山东昌乐火山岩包体研究

山东昌乐火山岩包体成分研究内容提要：山东昌乐—临朐地区发育大量火山堆，火山堆的发育火山岩含有大量包体，本文进一步探讨研究火山岩包体的成分。关键字：昌乐—临朐地区，火山岩，包体正文：昌乐—临朐地区位于华北台地鲁西台背斜，昌乐—潍坊凹陷的南端，郯庐断裂系沂沭断裂带的主断裂之一鄌郚-葛沟深断裂，西侧近益都大断裂。在昌乐—临朐地区形成北东向和北西向两组断裂构造，这两组断裂控制区内新生代火山岩的分布，昌乐—临朐地区火山岩中有大量深源包体。火山岩包体记录了流体在岩浆熔融、侵入及喷发等过程中的物理化学变化。。从火山岩包裹体中可以获得挥发分的溶解情况、矿物结晶的最小压力、结晶的近似温度等方面的直接信息，同时为结晶过程中气体成分逃逸、岩浆不混溶特性提供证据，并可以用于岩浆放气的近似估计。昌乐—临朐地区内火山岩中深源包体发育，主要有尖晶石二辉橄榄岩、辉檄岩、含尖晶石橄榄岩等捕虏体和橄榄石、尖晶石、石英、长石、单斜辉石、石榴石、金云母等捕虏晶，大晶体的自形程度较高、个体大。单斜辉石、歪长石及磁铁矿等巨晶。单斜辉石巨晶主要呈黑色或褐黑色，玻璃光泽，粒径0.5--2cm，最大可达8--l5cm，镜下可见解理发育，并显灰黑或浅棕黄色反应边，说明玄武岩浆裹携其至地表过程中曾经历了熔蚀和反应。歪长石巨晶在含超铁镁包体玄武质岩石中常见，多为无色透明，(001)解理完全，(0l0)解理也发育，晶粒粗大，多呈长方柱状，一般晶体长0.5--3cm，个别可达l0--25cm，晶体多受熔蚀使外形有些浑圆。各地或同一地点所见包体的大小相差悬殊，含量变化较大，一般为几厘米一十几厘米，最大者可达数米，含量一般为百分之几至百分之十几，个别地点可高达60％，多数包体呈浑圆形、椭圆形和边缘较光滑的不规则形，少数呈棱角一次棱角状，它们与裹携主体之间有明显的界线，抗风化能力较弱，被风化剥蚀掉后残留有大大小小的凹坑。一包体的形态及相态特征山东昌乐一临朐地区的部分火山岩样品，样品为火山喷出岩中常见的玄武岩，对样品中原生包裹体进行实验观察和拉曼分析。本区火山岩中的流体包裹体按相态特征可分为三类：单相流体包体、流体一硅酸盐熔体包体、气液两相流体包体。包裹体的形态主要为圆形和椭圆形，少数为管形或其它不规则形状。包裹体在形态和空间分布上主要有以下几大特征。1，包体个体尺寸差别大在显微镜下观察发现，包体的个体尺寸大小在不同样品中变化很大，在2～50μm范围内均有出现。2,包体密度变化大;在不同观测点采集样品中的包体数目差别较大，如图3，在团山子火山口观测的样品中，包裹体密度的统计数字达25x1O6个／cm3。，而在尧山组的玄武岩样品却很难找到包体。密集的包体出现不仅可以证明岩浆中含有大量的挥发分，而且说明包体形成时岩浆正处于大规模脱气阶段，并且样品中包体密度统计数字可以为研究岩浆脱气动力学提供数据。气一固相多。气一液相少在研究的包体中，最常见的是气固两相同时出现，即气泡和玻璃质岩浆或矿物；也可见到气液两相的包裹体，如样品石英中出现的气态CO2和液态水两相包体。此外，单相包体也是常见到的一类，但气相较多，液相极少。二,包体在矿物中的分布1，包体形成与岩浆脱气在显微镜下看到，包体主要出现在橄榄石和辉石中，而后期矿物中的包体数量偏少，这是因为橄榄石和辉石结晶较早，矿物一般结晶较好，晶形比较完整，结晶环境相对稳定，流体容易被捕获。同时说明在包体形成时岩浆中挥发分正处于聚集成泡阶段，而且能够维持气泡与岩浆之间的物理、化学、机械平衡以及物质传递平衡。由于橄榄石和辉石的出现，说明了岩浆至少是来自上地幔，而且橄榄石中的流体包体为深部流体存在提供了证据，其挥发分成分也代表了深部流体的部分特征。在火山口样品中往往可以找到密集的包裹体群，如样5，采自团山子火山口，含有大量包体。这说明在火山喷发时，由于压力突然降低，大量气泡在岩浆中形成，除了形成火山岩典型的气孔构造之外，部分微型气泡保存在岩浆熔融体或一些火山岩矿物中形成包裹体。这为岩浆脱气提供了提供了直接证据。2，包体基质矿物的拉曼特征：，包裹体的基质矿物主要是橄榄石和辉石。为准确辨认包裹体的基质矿物，不仅在显微镜下进行观察，还用拉曼光谱进行了鉴定，是橄榄石和辉石，两种方法实验结果完全一致。三结果讨论(1)CO2和水是挥发分中最常见的成分。CO2几乎在包体中均出现，而只有4个包体中不含水，由此可见，CO2和水是研究区火山岩包裹体中最常见的成分，这与国内外学者对火山气体成分的研究结果基本一致。(2)CO2是气相包裹体中最主要的成分。学者曾经指出郯庐断裂带附近的CO2气藏与岩浆活动有关。由包体中挥发分的相对含量可以看出，CO2在大多数包体中含量是最高的，占据了主要地位。，有的包体几乎为纯CO2气体，相对摩尔含量达到98。这充分证明了山东昌乐一临朐地区的岩浆挥发分中含有大量的CO2，为CO2气藏形成提供了丰富的气源。(3)深部流体来源的标志。包体都是产于橄榄石和辉石中，说明流体来源较深，至少是来自于上地幔。同时部分包裹体中有H2和N2出现，也说明了流体成分可能与深部源区有关。(4)流体来源于还原环境。包裹体中出现CO、H2、H2S等还原性气体，说明流体形成于一个还原环境。团山子火山口观测点包体中，CO的摩尔分数高达3O．76，前人研究认为，团山子火山为点式喷发，其岩浆来源于上地幔，而包裹体中的CO含量高则说明该火山岩浆形成于强还原性的环境，即也代表该区上地幔具有强还原性。(5)以水为主的液相裹体。在所测试的液相包体中有3个是以水为主，水的平均含量在85以上，说明水在液相中占主导地四，火山岩流体包裹体成分研究的意义地球深部挥发分性质和成分研究的大量成果表明，地球深部存在大量天然气资源。我国东部一些含油气盆地中陆续发现了CO气藏，对其无机成因的认识已趋于一致。本文的研究再一次证实火山岩及其中地幔岩流体包裹体中的挥发分主要以COz、H2O、CH、N2、H2和HS等为主，证明我国东部沿郯庐大断裂带地下深部蕴藏着巨大的天然气资源量。山东昌乐临朐火山岩包裹体中丰富的COz、CH以及个别样品中高含量的H等气体资源，预示着该区的地幔深处蕴藏丰富的CO、H、烃类气体等可燃性气体资源，大量气体包裹体的发现为当前无机成因天然气的成因和寻找提供新的思路和线索。参考文献：《鲁东地质教学实习》陈世悦主编。