岩漿殼幔混合

包體的其他化學成分與同期的基性岩和“寄主岩石”的成分關係非常密切。 同位素指標由於Sr具有很強的活動性,因此其同位素比值在暗色包體和“寄主岩石”中的差別不大。 地質年代學指標暗色包體與“寄主岩石”的同位素年齡相似,而較同期的基性岩體較晚但相差不大。

引言:

通過北大陳斌老師的岩礦專題課程,筆者第一次真正接觸到了廣泛存在的殼幔岩漿混合現象。陳老師以其豐富的工作經驗和紮實的理論基礎,從岩石學、地球化學、地質年代學和同位素地質學等多個方面為我們詳細講解了位於華北克拉通內部的一處岩漿混合作用實例。
課後,我詳細閱讀了陳老師的文章《北太行山燕山期中酸性岩體中暗色包體的成因:岩石學、地球化學和鋯石Hf-O同位素證據》,同時結合其它一些相關的研究資料,試圖在本文中總結一下中酸性岩體中暗色包體岩漿混合成因的幾個初步判別指標。總結如下。

野外地質指標

為了區分,將包裹暗色包體的中酸性岩體稱為“寄主岩石”。暗色包體在“寄主岩石”中通常稀疏分布,在視野範圍內常分布較為均勻,個體大小懸殊,長徑從幾厘米到幾十厘米,橢圓狀或球狀,有拉長現象,有時呈不規則狀、撕裂狀,沒有固態變形。包體中的斜長石、角閃石等定向排列。

岩相學指標

包體的粒度較“寄主岩石”要更細,顏色更深。成分上有閃長岩、石英閃長岩和二長岩等。主要礦物組成有斜長石、角閃石、單斜輝石、黑雲母等,還有少量鉀長石和石英,微量的磁鐵礦、磷灰石等副礦物。結構上常具有等粒狀、嵌晶狀或斑狀的特點,斜長石具有典型的岩漿環帶,斜長石的核部可見港灣狀溶蝕現象,不同環帶間的斜長石牌號可能出現較大差異。副礦物磷灰石具有淬火結晶的特徵,呈針狀,長寬比高達50:1。

地球化學指標

包體的化學成分變化通常較大,矽質含量較“寄主岩石”更低,但兩者的矽質含量具有正相關的關係。包體的其他化學成分與同期的基性岩和“寄主岩石”的成分關係非常密切。一般情況下,MgO,FeO,CaO和TiO2等在流體中不活躍的元素與SiO2呈線性負相關,其他元素常顯示與SiO2的離散現象。稀土元素配分圖和微量元素配分圖中的配分曲線差別不大,只有個別元素(如Y、Nb和Nd等)由於礦物相之間的分餾或活動性的不同而產生差異。微量元素之間常出現協變關係。

同位素指標

由於Sr具有很強的活動性,因此其同位素比值在暗色包體和“寄主岩石”中的差別不大。而Nd同位素的成分可能產生差異,暗色包體的εNd值一般情況下比“寄主岩石’的對應值要高,而與同期的基性岩石的εNd值相似。
暗色包體的Hf-O同位素呈負相關關係。其中,Hf同位素變化很大,顯示出岩漿混合的特徵。同樣,氧同位素上也可見到殼幔岩漿混合的證據。Hf-O同位素的數值常介於地幔與地殼之間。

地質年代學指標

暗色包體與“寄主岩石”的同位素年齡相似,而較同期的基性岩體較晚但相差不大。如根據陳老師等人的工作,測得北太行山燕山期中酸性岩體的年齡為128~(131±2)Ma,測得暗色包體的年齡為128~(129±2)Ma,同期基性岩體的年齡為(138±2)Ma。

結語

在對中酸性岩石中的暗色包體進行是否是岩漿混合成因的初步判別時,野外地質和岩相學的證據總是第一位的,當野外工作和岩石薄片的鏡下觀察都符合岩漿混合成因模式時,再結合相應的地球化學和同位素地質學的研究來進一步限定才是可信的。通過本次課程的學習,筆者希望廣大網友初步掌握了岩漿混合成因暗色包體的識別指標和研究方法,拓展岩漿作用理論的相關知識 。

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