浅析岩浆的底侵作用.doc

哈 尔 滨 师 范 大 学学士学位论文开题报告论文题目 浅析岩浆的底侵作用学生姓名 陈慧玲指导教师 谢远云年 级 2007级专 业 资源环境与城乡规划管理2011年4月课题来源：指导教师拟定课题研究的目的和意义：岩浆底侵在各种不同的构造环境都能够发生，如基性大火成岩省，酸性大火成岩省，洋岛及其他构造环境。尽管已经经过了几十年的研究，许多关于岩浆底侵的基本问题依然没有得到很好的解决，如岩浆底侵究竟发生在Moho面上还是在上下地壳面上。国内外同类课题研究现状及发展趋势：目前，国内武夷山成矿带内矿区的最大特征就是分布有老地层和岩浆岩.老地层集中分布区桃溪隆起区是武夷山隆起的一部分,表现为变质核杂岩的特征, 其中分布着大中型铜多金属矿床和大量的多金属矿点, 如紫金山铜金矿、 岩背锡矿和红山铜矿,它们是武夷山成矿带乃至中国东部的典型特征.主要矿床的成矿年龄集中于 130 90 Ma, 属燕山晚期;成矿特征表现为斑岩型- 岩浆热液型铜多金属矿.成矿斑岩体成岩时代 90 140M a,多为燕山期复式杂岩体的中晚期, 桃溪隆起区这种时空一致性是由于中生代晚期岩石圈拆沉的产物.桃溪隆起区在中生代晚期经历了岩石圈加厚期后的拆沉、 软流圈物质侵入、 岩浆作用及其伴随的成矿作用.这些认识对该区找矿部署具有重要的意义。课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法：内容和方法：通过查阅各相关文献资料，从壳- 幔边界主要岩石类型与特征、岩石化学、岩浆底侵作用与花岗岩成因、岩浆底侵作用与地壳增生、岩浆底侵作用与区域成矿等方面分别说明，最后对岩浆底侵作用进行了总结。 研究过程中的主要问题：所搜集到的资料之间存在专业术语以及技术发展状况的出入。解决办法：通过查阅相关资料以及向指导教师指导，已经解决问题。课题研究起止时间和进度安排：2010年12月2011年01月进行资料收集2011年01月2011年02月进行材料的阅读和整理2011年02月2011年03月开始论文写作2011年04月2011年04月完成论文课题研究所需主要设备、仪器及药品：无外出调研主要单位，访问学者姓名：无指导教师审查意见：指导教师 （签字） 年 月 教研室（研究室）评审意见：_教研室（研究室）主任 （签字） 年 月院（系）审查意见：_院（系）主任 （签字） 年 月学号：2007020818学 士 学 位 论 文 题 目 浅析岩浆的底侵作用学 生 陈慧玲指导教师 谢远云年 级 2007级专 业 资源环境与城乡规划管理系 别 地理系学 院 地理科学学院哈尔滨师范大学2011年4月浅析岩浆的底侵作用陈慧玲摘要：底侵作用是研究壳幔物质交换与大陆增生演化的重要机制之，但是对岩浆底侵作用的崩的判识是十分困难的科学问题。介绍了近年来国内外在岩浆底侵作用研究方面的部分工作成果，重点论述了岩浆底侵作用与花岗岩成因、岩浆底侵作用与地壳增生、岩浆底侵作用与盆地演化以及岩浆底侵作阁与区域成矿等方面的主要进展。关键词：岩浆底侵作用 花岗岩成因 捕虏体岩石学我们对汉诺坝岩浆底侵成因的壳-幔边界岩石捕虏体的认识有一个过程, 不同时期不同研予麻粒岩基性麻粒岩辉长岩镁铁质麻粒岩等不同称呼, 反映了这类岩石在岩相学和化学组成上过渡特征, 缺乏像太古代麻粒岩的漫长地质演化所具有的典型的麻粒岩特征, 以往笼统地称为麻粒岩或基性麻粒岩是不妥的. 