岩浆驱动破裂的形态研究

轴地壳岩浆房是活动扩张中心海洋地壳结构的一个重要组成部分 ,轴地壳岩浆房通过深部岩浆源的补充 ,内部岩浆的同化熔融、结晶分异等岩浆房过程 ,其中的岩浆会破裂上覆的岩石层形成岩浆破裂 ,并沿岩浆破裂继续向上迁移 .本文建立了岩浆迁移的层流模型 ,从理论上对岩浆迁移问题进行了探讨 ,并将遗传算法引入到该问题中来 ,用遗传算法求解了描述岩浆驱动破裂传播的积分方程 .如果假设岩浆破裂在远离破裂末梢处的极限宽度为 1m ,则靠近末梢 ,破裂的宽度逐渐加大 ,在末梢处宽度为 2m左右 .并根据文献对岩浆流体的一些观测参数计算得出 ,岩浆破裂极限宽度不会很大 ,一般在 1m左右的量级 .

长白山火山区高精度Rayleigh面波相速度结构与岩浆系统

近年来,有关长白山火山是否存在潜在喷发危险的讨论引起了国内外地学研究者的广泛关注,但人们目前对其壳幔岩浆系统的了解却十分不足,已有的研究对长白山火山壳内岩浆房存在的深度位置、形态规模及其部分熔融程度的认识仍存在较大分歧。本研究通过汇集长白山火山及邻区(包括朝鲜境内)多个密集流动地震台阵和区域固定地震台网的观测资料,采用背景噪声成像方法获得了长白山火山区高精度的Rayleigh面波相速度模型。成像结果表明:长白山火山中-下地壳深度位置存在显著低波速异常,可能指示了岩浆房的存在。上地壳局部低速区可能反映了壳内深部岩浆向上运移的通道或者是区域小尺度的岩浆聚集体。长白山火山上地幔顶部的低速可能揭示了软流圈热物质上涌,其减压熔融为壳内岩浆房提供了幔源岩浆补给。

海洋地壳辉长岩层中晶体颗粒大小随深度分布的初步探讨

通过海洋地壳生成模型得到的典型快速扩张的太平洋中脊处海洋地壳内的热结构和速度场 ,推算出海洋地壳内的辉长岩层上、下组的成岩时间存在大于一个数量级的差异 (成岩时间是指岩浆降温到某一指定温度时所经历的时间 ) .并试图用这个结果来解释在Oman蛇绿岩套辉长岩层野外实际观测得到的结论 :海洋岩石圈底部的辉长岩的结晶颗粒大小的平均值要比浅部辉长岩结晶颗粒大小的平均值高出一个数量级 .

新时代花岗岩的新理论:花岗岩四阶段理论探讨

花岗岩的成因既是古老的问题,也是当前急迫的科学前沿。100年前花岗岩的火成论与变成论之争,以火成论压倒变成论而收兵。近百年的研究证明,火成论并非完美,关键是玄武岩浆分离结晶成花岗岩的机理受到严峻的挑战。而今,花岗岩源自下地壳变质出熔已经成为不争的事实,说明花岗岩的源头是变质岩。关于花岗岩成因的理论很多,经过多年的筛选,可能花岗岩形成的四阶段理论(从产生、分凝、上升到侵位)是比较合适的。在对该理论详细研究的基础上,本文提出了一个新的花岗岩四阶段理论:从产生、形成、上升到侵位。这是对花岗岩形成过程的描述。如果强调花岗岩形成的机理,则可表述为从出熔、聚集、上升到侵位。四个阶段分为两段:产生和形成(出熔和聚集)是升温过程;上升和侵位是降温过程。该理论的核心是本文提出的“下地壳岩浆房”的猜想,这指的是由部分熔融产生的熔体经聚集形成的巨大空间。首先,这个猜想解决了下地壳岩浆的空间占位问题。由于下地壳原地部分熔融熔出的产物(熔体+残留体)仅仅是物质组成形式发生了变化,不存在空间占位问题,下地壳总体积基本不变。只要存在持续的地幔加热过程,岩浆房体积可以逐渐增大一直到变得非常大。其次,关于花岗岩上升的驱动力问题,我们认为,可能正是下地壳岩浆房上覆的几十公里厚的地层静压力,在岩浆房沿着破裂带溢出时转换为巨大的压力驱使岩浆向上运移,而非岩浆自身的浮力。因此,从理论上,花岗岩上升的速度是非常快的,地质上几乎是瞬间实现的。再次,本理论还合理地解释了花岗岩侵位空间这个古老的难题:下地壳岩浆房上升移出,原先的空间即刻被上覆地层压实填充,造成上覆地层的塌陷,并传递到脆性的上地壳;同时引起上地壳支撑薄弱部位出现构造真空,为上升的岩浆提供驻足空间而完成岩浆侵位过程。很明显,从下地壳岩浆房的消失、转移到上地壳岩浆侵位,实现了空间的置换。看来,“下地壳岩浆房”概念的提出,较好地解决了花岗岩许多传统争议问题。猜想需要论证和证伪,为了深入研究上述问题,本文建议建立两门边缘学科:变质岩浆岩石学和物理地质学。

花岗岩研究正面临一场革命

花岗岩是一门古老的学科,花岗岩非常复杂。目前的花岗岩研究存在危机,危机表明花岗岩需要革命。花岗岩革命以什么为标志?内容是什么?核心是什么?有哪些新奇的概念?这些都是需要认真回答的问题。本文认为,花岗岩革命有三个任务:首先,花岗岩革命的前提,最重要的是:岩浆岩类要解体,花岗岩类要独立,花岗岩理论要摆脱对玄武岩理论的依赖。其次,花岗岩要根据自己不同于玄武岩的特点创立花岗岩新的理论体系。花岗岩的新理论不同于现行的花岗岩理论,花岗岩新理论即花岗岩的变成论,可以用一句话予以概括:花岗岩来自变质岩的深熔作用,熔体与残留相处于平衡,变质岩与花岗岩具成因联系和因果关系,变质岩为母,花岗岩为子。新理论赞同花岗岩四阶段模式,即花岗岩的形成包括了从产生到形成到上升和侵位四个阶段(本文稍作修改的版本)。按照花岗岩的旧理论,许多问题非常费解;而按照新理论,许多费解的难题几乎迎刃而解了,如花岗岩上升的驱动力问题和花岗岩侵位的巨大空间占位问题等。第三,重新界定研究花岗岩的作用和意义。旧理论认为研究花岗岩是为了解决花岗岩形成的构造环境;新理论则认为是下地壳填图。下地壳填图是一个崭新的问题,是根据花岗岩与变质岩的关系引申出来的,它回答了“为什么要研究花岗岩”“研究花岗岩有什么用”这两个学术界关心的问题,是花岗岩研究的真正的前沿。板块构造是地球科学史上无与伦比的一场深刻的革命,花岗岩新理论的建立可能开启了板块构造以后的又一场深刻的革命,它所波及的层面及所带来的影响目前还很难预计。花岗岩新理论才刚刚崛起,许多问题正在探索中,还有太多的问题是我们不清楚的。花岗岩革命,任重而道远。未来充满新奇,每一个想法可能都是创新,虽然困难肯定不少。