冷却过程对玄武岩体系结构、矿物成分以及热力学参数估算的影响

岩浆的温度、压力和湿度(水活度)等热力学参数是理解岩浆作用及其深部过程的关键。目前对于这些参数的约束主要通过应用基于热力学平衡建立的矿物(-熔体)温压计和湿度计来完成,因而其应用前提是目标矿物-矿物或矿物-熔体处于热力学平衡状态,但岩浆中矿物和熔体并非都处于平衡态。本文综述了岩浆冷却过程及其化学动力学效应对玄武岩结构和矿物成分以及相关热力学参数估算的影响。岩浆冷却过程通过控制晶体成核和生长速率对岩浆结构和矿物形态产生显著影响。低的过冷度和冷却速率,生长机制为界面控制,在低的生长速率下形成规则且成分均一的晶体;而在高的冷却条件下,生长机制为扩散控制,晶体发生快速生长形成不规则晶体,并在晶体-熔体界面处形成成分扩散边界层,成分边界层中亏损相容元素,富集不相容元素,并以非平衡比例向前进的晶体表面提供养分导致矿物成分逐渐偏离平衡。在估算岩浆热力学参数时,传统方法多依赖于矿物-熔体平衡,但用于判断平衡的标准在较高的冷却动力学条件下很可能会失效,从而导致对平衡的错误判断,以及对热力学参数的错误估算。因此,在使用以热力学为基础的温压计和湿度计时,需详细评估岩浆冷却的动力学条件。