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钟自强,Dec. 28, 2023
岩浆中挥发分或者说流体组分的含量最初受初始熔体的成分控制，对于弧岩浆来说，这又进一步与其源区的富集过程密切相关。这一富集过程主要由俯冲板片携带的物质所贡献，可以通过多种来源的脱水流体或者沉积物来源的熔体两种主要方式实现，在岩浆离开地幔源区进入陆壳之后，还可能遭受不同程度的地壳混染。此外，弧岩浆在壳内分异演化的过程中还会因为减压和持续的结晶作用得到挥发分饱和而出溶形成岩浆流体。许多流体活动性金属元素可以分配进去出溶的流体相，为热液金属矿床提供成矿物质。因此制约岩浆的流体出溶过程对于理解成矿机制以及火山喷发机制等问题至关重要。
Liu Ping-Ping等人结合B和O同位素来区分流体、熔体和陆壳混染对弧岩浆的影响，选取了一些多巴火山喷发后可能与与母岩浆平衡的橄榄石作为研究对象。结果表明，Fo牌号最高、成分最接近与地幔橄榄岩部分熔融熔体平衡的橄榄石成分的三个样品的O同位素组成变化范围显著高于地幔值，指示岩浆的地幔源区应该不同程度富集重O同位素。而δ18O随Fo值的降低而升高被解释为岩浆在壳内分异过程中受到地壳物质混染的结果，数据更加离散则被认为是反映了系统不均一或者混染比例的变化。（图1）但是在这一混染比例下，要想仅仅通过地壳混染解释观察到的最重的O同位素组成需要地壳组分的O同位素组成重达15‰，这远高于下陆壳的平均O同位素组成，因此作者认为这同样指向岩浆的地幔源区应该发生过俯冲物质造成的重O同位素预富集。作者结合全岩B同位素组成和Nb/B比值，提出0.05-0.1%混合流体加入地幔源区可以解释B同位素和Nb/B比值变化，但还需要加入~6-9%的沉积物熔体才可以解释观察到的初始岩浆O同位素组成范围。
图1
George Stonadge等人应用包裹在火山岩斑晶中的磷灰石的成分示踪岩浆挥发分饱和过程，选取来自菲律宾的皮纳图波火山和塔阿尔火山的火山岩斑晶中包裹的磷灰石。作者重点分析了磷灰石的S含量和晶格中X位置的挥发分组成，包括Cl、F和OH根。两套样品中不同组分的比值变化范围相似，但是呈现出不同的变化趋势，Pinatubo磷灰石的挥发分组成变化与寄主矿物密切相关，低温结晶的石英中的磷灰石显示更高的F/Cl比和F/OH比，而塔阿尔样品并未显示这样的相关性，模拟计算结果表明Pinatubo熔体的挥发分组成变化可以用流体饱和条件下的模拟重现；结晶矿物组合以斜长石和角闪石为主，结晶度~40%；Taal熔体的挥发分组成变化只能通过流体不饱和条件下的模拟复现；结晶矿物组合以辉石和斜长石为主，理论上需要结晶度~80%。这与实际样品结果一致，表明火山岩斑晶中的磷灰石包裹体可以有效避免扩散再平衡和后期热液蚀变等过程的影响，是示踪岩浆系统挥发分组成变化的潜在工具以及分别结晶自流体饱和与不饱和岩浆的磷灰石显示截然不同的挥发分组成特征，可以用来评估斑岩系统的成矿潜力。
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