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      周金勝等-EPSL：提出一種新的輝石晶體生長(cháng)機制
      
										
      
											撰稿：       
											    
											發(fā)布時(shí)間：2021-06-07 

										
      
										
              礦物是自然界中巖石的基本組成單元，也是礦產(chǎn)資源的主要載體。經(jīng)典的理論認為，礦物晶體的生長(cháng)類(lèi)似于樹(shù)木年輪，即從核部向邊部逐層生長(cháng)。長(cháng)久以來(lái)，這一認識也一直是礦物學(xué)、巖石學(xué)和礦床學(xué)研究的基礎。但隨著(zhù)實(shí)驗巖石學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是原位觀(guān)察實(shí)驗過(guò)程技術(shù)的應用，發(fā)現在某些條件下，礦物并非呈現樹(shù)木年輪式生長(cháng)，而是首先生長(cháng)出樹(shù)枝狀的格架，然后按照不同的結晶方向回填成熟，最終形成自形的晶體。在該情況下，礦物的核部有可能比邊部晚形成。這對傳統的晶體生長(cháng)模型以及在巖石學(xué)、礦床學(xué)中的應用研究造成了很大的沖擊。因此，查明礦物在天然巖漿系統中，在何種條件下以何種方式生長(cháng)，至關(guān)重要。
      　　針對這一科學(xué)問(wèn)題，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室、深地科學(xué)卓越創(chuàng  )新中心巖石學(xué)學(xué)科組博士后周金勝、王強研究員及其合作者對青藏高原南部賽利普鉀質(zhì)超鉀質(zhì)火山巖中的單斜輝石，進(jìn)行了系統的研究。首先在晶體模型的基礎上（圖1），通過(guò)詳細的結構研究，限定了礦物的結晶學(xué)方向和生長(cháng)規律，包括沿著(zhù)c軸的沙漏扇{-111}和平行于c軸的棱柱扇{100}、{110}和{010}扇，即{hk0}扇。然后對不同結構的晶體和晶體中不同結晶方向進(jìn)行了系統的定量分析以及元素面掃描（圖2和圖3），查明了晶體結構和結晶方向對元素分布的控制規律，相對于{hk0}扇，大部分的{-111}扇是富集Si、Mg但虧損Ti、Al、Na和Cr，但也同時(shí)存在富含Al的{-111}扇。大部分的{-111}扇具有更低的結晶溫度、壓力和水含量，但也存在反向規律的晶體。
       
      圖1 普通輝石和透輝石的晶體模型

       
      圖2 低過(guò)冷度下形成的單斜輝石晶體沿不同結晶學(xué)方向的成分差異
       
      圖3 不同結構類(lèi)型單斜輝石的成分差異和平衡判別
       
      圖4 受控于過(guò)冷度的單斜輝石生長(cháng)模型

      　　基于以上分析，并結合實(shí)驗巖石學(xué)資料，該研究提出一種新的綜合的礦物生長(cháng)模型，即：巖漿中單斜輝石的生長(cháng)過(guò)程取決于過(guò)冷度，在非常低的過(guò)冷度下，也就是近液相線(xiàn)條件，礦物呈現傳統的樹(shù)木年輪式生長(cháng)，不同晶面成分相似；低過(guò)冷度下，單斜輝石所有晶面同步生長(cháng)，但不同晶面會(huì )呈現成分差異，形成近平衡的富Si-Mg的{-111}扇和不平衡的富Al-Ti的{hk0}扇；在高過(guò)冷度下，單斜輝石首先形成樹(shù)枝狀的格架，再快速回填形成近平衡的漏斗狀{hk0}扇，漏斗狀晶體港灣中，由于存在富Al的擴散邊界層，因而最終通過(guò)回填形成不平衡的富Al的{-111}扇。這一新的晶體生長(cháng)模型得到了國際同行的高度評價(jià)，例如意大利羅馬大學(xué)著(zhù)名實(shí)驗巖石學(xué)家Silvio Mollo教授認為這項工作是：“Undoubtedly, these new data and their interpretation will be greatly appreciated by our petrological community. I congratulate the authors for the great job done.”。
      　　該研究主要受第二次青藏科考（2019QZKK0702）、國家自然科學(xué)基金（91855215，41630208和42021002）資助和中科院先導（A）項目（XDA2007030402）聯(lián)合資助，研究成果近期發(fā)表在《Earth and Planetary Science Letters》上。
      　　論文信息：Zhou, J.-S., Wang, Q.*, Xing, C.-M., Ma, L., Hao, L.-L., Li, Q.-W., Wang, Z.-L., Huang, T.-Y., 2021. Crystal growth of clinopyroxene in mafic alkaline magmas. Earth and Planetary Science Letters, 568, 117005.
      　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117005.

      
									
      
								
      
								
      
												
					
      
						
      附件：