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挥发分含量的估算方法

2021.10.01

一般说来,我们可以利用以下5种方法来获取岩浆中挥发分的含量:①直接测定火成岩的成分,例如对快速淬火的天然火山玻璃进行成分测试;②测定火成岩造岩矿物、特别是斑晶矿物中的熔融包裹体成分;③利用高温高压实验测定熔浆中的挥发分饱和度,给出熔浆挥发分含量的上限;④根据岩石学特征和地质学特征进行推断,例如岩体周围蚀变带的宽度;⑤进行热力学计算。

第一种方法的假设前提是岩浆冷却非常快,以至于在岩浆固结之前挥发分不能从岩浆中有效逃逸。要检验这种设想的可行性,需要了解岩浆的迁移机制、挥发分渗透岩浆和围岩的能力,以及挥发分在岩浆中的存在形式。从平衡热力学的角度来看,玻璃的产生可能是由于岩浆快速冷却,也可能是由于挥发分的大量散失。在前一种情况下,天然火山玻璃中挥发分的组成可用来限定挥发分在岩浆中的溶解度;后一种条件下,挥发分的测定值将远远低于实际值。因此,天然火山玻璃的成因研究是这种测量方法的基础。

第二种方法也有类似的问题,其基本假定是矿物结晶时挥发分尚没有从熔浆中析出,因而熔融包裹体中的挥发分含量应当等同于岩浆中的挥发分含量。实际情况却并不是这样。矿物的结晶一般应当是在岩浆上升过程中或侵位后开始的,亦即岩浆的压力和温度有了相当程度的降低,这将导致挥发分的析出和逃逸。因此,矿物熔融包裹体中挥发分含量也应当小于岩浆中的初始含量。万渝生最近有个很好的实例,表明天然岩浆并不是均一的。来自台湾北部安山岩中的锆石晶体含有大量玻璃质包裹体,在以SiO2为横坐标的元素变异图解中,除了铝之外,所有其他元素的含量变化都与SiO2无关。岩浆成分的这种变化特点表明了气运作用的重要性,也直接说明利用熔融包裹体来确定岩浆性质的时候应当小心谨慎。

第三种方法是人工模拟自然条件方式,应当可以测定熔浆中挥发分含量的最大值。这些实验一般是针对某种或几种主要挥发分进行溶解度测定,分别得出熔浆中某种组分的饱和度。由于不同挥发分之间的相互作用关系复杂以及主元素对挥发分溶解度的影响,这些实验结果的实际应用也应当考虑具体情况,不能盲目套用。

至于后两种方法,误差可能会更大,因为不能有效进行检验。不过,作为研究过程中的一种考量仍然是有意义的。

可见,估算天然熔浆中挥发分的含量实际上是一件困难的工作,常常需要设定某种可能的先决条件。尽管如此,大致估算熔浆中挥发分的可能含量还是有意义的,对与成矿作用的讨论尤其如此。


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