矿起到重要作用 .

大别超高压变质岩折返过程中的部分熔融作用

研究表明，在大别超高压变质岩的折返过程中，超高压变质岩一方面要经受中下地壳所特有的角闪岩相退变质作用，另一方面要在合适环境下发生部分熔融作用．超高压变质岩在中下地壳的减压退变和部分熔融作用，是一个重要的物理化学过程，它可以降低岩石的强度，提高岩石的可变性，促进挤压（ 碰撞） 体制向伸展体制的转变．超高压变质岩折返过程减压退变和部分熔融作用的确定，进一步支持了“原地”观点．它不仅说明了超高压榴辉岩和围岩片麻岩（ 即所谓的超高压片麻岩） 及面理化含榴花岗岩（ 非高压围岩） 之间的演化关系，而且可为正确地建立大别超高压变质岩折返的动力学模型提供科学的依据．一般来说，供给地壳岩石重熔作用的热量不能仅依赖地壳本身，还必须有其他支撑，我们推断由陆陆碰撞所造成的岩石圈增厚及岩石圈的拆沉作用和岩浆底侵作用。

俯冲带部分熔融

俯冲带是地幔对流环的下沉翼,是地球内部的重要物理与化学系统。俯冲带具有比周围地幔更低的温度,因此,一般认为俯冲板片并不会发生部分熔融,而是脱水导致上覆地幔楔发生部分熔融。但是,也有研究认为,在水化的洋壳俯冲过程中可以发生部分熔融。特别是在下列情况下,俯冲洋壳的部分熔融是俯冲带岩浆作用的重要方式。年轻的大洋岩石圈发生低角度缓慢俯冲时,洋壳物质可以发生饱和水或脱水熔融,基性岩部分熔融形成埃达克岩。太古代的俯冲带很可能具有与年轻大洋岩石圈俯冲带类似的热结构,俯冲的洋壳板片部分熔融可以形成英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩。平俯冲大洋高原中的基性岩可以发生部分熔融产生埃达克岩。扩张洋中脊俯冲可以导致板片窗边缘的洋壳部分熔融形成埃达克岩。与俯冲洋壳相比,俯冲的大陆地壳具有很低的水含量,较难发生部分熔融,但在超高压变质陆壳岩石的折返过程中可以经历广泛的脱水熔融。超高压变质岩在地幔深部熔融形成的熔体与地幔相互作用是碰撞造山带富钾岩浆岩的可能成因机制。碰撞造山带的加厚下地壳可经历长期的高温与高压变质和脱水熔融,形成S型花岗岩和埃达克质岩石。

苏鲁超高压岩石部分熔融时间的准确限定:来自含黑云母花岗岩中锆石U-Pb定年、REE和Lu-Hf同位素的证据

在北苏鲁超高压变质带中,广泛分布强变形的新三叠纪含黑云母花岗岩和伟晶岩脉。锆石中矿物包体激光拉曼测试、阴极发光图像分析、不同性质锆石微区LA-(MC)-ICP-MS和SHRIMP U-Pb定年、REE及Lu-Hf同位素测试等综合研究结果表明,北苏鲁威海地区超高压正片麻岩在构造折返的(高压)麻粒岩相升温减压阶段,发生部分熔融(深熔)作用形成了花岗质岩浆,并在临近角闪岩相退变质作用之前结晶结束形成了含黑云母的花岗岩。该类含黑云母花岗岩中的锆石成因复杂,可划分为三类锆石微区。第一类为强发光效应(白色)继承性岩浆锆石(微区Ⅰ),具有典型的岩浆结晶环带,矿物包体为Otz+Kfs+Ap,记录的^(206)Pb/^(238)U年龄为790～782Ma;第二类为新生锆石微区(微区Ⅱ),发光强度相对较弱(灰色-灰白色),也具有较明显的岩浆结晶环带,矿物包体为Qtz+Kfs+Ab+Ap,记录的^(206)Pb/^(238)U年龄为222～217Ma,加权平均年龄为219±2Ma,表明苏鲁超高压地体的部分熔融(深熔)作用发生在新三叠纪,这组年龄比苏鲁地体超高压变质时代(235～225Ma)明显偏新,指示部分熔融(深熔)作用的时代要晚于苏鲁地体的超高压变质时代;第三类锆石微区(微区Ⅲ)围绕第二类锆石微区分布,发光强度最弱(黑色),也具有典型的岩浆结晶环带,矿物包体十分少见,为Qtz+Ap,记录的^(206)Pb/^(238)U年龄集中于216～209Ma之间,加权平均年龄为214±2Ma,应代表部分熔融(深熔)而成的岩浆结晶结束的年龄,这组年龄比苏鲁地体构造折返晚期角闪岩相退变质时代(210～200Ma)偏老,表明新生岩浆结晶结束的时间要早于角闪岩相退变质时代。继承性岩浆结晶锆石(微区Ⅰ)^(176)Hf/^(177)Hf(t)=0.281975～0.281984,^(176)Lu/^(177)Hf=0.00196～0.00221,ε_(Hf)(t)=-11.6～-11.8,相应的t_(DM2)=2160～2170Ma,与研究区周围新元古代(795～730Ma)正片麻岩继承性岩浆结晶锆石的Lu-Hf同位素特征十分相似,表明新元古代正片麻岩是新三叠纪部分熔融(深熔)成因的含黑云母花岗岩的母岩。新三叠纪新生岩浆结晶锆石的核部(微区Ⅱ)和边部(微区Ⅲ)具有类似的^(176)Hf/^(177)Hf(t)、^(176)Lu/^(177)Hf比值和ε_(Hf)(t)值,^(176)Hf/^(177)Hf(t)=0.282110～0.282199,^(176)Lu/^(177)Hf=0.00041～0.00183,ε_(Hf)(t)=-15.8～-19.1,t_(DM2)=1980～2130Ma,表明新三叠纪由超高压正片麻岩部分熔融而成的岩浆自结晶开始到结束是在一个相对封闭体系条件下完成的。晚期角闪岩相退变质作用对其Lu-Hf同位素体系也未造成破坏。

