高级岩浆岩岩石学 第八章 岩浆起源和演化剖析
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岩浆底侵作用
Island Arc Petrogenesis
A proposed model for subduction zone magmatism with particular reference to island arcs. Dehydration of slab crust causes hydration of the mantle (violet), which undergoes partial melting as amphibole (A) and phlogopite (B) dehydrate. From Tatsumi (1989), J. Geophys. Res., 94, 4697-4707 and Tatsumi and Eggins (1995). Subduction Zone Magmatism. Blackwell. Oxford.
Crustal Rocks Melt!
from: http://www.geo.lsa.umich.edu/~crlb/COURSES/270
models Global Heat Flow
convection in the mantle
observed heat flow warm: near ridges cold: over cratons
from: http://www-personal.umich.edu/~vdpluijm/gs205.html
（2）压力的作用 ➢ 随压力增大，矿物的熔融温度增高； ➢ 热的地幔岩石会由于压力降低而发生熔融 ➢ 例子：热点和洋中脊
（3）挥发份的作用：降低熔融温度
Plagioclase Water-saturated vs. Dry Solidi
✓ 在加热过程中，具有最低熔融温度的矿物首先熔 融；
✓ 在冷凝过程中具最低熔融温度的矿物最后结晶；
✓ 部分熔融体是富硅（SiO2)的,未熔的残余是富 FeO,MgO的；
✓ 大洋（玄武岩）地壳是由贫硅的地幔岩部分熔融 形成的；
✓ 部分熔融形成的岩浆会聚积和迁移进入岩浆房 （分凝和上升作用）
二面角（ dihedral angle，）与熔体分凝能力
4、不同源区的产生的岩浆类型
地 幔：玄武岩浆、碧玄岩浆、霞石岩浆、苦橄岩浆、 科马提岩浆、金伯利岩浆、碳酸岩岩浆；
地 壳：花岗岩类；
俯冲带（地幔、洋壳、陆壳）： a.俯冲洋壳：由于脱水，产生含Si高的流体，以
产生“ 安山岩浆 ”, 埃达克岩(adakite) b.地幔楔性区：从靠近大洋的岛弧拉斑玄武岩
From: ICEMELT Seismic Experiment - Wolfe et al., 1997
Super Plumes?
Volcanic Hot Spots on Earth’s Surface (dots)
Global shear wave velocity anomalies in deep mantle
第八章 岩浆起源与演化
1、岩浆起源：熔融与部分熔融
熔 融 作 用（melting)：源岩全部发生熔融形成岩 浆的过程
✓ 富硅的矿物先熔融（熔融温度较低），后结晶； ✓ 富铁镁的矿物后熔融，早结晶 深熔作用（anatexis):指的是变质岩尤其是混合岩
形成过程中地壳岩石发生分异和部分熔融的过程。
部分熔融（partial melting)： 岩石中仅部分矿物 发生熔融
Illustration of the dihedral angle () of
melt droplets that typically form at multiple grain junctions. After Hunter (1987) In I. Parsons (ed.), Origins of Igneous Layering. Reidel, Dordrecht, pp. 473-504.
火成岩成分的多样性
46.7% （1）分散在 宽的范围内
53.3% 的样品聚积在 中心带内（2，3，4）
Analyses of a global sample of 41,000 igneous rocks of all ages
分异作用的主要类型
1、封闭系统的分异作用 （1）结晶分异作用（晶体－熔体之间的分异）： 重力分异、流动分异、压滤作用、熔体对流分异 （2）不混熔熔体的物理分异 （3）熔体－流体分离 2、开放系统的分异作用 （1）围岩混染物的同化作用 （2）两种或多种不同岩浆的混合 （3）AFC (同时发生结晶分异与同化混染）
2、Why ：熔融原因？
-Increase T -Decrease P -Add Water
（1）热的作用
➢温度随深度增加，俯冲板片被加热而发生熔融（火 成岩矿物的熔融温度一般为700o－1100oC) ➢在伸展背景下地幔对流（软流圈上涌） ➢玄武岩浆底侵作用 ➢例子：俯冲带
Crustal Geothermal Gradients
3、Where:岩浆产生的构造背景举例
MORB 减压熔融
Mantle Plumes - “Hot” or “Wet” Spots?
Seismic Tomographic Image of Iceland Plume
Contour of -2.5% shear wave velocity anomaly
(TH)，向大陆K增高，变成碱性玄武岩浆 来自百度文库.陆壳：钙碱性I型花岗岩和酸性火山岩
二、岩浆演化（岩浆分异） （Differentiation of Magmas)
自然界岩浆岩类型多种多样，岩浆岩多样性原因？ ①岩浆的不同起源－→原生岩浆的多样性
②岩浆的复杂演化－ →进化岩浆的多样性 岩浆主要通过以下作用而发生成分改变：分异、同 化混染、岩浆混合作用
From: www.seismo.berkeley.edu/~gung/_Qplume/
Volatile Fluxing Mantle Wedge
Volatile Fluxing of Mantle Wedge
Downgoing Slab Crustal Melting
Primitive Mantle Melts vs. Remelting of the Lower Crust
Island Arc Petrogenesis
A proposed model for subduction zone magmatism with particular reference to island arcs. Dehydration of slab crust causes hydration of the mantle (violet), which undergoes partial melting as amphibole (A) and phlogopite (B) dehydrate. From Tatsumi (1989), J. Geophys. Res., 94, 4697-4707 and Tatsumi and Eggins (1995). Subduction Zone Magmatism. Blackwell. Oxford.
