巖漿混合的證據(jù)—MME包體的特征及形成過

程徐升 楊永飛

摘 要：本文簡要介紹巖漿混合的證據(jù)-MME包體的特征及形成過程。

關鍵詞：巖漿；混合；過程

1 簡介

我們在花崗巖中常可以見到暗色包體。關于這些暗色包體的成因自20世紀70年代以來一直存在兩種觀點。一種是殘留體說，認為這些包體是地殼巖石發(fā)生深融作用產生花崗巖巖漿后殘留下來的偏基性的難熔殘余。另一種觀點則認為，暗色微粒包體是基性巖漿與酸性巖漿混合過程中的產物。Didier和Barbarin在他們的著作中將花崗巖中的暗色包體分為了三種：捕擄體、殘留體和鎂鐵質暗色包體。鎂鐵質微粒包體又稱鎂鐵質微粒花崗巖類包體或鎂鐵質巖漿包體，其英文縮寫均為MME。

2 鎂鐵質包體的主要特征

（1）成分特征：MME包體顏色從黑色到灰色不等，但均比寄主巖深。成分主要為鎂鐵質和閃長巖質，與寄主巖相比更加的基性，成分點也比較分散。MME主要礦物的種類在包體和寄主巖中相似，且均為巖漿巖礦物組合。但一般說來，Si、K、Na+K、K/（Na+K），石英和長石在寄主巖中更富，而其它元素以及鐵鎂礦物在包體中更富。但在酸性的包體-寄主巖對中也可達到成分的平衡，尤其是Mg、Ca、Ti、長石等組分。寄主巖中的黑云母Al、Fe含量較高，而包體的黑云母Si、Mg含量較高。但多數(shù)鐵鎂礦物的Mg#比值在包體和寄主巖中卻很接近。斜長石中An的含量在二者中相近。雖然包體為基性或中性成分，但其斜長石卻是低鈣長石，有時可以具有高鈣長石的核。

（2）結構特征：MME為巖漿結構。典型的結構有微粒-細粒結構，斑狀結構及嵌晶結構等。

（3）構造特征：包體大小變化較大，從幾厘米到幾十厘米，最大達幾米直徑，大多數(shù)在數(shù)厘米到半米之間。最常見的形狀為渾圓狀、橢球狀、卵狀，有時也可以見到各種不規(guī)則的或拉長的形狀，角礫狀。

3 MME包體對巖漿混合的記錄

鎂鐵質巖漿進入長英質巖漿后，由于溫度和溫度的差異，二者會發(fā)生熱的反應和物質的反應。MME包體特征的成分和結構就記錄了這些反應。

（一）熱交換

高溫的鎂鐵質巖漿在進入低溫長英質巖漿后，會與長英質巖漿之間發(fā)生熱擴散。當鎂鐵質巖漿比例較大，溫度較高時，與長英質巖漿之間達到熱平衡的時間較長；當包體較小時，溫度較低，熱擴散的時間則較短。MME包體中的一些結構就記錄了巖漿混合過程中的熱擴散過程。早期快速結晶的鐵鎂礦物、斜長石被慢速結晶階段的嵌晶狀石英和鉀長石所包裹。這種結構形成鎂鐵質巖漿經(jīng)歷了兩大結晶階段。第一階段為快速結晶階段，較熱的鎂鐵質巖漿與較冷的酸性巖漿遭遇后，快速降溫達到與花崗巖漿相同的溫度，即達到熱平衡。第二階段為相對慢速結晶的過程，這時MME包體的殘余巖漿或經(jīng)混合作用改造的巖漿，與其寄主花崗巖漿以相同的速度冷卻。這時，石英和鉀長石也結晶出來，形成較大晶體，甚至形成嵌晶結構，包裹早期結晶的鐵鎂礦物、斜長石、副礦物。

（二）物質交換

由于成分上的差異，相互接觸中，鎂鐵質巖漿與長英質巖漿之間物質交換。這會造成兩種巖漿成分上的變化。鎂鐵質巖漿和長英質巖漿的物質交換方式主要包括機械交換和化學擴散。

（1）鎂鐵質巖漿和長英質巖漿的機械交換包括巖漿團和晶體的交換。小的鎂鐵質巖漿團進入長英質巖漿中后，迅速失熱、固結，形成鎂鐵質包體。

（2）鎂鐵質巖漿和長英質巖漿的化學擴散發(fā)生在熱平衡之后。這是因為化學擴散發(fā)生化學擴散比熱擴散的速率要小幾個數(shù)量級。化學擴散會造成包體和寄主巖之間化學平衡。

在物質交換過程中，這兩種交換方式是共同進行的。機械交換可以使包體和寄主巖巖漿之間的接觸面積增大，以及使包體外圍的寄主巖巖漿不斷更新，保持包體和寄主巖漿之間成分上的差異，從而促進化學擴散。

4 MME包體的形成

（一）控制因素

MME包體作為巖漿混合不均勻的產物，形成受控于兩種巖漿的的成分、含水量、溫度、粘度、結晶度、大小和相應的流變學特征等因素，主要受控于鎂鐵質巖漿和長英質巖漿的粘度。

（二）形成位置

由于巖漿在巖漿房、巖漿通道等的任何一個層位均可進行混合，所以MME包體的也可以在多個層位產生。

（1）在巖漿房中，包體的形成主要受控于巖漿比例的不同。早期，幔源巖漿剛進入下地殼，引起下地殼熔融，使其產生熔體。這時，由于鎂鐵質巖漿比例較大，整個巖漿房的巖漿溫度較高，粘度較小。兩種巖漿之間的對流攪動可以使巖漿混和的較均勻，形成鈣堿性長英質巖漿。這時，一種組分中的斑晶會可能被蝕變及被運移到另一種組分中，形成捕擄晶。這造成混合巖漿中存在大量捕擄晶隨著地殼的進一步熔融，長英質的巖漿的比例逐漸變大，巖漿房巖漿溫度變低，粘度較大，使得兩種巖漿之間的物質交換受到限制。通過巖漿之間的對流和攪動，鎂鐵質巖漿進入長英質巖漿中會淬冷成為MME包體。

（2）在巖漿通道中，兩種巖漿的物理化學性質的差異會導致巖漿之間的攪動但由于時間較短，導致巖漿之間無法充分地進行物質交換，從而產生MME包體。

（3）在巖漿上升就位過程中，由于粘度不同，巖漿的流動可以導致MME在花崗巖巖體中的局部富集，或形成多成因包體群，與捕擄體、同源包體、殘留體及鉀長石等伴生。在巖漿停止流動之后，且沒有完全固結之前，MME包體會和寄主巖漿發(fā)生化學擴散。大量的化學擴散會造成包體和寄主巖之間的同位素的均一，而局部的化學擴散會造成包體具有細粒的邊部、斑狀過渡帶及長英質暈。

5 總結

MME具有巖漿巖礦物組合和巖漿結構，是巖漿混合不均勻的產物。MME包體記錄了巖漿混合作用中發(fā)生一系列熱和物質的反應。這些反應主要受控于兩種巖漿的物理化學條件。其中熱交換主要與包體的大小、溫度有關；物質交換與包體的成分、含水量、溫度、粘度、結晶度、大小和相應的流變學特征等因素均有關系，主要受控于包體殘余巖漿和寄主巖巖漿之間的粘度。

參考文獻：

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