剪应力和应变能影响岩浆分异进程 岩浆分异作用的基本控制因素
根据一般流体力学原理，当平行岩体的外力作用于岩体边界而使其内部运动时，由于黏性流体和固体围岩之间的摩擦力及流体内部的黏聚力等因素的影响，岩内将作平行边界的层(片)流运动，产生剪应力τ
构造应力场控岩控矿
式中：r为剪应变速率；η为黏性系数。
实验证明η随温度降低而增大，说明随着岩浆逐渐冷却，剪应力将不断增大。可见当岩体处于塑性变形阶段时，足以在岩体内产生平行岩体边界的剪切变形带，特别是在不同岩相带的分界面和岩体中轴部位。
特别是剪应力，在岩浆成矿作用中的作用是不可忽视的。剪应力对成矿作用的影响主要表现为：
(1)间接影响成矿过程中的物理化学系统
在强烈剪应力作用地段，可造成局部张开构造环境，出现张性构造裂隙，形成相对较开放的系统，有利于氧逸度的增高，促使矿液沉淀，所以矿体一般赋存在剪切挤压应力带中次级张性构造部位。同时由于岩浆物理化学条件的变化，促使矿浆与富镁硅酸盐熔浆(纯橄岩熔浆)不断分离(分熔)，造成纯橄岩异离体与矿体密切伴生。但在张应力集中地段，由于有较稳定的构造环境，有利于两者“分熔”。因此，相对较压扭性应力集中地段，矿浆更为富集。应力对“分熔”的影响还表现在张扭性应力地段，矿石频率曲线峰值位于含矿纯橄岩异离体频率曲线峰值之上，而在扭性应力地段，两者基本重叠(中国地质科学院562队)。
(2)剪应力制约着矿浆运移方向
矿浆或矿液在剪应力驱动下沿着滑动面向岩体中轴部，即剪切挤压应力集中带运移，并逐渐结合成富铬熔浆。
如罗布莎铬铁矿，据地质力学所资料，从矿石中普遍出现的塑性剪切形迹现象，矿体斜列带方向平行剪切应力场中主应力轨迹方位、矿体的侧伏方向平行橄榄石nm[001]光轴极密方位及近矿围岩中直接观察到的铬尖晶石是在剪切应力驱动下，沿着剪切滑动面向岩体中轴部位，即剪切挤压应力集中带运移，并逐渐结合成富铬熔浆。
(3)剪应力控制矿体岩体(群)分布规律
矿体分布受成矿期剪应力网络支配，矿体(群)成层状，一般赋存在含矿岩相构造带强烈水平扭动所形成的次级压扭性断裂与次级弧形构造相变部位。矿体充填于更次一级的压扭性和张扭性破裂，矿体的方位和组合规律一般与剪切应力场中出现的主应力轨迹方位或次级构造形迹的方位和组合规律相一致。
(4)剪应力控制矿石岩石的结构特征
岩石矿石中塑性剪切、挤压形变现象发育，特别是由致密块状矿石和稠密浸染状矿石所组成的矿体，如斑杂状矿石中，斑杂体呈菱形或方形，长轴互相平行，并沿剪切滑动面斜列。稠密浸染状矿石、豆状矿石和准致密块状矿石组成的条带平行相间，沿条带方向由铬尖晶石聚晶所显示的牵引、拖曳现象。
岩浆的流变学性质~
从热力学的角度来看，岩浆体系是一个复杂的物理化学体系，岩浆的结晶和演化要受物理化学规律（如前述的相律原理、鲍文反应原理等）的制约。而从流体动力学角度来看，岩浆是一种粘性流体，许多岩浆作用过程（如上升、侵位、晶体分异和岩浆对流分层等）也是一种流体动力学过程，因此粘度（η）、密度（ρ）和屈服强度（σ0）是描述粘性流体动力学性质的动力学参数，对岩浆的流体动力学过程具重要影响。
岩浆的粘度η是指剪切应力σ与应变速率 d e/d t 的比值，对于图 10-1 所示的岩浆在平板间运动的情况，粘度也可以用下式表示：
图10-1 岩浆在平板间的流动特点
岩石学
粘性流体又分牛顿流体和非牛顿流体两类，牛顿流体的η与σ无关，其特点是只要有剪切应力，就会发生塑性流变。晶体含量少的岩浆，可近似视为牛顿流体。非牛顿流体（如宾汉姆流体）的特点是，只有施加的剪切应力超过某一临界值σ0时，才开始持续的流动和变形，σ0称为屈服强度。当岩浆中晶体含量增加时，就会变为非牛顿流体。
岩浆的粘度大小与岩浆的成分、温度、晶体含量、压力等因素有关，可以通过实验方法测定，也可以通过经验公式计算（Shaw，1972）：
岩石学
式中T为热力学温度（K），s为特征斜率，Xi为除SiO2以外的各主要氧化物的摩尔分数；为 SiO2的摩尔分数；为各主要氧化物的经验摩尔系数（表10-1）。
晶体含量对粘度的影响可由爱因斯坦-罗斯科方程计算，以η0代表无晶体时岩浆的粘度，ηe代表含晶体岩浆的有效粘度，X表示晶体的体积分数，有：
岩石学
表10-1 岩浆中主要氧化物的经验摩尔系数
含晶体较多的岩浆的屈服强度与晶体（球状）的含量具以下关系：
岩石学
式中k1为应力量纲常数，对基性岩浆来说，k1=3×103Nm-2（马昌前，1988），而花岗质岩浆k1值可能为基性岩浆的100倍。
