地质所斜长石原位Sr同位素研究获新进展

岩浆补给作用为岩浆房补充热量和物质，促进岩浆房的对流、岩浆的分异演化和早期结晶晶体的熔蚀及再活化，并且可能导致岩浆房过压，触发火山喷发。同时，岩浆补给作用制约着高硅流纹质火山岩的形成，是晶体-熔体分离机制的关键因素之一，但该作用通常较为“隐蔽”。为揭示这一作用过程，自然资源部中国地质调查局地质研究所贺振宇研究员课题组颜丽丽博士后与南京大学徐夕生教授合作，选择中国东南沿海巨型火山-侵入杂岩带中具有代表性的浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩为对象，对中央侵入相石英正长斑岩及其中发育的富晶体包体开展了斜长石原位Sr同位素研究。该研究揭示了斜长石颗粒之间的成分和Sr同位素组成变化，有效制约了酸性岩浆系统的岩浆补给和堆晶体的再活化过程。

浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩由包含四个岩性段的流纹质火山岩，以及中央侵入相石英正长斑岩组成（图1）。石英正长斑岩中发育次球状或不规则状的富晶体包体。这种包体与花岗岩中常见的暗色微粒包体不同，富含晶体和斑晶（图2）。同时，在雁荡山第四火山岩性段的流纹质晶屑-玻屑熔结凝灰岩中也发育这种富含晶体的浆屑或包体（图2）。目前一般认为这种类型的包体与岩浆房的晶粥活化作用有关。

图1 浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩地质简图。石英正长斑岩位于破火山口的中心，呈多个岩株出露。

图2雁荡山石英正长斑岩和富晶体包体的野外露头照片（a-c）。第四火山岩性段火山岩中也发育类似的富晶体包体（d）。

斜长石Sr同位素研究结果表明：

1.雁荡山破火山口火山-侵入杂岩中的包体和寄主石英正长斑岩中发育的斜长石晶体虽然发育了复杂的内部结构和成分环带（图3），但颗粒内部的(87Sr/86Sr)i变化不明显。但是，斜长石颗粒间显示了明显的(87Sr/86Sr)i变化（图4），暗色了岩浆补给和岩浆混合过程，并且该作用过程可能驱动了晶体间熔体的抽取。

2.尽管石英正长斑岩与包体的全岩(87Sr/86Sr)i差别很小，但是包体中斜长石的(87Sr/86Sr)i变化范围与其对应的全岩Sr同位素组成范围相似或偏低，而石英正长斑岩中斜长石的(87Sr/86Sr)i变化范围与其对应的全岩Sr同位素组成范围相似或偏高（图4）。因此，这些包体的变化范围较大的全岩(87Sr/86Sr)i，可能暗色了其主要组成矿物为来自不同端元的组合。这对于理解全岩Sr同位素组成的也提供了新的信息。

图3 包体中斜长石斑晶的成分面扫描，显示其环带结构，核部低Ca并发育筛状构造，边部高Ca。

图4雁荡山石英正长斑岩以及包体中斜长石颗粒间(87Sr/86Sr)i变化，以及与全岩Sr同位素组成对比。

本研究同时也展示了斜长石原位Sr同位素分析在揭示酸性岩浆系统的岩浆作用过程研究中重要作用和潜力，也为支撑和推动地调局在深部地质调查与研究提供了新的研究思路。本研究受国家自然科学基金项目（41930214, 41102028）和中国博士后科学基金项目（2020M670402）资助，成果发表于国际地学期刊《Journal of Asian Earth Sciences》：Yan Li-Li, He Zhen-Yu, Xu Xi-Sheng, 2020. Magma recharge processes of the Yandangshan volcanic-plutonic caldera complex in the coastal SE China: constraint from inter-grain variation of Sr isotope of plagioclase. Journal of Asian Earth Sciences 201, 104511. 全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104511

附：对雁荡山破火山口火山-侵入杂岩系统的锆石U-Pb定年、锆石Hf-O同位素和全岩地球化学等研究，制约了其岩浆来源，以及火山岩与侵入岩的具体成因联系等问题。该研究成果发表于Lithos：Yan Li-Li, He Zhen-Yu, JahnBor-ming, Zhao Zhi-Dan, 2016. Formation of the Yandangshan volcanic-plutonic complex (SE China) by melt extraction and crystal accumulation.Lithos 266–267, 287–308.http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2016.10.029