从物理视角看花岗质岩浆在非运移过程中的结晶分异  

Crystal fractionation of granitic magma during its non-transport processes:A physics-based perspective

作　　者：陈晨 丁兴[3,4] 李睿 张维骐 欧阳东剑 杨雷 孙卫东[6,7,4] 

机构地区：[1]中国科学院广州地球化学研究所中国科学院矿物学与成矿学重点实验室,广州510640 [2]中国科学院大学,北京100049 [3]中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室,广州510640 [4]中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心,北京100101 [5]中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室,北京100029 [6]中国科学院海洋研究所深海研究中心,青岛266071 [7]青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源实验室,青岛266237

出　　处：《中国科学：地球科学》2018年第3期261-275,共15页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家科技部重点研发计划项目(编号:2016YFC0600204;2016YFC0600408);国家自然科学基金项目(批准号:41421062;41372005)资助

摘　　要：花岗岩是地球区别于太阳系其他行星的重要特征,研究花岗岩的演化对于理解现今地球大陆地壳的形成有重要意义.结晶分异是岩浆演化的主要机制之一.然而,由于花岗质岩浆黏度高,为非牛顿流体,结晶分异在酸性岩浆中有效与否仍有争议.本文侧重物理分析方法,以此审视花岗质岩浆在非运移过程——在岩浆房中及岩浆就位后的结晶分异作用.通过物理计算及分析,我们认为,花岗质岩浆高黏度的特性使得一般的矿物颗粒在岩浆房中受阻沉降速度极小(~10^(-9)~10^(-7)m s^(-1)),因而在存在岩浆对流时,颗粒的堆晶过程将受到影响,岩浆成分趋于均一;当岩浆房演化至晶粥状态(结晶度F>~40~50%)后,岩浆对流基本停止,此时粒间熔体可通过颗粒的受阻沉降及压实作用挤出,汇聚成高硅熔体层.高硅熔体层可进一步形成高硅花岗岩、流纹岩.在岩浆房演化至不同程度时,晶粥体多期次的活化及岩浆的上侵可能形成成分变化的复式岩体.此外,以华南富锂氟花岗岩为代表的特殊花岗岩类,相对于一般花岗质岩浆具有更低的黏度和固相线,可能以结晶分异作用产生矿物组合及成分上的垂向分带.而侵入体中小尺度的成分变化结构不是重力分异的结果,流动分异或许起着关键作用.综合来说,花岗质岩浆能够发生结晶分异;高分异特征的高硅花岗岩及火山岩可能是酸性岩浆结晶分异的产物,而花岗岩可能是结晶分异形成的堆晶.

关 键 词：花岗岩 结晶分异 岩浆对流 层状构造 Mush模型 高分异花岗岩 复式岩体 富锂氟花岗岩 

分 类 号：P588.121[天文地球—岩石学]