表10-2 主要氧化物偏摩尔体积与温度关系的最小二乘方程Vi=a'+b'T（K）
也有人认为晶体的含量与屈服强度之间不存在简单的关系。Kerr等（1991）则提出，如果晶体的含量很低，以至晶体间互不接触，则即使岩浆的粘度很大，也不会有屈服强度，只有当晶体含量很高，致使互相接触时，才有屈服强度。
岩浆的密度在岩浆演化过程中所起的作用，我们在岩浆的分凝和上升机制的学习中已有认识，在岩浆的演化过程中，密度是晶体的重力分异、岩浆房中的对流分层和某些岩浆混合机制的主要制约因素。
在已知岩浆的化学成分（可由岩石样品的化学分析得到）的情况下，岩浆的密度可用Bottinga等（1970）提出的公式计算：
岩石学
式中Vi为主要氧化物i的偏摩尔体积（可据表10-2求出），Xi为氧化物i的摩尔分数（由化学分析数据换算），Mi为i元素的摩尔质量，Vm为岩浆的摩尔体积。
岩浆分异作用，系指一种成分均一的岩浆因某种原因导致其分异，形成两种或两种以上成分不同的岩浆(罗照华等，2007b)。岩浆分异作用取决于许多因素，学者们最经常讨论的是分离结晶作用和岩浆液态不混溶。对于分离结晶作用来说，最重要的因素是过冷度和挥发分含量。
图2-7 过冷度与结晶能力示意图
1.晶体生长方式
结晶学认为，晶体的生长包括两个方面:结晶中心的生长和晶体的生长(图2-7)。火山岩的玻基斑状结构和深成岩的粗粒结构使人们确信:过冷度与结晶中心生长速度成正比，而与晶体大小呈反比。这种认识可以从图2-7得到证实。图2-7是一张非常熟悉的图解，原图是泰曼提供的，几乎所有火成岩岩石学教科书都会引用。图中a区表示晶体生长速度大于结晶中心生长速度，因而可以形成较粗粒的晶体;b区表示晶体生长速度大大小于结晶中心形成速度，常形成细粒结构或玻璃质结构;c区两种速度都降低，岩浆结晶能力弱，岩石形成近玻璃质结构;d区表示两种过程都接近停止，因而形成真正的玻璃质结构。按照这种解释，一个结晶中心将会首先消耗其周围的同种组分，晶体的继续长大要求从相对远离结晶中心的位置迁移这种组分。因此，晶体生长速率取决于组分在熔浆中的扩散速率，因而也取决于熔浆的温度和黏度。随着结晶中心附近结晶组分的耗竭，组分的迁移距离越来越大，也越来越困难，因为结晶中心周围的其他非结晶组分将会阻碍结晶组分向结晶中心靠近。因此，尽管体系中存在很大的化学梯度，组分的扩散过程并不是总能实现 ( Hersum et al.，2006) 。在这种情况下，必须发生其他晶体的结晶作用以消耗掉结晶中心所不需要的组分，晶体才会继续生长，侵入岩中斑晶矿物内部常见其他矿物呈环状分布可能就是这个原因。此外，岩浆结晶作用暗示体系正在冷却，后者将导致熔浆的黏度增加，也会阻碍组分的扩散迁移。在过冷度较大的情况下，被迁移的组分将会就地形成结晶中心，形成另一个单晶个体。这就是为什么大多数火成岩都是全晶质结构的原因 ( Hersum et al.，2006) 。
作为这个概念的延伸，岩浆的缓慢冷却和运动将有助于晶体的个体生长。这种外推是部分符合我们的传统看法的，因而巨晶的形成不一定需要很长的结晶时间。托云盆地玄武岩中的巨晶研究表明，巨晶矿物往往具有均匀的成分，与斑晶矿物常出现成分环带的情况明显不同。传统上，这种特征被习惯理解为巨晶在深部高温条件下的缓慢生长。但是，温压条件估算表明巨晶的形成深度是变化的，表明巨晶的生长并不要求玄武质熔浆在深部的长时间停留，而是在岩浆上升过程中完成的 ( 吕勇军等，2006; Lü et al.，2007) 。这意味着，岩浆内部的湍流运动可能改善了组分的扩散能力，因而使晶体可以快速生长。
2. 挥发分对晶体生长方式的影响
一旦晶体开始生长，就有可能成为岩浆结晶过程的记录器。造岩矿物大多属于固溶体矿物，优先结晶的晶体将富含高温组分，亦即其高温组分可以比熔浆高出许多，例如从玄武质岩浆中晶出较富镁的橄榄石和辉石。随着温度的下降，晶出的低温组分逐渐增多。在平衡结晶条件下，高温组分将会部分地返还熔浆，从而取得热力学平衡。如果所形成的晶体不能迅速达到与熔浆的平衡，在它的核部就可能保留高温组分。因此，可以借助晶体的成分和结构再造岩浆的固结历史。火成岩中的矿物常见成分环带，从一个侧面说明熔浆中组分的扩散速率小于温度下降的影响。
