基本信息(英文 类别 定义)

案例(生活案例 实验案例 自然案例)

用途(冶金技术 催化作用)

地壳的熔离作用(岩浆矿床成矿元素的地球化学性状 控制岩浆矿床形成的岩浆岩条件 控制岩浆矿床形成的大地构造条件)

应用分析(初始岩浆的推算 硫的来源 岩浆和硫化物的相互作用)

基本信息

英文

unmixing of solid solution

类别

地质学名词

定义

指成分均一的岩浆﹐由于温度﹑压力等变化﹐而分为两种不混溶或有限混溶的熔体。又称不混溶作用。属内力作用－岩浆活动。岩浆在液态情况下，由于物理化学条件的改变，可以逐渐分离成几种成分不同、不相混熔的岩浆的作用，称熔离作用。也叫液态分异作用。

案例

生活案例

日常生活中的油—水关系可以做为这方面的例子。在炼铁炉中熔炼铁矿石时，在CaCO3和CaF2等外加熔剂作用下，铁水和熔渣(硅酸盐熔体)就分为互不混溶的两个液层，铁水比重大而下沉，熔渣轻而上浮，这是同天然熔离作用很相似的又一例子。

实验案例

有人把玄武岩熔化后做试验，在玄武岩熔体加入CaF2，结果熔体也分为两个液层，上部为相当于流纹岩岩浆的酸性熔体层，下部为相当于橄榄岩的超基性熔体层。目前认为，在天然的岩浆中硫化物、氧化物和硅酸盐熔体可以发生熔离作用；一些含有铜镍的基性岩浆在高温时铜镍硫化物熔体完全混溶于基性岩浆中，当温度下降到某一限度后，此二种熔体即发生分离，铜镍硫化物比重大而富集于底部成矿床，硅酸盐熔体在上部固结成岩石。

自然案例

西南某地的含铂硫化物矿床就是这样形成。至于岩浆中不同的硅酸盐熔体之间能否发生熔离作用，尚有争议。不过一些人仍认为辉长岩中的条带状构造和某些珍珠岩中的球粒是硅酸盐熔离作用造成的。甚至近来有人提出在上地幔的岩浆源区就能够发生深部熔离作用从而产生安山岩浆和玄武岩浆的论点，尚待研究。　岩浆的成分很复杂，在高温高压下可以混熔在一起，但当岩浆侵入，温度压力下降或者由于岩浆中某些组分的进入或逸散，都可引起岩浆的熔离作用（与油与水在高温下互溶，而温度下降就分离相似）。

用途

冶金技术

这种作用可以用来解释基性岩体中铜﹑镍硫化物矿床﹑层状侵入体中的铬铁矿﹑钒钛磁铁矿床﹔碱性岩与碳酸岩的共生现象﹔不同成分硅酸盐岩浆岩的共生现象﹔还可用来解释辉长岩中条带构造﹑玄武岩中球粒构造等成因。月岩研究发现﹐在富SiO2及K2O玻璃质中﹐存在大量富铁的球体﹐两者成分正好符合 FeO-Al2O3-K2O-SiO2系的液相不混溶区﹐这种球体在夏威夷玄武岩及其他地区玄武岩基质中也陆续有发现。实验还证实﹐东格陵兰的斯凯尔戛德侵入体中花斑岩与铁质辉长岩的熔体﹐在一个大气压下﹐在一定氧分压范围内也是不混溶的。

催化作用

熔离作用:在高温高压条件下，岩浆中的硫化物与硅酸盐混在一起，当岩浆的温度和压力降低时，金属硫化物的溶解度就降低，原始岩浆开始分为硅酸盐熔融体和硫化物熔融体。当岩浆同化围岩或随着铁、镁矿物的析出，使岩浆中的二氧化硅（SiO2）、氧化钙（CaO）和三氧化二铝（Al2O3）相对增多时，使硫化物溶解度降低而从岩浆中熔离出来，金属矿物由于比重大，往往在岩体底部富集，形成矿床，这种成矿作用叫熔离作用。

熔离矿床和基性侵入岩有密切关系，形成的矿种有铜、镍和铂，其次为钴钯和金。我国金川的镍-铜硫化物矿床就属于这一类型。

地壳的熔离作用

岩浆矿床成矿元素的地球化学性状

与镁铁质、超镁铁质岩浆活动有关的成矿元素位于元素周期表的中部，介于亲氧元素和亲硫元素之间。其中Cu、Ni易形成硫化物，而Cr、V、Ti、Fe主要为氧化物，并且有较强的形成金属键的能力，可以形成多种自然金属和金属互化物。

控制岩浆矿床形成的岩浆岩条件

1）岩浆岩成矿专属性：与镁铁质、超镁铁质侵入岩有关的矿床有铜-镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床，与正长岩、霞石正长岩和碳酸岩杂岩体有关的矿床有霞石-烧绿石-稀土元素矿床。

2）岩浆中挥发性组分的作用

岩浆中挥发性组分的种类和数量对岩浆的结晶分异及成矿组分的运移、富集也有一定影响，因而也称为矿化剂。

3）岩浆同化作用对岩浆矿床成矿的影响

岩浆在其形成和向上运移过程中，往往会熔化或溶解一些外来物质（如围岩碎块），从而使岩浆成分发生改变的作用，即同化作用。在岩浆侵位过程中，对围岩的同化作用在一定程度上影响岩浆的成分，也影响着其中的成矿组分的分异和聚集能力。

