中性侵入巖堆晶成因研究獲新進展

近日，中國科學院廣州地球化學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巖和二長巖開展了詳細的野外地質考察和巖石學、年代學、地球化學分析，以及alphaMELTS模擬，揭示了中性侵入巖堆晶成因的具體過程。相關研究發表于Geophysical Research Letters。

中性侵入巖的成因是個爭議強烈的巖石學問題。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，因此堆晶結構和過程很難識別。雖然在一些輝長巖和高硅花崗巖的研究實例中已經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。

該研究發現，木植街閃長巖、付店閃長巖和二長巖侵位時代為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。閃長巖和二長巖中的斜長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。

此外，Zr和P₂O₅的alphaMELTS模擬顯示，從玄武質熔體分異到閃長巖和二長巖相同的SiO₂含量時，巖漿中不能結晶出鋯石和磷灰石，但是樣品中存在這兩種礦物，因此全巖不能代表liquid line of descent（LLD），支持閃長巖和二長巖堆晶成因。

鋯石Eu含量和溫度存在協變關系，指示抽離溫度分別是760℃和820℃，并且質量平衡計算出受困熔體的比例是10-40 wt%。

熱力學模擬結果發現，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速率，從而促進晶體-熔體分離。

該研究表明，中性侵入巖的堆晶成因是大陸地殼生長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晶體-熔體分離的重要控制因素。

相關論文信息：https://doi.org/10.1029/2022GL102540