长白山天池火山气象站期碱流岩辉石环带混沌吸引子的发现及意义
本文关键词： 天池火山 碱流岩 辉石环带 非线性时间序列分析 混沌吸引子 岩浆混合 出处：《科学通报》2017年30期 论文类型：期刊论文
【摘要】：火山岩中矿物的成分环带中蕴含着其生长过程中岩浆成分和温压等物理状态的变化信息,对研究岩浆演化和火山喷发动力过程非常重要.长白山天池火山气象站期碱流岩辉石具有明显的环带结构,其成因尚未讨论.本文通过了辉石环带的电子探针分析,发现MgO和Na_2O等元素的相对含量呈剧烈的振荡形态.同时,利用非线性时间序列分析的方法,对MgO元素沿辉石环带成分进行了相空间重构的探索性研究.结果发现,辉石环带成分时间序列的相空间吸引子为混沌吸引子.这说明辉石斑晶在生长时所处的系统具有高的自由度和高度的复杂性,其结晶和生长时周围岩浆的成分是高度非稳态和不平衡的.我们认为是岩浆房补给混合和热对流作用过程导致辉石所处的岩浆成分在高MgO、低MgO之间激烈振荡变化,形成了辉石环带成分的剧烈振荡.而这些补给-混合-对流的过程可能最终导致岩浆房超压而发生溢流喷发.
[Abstract]:The mineral composition in volcanic rocks contains information about the changes of magma composition and temperature and pressure in the process of their growth. It is very important to study the evolution of magma and the dynamic process of volcanic eruption. The pyroxene of alkali flow rock in Changbai Mountain Tianchi volcanic meteorological station has obvious annular structure, and its origin has not been discussed. In this paper, the electron probe analysis of pyroxene ring zone is carried out. It is found that the relative contents of MgO and Na_2O are oscillating violently. Meanwhile, the phase space reconstruction of MgO elements along the pyroxene ring is studied by nonlinear time series analysis. The phase space attractor of the time series of pyroxene ring composition is chaotic attractor, which indicates that the system of pyroxene porphyry is of high degree of freedom and complexity. The composition of magma around the pyroxene is highly unstable and unbalanced during crystallization and growth. We believe that the magmatic composition of pyroxene fluctuates intensely between high MgO and low MgO due to the mixing of magma chamber recharge and thermal convection. These recharge-mixing-convection processes may eventually lead to overpressure in magma chambers and overflow eruptions.
【作者单位】： 中国地质科学院地质研究所;首都师范大学资源环境与旅游学院;中国地震局地质研究所;
【基金】：国家自然科学基金(41602342,40872062,41372342,41302266,41002121) 北京市自然科学基金(1082006) 公益性行业科研专项(201211095-4)资助
【分类号】：P317;P588.14
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，本文编号：1542866
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