辉长岩部分熔融实验及地质学意义

利用高温高压多功能三轴实验装置对四川省攀枝花辉长岩进行了动态和静态部分熔融实验研究 ,实验的围压为 45 0～ 80 0MPa,温度区间为 90 0～ 1 2 0 0℃。实验表明 ,差应力对辉长岩动态部分熔融程度有一定影响 ,初始熔体主要分布在不同矿物的颗粒边界和三联点 ,变形影响熔体分布 ,变形与辉长岩韵律层具有一定成因联系。

苏鲁仰口超高压岩石SHRIMP锆石U/Pb定年与部分熔融时限

在大型碰撞造山带中,在陆壳物质深俯冲或快速折返早期,在超高压-高压条件下,易熔组分可能发生水致或脱水部分熔融,形成花岗质熔体。在超高压-高压条件下,苏鲁超高压岩石发生过部分熔融作用,形成长英质多晶体包裹体和不同尺度的花岗质岩石,导致可观的地球化学效应。为确定苏鲁超高压岩石部分熔融的时限,对山东仰口超高压副片麻岩和其中平行片麻理的同构造钾质花岗岩脉进行了SHRIMP锆石U/Pb地质年代学、全岩地球化学和锆石内矿物包裹体的研究。副片麻岩的锆石具有典型的核-幔-边结构。核部锆石为碎屑锆石,206Pb/238U年龄大于282Ma,可能反映了副片麻岩的原岩包含不同成因的物质;幔部和边部的Th/U比都小于0.1,分别给出233±3Ma和214±4Ma的206Pb/238U年龄,分别对应于超高压变质和角闪岩相退变质年龄。同构造花岗岩脉是富钾过铝质花岗岩(A/CNK=1.2),锆石也具有核-幔-边结构;核部锆石年龄与副片麻岩的核部锆石年龄相当,反映了该花岗岩脉的源区可能是变沉积岩;除幔部锆石的一个点具有206Pb/238U年龄为234.6±3.9Ma之外,其它幔部锆石位于谐和线附近,给出206Pb/238U年龄为220.8±2.9Ma,该年龄代表着该花岗岩脉的形成年龄。上述数据表明,在仰口地区,超高压岩石的部分熔融作用早于角闪岩相退变质作用。

部分熔融强化了青藏高原地壳的各向异性?

深部岩石的弹性波各向异性是人们了解地壳深部构造特征,分析其成因,探讨其动力学意义的重要岩石物理参数。实验结果表明由矿物晶格定向分布(LPO)所引起的地壳岩石平均各向异性强度通常不超过5%,远不足以解释在青藏高原地壳中所观测到的弹性波各向异性之强度。模拟结果显示,熔体的定向分布(MPO)能够引起强烈的弹性波各向异性。例如,当熔体的形态因子(α)值介于0.1～0.5之间,熔融程度为5%～10%时,由定向分布的酸性熔体囊所产生的各向异性强度可以达到2%～10%(P波)、2.2～40%(S波)。众多研究资料显示,青藏高原—川滇西部具有加厚的中、上地壳和高地热梯度,低度部分熔融作用在其深部地壳中广泛存在。低度熔体在构造应力作用下的定向分布可能是造成该地区深部地壳存在异常强的各向异性层的重要原因。这暗示目前在青藏高原—川滇西部探测到的异常强的区域性各向异性层是具有部分熔融成因的强烈构造变形带。该构造变形带具有潜在的"解耦"功能,并作为地壳浅部刚性层(块体)的底界协调着块体与其下伏地壳或岩石圈地幔的差异运动。

