MME化学成分演化及指示意义

2023-09-27 理论教育版权反馈

【摘要】：因此，MME岩浆成分由玄武质成分转变为闪长质成分，可能是MME岩浆在进入长英质岩浆房之前与地壳物质发生同化混染作用造成的。中国东南部晚中生代花岗岩中的MME大都是闪长质的，这些MME化学成分的演化可以用上述3个不同阶段混合作用的结果来解释。然而，华南花岗岩中MME的化学成分演化不能用单一的模式来解释，因为华南花岗岩中MME种类各异。

许多人认为，花岗岩中的MME是岩浆混合作用最显著、最直接的证据，是研究混合作用方式、端元组分的性质、成岩过程的物化条件等不可缺少的信息载体，是了解壳幔作用的窗口。但是也有部分人认为上述说法大大夸大了暗色微粒包体在花岗岩成因上的意义。暗色微粒包体形态各异，最常见的为浑圆状和椭圆状，大多数包体与花岗岩有清晰的界线。包体的体积通常很小，绝大多数直径不到1m，常成群成带密集分布。而花岗岩非常大，直径可达几千米甚至上百千米，如此大的花岗岩连不到1m的包体都没办法完全混合，很难让人相信。花岗岩中的MME是岩浆混合作用最显著、最直接的证据。相反的，花岗质岩石中MME的存在，没有被花岗质岩浆完全混合，恰恰说明了岩浆混合的局限性。

根据包体的成分和结构推测，在大多数情况下包体的源岩应该是玄武质的，玄武质岩浆是幔源的，通常来自于软流圈地幔(Hildreth，1981)。然而，花岗岩中的微粒包体的成分主要是闪长质的，少量为辉长-闪长质或石英闪长质。MME岩浆化学成分的变化可以有两种解释:一种解释是玄武质的MME岩浆进入长英质岩浆房之后与周围的花岗质岩浆混合，使MME岩浆成分由玄武质成分转变为闪长质成分;另一种解释是MME岩浆在进入长英质岩浆房之前就和地壳物质发生同化混染作用，使MME岩浆成分由玄武质成分转变为闪长质成分。这两种MME的化学成分演化的解释可以是来自于3个不同阶段混合作用的结果(图4-16)。第一阶段是幔源岩浆在下地壳和地壳物质发生混合，形成了化学成分相对均一的偏酸性的MME岩浆;第二阶段是镁铁质在上升和侵位过程中和围岩发生同化混染作用，这种同化混染作用可以产生不同类型的偏酸性的MME岩浆;第三阶段是镁铁质岩浆进入长英质岩浆之后和长英质岩浆发生混合作用，形成偏酸性的MME岩浆。

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图4-16　相山火山侵入杂岩中镁铁质微粒包体的形成及演化过程示意图

Sparks et al(1986)和Poli et al(1996)指出，MME代表较热的偏基性岩浆，而寄主花岗岩代表较冷的酸性岩浆，二者的成分组成、温差决定了两种岩浆具有不同的物理性质(如岩浆黏性等)。由于MME岩浆进入花岗质岩浆之后发生淬冷作用，MME岩浆的温度会迅速降低，MME岩浆将比长英质岩浆更早结晶(Zeck，1970)，导致花岗质岩浆很难与快固结的MME岩浆发生物质交换作用。

长英质岩浆房中镁铁质岩浆包体是可以独立存在的，并不会发生瓦解(Yoder，1973;Vernon，1984)，特别是小体积的镁铁质岩浆被大体积的长英质岩浆包裹着并且混合程度很小的时候(Kouchi et al，1983)，因为急剧冷却以及快速结晶增加了镁铁质岩浆的黏性。同时，已有研究表明，这两种岩浆混合在一起，可能会发生微量元素和同位素的交换，但是主量元素之间很难发生交换(Snyder et al，1998)。

因此，MME岩浆成分由玄武质成分转变为闪长质成分，可能是MME岩浆在进入长英质岩浆房之前与地壳物质发生同化混染作用造成的。本书发现的相山MME中的石英角闪片岩捕虏体很好地佐证了这一观点。

MME在进入长英质岩浆房之前就捕获了石英角闪片岩捕虏体，而石英角闪片岩来自于相山盆地基底的变质岩，通过这两点可以得出MME是在上地壳才进入到长英质岩浆房的。结合相山火山杂岩起源于相山盆地基底的变质岩，我们对淬冷包体的形成提出了两个岩浆房模式的猜想，即深部岩浆房中的镁铁质岩浆，底侵到下地壳，造成地壳岩石部分熔融，形成长英质岩浆房并侵位至地壳浅部，最后镁铁质岩浆也侵位至地壳浅部，在侵位过程中与围岩发生同化混染作用而使镁铁质岩浆在化学成分上向偏酸性岩浆的方向演化，变成闪长质岩浆，最后闪长质岩浆注入长英质岩浆，从而形成镁铁质微粒包体(图4-16)。

中国东南部晚中生代花岗岩中的MME大都是闪长质的(王德滋等，2008)，这些MME化学成分的演化可以用上述3个不同阶段混合作用的结果来解释。然而，华南花岗岩中MME的化学成分演化不能用单一的模式来解释，因为华南花岗岩中MME种类各异。相山火山侵入杂岩中的MME具有高的MgO和Ni的含量，属于玻安质岩浆(Jiang et al，2005)。福建东南部的平潭火山杂岩中的岩浆混合作用，在野外地质上表现为同深成岩墙和岩株的发育、大量多种多样的镁铁质微粒包体(岩性为石英闪长岩)的出现以及混染岩石的形成(董传万等，1998)。江西灵山花岗岩中也含有复合式的镁铁质微粒包体，包体的中心是玄武质的，而边部则是闪长质的(郑建平等，1996)。南岭花岗岩中也含有大量的镁铁质微粒包体，朱金初等(2006b)研究得出里松花岗岩中暗色包体是中基性岩浆与花岗质岩浆相互混合时不完全混合的残留。提供暗色包体的熔浆主要是岩石圈地幔熔融、地壳混染和分离结晶作用的综合产物，亦不能排除软流圈地幔岩浆直接参与的可能性。因此，华南花岗岩中MME的形成，可以用来自深部岩浆房中的镁铁质岩浆向浅部的长英质岩浆的注入作用来解释，但是关于MME化学成分的演化不能统一而论，需要根据上述的3个阶段混合作用，结合两种岩浆的成分差异、物理学特征等因素进行研究。

MME化学成分演化及指示意义

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