长英质富晶体火山岩成因--岩浆补给与晶粥再活化

火山是人类窥探深部岩浆系统的窗口。从全球范围来看,贫晶体富熔体的火山岩(尤其是玄武岩和流纹岩)大面积出露,而富晶体的长英质火山岩仅出露于破火山周围。长英质富晶体火山岩主要可分为两类:一类是成分和晶体含量均一的火山岩;另一类是成分和斑晶含量分带的火山岩。富晶体火山岩是冷储存晶粥接受岩浆反复补给后重熔、再活化,重新具备流动能力而喷发形成的,储库中先存物质的成分决定了再活化形成的富晶体火山岩的类型。富晶体火山岩的存在能够很好地解释岩浆储库具有较长的寿命而岩浆汇聚结晶的过程却是迅速的这种看似矛盾的现象。虽然近年来长英质富晶体火山岩的研究已经取得了明显的进展,但仍有许多问题亟待解决,如碎斑熔岩的成因,如何判别晶粥活化,晶粥再活化与火山喷发的关系,岩浆补给和晶粥活化的时间尺度等。对富晶体火山岩的进一步研究将有助于深入揭示熔体演化、运移、在浅部的聚集和喷发的机制,并可为建立更完善的长英质岩浆演化模型提供更多信息。

浙江白垩纪大衢山岩体的成因过程:晶体—熔体分离与岩浆补给

穿地壳岩浆系统理论和晶粥模型为研究中国东南部白垩纪岩浆作用提供了新的思路。大衢山岩体位于浙闽沿海东北部,主体由钾长花岗岩组成,其中发育大量暗色微粒包体(MME),局部可见中—基性岩脉穿插其中,潮头门附近出露少量二长岩。MME具细粒结构,发育针状磷灰石。锆石U-Pb定年结果显示,大衢山岩体出露的钾长花岗岩、MME、二长岩、中—基性岩脉均结晶于~100 Ma。钾长花岗岩硅含量较高(SiO_(2)=68.45%~73.82%)。岩体东端可见不含MME的晶洞花岗岩(DQS-7),具有更高硅含量(76.27%),其全岩化学成分与Sr-Nd同位素组成与大衢山周围同期出露的高硅花岗岩体(SiO_(2)>75%,小洋山岩体,普陀山岩体等)类似。大衢山钾长花岗岩中可见斜长石、钾长石聚晶,与大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩具有Ba、Sr、P等微量元素“互补”的地球化学特征。进一步研究显示大衢山钾长花岗岩是由受到岩浆补给的起源于古老地壳基底重熔的长英质岩浆,经分离结晶和高硅熔体抽离后的残余堆晶固结而成,而高硅熔体形成了大衢山晶洞花岗岩及周边高硅花岗岩。大衢山基性岩脉富集大离子亲石元素,亏损Nb、Ta等高场强元素,与同期出露的浙闽沿海镁铁质岩墙具有相似的地球化学特征,起源于俯冲流体交代的富集地幔。电子探针分析结果表明,钾长花岗岩和MME中的斜长石具有核—幔—边结构,核部(花岗岩27~36、MME 25~41,后同)与边部(17~32、18~26)An值较低,幔部An值(28~57、27~65)相对较高,是岩浆混合作用的典型矿物学标志。结合元素地球化学特征和Sr-Nf-Hf同位素组成,二长岩和中性岩脉应该是幔源镁铁质岩浆与长英质岩浆发生均匀混合的产物,而MME为两种岩浆机械混合的产物。角闪石全铝压力计计算结果表明,MME的形成深度为1.8~3.0 km;二长岩中角闪石发育核—幔—边结构,核部和幔部形成深度为17.0~21.2 km,边部形成深度1.9~4.5 km,指示了不同深度相互连通的两个岩浆房。通过对钾长花岗岩、MME、晶洞花岗岩、二长岩和中—基性岩脉岩石成因及其成因联系的研究,并对比周边同期高硅花岗岩,文章建立了大衢山穿地壳岩浆系统模型。古太平洋板片后撤,沿海地区的弧后伸展和软流圈上涌导致幔源镁铁质岩浆的底侵,并进一步诱发下地壳岩石部分熔融产生长英质岩浆。幔源岩浆的持续补给和加热延长了长英质岩浆房的寿命,发生了分异演化与晶体—熔体的分离,从而形成了深度分别为17~21 km和2~3 km的两个岩浆房。两个不同深度岩浆房中发生的岩浆混合和晶体—熔体分离,最终形成钾长花岗岩、高硅花岗岩、二长岩、MME和中—基性岩脉。