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深熔作用的一般概念

深熔作用和重熔作用均译自于英文单词anatexis,在Robert L.Rates & Julia A.Jackson(1984)主编的《地质学术语词典》(“Dictionary of Geological Terms”)中,深熔作用被注释为:原先存在的岩石经历了粒间的、部分的、不均匀的、差异的或者完全地被熔融。深熔作用通常与高级变质作用相联系,是一个区域地质事件的演化过程中,处于地壳中深部的变质岩,由于温度升高、压力降低、流体加入或构造作用发生导致其部分乃至全部熔融的地质作用和过程(贺同兴,1987;程裕淇、杨崇辉等,2004)。深熔作用主要发生于区域变质作用的峰期附近(Jung et al.,2000a,b,2001;Johannes,2003),同区域变质作用一样,也是区域性的。当然,如果构造作用在深熔作用过程中居主导地位,也可以发生在大型韧性剪切带中。

深熔作用可以是在封闭体系下进行,熔体来源于发生深熔作用的岩石本身,也可以有深部岩汁(ichor)或外来流体的加入,这也是混合岩研究的早期历史上发生争论的两个观点。实际上,这是混合岩化作用/深熔作用过程中的两种客观现象,可以相伴出现,只是相对于所研究的地质体本身及其尺度而言以一种起主导作用(程裕淇、杨崇辉等,2004)。

深熔作用可以分两种:存在流体相的熔融和缺乏流体相的熔融。存在流体相的熔融发生在固相线上或固相线附近,熔融涉及的矿物主要是长石和石英,如果是存在于颗粒之间的自由水,这种自由水含量很低,仅能产生少量的熔体(Stevens and Clemens,1993)。饱水熔融通常需要外来含水流体的加入,其尽管可以形成黏度很低的长英质熔体,但与源岩的分离程度低,侵位能力有限,一般不形成大的花岗岩体,但可以产生十分发育的混合岩(Thompson et al.,1995;Jung et al.,2000a,b)。相反,水缺乏的熔融发生远高于固相线之上,主要涉及含水矿物相如角闪石、黑云母和白云母的分解,结果,所形成的熔体通常缺水,而且,所形成的熔体量可以达到30%以上(Clemens,1984),远远超过流体相存在情况下形成的熔体。

发生深熔作用的岩石既可以是变质沉积岩和变质火山岩,也可以是早期的变质深成侵入岩(如TTG)(穆克敏等,1989;林强等,1992a,b),总之,组成中下地壳的所有岩石都可以是深熔作用的对象。

深熔作用不仅是形成高级变质区深熔混合岩和深熔片麻岩的主要机制,而且也是地壳中大面积花岗质岩浆形成的主要原因(Kriegsman,2001;贺同兴,1987;程裕淇、杨崇辉等,2004),因此,它在地壳分异过程中起了关键性的作用(Clements and Hutton,1998)。是形成深熔混合岩还是形成深成岩体取决于熔体的体积和熔体的运移(Brown,1994a;Brown et al.,1995;Kriegsman,2001),熔融程度低,熔体体积小,运移速率低,运移距离短,则形成深熔混合岩或低度深熔岩;熔融程度高,运移距离大,则可以形成深成岩体;如果熔融程度高,但运移距离小或不发生迁移,并且熔体与残留体还没有完全分离,则形成深熔片麻岩,它往往与源岩在空间上密切***生。

通常认为变质作用是在基本保持固态的情况下岩石中的矿物组成和组构发生改变形成新的岩石的作用和过程,岩浆作用是指基本处于液态的情况下岩浆的运移、演化(分离、混合)和结晶的地质作用,深熔作用则是介于二者之间、承上启下的一种地质作用(贺同兴,1987;程裕淇、杨崇辉等,2004)。三者之间渐变过渡,但又有一定的重叠,联系密切,可以发生于同一区域变质地质事件的演化过程中。