太古宙TTG中锆石包裹磷灰石硫含量揭示古老长英质岩浆氧化状态

《Geochemistry》：Sulfur contents in zircon-hosted and separated apatite in Archean TTGs: implications for the redox state of Archean felsic magmas

本文通过分析太古宙TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）中锆石包裹磷灰石与分离磷灰石的硫含量，揭示太古宙长英质岩浆普遍存在氧化特征（fO2>FMQ+1.4），其氧化机制可能源于内生石榴石分馏或水分子动力学解离过程，为早期大陆地壳形成机制提供新约束。

　　

Highlight

我们的研究发现，太古宙TTG样本中普遍存在高硫含量磷灰石（>1000 ppm，最高达~3000 ppm），这直接指示岩浆熔体中硫酸盐（S⁶⁺）的存在。通过对比锆石包裹磷灰石与分离磷灰石的硫含量差异，证实锆石包裹体能更有效保存原始岩浆硫信号，而分离磷灰石易受后期变质、流体出溶或热液改造影响导致硫丢失。

Sulfur loss in separated apatite

虽然与富硫氧化流体相互作用可能导致磷灰石硫含量升高，但我们的样品并未显示此类流体活动的显著证据。相反，分离磷灰石普遍呈现较低的硫含量，且磷灰石晶体核部通常保留较高硫含量。这些现象共同表明，硫丢失可能广泛发生于TTG形成过程或后期演化阶段，而锆石包裹的磷灰石 inclusions 因受到锆石晶格保护（元素扩散速率极慢），成为重建原始岩浆氧化状态的更可靠载体。

Conclusions

通过对华北克拉通、卡普瓦尔克拉通和皮尔巴拉克拉通太古宙TTG样本的系统分析，我们得出以下核心结论：

1. 1.
   分离磷灰石颗粒的硫含量可能受晚期分异或结晶后过程改造；
2. 2.
   锆石包裹磷灰石能更有效规避后期地质扰动，保留原始岩浆硫特征；
3. 3.
   高硫磷灰石（>1000 ppm）在三大克拉通乃至古太古宙样本中广泛存在，证实太古宙TTG岩浆普遍具氧化性（fO₂可达FMQ+1.4以上），与显生宙弧岩浆氧化水平相当；
4. 4.
   太古宙TTG岩浆的氧化机制可能为内生过程（如石榴石分馏或水分子解离动力学），而非外部流体加入。