岩浆深成作用的“节奏”

1、摘要

岩浆聚集形成深成岩体的速率(节奏),是了解岩浆容纳空间如何形成以及喷发与未喷发岩浆之间有何关系的关键。深成岩年代测定结果表明,深成岩体的形成速率很慢。尽管这样的岩浆聚集速率并未否认深成岩体和小型火山喷发之间存在直接联系,但看来确实过于缓慢,无法说明大多数深成岩体和超级火山喷发之间的联系。

2、节奏的意义

迄今为止,岩浆聚集形成深成岩体的速率受到的关注很少。一般来说,人们认为岩浆以底辟形式穿过地壳上涌,最后结晶形成深成岩体,这需要岩浆上涌和聚集的速率超过其结晶速率。了解深成作用节奏问题的研究是从解释岩浆容纳空间问题的工作开始的。固体地球的运动速率十分必要。然而同样跟容纳空间问题有关的还有岩浆房性质、火山岩与深成岩之间关系的根深蒂固的观念。由于结构相似的深成岩被认为是从可以大规模对流和混合的岩浆房固结而成,而且由于大型酸性火山喷发作用被认为需要在地壳浅层岩浆房内进行充分的化学演化,根据基本的岩石学原理,这些岩体就应当快速形成。

3、行文思路

文章通过对深层岩石年龄的测定(主要使用Ar-Ar和U-Pb 法测年),重点研究了花岗岩深成岩容纳空间问题、深层岩体的形成问题、冷却速率以及汇入深成岩体中的岩浆通量等问题,结合美国加利福尼亚州约塞米蒂国家公园图奥勒米侵入岩套的花岗质岩石的研究,探讨了深成岩与火山岩的关系。

 图1、美国加利福尼亚州约塞米蒂国家公园图奥勒米侵入岩套的花岗质岩石

   图2、由Ken Wohletz 所建立的HEAT 3-D 模型

  图3、 Mount Givens 花岗闪长岩(蓝色)与Fish Canyon 凝灰岩(红色)的单颗粒锆石U-Pb 年龄对比

4、总结

一个多世纪以来,有关深成岩的起源,特别是其容纳空间问题和深成岩-火山岩之间的关系问题,一直是争论激烈的话题。当人们发现深成岩环境中的岩浆聚集速率远比之前认为的速率低时,实际就找到了解决容纳空间问题的答案。尽管深成作用的缓慢进展并不与深成岩体同地质上常见的小规模火山喷发之间具有直接联系相冲突,但其速率显然太低,以至于无法将大多数的深成岩体和大规模超级火山喷发直接联系起来。

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