大火成巖省指相對集中的一段地質(zhì)時(shí)期內形成的連續的、體積龐大的由鎂鐵質(zhì)火山巖及伴生的侵入巖所構成的巖漿建造。研究大火成巖省對了解地球內部物質(zhì)組成及其演化，地球內部運行機制等有重要意義。大多數大火成巖省中鎂鐵質(zhì)火山巖都是演化的玄武巖，它們的MgO含量通常小于8wt.%，其主要巖石類(lèi)型為無(wú)斑隱晶質(zhì)或含少量斑晶的玄武巖。但實(shí)驗巖石學(xué)和地球化學(xué)質(zhì)量平衡計算表明這些玄武巖飽和橄欖石、單斜輝石和斜長(cháng)石。如果大火成巖省鎂鐵質(zhì)火山巖是演化的玄武巖，那么原生巖漿是什么？在哪里發(fā)生了結晶分離作用？源區母巖是什么？為什么會(huì )產(chǎn)生巨量的鎂鐵質(zhì)巖漿？不同研究者們對這些巖石學(xué)問(wèn)題的解釋是不同的，甚至是有爭議的，亟待我們更深入的研究。為了獲得大火成巖省玄武巖的原生巖漿的組成，長(cháng)期以來(lái)人們一直努力尋找未演化的鎂鐵質(zhì)巖石。很多研究者認為，苦橄巖是由地幔源區部分熔融產(chǎn)生的未經(jīng)演化或較少演化的巖漿形成，所以常常用苦橄巖來(lái)制約地幔源區性質(zhì)，計算源區地幔潛能溫度，經(jīng)常把它作為地幔柱成因的有力證據。但是我們在分析鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)火山巖的組成時(shí)會(huì )經(jīng)常發(fā)現，即使是手標本大小一塊巖石中的橄欖石斑晶，具有很大的成分變化范圍。如果把寄主巖石當作巖漿熔體的話(huà)，很多橄欖石在化學(xué)成分上與寄主巖石是不平衡的。這種現象在洋中脊、島弧、板內鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)火山巖中是普遍存在的。另外，鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)火山巖的橄欖石中的熔體包裹體與寄主全巖相比，成分變化大得多。這種現象不是地區性問(wèn)題，而是在全球鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)火山巖中普遍存在的問(wèn)題。這種現象不能簡(jiǎn)單地解釋為橄欖石來(lái)自某單一母巖漿中結晶分離。橄欖石斑晶及其熔體包裹體的化學(xué)成分，反映了礦物與寄主巖石之間復雜的關(guān)系及巖漿在噴發(fā)前復雜的演化過(guò)程。

　　為了研究礦物-熔體之間的化學(xué)不平衡，母巖漿的多樣性以及巖漿的補給-混合的歷史，中科院廣州地化所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的博士研究生吳亞?wèn)|在任鐘元研究員的指導下，對峨眉山大火成巖省中大理苦橄巖全巖和其中的橄欖石、單斜輝石以及橄欖石中熔體包裹體進(jìn)行了深入的研究，結果表明：1.巖漿房中橄欖石堆晶也可以形成苦橄巖，大理苦橄巖全巖成分變化是因為不同程度橄欖石與單斜輝石堆晶造成；2.大理苦橄巖斑晶結晶自不同的母巖漿，不同成分的母巖漿參與了峨眉山苦橄巖的形成；3.寄主熔體是不同母巖漿混合和結晶后的產(chǎn)物；4.不同成分的母巖漿周期性補給-混合-分離結晶過(guò)程可以解釋觀(guān)察到的大理苦橄巖斑晶母巖漿的成分多樣性。

　　圖1 大理苦橄巖中橄欖石熔體包裹體（灰色圓形）、平均熔體包裹體（藍色菱形）和寄主熔體的主量元素組成及對應的分離結晶或反演分離結晶演化趨勢線(xiàn)

　　圖2 大理苦橄巖中單斜輝石平衡熔體（灰色圓形）、平均單斜輝石平衡熔體（藍色菱形）和寄主熔體的微量元素組成及對應的分離結晶或反演分離結晶演化趨勢線(xiàn)

　　圖3 大理苦橄巖中橄欖石中熔體包裹體與單斜輝石平衡熔體成分范圍比較

　　本研究受“中國科學(xué)院先導項目”(XDB18000000)和國家自然科學(xué)基金面上項目(41172064)等資助。

研究成果發(fā)表在JGR雜志上：

　　 Y.-D. Wu, Z.-Y. Ren* et al. (2018). Melt diversity and magmatic evolution in the Dali Picrites, Emeishan Large Igneous Province. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123, 9635–9657. https://doi.org/10.1029/2018JB015495