部分熔融与高级变质岩流变机制——以内蒙古大青山高级变质岩为例

部分熔融作用与高级变质岩变形作用是相互制约,变形作用能够提高岩石部分熔融程度,降低熔融温度。熔体存在影响和制约岩石强度和变形机制。大青山高级岩经历了下部地壳构造层次变质变形和深熔作用改造,形成了复杂构造要素组合。宏观与微观构造特点表明:高级变质岩变形机制主要为熔体增强颗粒边界扩散和颗粒流动,使岩石发生大规模的塑性流动。在宏观上形成了不对称流动组构、熔融线理、岩石和矿物条带、层内底辟褶皱和大型穹窿构造。但是,在微观上矿物颗粒变形不明显,晶内变形组构不发育,表现为三边平衡结构,与静态结晶变质岩结构相似,形成了地壳深部构造层次上变质构造岩-构造片麻岩。

大别超高压变质过程中部分熔融作用的地球化学约束

报道了大别超高压变质带西部麻城四道河榴辉岩 -围岩剖面系统的元素和同位素地球化学研究成果 ,对超高压变质榴辉岩在俯冲和折返过程中的部分熔融作用进行了探讨 .研究表明 ,榴辉岩原岩性质类似于N -MORB ,其长英质围岩可分为TTG片麻岩和含石榴石花岗岩 ;两类长英质围岩Sm -Nd同位素特征与其寄主的榴辉岩相似 ;REE特征、w (Nb) /w(Ta)比值、Nd同位素组成及锆石U -Pb定年等地球化学证据支持了TTG片麻岩为大别地区陆壳俯冲过程中发生部分熔融作用而形成 ,其与超高压榴辉岩的关系属特殊的异地关系 ;含榴花岗岩为超高压榴辉岩折返过程中的部分熔融作用形成 ,但因其形成环境为石榴石稳定场的深度 ,故含榴花岗岩与超高压榴辉岩被视为近似原地的构造关系 .

1.5GPa、950℃下块状斜长角闪岩部分熔融微量元素的分配特征

在1.5GPa,950℃,恒温101h条件下对华北北缘太古宙地体中的斜长角闪岩块状样品进行了脱水部分熔融实验,实验产物组合为Hb+Cpx+Gt+Gl,获得的熔体为花岗闪长质成分。利用LA-ICP-MS测试了矿物和熔体的微量元素,获得该体系内各矿物/熔体的微量元素分配系数。角闪石、单斜辉石和石榴石的分配系数与前人在类似条件下的实验结果基本一致。这说明无论实验的初始物质是粉末状还是块状,对元素的分配没有太大的影响。各矿物的REE分配系数对离子半径的拟合曲线很好地符合晶格应变弹性模型。整体特征上,角闪石、单斜辉石和石榴石的LILE,LREE分配系数较低,而HREE的分配系数较高,石榴石具有强烈富集HREE的特征。由此,造成实验熔体表现出LILE、LREE富集而HREE亏损的特征。残留相中无金红石,使得熔体中没有明显的Nb、Ta负异常。熔体的主-微量元素特征符合华北北缘中生代埃达克质岩石的基本特征,进一步支持了该类岩石"可能起源于古老下地壳的部分熔融"的成因模式。

