有大量关于岩浆中挥发分含量的文章发表(Carroll et al.,1994)。李福春等(2000)根据熔融包裹体和淬火玻璃的成分特征对岩浆中主要挥发分(H2O,CO2,Cl,F,S)含量进行了研究,估算了它们在基性、中性和酸性岩中的平均含量。本节的内容主要取自他们的论述,以大致说明岩浆中挥发分含量的有限性。
1.H2O含量
溶解于岩浆中的水可以明显改变从熔体中晶出矿物的种类和顺序,改变残余熔浆的成分演化路径及其所形成的矿物共生组合。例如,在含水条件下,基性岩浆首先结晶形成闪石类矿物,并导致基质中斜长石牌号偏低和出现石英(李玉文等,1995;罗照华等,2002)。在矿床学研究中,可能还要注意水对矿化类型的影响。例如,浸染状矿化与细脉状矿化的主要区别可能就是取决于流体的活动性,当然也取决于岩浆的冷却速率和裂隙发育程度。因此,岩浆中H2O含量是成岩成矿理论研究中最重要的内容之一。李福春等(2000)研究了世界各国地质学家发表的近千个有关熔融包裹体中H2O含量数据,表明熔浆中H2O含量范围介于0~13.4%之间,大多数在0~6%之间(表2-1)。根据SiO2含量将熔融包裹体中的935个H2O含量数据和海底火山玻璃的430个H2O含量数据分别归入基性—超基性岩、中性岩和酸性岩进行统计,结果表明,大多数基性—超基性岩浆中的H2O含量介于0~0.8%之间,中性岩浆中的为0.4%~2.8%,酸性岩浆中的为0.8%~5.6%。从超基性、基性、中性到酸性,岩浆中H2O含量变化范围增大,平均含量有规律地升高,分别为0.802%,1.344%,2.260%和2.712%(图2-1;表2-1)。
图2-1 岩浆中主要挥发分的实测含量(据李福春等,2000)
表 2 -1 岩浆中主要挥发分平均含量 w ( B) /%
注:1—超基性岩浆,SiO22=40%~53%;3—中性岩浆,SiO2=53%~64%;4~6—酸性岩浆,SiO2>64%:4—普通酸性岩浆,5—富F酸性岩浆,6—富Cl,Fe酸性岩浆。F#的第1,2类,SiO2均为40%~53%:1类K2O2O>1.3%。表中的数据,斜线前的为平均含量,斜线后的为最高含量,括号中的为样品数量;半字线表示缺失数据。
2.CO2含量
火成岩中CO2含量一般十分有限,然而变化范围极大。尽管如此,现代火山学研究还是表明,全球火山喷发每年进入大气圈的CO2超过1.3×108t(樊祺诚,2005)。根据87个熔融包裹体和262个海底火山玻璃的CO2含量数据,总体看来,硅酸盐熔体中CO2含量比H2O低得多,超基性岩浆大部分在0.00~0.02%之间,平均0.056%;中性岩浆平均0.119%;酸性岩浆大多数介于0.00~0.04%之间,平均0.010%。随着SiO2含量的增高,岩浆中CO2含量呈降低的趋势图2-2;表2-1)。遗憾的是,作者没有收集到有关基性岩浆中CO2含量的估算资料。大西洋中脊玄武玻璃中CO2含量变化为30~1014ppm,平均297ppm,标准差201ppm(Kingsley et al.,1995)。而这些样品中H2O的含量则为0.13%~0.64%。
图 2 -2 挥发分含量与岩浆成分的关系( 据李福春等,2000)
可见,天然硅酸盐熔浆中挥发分含量很低,且往往以H2O为主,CO2次之,其余挥发分含量只有在特殊情况下具有重要意义。