Crustal Rocks Melt!
from: http://www.geo.lsa.umich.edu/~crlb/COURSES/270
models Global Heat Flow
convection in the mantle
observed heat flow warm: near ridges cold: over cratons
from: http://www-personal.umich.edu/~vdpluijm/gs205.html
（2）压力的作用 ➢ 随压力增大，矿物的熔融温度增高； ➢ 热的地幔岩石会由于压力降低而发生熔融 ➢ 例子：热点和洋中脊
（3）挥发份的作用：降低熔融温度
Plagioclase Water-saturated vs. Dry Solidi
✓ 在加热过程中，具有最低熔融温度的矿物首先熔 融；
✓ 在冷凝过程中具最低熔融温度的矿物最后结晶；
✓ 部分熔融体是富硅（SiO2)的,未熔的残余是富 FeO,MgO的；
✓ 大洋（玄武岩）地壳是由贫硅的地幔岩部分熔融 形成的；
✓ 部分熔融形成的岩浆会聚积和迁移进入岩浆房 （分凝和上升作用）
二面角（ dihedral angle，）与熔体分凝能力
4、不同源区的产生的岩浆类型
地 幔：玄武岩浆、碧玄岩浆、霞石岩浆、苦橄岩浆、 科马提岩浆、金伯利岩浆、碳酸岩岩浆；
地 壳：花岗岩类；
俯冲带（地幔、洋壳、陆壳）： a.俯冲洋壳：由于脱水，产生含Si高的流体，以
产生“ 安山岩浆 ”, 埃达克岩(adakite) b.地幔楔性区：从靠近大洋的岛弧拉斑玄武岩
From: ICEMELT Seismic Experiment - Wolfe et al., 1997
Super Plumes?
Volcanic Hot Spots on Earth’s Surface (dots)
Global shear wave velocity anomalies in deep mantle
第八章 岩浆起源与演化
1、岩浆起源：熔融与部分熔融
熔 融 作 用（melting)：源岩全部发生熔融形成岩 浆的过程
✓ 富硅的矿物先熔融（熔融温度较低），后结晶； ✓ 富铁镁的矿物后熔融，早结晶 深熔作用（anatexis):指的是变质岩尤其是混合岩
形成过程中地壳岩石发生分异和部分熔融的过程。
部分熔融（partial melting)： 岩石中仅部分矿物 发生熔融
Illustration of the dihedral angle () of
melt droplets that typically form at multiple grain junctions. After Hunter (1987) In I. Parsons (ed.), Origins of Igneous Layering. Reidel, Dordrecht, pp. 473-504.
火成岩成分的多样性
46.7% （1）分散在 宽的范围内
53.3% 的样品聚积在 中心带内（2，3，4）
Analyses of a global sample of 41,000 igneous rocks of all ages
分异作用的主要类型
1、封闭系统的分异作用 （1）结晶分异作用（晶体－熔体之间的分异）： 重力分异、流动分异、压滤作用、熔体对流分异 （2）不混熔熔体的物理分异 （3）熔体－流体分离 2、开放系统的分异作用 （1）围岩混染物的同化作用 （2）两种或多种不同岩浆的混合 （3）AFC (同时发生结晶分异与同化混染）
2、Why ：熔融原因？
-Increase T -Decrease P -Add Water
（1）热的作用
➢温度随深度增加，俯冲板片被加热而发生熔融（火 成岩矿物的熔融温度一般为700o－1100oC) ➢在伸展背景下地幔对流（软流圈上涌） ➢玄武岩浆底侵作用 ➢例子：俯冲带
Crustal Geothermal Gradients
3、Where:岩浆产生的构造背景举例
MORB 减压熔融
Mantle Plumes - “Hot” or “Wet” Spots?
Seismic Tomographic Image of Iceland Plume
Contour of -2.5% shear wave velocity anomaly
(TH)，向大陆K增高，变成碱性玄武岩浆 来自百度文库.陆壳：钙碱性I型花岗岩和酸性火山岩
二、岩浆演化（岩浆分异） （Differentiation of Magmas)
自然界岩浆岩类型多种多样，岩浆岩多样性原因？ ①岩浆的不同起源－→原生岩浆的多样性
②岩浆的复杂演化－ →进化岩浆的多样性 岩浆主要通过以下作用而发生成分改变：分异、同 化混染、岩浆混合作用
From: www.seismo.berkeley.edu/~gung/_Qplume/
Volatile Fluxing Mantle Wedge
Volatile Fluxing of Mantle Wedge
Downgoing Slab Crustal Melting
Primitive Mantle Melts vs. Remelting of the Lower Crust