苏鲁超高压地体部分熔融时间的厘定:荣成花岗质片麻岩中浅色条带的锆石U-Pb定年、微量元素和Lu-Hf同位素证据

威海-荣成地区混合岩化花岗质片麻岩为研究超高压地体折返过程中的部分熔融提供了理想的窗口。本文通过对荣成地区鲍村花岗质片麻岩中浅色条带野外观察、岩相学以及锆石的CL图像、U-Pb定年、微量元素和Lu-Hf同位素的系统研究表明,鲍村花岗质片麻岩中的浅色条带为部分熔融的产物,其主要矿物组成为石英+斜长石+钾长石+黑云母。锆石CL图像显示清楚的核-边结构:继承岩浆核和新生岩浆边。继承核的206Pb/238U协和年龄为620±8～784±7Ma(Mean=701±33Ma);具有典型的岩浆锆石的微量元素特征,如重稀土(HREE)和Y富集,强烈的正Ce异常和负Eu异常,以及极低的(Gd/Lu)N和Hf/Y比值;εHf(t=700Ma)值为-13.0～-8.0(Mean=-10.9±0.8),相应的tDM2为2120～2429Ma(Mean=2303±51Ma)。新生边的206Pb/238U协和年龄为211±6～244±5Ma(226±10Ma);虽然微量元素的整体含量低于继承核,但也具有岩浆锆石的微量元素特征,如稀土元素配分模式显示HREE明显上翘的特征,正Ce异常和负Eu异常,以及极低的(Gd/Lu)N比值;εHf(t=225Ma)值为-17.3～-14.2(Mean=-15.2±0.6),相应的tDM2为2152～2347Ma(Mean=2214±33Ma)。上述特征表明,部分熔融的原岩是由古元古代(2.2～2.3Ga)的地壳物质在新元古代(701±33Ma)重熔而成,部分熔融可能发生在超高压地体折返早期的热折返阶段(榴辉岩相-高压麻粒岩相条件下),时代应为226±10Ma。威海-荣成混合岩化片麻岩内广泛发育的富含钾长石和石英的酸性岩脉(约220～210Ma),可能为折返晚期的角闪岩相冷凝阶段,部分熔融形成的熔体经历了结晶分异作用的产物。

华北板块东南缘五河杂岩的麻粒岩相变质、部分熔融与交代作用

华北板块东南缘五河杂岩属于前寒武纪变质基底,出露于蚌埠及相邻地区,主要由变质的镁铁质和长英质火成岩以及表壳岩系组成,并伴生有古元古代片麻状花岗岩和中生代花岗岩类,构成了"蚌埠隆起"。五河杂岩中主要有石榴斜长角闪岩/榴闪岩、石榴麻粒岩、异剥钙榴岩、石榴斜长角闪片麻岩、花岗片麻岩、云母片岩、大理岩和变质砂岩等岩石类型。这些不同类型的变质岩具有类似的峰期变质矿物,如石榴子石、单斜辉石、斜长石、金红石和石英等;结合其锆石U-Pb年龄,表明它们共同经历了古元古代高压麻粒岩相变质作用。石榴斜长角闪岩的石榴子石包体中存在钾长石+斜长石+石英+黑云母等矿物交生体,指示早期花岗质熔体的存在,证明五河杂岩在古元代变质过程中发生了部分熔融作用。此外,部分变基性岩中存在方解石、绿帘石和绿泥石等蚀变矿物,沿石榴子石的裂隙中分布有钾长石+斜长石+石英+黑云母+角闪石等矿物,表明它们经历了含碳酸盐的熔/流体交代作用以及绿帘石化和绿泥石化作用等。遭受过古元古代含碳酸盐的熔/流体交代作用的变基性岩表现为高放射成因Pb同位素组成,而未遭受含碳酸盐的熔/流体交代作用的变基性岩则表现为典型华北板块前寒武纪麻粒岩地体和下地壳包体岩石的低放射成因Pb同位素组成。

下地壳部分熔融的产物:燕山早期广东腊圃花岗岩成因

出露于广东省从化市南的腊圃角闪黑云二长花岗岩占地面积约500km2,由钙质角闪石(0.5%),黑云母(11%~13%),斜长石(An35~41,29%~31%),隐纹长石(24%~31%)和石英(36%~37%)组成,含富Ca,Ti副矿物褐帘石和榍石等。根据颗粒锆石U-Pb定年,其定位时间为163±2Ma(中侏罗世)。化学成分上为弱过铝质(平均A/NKC=1.043),富K2O(平均4.72%),属高钾钙碱性系列。稀土总量较高,ΣREE=(180~460)×10-6,轻稀土明显富集,重稀土明显亏损,具有大的(La/Yb)N值(平均19),说明熔融作用是在下地壳深度进行(p>108Pa),石榴子石是主要的残留相矿物。多种源岩示踪方法指出,形成腊圃岩体岩浆的源岩是变硬砂岩或变角闪岩(包括变火成岩)。模拟计算显示,下地壳深度的该类源岩55%部分熔融形成的熔体,与腊圃花岗岩岩浆有极为相似的地球化学性质。Sr,Nd同位素成分测定表明,岩石具有较高的ISr值(0.7124~0.7155)和较低的εNd(t)值(-11.18^-11.54),模拟计算显示,这显然是一种下地壳部分熔融的产物。