4）岩浆的多期次侵入作用对成矿的控制

大量的资料表明，含矿岩体往往具有如下特征：①从区域上看，它们常常是同一构造运动形成的岩浆岩带中的较晚期产物；②从一个矿区看，矿化主要与复式岩体的晚期岩相关系密切，

控制岩浆矿床形成的大地构造条件

大地构造对岩浆矿床的类型、分布等有重要影响。地壳中不同构造单元的结合带以及同一构造单元中次级构造单元的交接处，常常是深大断裂的所在部位，它们常控制着镁铁质、超镁铁质岩浆岩及其中的岩浆矿床的空间分布。按板块构造学说，两个板块的交接带，是地壳的强烈活动部分，它提供了地幔物质熔化、分异所需的物理化学条件和上升通道，因此它是镁铁-超镁铁质岩的侵入地带。

应用分析

初始岩浆的推算

东天山众多含矿镁铁质－超镁铁质杂岩体沿着康古尔－黄山－镜尔泉韧性剪切带分布（虽然此构造带的性质还存在争议），许多研究者对这些岩体岩浆源区性质进行过讨论（倪志耀，1992；顾连兴等，1994；柴凤梅等，2004；毛启贵等，2006；李金祥等，2007；孙赫等，2006，2007）。在对本区新发现的大型铜镍矿－图拉尔根矿区的研究过程中，我们定量估算了本矿区岩浆房的岩浆性质，并与相距20km的葫芦铜镍矿作对比，探讨岩浆源区问题。原始岩浆在结晶的过程中，橄榄石与熔浆之间的铁镁交换遵循一定的分配系数,实验研究表明，橄榄石和熔浆之间的Fe-Mg分配系数比较固定，在0.3-0.34之间，其中随压力增大分配系数增大[Thompson and Gibson,2000]。由此根据分配系数(KD)定义有:

KD= (FeO/MgO)Ol/(FeO/MgO)melt

由橄榄石中的FeO/MgO摩尔比值带入上式，选择分配系数KD为0.3(Roeder and Emslie,1970),就得到与橄榄石达到平衡时的原始岩浆中的铁镁比值。图拉尔根岩体中橄榄石的Fo摩尔分数为82-85,平均为83（秦克章等，2007），据此我们求得图拉尔根岩体根据图拉尔根一号岩体原始岩浆的MgO/FeO质量比值为0.84,远远低于图拉尔根一号岩体（全岩含矿）的镁铁比值,在1.3-2.5之间（数据已发表－孙赫等，2006）。位于一号岩体北部一公里的二号岩体，主体岩相为辉长岩，MgO/FeO质量比值为0.37,明显低于原始岩浆中的比值，说明发生显著的结晶分异作用。由于橄榄石的结晶分异对岩浆中FeO的含量影响不大。

通过上述模拟计算可知康古尔－黄山－镜尔泉构造带东段发育的含矿岩体，其原始岩浆为一种富镁的玄武岩浆，由于原始岩浆发生橄榄石的结晶分异作用和橄榄石的堆积作用造成岩相的分异；由此模式还有助于推断东天山地区的玄武岩浆侵位与成矿的模式。

硫的来源

图拉尔根铜镍矿与葫芦铜镍矿同产于中上石炭统的凝灰岩中，这套地层中含有含量约0.5－3%的黄铁矿，我们对图拉尔根的地层采样分析黄铁矿的δS,并与矿石的δS做对比。地层中黄铁矿的δS值为2.17‰,矿石中磁黄铁矿和黄铜矿的δS值介于1.36-2.13‰之间，说明在岩浆侵位到地壳浅部的过程中地层中的S进入岩浆体系中，促使硫化物熔离。葫芦岩体也产于中上石炭统的凝灰岩中，尽管还没有相应的硫同位素证据，但有理由相信葫芦矿区硫化物发生熔离也受到了地层硫的影响。

岩浆和硫化物的相互作用

Cu和Zr都是硫化物不饱和的铁镁质-超铁镁质岩浆分异结晶早期的不相容元素，因此它们的含量都随着分异过程降低，但此过程中Cu/Zr比值保持不变。一旦出现硫化物饱和，Cu就不再是不相容元素，而是进入熔融的硫化物相，从而使岩浆中的Cu含量迅速降低，但Zr在岩浆中的含量不会变化，因此Cu/Zr比值可以作为岩浆与硫化物作用的标志，Lightfoot et al.（1994）在论述Noril‘sk铜镍矿时详细地阐述过，正常岩浆演化下，Cu/Zr比值在1附近，与硫化物发生反应的岩浆其比值小于1，如果样品中出现硫化物，则比值大于1。

为寻找多期岩浆演化的证据，我们在图拉尔根矿区对不含硫化物的样品作分析，如图1，可以看出二号岩体Cu/Zr比值在1附近或稍大于1，说明岩浆在进入二号岩体前和硫化物反应不明显或者携带了少量的硫化物，还可能是新鲜岩浆未来得及与硫化物反应，因而表现出Cu的亏损不强烈。一号岩体的Cu/Zr比值显示岩浆和硫化物发生过交换作用，比值大于1的样品是由于含有微小硫化物液滴的缘故，其中两个样品比值小于1，也证明岩浆在进入一号岩体之前已经和硫化物发生过反应。