花岗闪长质熔体中斜长石结晶作用的实验研究

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结晶分异作用是岩浆演化的重要过程,许多火成岩的形成与结晶分异作用密切相关。斜长石常为岩浆结晶分异的主要矿物之一,它的结晶会引起残余熔体的化学组成产生显著变化,并且结晶斜长石的成分、晶体火小、形态等特征能够揭示岩浆结晶过程中物理化学条件的变化。自二十世纪六十年代以来,有关斜长石结晶作用及岩浆演化的研究一直受到地质学家的高度重视,尽管已有不少成果,但大多都集中在对玄武质体系的研究,而对斜长石在天然花岗闪长质熔体中结晶规律的研究相对匮乏。此外,已有根据岩石学和地球化学组成的研究认为,新疆东准噶尔A型花岗岩可以由花岗闪长质岩浆通过以斜长石为主的结晶分异作用形成,但该推论缺乏实验岩石学的直接证据。  本论文以新疆东准噶尔的花岗闪长岩为初始物,利用CS-3600吨六面顶高压设备,在700-900℃、1.0和1.5 GPa及不同水含量的条件下进行了斜长石在花岗闪长质熔体中结晶作用的实验研究,探讨了斜长石在花岗闪长质熔体中的结晶条件与生长规律。同时,利用电子探针手段,对实验产物进行了主量元素组成分析,主要对比了实验残余熔体与东准噶尔A型花岗岩的主量元素特征。本论文的主要结论性认识是:  (1)花岗闪长质熔休在实验条件下结晶的矿物相主要有斜长石、辉石、角闪石、钛铁氧化物等。其中钛铁氧化物、辉石为近液相线矿物,随着实验温度的降低,斜长石、角闪石结晶。辉石为原岩中没有出现的矿物,随着岩浆进一步的结晶分异,可能与熔体反应生成角闪石。实验结晶的角闪石属于钙质角闪石中的镁角闪石,就Ca、Fe、Mg含量而言,与原岩角闪石成分接近。  (2)结晶斜长石的形态及成分随着实验条件呈有规律的变化。随着实验温度的降低,结晶斜长石形态由短柱状变化到球粒状、针状;结晶斜长石的An组分在20~31范围内变化,并随着实验加入水含量的增加而升高;实验压力的增加使结晶斜长石的An组分降低、Or组分升高。斜长石在实验初始花岗闪长质熔体中结晶的最佳条件为低压、水饱和、875℃左右。在高压下,由于Ca/K比值在长石与熔体间的分配系数降低,花岗闪长质熔体中会结晶出三元长石,三元长右对残余熔体全碱含量的稳定具有重要意义。  (3)在Na2O+K2O-CaO、FeO/(FeO+MgO)分别与SiO2的协变图中,残余熔体成分落入典型的A型花岗岩区,也与东准噶A型花岗岩吻合。因此,本次实验结果证明了新疆东准噶尔的A型花岗岩可以由花岗闪长质岩浆的结晶分异作用形成。  (4)实验测定的斜长石生长速率在1.17×10-8到2.70×10-8 mm/s范围内变化,并且随着实验温度、压力与水含量等条件呈有规律的变化。根据晶体的生长速率与原岩矿物大小之间的关系,估算新疆东准噶尔的花岗闪长岩体的岩浆侵位时间尺度的下限为92~536年。
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