笔者1曾建议, 汉诺坝岩浆底侵成因的岩石捕虏体可以分为麻粒岩相和榴辉岩相两类, 其矿物岩石学结构特征及温压平衡条件都与通常的麻粒岩和榴辉岩存差别, 实际上它是一种广义的麻粒岩相与榴辉岩相岩石.前者为新增生下地壳, 后者侵入于上地幔顶部, 与尖晶石二辉橄榄岩以及火成辉石岩类等构成壳-幔过渡带混合层或岩石学莫霍面.一、 壳- 幔边界主要岩石类型与特征现今壳-幔边界岩石主要由岩浆底侵成因的镁铁质麻粒岩相榴辉岩相岩石和火成辉石岩橄榄岩组成底侵成因的麻粒岩相榴辉岩相岩石具典型层状堆晶结构. 麻粒岩相岩石为含斜长石矿物组合:pl+px + q +t, 岩石类型以斜长二辉岩为主(80%), 少量含石榴石的斜长石榴辉石岩以及苏长质长英质麻粒岩相岩石; 榴辉岩相岩石为不含斜长石矿物组(gt+px+opx), 最常见岩石类型为石榴石单斜辉石组合的石榴辉石岩.一般认为, 玄武岩中辉石岩捕虏体是高压下从玄武质岩浆中结晶的岩石2, 所以具有火成结构特征. 根据单斜辉石的铬含量, 辉石岩类又分绿色两种, 前者单斜辉石为铬透辉石, 后者为透辉石或普通辉石. 黑色辉石岩是中国东部新生代玄武岩中最常见的辉石岩类捕虏体, 主要岩石类型是单斜辉石岩, 其次是二辉石岩. 本文除DM9843 为绿色辉石岩, 其他均为黑色辉石岩. 岩浆底侵成因的麻粒岩相榴辉岩相岩石与火成辉石岩类的最大区别是, 前者具典型层状堆晶结构,后者为火成结构. 如果不顾岩石的结构构造研究,很容易将两者混淆。我们认为现今上部下地壳主要由长英质麻粒岩,下部下地壳主要由镁铁质麻粒岩相堆晶岩(斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由镁铁质-超镁铁质榴辉岩相石榴辉石岩辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成.经历了漫长地质历史演化的太古代地体麻粒岩已无法代表现今下地壳, 而它尚保存多少早期下地壳信息也还是个谜, 本文暂称早期下地壳。二、 岩石化学 汉诺坝及邻区壳-幔边界岩石类型矿物组成及主量元素分析结果见表1, 从早期下地壳现今下地壳壳-幔过渡带上地幔, 在岩石化学成分上Mg递增最为显著. 采自怀安蔓菁沟和宣化西望山的太古代麻粒岩(早期下地壳)的Mg#小于50(39 47), SiO2 变化于46 51 , 均为基性麻粒岩,而非镁铁质麻粒岩. 由岩浆底侵成因的麻粒岩相榴辉岩相捕虏体及辉石岩类捕虏体, 虽然其SiO2 也在基性岩范围(45% 55%), 但岩石以镁铁矿物为主(opx+cpx50), Mg#均超过60(分别变化于64 81 和63 90), 故为镁铁质-超镁铁质岩石, 而不宜称基性岩. 大部分榴辉岩相捕体和辉石岩类捕虏体的Mg#(80 90)已接近上地幔超镁铁质岩石(Mg#_ 90), 显示了壳-幔过渡带的特征.