新聞動(dòng)態(tài)趙子送等-JPet：花崗巖暗色包體中斜長石的復(fù)雜成分環(huán)帶
揭示了晶粥巖漿房混合的過程
長期以來學(xué)界認(rèn)為巖漿形成、存儲(chǔ)和化學(xué)分異是發(fā)生在以熔體為主的巖漿房，近30年來大量地球物理觀測和火山研究發(fā)現(xiàn)，巖漿可能主要儲(chǔ)存在晶粥儲(chǔ)庫中。晶粥由大量晶體與可流動(dòng)的粒間熔體組成，有學(xué)者認(rèn)為晶粥的粘度太高會(huì)阻礙巖漿混合，但是一些野外地質(zhì)證據(jù)顯示，粒間熔體的流動(dòng)能夠促進(jìn)巖漿混合。針對(duì)上述爭議，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所巖漿作用與成礦團(tuán)隊(duì)博士研究生趙子送在導(dǎo)師王焰研究員指導(dǎo)下通過對(duì)遼東地區(qū)早白堊世三股流花崗質(zhì)巖體中暗色包體進(jìn)行了詳細(xì)的礦物學(xué)研究，刻畫了巖漿混合時(shí)混合層的晶粥骨架，提出了一個(gè)晶粥促進(jìn)巖漿混合的模型，為研究巖漿混合提供了新思路。
三股流暗色包體中的斜長石根據(jù)其環(huán)帶結(jié)構(gòu)和成分特征可分為三種晶體群：Plag1為正環(huán)帶循環(huán)晶，核部發(fā)育篩狀結(jié)構(gòu)，核幔之間發(fā)育震蕩環(huán)帶和補(bǔ)丁狀結(jié)構(gòu)以及重吸收邊。Plag2為反環(huán)帶循環(huán)晶，核部發(fā)育有篩狀結(jié)構(gòu)，核幔之間發(fā)育補(bǔ)丁狀結(jié)構(gòu)以及重吸收邊。Plag3為粒間熔體中生長的微晶，呈現(xiàn)簡單的核邊結(jié)構(gòu)（圖1）。斜長石核-幔-邊之間的An值與Sr同位素比值變化范圍很大（圖2）。這些復(fù)雜的環(huán)帶結(jié)構(gòu)暗示了暗色包體中斜長石是在多變的巖漿環(huán)境中結(jié)晶而成的。
我們提出了一個(gè)晶粥促進(jìn)巖漿混合的模型解釋暗色包體中斜長石的不平衡結(jié)構(gòu)和晶體內(nèi)部的成分變化特征：中地殼水平的安山質(zhì)巖漿儲(chǔ)庫發(fā)生結(jié)晶分異后以晶粥的形式儲(chǔ)存（圖3a），后續(xù)被注入的玄武安山質(zhì)巖漿打破晶粥框架發(fā)生混合，含有大量晶體的玄武安山質(zhì)巖漿隨即繼續(xù)上升與上覆的熔融花崗巖體發(fā)生混合，形成一個(gè)熱混合層（圖3b），最后混合層破裂為多個(gè)半凝固團(tuán)塊，在浮力作用下這些團(tuán)塊逐漸被包裹到上覆花崗質(zhì)巖體中，直到固結(jié)成暗色包體。在這一復(fù)雜多源的晶粥混合過程中，巖漿攜帶的斜長石循環(huán)晶與周圍的粒間熔體由于化學(xué)不平衡而發(fā)生反應(yīng)、并被其復(fù)雜的環(huán)帶結(jié)構(gòu)所記錄（圖3c）。
相關(guān)研究成果近期發(fā)表于國際巖石學(xué)期刊Journal of Petrology上，該項(xiàng)研究成果獲得了國家自然科學(xué)基金（41921003和42202052)、科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2016YFC0600103）和廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(2020B1212060055)的聯(lián)合資助。
論文信息：Zisong Zhao (趙子送), Christina Yan Wang* (王焰), Jingzhao Dou (豆敬兆), Bo Wei (魏博). 2023. A mush-facilitated magma mixing process revealed by complex zoning of plagioclase in mafic magmatic enclaves of the Early Cretaceous Sanguliu granitic pluton, East China. Journal of Petrology, egad048. https://doi.org/10.1093/petrology/egad048.
圖1 遼東地區(qū)三股流巖體暗色包體的TIMA圖片顯示三種斜長石晶體群組成了晶粥骨架（a-b），BSE圖像顯示三種斜長石的核-幔-邊結(jié)構(gòu)（c-e）
圖2 三種斜長石晶體群核-幔-邊的Sr同位素比值與An值分布
圖3 地殼巖漿房發(fā)生巖漿混合模式圖（a和b）與斜長石生長模式圖（c）