部分熔融状态下岩石的流变行为及变形机制

熔体的形成受到地温梯度、压力和流体等多种因素的制约。在部分熔融过程中，岩体的形态仅发生微小变化，但随着熔体比例的增大，岩石的变形方式和变形机制将发生较大变化：变形方式由水力破碎转变成为熔体强化的韧性变形；变形机制由位错蠕变转变成为扩散蠕变。此外，下地壳熔体能长期存在并大幅度地调节应变，起到润滑层的作用。

部分熔融岩石流变学

本文系统地总结了静态与动态条件下部分熔融岩石中熔体的形态及其分布特征,着重阐述部分熔融对橄榄岩和花岗岩流变学性质的影响。众所周知,部分熔融不仅是造成地球的成分演化、形成层圈构造的重要过程,而且对深部地壳和上地幔的物理性质(如,电导率、滞弹性、剪切波速度和渗透性等)皆具有重要的影响。尤其是,部分熔融岩石流变性的研究对于深刻理解地壳和岩石圈地幔之间的力学耦合、地幔对流,板块构造运移、造山作用、地壳隧道流等地质过程必不可少。在过去特别是近三十年来,该领域的实验和理论研究皆取得了长足的进步,加深了人们对部分熔融岩石流变学性质的理解,现已达成如下共识:在静态条件下,当橄榄岩中的熔体分数很小(<约2%)时,熔体主要局限于颗粒三连点或沿粒棱分布;随着熔体体积分数的增加,颗粒边界上的熔体膜也会逐渐增多。然而,在共轴挤压和简单剪切变形条件下,熔体大多数沿着与最大主应力呈15°～30°的小角度的伸展剪切带分布。只要熔体的体积分数不大(约5%),绝大多数颗粒边界并没有被熔体润湿,部分熔融只会导致中等程度的流变弱化效应。但是,随着熔体含量的增加,地幔岩流变强度的弱化效应会渐趋强烈,变形最终导致固—熔体的彼此分离(岩浆萃取)。

西南印度洋中脊地质构造对地幔部分熔融的影响:深海橄榄岩尖晶石成分证据

慢速-超慢速扩张西南印度洋中脊普遍发育转换断层,洋脊分段性明显,是研究地质构造与地幔部分熔融关系的理想场所。对西南印度洋中脊(52°20′53°30′E)Gallieni转换断层与Gazelle转换断层之间洋脊段6个站位的深海橄榄岩研究发现:尖晶石Cr#的变化范围为0.194～0.329,对应的地幔部分熔融程度为7.6%～13.0%,反映全球洋中脊系统中低程度的地幔部分熔融,并且离转换断层近的地幔部分熔融程度低于洋脊分段中心,这种差异除了受转换断层的冷却作用影响外,还可能与洋脊分段中心更强的岩浆抽提作用有关。将研究区与全球其他洋脊对比发现,尖晶石Cr#及对应的地幔部分熔融程度随洋脊扩张速率的降低而降低,在探讨地幔部分熔融程度与洋脊扩张速率的相关性时,通过对转换断层效应的校正,能够更准确地反映地幔部分熔融程度随洋脊扩张速率的变化趋势。

青藏高原地壳的低速层与部分熔融

青藏高原各地体的地壳结构与厚度存在明显差异,依据过去多年中法合作的地震探测资料结合其它资料给出了青藏高原的地壳结构图。对高原多数地体的地壳中存在的低速层进行了研究,表明低速层的形成主要来自地体碰撞时,地壳的推覆叠置,使部分高原浅部上地壳的中酸性成分地层进入中下地壳的位置,仍为长英质岩性成分,尚未跨越固相点进入部分熔融状态。

0.6～2.0GPa压力下部分熔融角闪辉长岩的纵波波速

利用超声波透射-反射法,测量了0.6～2.0GPa、最高1085℃条件下角闪辉长岩的纵波波速(vp),详细统计了部分熔融阶段实验产物组分的体积百分含量,利用矿物含量和弹性参数,计算了角闪辉长岩的纵波波速。实验测量和理论计算显示了较一致的vp-t关系,即高压下角闪辉长岩的vp随温度升高先缓慢降低,在温度约800～900℃后转而大幅下降。实验产物显示,样品在温度达812℃(0.6GPa)、865℃(1.0GPa)和919℃(2.0GPa)后发生矿物脱水和部分熔融,熔体含量随温度升高显著增加。熔体是导致高温阶段岩石vp快速降低的主要原因。在初熔阶段vp随熔体增加而降低尤为显著,可能是初熔时矿物脱水生成的自由水及含水量高的熔体,以微细熔体薄膜浸润矿物边界或裂隙所导致。