熔離作用

熔離作用(liquation)也叫分液作用。是指原來成分均勻的岩漿，在溫度降低的情況下，分成成分不同的、相互不混溶的兩種(或幾種) 岩漿的作用。熔離作用指成分均一的岩漿﹐由於溫度﹑壓力等變化﹐而分為兩種不混溶或有限混溶的熔體。又稱不混溶作用。

基本介紹

• 中文名：熔離作用
• 外文名：unmixing of solid solution
• 類別：地質學名詞
• 定義：指成分均一的岩漿

基本信息

定義

屬內力作用－岩漿活動。岩漿在液態情況下，由於物理化學條件的改變，可以逐漸分離成幾種成分不同、不相混熔的岩漿的作用，稱熔離作用。也叫液態分異作用。

案例

生活案例

日常生活中的油—水關係可以做為這方面的例子。在煉鐵爐中熔煉鐵礦石時，在CaCO3和CaF2等外加熔劑作用下，鐵水和熔渣(矽酸鹽熔體)就分為互不混溶的兩個液層，鐵水比重大而下沉，熔渣輕而上浮，這是同天然熔離作用很相似的又一例子。

實驗案例

有人把玄武岩熔化後做試驗，在玄武岩熔體加入CaF2，結果熔體也分為兩個液層，上部為相當於流紋岩岩漿的酸性熔體層，下部為相當於橄欖岩的超基性熔體層。目前認為，在天然的岩漿中硫化物、氧化物和矽酸鹽熔體可以發生熔離作用；一些含有銅鎳的基性岩漿在高溫時銅鎳硫化物熔體完全混溶於基性岩漿中，當溫度下降到某一限度後，此二種熔體即發生分離，銅鎳硫化物比重大而富集於底部成礦床，矽酸鹽熔體在上部固結成岩石。

自然案例

西南某地的含鉑硫化物礦床就是這樣形成。至於岩漿中不同的矽酸鹽熔體之間能否發生熔離作用，尚有爭議。不過一些人仍認為輝長岩中的條帶狀構造和某些珍珠岩中的球粒是矽酸鹽熔離作用造成的。甚至近來有人提出在上地幔的岩漿源區就能夠發生深部熔離作用從而產生安山岩漿和玄武岩漿的論點，尚待研究。　岩漿的成分很複雜，在高溫高壓下可以混熔在一起，但當岩漿侵入，溫度壓力下降或者由於岩漿中某些組分的進入或逸散，都可引起岩漿的熔離作用（與油與水在高溫下互溶，而溫度下降就分離相似）。

用途

冶金技術

這種作用可以用來解釋基性岩體中銅﹑鎳硫化物礦床﹑層狀侵入體中的鉻鐵礦﹑釩鈦磁鐵礦床﹔鹼性岩與碳酸岩的共生現象﹔不同成分矽酸鹽岩漿岩的共生現象﹔還可用來解釋輝長岩中條帶構造﹑玄武岩中球粒構造等成因。月岩研究發現﹐在富SiO2及K2O玻璃質中﹐存在大量富鐵的球體﹐兩者成分正好符合 FeO-Al2O3-K2O-SiO2系的液相不混溶區﹐這種球體在夏威夷玄武岩及其他地區玄武岩基質中也陸續有發現。實驗還證實﹐東格陵蘭的斯凱爾戛德侵入體中花斑岩與鐵質輝長岩的熔體﹐在一個大氣壓下﹐在一定氧分壓範圍內也是不混溶的。

催化作用

熔離作用:在高溫高壓條件下，岩漿中的硫化物與矽酸鹽混在一起，當岩漿的溫度和壓力降低時，金屬硫化物的溶解度就降低，原始岩漿開始分為矽酸鹽熔融體和硫化物熔融體。當岩漿同化圍岩或隨著鐵、鎂礦物的析出，使岩漿中的二氧化矽（SiO2）、氧化鈣（CaO）和三氧化二鋁（Al2O3）相對增多時，使硫化物溶解度降低而從岩漿中熔離出來，金屬礦物由於比重大，往往在岩體底部富集，形成礦床，這種成礦作用叫熔離作用。

熔離礦床和基性侵入岩有密切關係，形成的礦種有銅、鎳和鉑，其次為鈷鈀和金。我國金川的鎳-銅硫化物礦床就屬於這一類型。

地殼的熔離作用

岩漿礦床成礦元素的地球化學性狀

與鎂鐵質、超鎂鐵質岩漿活動有關的成礦元素位於元素周期表的中部，介於親氧元素和親硫元素之間。其中Cu、Ni易形成硫化物，而Cr、V、Ti、Fe主要為氧化物，並且有較強的形成金屬鍵的能力，可以形成多種自然金屬和金屬互化物。

控制岩漿礦床形成的岩漿岩條件

1）岩漿岩成礦專屬性：與鎂鐵質、超鎂鐵質侵入岩有關的礦床有銅-鎳硫化物礦床和釩鈦磁鐵礦礦床，與正長岩、霞石正長岩和碳酸岩雜岩體有關的礦床有霞石-燒綠石-稀土元素礦床。

2）岩漿中揮發性組分的作用

岩漿中揮發性組分的種類和數量對岩漿的結晶分異及成礦組分的運移、富集也有一定影響，因而也稱為礦化劑。

3）岩漿同化作用對岩漿礦床成礦的影響

岩漿在其形成和向上運移過程中，往往會熔化或溶解一些外來物質（如圍岩碎塊），從而使岩漿成分發生改變的作用，即同化作用。在岩漿侵位過程中，對圍岩的同化作用在一定程度上影響岩漿的成分，也影響著其中的成礦組分的分異和聚集能力。

