俯冲带岩浆与岩石的相互作用——关于俯冲板块、地幔、地壳的实验研究

通过对下面四种环境中岩浆混染作用的实验研究:(1)俯冲板块之上;(2)地幔-陆壳边界之下和(3)地幔-陆壳边界之上;(4)浅部地壳内。用含H_2O硅质熔体与橄榄岩或角闪岩之间反应的一系列清楚的边界确定了:(1)混染熔体内的扩散断面和(2)二种物质之间的结晶反应带。由含H_2O的橄榄岩-英云闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩混合物实验确定了一些相界,这些相界能区分从俯冲板块中产生的并经过地幔上升的熔体的混染程度和与橄榄岩(如堆积岩)接触的地壳熔体的混染程度。花岗质熔体在1.5kbar^1)、810℃条件下的化学扩散速度较慢;在10kbar条件下,热的含H_2O的玄武质与流纹质熔体之间的扩散速度比较快。在10～15kbar、920～1050℃条件下,不饱和H_2O的花岗质熔体的熔融前峰通过与作为水源的蛇纹石化橄榄岩相邻的结晶花岗岩时,会发生对流作用。对流运动使混染熔体运移离开扩散带,从而留下一个狭窄的扩散带。壳-幔边界附近岩浆的混染和混合作用速度看来比浅部地壳侵入体中要快得多。产生于板块的熔体的Ca/Mg比值较钙碱性岩石高;而在深部与上覆地幔的混染作用使其Mg/Ca比值比钙碱性岩石高。在壳-幔边界附近,混染熔体的Ca/Mg比值与钙碱性岩石相当。

分离结晶作用的瑞利方程的改进

由Neuman等(1954)根据瑞利分异定律建立的方程表示为C_1/C_0=F^(D-1)由于残余熔体分数与固相x_i中相i质量分数无直接关系,必须规定这些变数之一为一系列任意值。因此利用瑞利方程得出的模拟结果受外部控制,因而也就没有什么实际意义。但是,通过引入变数yi代表固相中与初始质量有关的相i质量,可得F=1-Σy_i,于是以前的方程可改写为C_1/C_0=(1-Σyi)(?)根据该方程式,可能得到其他系统的已知值K_i、G_1和C_0的变数,这里K_i代表固-液分配系数,C_1和C_0分别代表分异熔体和母熔体的浓度。该联立方程组可利用最小二乘法来求解,并可用来研究天然系统。