三、岩浆底侵作用与花岗岩成因 众所周知，幔源岩浆的底侵作用将导致壳底大型玄武岩浆池的形成，其大通量的热流迁移或部分岩浆上侵将引发地壳物质和热结构的凋整，导致地壳的部分熔融或壳幔物质同熔，形成各种各样的花岗岩类岩石近几年来，这方面的研究取得了重要的新进展Petord等研究了玄武质岩浆的周期性注入导致镁铁质(角闪岩质)下地壳部分熔融而形成花岗质岩石的作用机制【3】，并在此基础上讨论了岩浆底侵作用在花岗质岩石形成过程中的作用McCarlhy等通过实验岩石学研究，论证了岩浆曦侵作用与花岗岩形成的成因联系徐夕生等【4】根据对我园东南沿海辉长岩一闪长岩一花岗岩岩石组合以及产于中新生代玄武质岩石中的下地壳辉长岩质麻粒岩辉长岩深源捕虏体的深入研究，提出了辉长岩质麻粒岩是底侵作用形成的基性岩浆底垫于下地壳，并经变质作用的产物，而辉长岩。闪长岩一花岗岩岩石组合是底侵的玄武岩浆与地壳之间发生相互作用的结果的新认识吴福元等【5】通过岩石组合及其特征，特别是Sr，Nd同位素特征的研究，将我国东北地区大面积分布的古生代和中生代花岗岩解释为幔源岩浆底侵导致的壳幔相互作用产物，认为大量幔源底侵岩浆以板底垫托形式就位于地壳底部，并促使上覆的先存年轻地壳发生部分熔融形成花岗质岩浆，这样的过程多次进行就形成大面积分布的花岗岩.四、岩浆底侵作用与地壳增生 大陆地壳生长和消失主要发生在与俯冲作用有关的大陆边缘环境这是先前被广泛接受的观点然而，近年来的研究表明，主要与地幔柱岩浆活动有关的板内环境(大陆内部和大洋盆地)同样是大陆地壳生长的重要场所fl“除喷发至地表以外，玄武质岩浆的底侵作用是板内幔源岩浆进入地壳，导致地壳增生的主要方式之一一方面，底侵的幔源岩浆经冷却变质后可以直接成为下地壳的一部分；另一方面，底侵的幔源岩浆上侵后与地壳物质发生壳幔同熔，同熔岩浆冷却后形成花岗岩也可以导致地壳增生这方面的研究近年来也取得了重要进展 Henk等【6】J对出露于意大利Ivrea带和Stronaceneri带的上地幔至下地壳剖面进行了详细观察和系统研究，发现其中的下地壳主要由镁铁质麻粒岩组成，同时还含有麻粒岩相变泥质岩有关的矿物学、岩石学和地球化学研究资料表明，这些镁铁质麻粒岩是底侵的玄武岩浆经冷却变质后形成的显然，对该下地壳剖面的观察和研究为分析和探讨玄武岩浆底侵造成地壳生长和壳幔交换作用过程提供了范例 Frost等川对美国怀俄明东南部的中元古代Sherman岩基进行了系统的同位素研究，为岩浆底侵作用导致地壳增生提供了重要证据RudnickIl“论述r岩浆底侵作用与地壳增生的关系，并建立了大陆成因与演化模型 樊祺减等【7】 J通过对汉诺坝榴辉岩相石榴辉石岩的研究，提供了幔源岩浆底侵作用导致地壳增生，形成壳幔过渡带的新证据所研究的榴辉岩相石榴辉石岩以薄层状产于上地幔尖晶石二辉撇榄岩中，橄榄石主要沿榴辉岩相石榴辉石岩与尖晶石二辉橄榄岩接触的边界分布，具典型的层状堆晶构造榴辉岩相石榴辉石岩的石榴石都是富镁的镁铝榴石，单斜辉石均为透辉石，而位于其底面的尖晶石二辉做榄岩的单斜辉石为铬透辉石，但它们的橄榄石成分完全一致从佶算的平衡温度和压力来看，榴辉岩相石榴辉石岩的形成深度位于4045 km之间的壳幔过渡带的下边界，其稀土分布模式从下地壳底部麻粒岩相的正Eu异常变化到上地幔顶部榴辉岩相的无Eu异常，显示了岩浆底侵成因的壳幔过渡带镁铁质堆晶岩的稀土地球化学特点可见，榴辉岩相石榴辉石岩是由幔源岩浆侵位于上地幔顶部，经分异堆晶和榴辉岩相变质作用的产物 