在深地国家科技重大专项、国家自然科学基金等项目资助下，中国科学院广州地球化学研究所研究员王强团队与合作者，成功揭示同一岩浆储库内富角闪石堆晶岩的多重成因机制。近日，相关研究成果发表于《岩石学杂志》（Journal of Petrology）。

辉石角闪石岩电子背散射衍射分析结果。研究团队供图，下同

俯冲带岩浆作用是大陆地壳生长的核心驱动力。原始弧岩浆通常富含水分，这一特性使得角闪石在深部地壳中的分离结晶成为驱动岩浆向富硅、钙碱性方向演化的关键过程。尽管富角闪石堆晶岩广泛分布于全球弧火山岩携带的深部地壳包体以及古老造山带的深部弧地壳剖面中，但其具体成因长期存在争议：究竟是晶体在重力作用下的物理堆积、晶粥中的原位生长，还是熔体与早期堆晶矿物（如辉石、橄榄石）反应的产物？厘清这一复杂成因背景的核心科学问题，在于如何有效识别富角闪石堆晶岩的多重成因机制及其对应的物理化学控制因素，这对重建跨地壳岩浆系统的演化历史具有关键意义。

为解决上述科学问题，研究团队聚焦青藏高原南部冈底斯弧东段的泽当地体，选取该地区出露完好但成分复杂的晚侏罗世（约158 Ma）富角闪石堆晶岩作为研究对象。通过系统的矿物学、地球化学分析及岩石组构研究，取得以下重要进展：

一是，岩石组成与成因关联：研究阐明富角闪石堆晶岩主要由结构和化学成分差异显著的辉石角闪石岩和两类角闪辉长岩（Group Ⅰ和Group Ⅱ）组成。单矿物压力计结果结合三类岩石复杂的野外接触关系表明，它们均形成于同一中-下地壳岩浆储库。

泽当富角闪石超镁铁质-镁铁质侵入岩的岩石学成因模式图。

二是，角闪石岩原位生长机制：角闪石岩具有典型的增生堆晶结构，其中自形、嵌晶及粒间三种形态的角闪石主微量元素特征均一。电子背散射衍射分析显示，其晶体取向微弱，矿物粒径无明显分选，矿物间结构特征不符合晶体沉降模型，表明其形成于晶粥层与对流母岩浆界面处的原位成核与再生长过程。

三是，Group Ⅰ辉长岩反应结晶机制：该类岩石具有正堆晶结构，棕色角闪石的成分变化及其与绿色角闪石的成分差异表明，前者主要形成于辉石前驱体与熔体间的转熔反应，后者则在演化的粒间熔体中结晶。晚期堆晶间矿物出现具负铕异常的钠长石和石英，表明岩浆演化伴随半开放系统中的熔体迁移及晚期流体出溶。

四是，Group Ⅱ辉长岩熔体渗透机制：该类岩石发育特征性不平衡反应结构，棕色角闪石中保存有熔蚀残余的单斜辉石包裹体，并发育绿色角闪石反应边。两阶段AFC过程模拟表明，这类岩石形成于外来熔体渗透早期堆晶矿物，导致辉石溶解与角闪石再沉淀，有效缓冲了残余熔体中FeO^T/MgO比值的升高。

“上述研究为同一深部地壳岩浆储库内富角闪石堆晶岩的多重成因提供了直接岩石学证据。”论文通讯作者王强指出，岩石结构和化学成分的不均一性，可能反映了岩浆储库不同区域结晶环境（或机制）的空间差异。其研究进一步揭示，角闪石的直接成核结晶需要体系维持相对稳定的温度和熔体成分；而反应替代角闪石的形成则与体系物理化学条件的变化密切相关，例如降温过程或外来熔体的补给与渗透。这一成果深化了对深部岩浆系统演化过程的理解，为俯冲带岩浆作用研究提供了新视角。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/petrology/egag006