粗面玄武岩熔融-结晶过程中角闪石-熔体二面角:温度和压力的影响

摘要

矿物-熔体二面角是了解岩浆岩结构演化和岩浆动力学的重要参数.为了研究温度和压力对矿物-熔体二面角的影响,以粗面玄武岩为初始样品,在压力为0.6～2.6 GPa,温度为800℃～900℃,恒温100 h的条件下分别对初始样品进行了温度和压力两个系列的熔融-结晶试验.温度系列试验(3组)条件为:恒定压力为0.6 GPa,首先在温度为1 350℃的条件下恒温1h,使粗面玄武岩完全熔融,然后改变温度使粗面玄武岩熔体分别在温度为800℃、850℃和900℃以及恒温100 h的条件下结晶.压力系列试验(4组)条件为:分别在压力和温度为0.6 GPa、1 350℃,1.1 GPa、1 375℃,1.6 GPa、1 400℃,2.1 GPa、1 425℃和2.6 GPa、1 450℃条件下恒温1h,使粗面玄武岩完全熔融,然后降温至900℃,恒温100 h使粗面玄武岩熔体结晶.在上述试验条件下,粗面玄武岩熔体主要结晶相为角闪石.采用在二维任意切面测定二面角的方法得到试验产物中的角闪石-熔体二面角.将试验获得的角闪石-熔体视二面角的累积频率与理论频率累积曲线进行对比,并讨论了温度和压力对二面角的影响.角闪石-熔体视二面角中值随着温度的升高而增加.这主要是由于在高温条件下,角闪石的成核密度小,生长速度快,有利于角闪石晶体的生长粗化,大的颗粒相互接触拼接形成高角度二面角,而在低温条件下,角闪石的成核密度大,生长速度慢,不利于角闪石晶体的粗化,角闪石的矿物颗粒较小且近平行排列,从而形成低角度二面角.另外,角闪石-熔体视二面角中值随着压力的升高先升高再降低,最后升高,这可能是熔体和矿物之间显著的力学性质差异造成的.试验结果证明,在岩浆结晶作用早期,随着矿物由孤立状态向拼接结构发展,矿物-熔体二面角逐渐增大.同时,将本次试验结果与前人关于岩浆结晶晚期矿物(或矿物-熔体)二面角的演化规律相结合,可以描绘出整个岩浆结晶过程中矿物-熔体二面角的变化规律.