邱检生等【8】以福建鼓山魁岐及浙江青田和普陀山桃花山岩体为例，系统研究_厂浙闽沿海I型A型复合花岗岩岩体的地质和地球化学特征，发现了这些复合花岗岩岩体在主量元素、微量元素和稀元素以及同位素组成方面的变异规律，并将这种变异规律归因于不同量幔源岩浆的加入及岩浆分异演化程度的不同可见，底侵的地幔岩浆上侵而加入到地壳中应是地壳增生的重要方式之一 毫无疑问，幔源岩浆的底侵作用与地壳增生密切相关因此，要深入了解地壳增生过程，必须进一步深入研究幔源岩浆的底侵作用五、岩浆底侵作用与区域成矿 已有的研究资料表明，幔源岩浆的底侵作用是引发区域岩浆活动和热液成矿作用的重要机制之一一方面，幔源岩浆的底侵作用将导致地壳的部分熔融或壳幔物质同熔，形成区域岩浆热流体成矿系统另一方面，底侵的幔源岩浆富含挥发分(如cO，等)和成矿元素(如cu，Fe，zn等)当底侵的幔源岩浆上侵后，会受到地壳物质的混染，或使地壳物质熔融而导致两类岩浆混合，其所含的成矿元素将直接进入区域岩浆热流体成矿系统；而当底侵的幔源岩浆冷却固结并经变质而成为下地壳的一部分时，它们将构成下地壳底部的一个“成矿物质储库”如果后期再次发生岩浆底侵作用或地热异常增温，引发部分熔融或壳幔同熔，储库中的成矿物质将加入由此形成的区域岩浆热流体成矿系统因此，幔源岩浆的底侵作用可以为区域岩浆熟流体成矿系统的形成提供热能以及挥发分和成矿物质这方面的研究近年来也取得了重要进展Zweng等”9通过加拿大魁北克Matartic地区Camflo金矿的热年代学研究提供r区域幔源岩浆底侵作用与含金石英脉形成作用之间存在密切成围联系的直接证据sun30 J等运用锶和钕同位素方法对澳大利亚Blue Tier岩基进行了深入研究，并在此基础上探讨了幔源岩浆对该区内生锡矿成矿的贡献Krymskyl3“依据同位素年龄和其他地质地球化学资料，将俄罗斯Vostok白钨矿的成困归结为壳幔相互作用，特别是幔源岩浆底侵作用的结果.六、岩浆的底侵作用的机制和意义 岩浆底侵在各种不同的构造环境都能够发生，如基性大火成岩省，酸性大火成岩省，洋岛及其他构造环境。尽管已经经过了几十年的研究，许多关于岩浆底侵的基本问题依然没有得到很好的解决，如岩浆底侵究竟发生在Moho面上还是在上下地壳面上。考虑基性岩的密度和大陆地壳的密度剖面来看岩浆的初始侵入位置应该在上下地壳界面附近9。不过一强烈剥蚀出露中下地壳地区，基性一超基性岩体却很少。对这种现象的解释模型(沉降模型)：岩浆初始的侵入位置是上下地壳界面，岩浆在此处结晶分异，分异的岩浆密度变小，能够通过上地壳。而分异的固体部分沉降到Moho面9。不过许多基性大火成岩省通过辉石和熔体计算得到的分异压力显示岩浆的底侵主要发生在Moho面附近10Do,t1，与地球物理的观察一致。因此这种沉降模型并不能解释所有的底侵作用。由于岩浆底侵作用是壳幔相互怍耳j的重要方式之一。其对区域地质作用过程的影响十分复杂除前述作用过程外岩浆底侵作用对区域变质作用及其演化过程、韧性剪切作用过程以及下地壳的受热和交代过程都有明显的影响，因此，在今后的工作中，进一步加强对岩浆底侵怍用段其相关地质作用过程的研究是很有必要的。参考文献: 1樊祺诚, 隋 建 立, 刘若 新, 等 . 汉诺坝榴辉岩相石榴辉石岩 岩浆底侵作用新证据. 岩石学报, 2001, 17(1): 162Irving A J. 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