4）岩漿的多期次侵入作用對成礦的控制

大量的資料表明，含礦岩體往往具有如下特徵：①從區域上看，它們常常是同一構造運動形成的岩漿岩帶中的較晚期產物；②從一個礦區看，礦化主要與複式岩體的晚期岩相關係密切，

控制岩漿礦床形成的大地構造條件

大地構造對岩漿礦床的類型、分布等有重要影響。地殼中不同構造單元的結合帶以及同一構造單元中次級構造單元的交接處，常常是深大斷裂的所在部位，它們常控制著鎂鐵質、超鎂鐵質岩漿岩及其中的岩漿礦床的空間分布。按板塊構造學說，兩個板塊的交接帶，是地殼的強烈活動部分，它提供了地幔物質熔化、分異所需的物理化學條件和上升通道，因此它是鎂鐵-超鎂鐵質岩的侵入地帶。

套用分析

初始岩漿的推算

東天山眾多含礦鎂鐵質－超鎂鐵質雜岩體沿著康古爾－黃山－鏡爾泉韌性剪下帶分布（雖然此構造帶的性質還存在爭議），許多研究者對這些岩體岩漿源區性質進行過討論（倪志耀，1992；顧連興等，1994；柴鳳梅等，2004；毛啟貴等，2006；李金祥等，2007；孫赫等，2006，2007）。在對本區新發現的大型銅鎳礦－圖拉爾根礦區的研究過程中，我們定量估算了本礦區岩漿房的岩漿性質，並與相距20km的葫蘆銅鎳礦作對比，探討岩漿源區問題。原始岩漿在結晶的過程中，橄欖石與熔漿之間的鐵鎂交換遵循一定的分配係數,實驗研究表明，橄欖石和熔漿之間的Fe-Mg分配係數比較固定，在0.3-0.34之間，其中隨壓力增大分配係數增大[Thompson and Gibson,2000]。由此根據分配係數(KD)定義有:

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

由橄欖石中的FeO/MgO摩爾比值帶入上式，選擇分配係數KD為0.3(Roeder and Emslie,1970),就得到與橄欖石達到平衡時的原始岩漿中的鐵鎂比值。圖拉爾根岩體中橄欖石的Fo摩爾分數為82-85,平均為83（秦克章等，2007），據此我們求得圖拉爾根岩體根據圖拉爾根一號岩體原始岩漿的MgO/FeO質量比值為0.84,遠遠低於圖拉爾根一號岩體（全岩含礦）的鎂鐵比值,在1.3-2.5之間（數據已發表－孫赫等，2006）。位於一號岩體北部一公里的二號岩體，主體岩相為輝長岩，MgO/FeO質量比值為0.37,明顯低於原始岩漿中的比值，說明發生顯著的結晶分異作用。由於橄欖石的結晶分異對岩漿中FeO的含量影響不大。

通過上述模擬計算可知康古爾－黃山－鏡爾泉構造帶東段發育的含礦岩體，其原始岩漿為一種富鎂的玄武岩漿，由於原始岩漿發生橄欖石的結晶分異作用和橄欖石的堆積作用造成岩相的分異；由此模式還有助於推斷東天山地區的玄武岩漿侵位與成礦的模式。

硫的來源

圖拉爾根銅鎳礦與葫蘆銅鎳礦同產於中上石炭統的凝灰岩中，這套地層中含有含量約0.5－3%的黃鐵礦，我們對圖拉爾根的地層採樣分析黃鐵礦的δS,並與礦石的δS做對比。地層中黃鐵礦的δS值為2.17‰,礦石中磁黃鐵礦和黃銅礦的δS值介於1.36-2.13‰之間，說明在岩漿侵位到地殼淺部的過程中地層中的S進入岩漿體系中，促使硫化物熔離。葫蘆岩體也產於中上石炭統的凝灰岩中，儘管還沒有相應的硫同位素證據，但有理由相信葫蘆礦區硫化物發生熔離也受到了地層硫的影響。

岩漿和硫化物的相互作用

Cu和Zr都是硫化物不飽和的鐵鎂質-超鐵鎂質岩漿分異結晶早期的不相容元素，因此它們的含量都隨著分異過程降低，但此過程中Cu/Zr比值保持不變。一旦出現硫化物飽和，Cu就不再是不相容元素，而是進入熔融的硫化物相，從而使岩漿中的Cu含量迅速降低，但Zr在岩漿中的含量不會變化，因此Cu/Zr比值可以作為岩漿與硫化物作用的標誌，Lightfoot et al.（1994）在論述Noril‘sk銅鎳礦時詳細地闡述過，正常岩漿演化下，Cu/Zr比值在1附近，與硫化物發生反應的岩漿其比值小於1，如果樣品中出現硫化物，則比值大於1。

為尋找多期岩漿演化的證據，我們在圖拉爾根礦區對不含硫化物的樣品作分析，如圖1，可以看出二號岩體Cu/Zr比值在1附近或稍大於1，說明岩漿在進入二號岩體前和硫化物反應不明顯或者攜帶了少量的硫化物，還可能是新鮮岩漿未來得及與硫化物反應，因而表現出Cu的虧損不強烈。一號岩體的Cu/Zr比值顯示岩漿和硫化物發生過交換作用，比值大於1的樣品是由於含有微小硫化物液滴的緣故，其中兩個樣品比值小於1，也證明岩漿在進入一號岩體之前已經和硫化物發生過反應。