岩浆分异与演化
岩浆分异是指初始均一的岩浆通过一系列过程演化为多种火成岩成分的过程。
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Definition
主要通过结晶分异、同化和岩浆混合等过程,使母岩浆产生成分多样性。
Scope
本主题涵盖了岩浆在冷却和上升过程中改变其成分的机制:结晶分异和晶体沉降、围岩同化、岩浆混合和混溶、液态不混溶性,以及利用微量元素和同位素追踪这些过程。它解释了原始玄武质岩浆如何演化为中性和硅质成分。
Core questions
- 结晶分异如何驱动岩浆向硅质成分演化?
- 同化和岩浆混合在分异中扮演什么角色?
- 微量元素和同位素如何区分分异机制?
- 为什么层状侵入体记录了晶体堆积?
Key theories
- 结晶分异
- 冷却岩浆中早期形成的晶体通过沉降或液体分离而逐渐移除,留下富含不相容元素和二氧化硅的残余熔体,这是火成岩多样性的主要原因。
- 同化和岩浆混合(AFC)
- 岩浆也可以通过吸收熔融或溶解的围岩以及与成分不同的岩浆混合而演化;结合同化-结晶分异模型可以解释简单的结晶作用无法解释的化学和同位素趋势。
Clinical relevance
分异解释了火山区和侵入体化学成分的多样性,控制了经济上重要的元素在成矿岩浆中的富集,对于重建火成岩序列中记录的岩石成因历史至关重要。
History
鲍文在20世纪20年代倡导结晶分异是岩浆演化的主要过程;后来,Wager和Brown对Skaergaard等层状侵入体的研究直接记录了晶体堆积,而20世纪后期微量元素和同位素方法揭示了同化和混合的重要性。
Debates
- 结晶作用与同化和混合的相对重要性
- 岩石学家长期以来一直在争论火成岩的多样性是主要来源于鲍文所主张的封闭系统结晶分异,还是需要显著的开放系统同化和岩浆混合;现代同位素数据支持根据具体环境而变化的综合观点。
Key figures
- Norman L. Bowen
- Lawrence Wager
- John D. Winter
Related topics
Seminal works
- bowen1928
- winter2013
Frequently asked questions
- 什么是结晶分异?
- 冷却岩浆中早期形成的晶体与剩余液体分离的过程,从而逐渐改变残余熔体的成分。
- 单一岩浆能否同时产生玄武岩和花岗岩?
- 玄武质母岩的广泛结晶分异可以产生少量花岗质残余熔体,尽管大多数花岗岩也涉及地壳熔融和同化作用。