中性侵入巖的成因是個(gè)爭議強烈的巖石學(xué)問(wèn)題。中性侵入體既不具有基性巖的高密度也不具有酸性巖的高黏度，因此堆晶結構和過(guò)程很難識別。雖然在一些輝長(cháng)巖和高硅花崗巖的研究實(shí)例中已經(jīng)識別出侵入巖的堆晶成因，但是熔體抽取的效率不高導致部分熔體仍困在堆晶之中，掩蓋了晶體堆積的證據。
針對上述問(wèn)題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生馬建鋒在導師趙太平研究員的指導下，對華北克拉通南緣中元古代的閃長(cháng)巖和二長(cháng)巖開(kāi)展了詳細的野外地質(zhì)考察、巖石學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)分析以及alphaMELTS模擬，揭示了中性侵入巖堆晶成因的具體過(guò)程。本次研究發(fā)現：
（1）木植街閃長(cháng)巖、付店閃長(cháng)巖和二長(cháng)巖侵位時(shí)代為1780 ± 10 Ma，且具有相同的全巖Nd同位素和鋯石Hf同位素組成，表明是同源巖漿。
（2）閃長(cháng)巖和二長(cháng)巖中的斜長(cháng)石具有不同的礦物結構，可以分為三種，分別形成于熔體抽取之前和之后，單斜輝石和角閃石也與全巖不平衡（圖1）。
（3）全巖Zr和P 2O 5的alphaMELTS模擬顯示，在閃長(cháng)巖和二長(cháng)巖的SiO 2含量下巖漿中不可能結晶出鋯石和磷灰石，因此不能代表liquid line of descent(LLD)，支持閃長(cháng)巖和二長(cháng)巖堆晶成因（圖2）。
（4）鋯石Eu含量和溫度存在協(xié)變關(guān)系，指示抽離溫度分別是760℃和820℃，并且質(zhì)量平衡計算出受困熔體的比例是10-40 wt%（圖3）。
（5）熱力學(xué)模擬結果發(fā)現，巖漿中高水含量降低了粘度，增加了造巖礦物的沉降與壓實(shí)速率，從而促進(jìn)晶體-熔體分離（圖4）。
上述工作表明中性侵入巖的堆晶成因是大陸地殼生長(cháng)和多樣化的重要原因之一，淺部巖漿房中的高水含量可能是促進(jìn)晶體-熔體分離的重要控制因素。
相關(guān)成果發(fā)表在Nature Index (NI)期刊Geophysical Research Letters，受到加州大學(xué)Joshua Schwartz教授高度評價(jià)。該項研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃(Grant 2020YFA0714803)的資助。
論文信息：Ma, J.-F.（馬建鋒）, Wang, X.-L.（王孝磊）, Yang, A. Y.（楊陽(yáng)）, & Zhao, T.-P*（趙太平）. 2023. Tracking crystal-melt segregation and accumulation in the intermediate magma reservoir. Geophysical Research Letters, 50, e2022GL102540. https://doi.org/10.1029/2022GL102540
圖1. 閃長(cháng)巖與二長(cháng)巖的礦物結構與化學(xué)成分指示晶體堆積
圖2. 全巖化學(xué)成分和alphaMELTS模擬指示閃長(cháng)巖和二長(cháng)巖的堆晶成因
圖3. 鋯石指示熔體抽取的溫度和受困熔體的比例
圖4. 熱力學(xué)模擬水和溫度在晶體-熔體分離中的作用
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