可见，上述情况只适应于液相线 ( liquidus) 与固相线 ( solidus) 之间的温度区间。对于高于液相线 ( supperliquidus) 部分，一般认为缺乏探索的途径。然而，挥发分的作用可能帮助我们了解这段历史。挥发分的存在一方面对熔浆具有解聚作用，从而减小熔浆的黏度，有利于组分的扩散; 另一方面，挥发分的增加可以大大降低熔浆的固相线温度，有效延长岩浆的结晶路径。因此，在挥发分参与的情况下，熔浆中可以晶出巨大的晶体，即使在通常我们认为快速固结的花岗斑岩中也可以形成边缘伟晶岩。相反，如果挥发分失去，就会导致岩浆的固相线温度迅速上升和快速结晶，因而形成细晶岩和单向固结结构( unidirectional solidification structure) 。这种情况在脉岩中屡见不鲜。当伴随着挥发分的反复溢出时，就可以出现细晶岩和伟晶岩的互层。有据于此，应当可以根据火成岩的结构构造来判断挥发分对岩浆固结过程的影响。
另一方面，正如前面所述，由于流体的种类和含量与熔浆成分有关，这意味着气运作用的可能性。这种过程在教科书中被反复提到，但在实际研究中很少应用，主要是因为它的产物与分离结晶作用几乎没有区别，因而学者们可能大多将其归为分离结晶作用的证据了。例如，挥发分对碱的亲和性可以导致岩浆房上部更富碱，这与富钙斜长石的分离结晶作用的效果相同，完全有可能误以为发生了斜长石的堆晶作用。这种作用对于岩石学来说问题不大，因为岩浆中挥发分含量一般很有限，前述万渝生提供的实例很少报道。但在矿床学中却可能具有重大的意义，因为挥发分含量同时也与成矿作用密切相关。
剪应力和应变能影响岩浆分异进程
答：应力对“分熔”的影响还表现在张扭性应力地段，矿石频率曲线峰值位于含矿纯橄岩异离体频率曲线峰值之上，而在扭性应力地段，两者基本重叠(中国地质科学院562队)。(2)剪应力制约着矿浆运移方向 矿浆或矿液在剪应力驱动下沿着滑动面向岩体中轴部，即剪切挤压应力集中带运移，并逐渐结合成富铬熔浆。如罗布莎...
应力性质影响岩浆分异程度
答：但是不能忽视,岩浆活动时,也正是地壳运动激烈的时候,在强大的水平侧压力作用下(特别是剪应力,应变能高时)环境动荡,往往使重力作用导致含矿物质的聚集不能有效进行。因此,绝大部分岩体重力分异都因应力场干扰而不能顺利进行,少数边界条件或构造条件比较特殊稳定部位,重力分异进行彻底,能聚集成较大矿床。例如,南非布什...
岩浆的形成与运移
答：地幔粘度大(1020Pa·s)在剪切应力与应变速率高的地段,如在上地幔靠近俯冲带的区域或地壳内沿大断裂带的地区都有可能产生异常热能并发生不同规模的熔融作用。 2.岩浆的分凝 岩浆分凝(magma segragation)是指熔融的岩浆液滴从源区岩石的粒间分离集中的作用,控制因素有:熔体分数(即部分熔融程度)、源区岩石的渗透...
构造应力驱动的基本原理
答：当构造外力作用于多孔介质时,由于岩浆中分布不均的大小构造和岩性的不同引起构造应力的差异性分布,岩体发生变形,进而使岩体的孔隙度、渗透率和孔隙压力发生改变,造成构造压力差、主应力差或势差,驱动岩浆、含矿溶液、油气从高势区向低势区运移。遇到合适的构造圈闭或储集条件,可能聚集成矿床、油气藏(王小凤等,2006)...
控矿构造应力场
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硅酸盐熔体的结构与岩浆的化学性质
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答：而从流体动力学角度来看，岩浆是一种粘性流体，许多岩浆作用过程（如上升、侵位、晶体分异和岩浆对流分层等）也是一种流体动力学过程，因此粘度（η）、密度（ρ）和屈服强度（σ0）是描述粘性流体动力学性质的动力学参数，对岩浆的流体动力学过程具重要影响。岩浆的粘度η是指剪切应力σ与应变速率 d e/...
岩浆的分凝、上升、侵位和喷发
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答：1—0级；2—0～1000级；3—1000～5000级；4—5000～10000级；5—10000～50000级；6—＞50000级 岩浆侵位时，其围岩中应力分布规律可用弹性力学中含有受压孔的无限薄板中的应力分布特征近似表示。约翰逊对此问题作了较详细的研究。他假设侵入岩体半径为a，施加给围岩的压力为qa，影响半径为b，同时区域...
岩浆的性质
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