关于蒙大拿州阿德尔山火山场碱性岩浆（属于肖克尼特岩浆系列）成因的见解

《Journal of Volcanology and Geothermal Research》：Insights into the petrogenesis of alkalic, shonkinitic magmas from the Adel Hill Volcanic Field, Montana

高铝二辉石岩浆结晶过程中的低冷却度效应及其构造背景分析。研究显示，蒙大拿州Adel Hills火山场的二辉石岩（Shonkinites）具有独特的{?111}和{hkl0}晶面分带，其形成温度梯度ΔT为13-25℃。岩浆起源于部分熔融的、经过多阶段变质作用的陆壳下地幔，与火山弧构造环境相关，并经历了构造挤压后的地幔扩展阶段。主要矿物二辉石显示Si-Mg富集和Al-Ti亏损的分带特征，副矿物锆石和氟磷灰石的化学组成支持浅层分异结晶过程。该研究为理解高钾岩石的成因提供了新的晶体尺度和岩石圈演化视角。

　　在这项研究中，科学家们关注的是美国蒙大拿州中央地区Adel Hills火山场（AHVF）的上白垩纪的shonkinites。这些岩石是罕见的碱性火成岩，其特征包括含有较大的、形态完整的或近完整的辉石晶体，并显示出扇形分带现象。研究揭示了这些shonkinites的矿物组成和地球化学特征，以及它们的形成机制和地质背景。通过对这些岩石的详细分析，研究者们能够探讨其在地质历史中的形成过程，并将其与全球范围内的其他shonkinites进行比较，以建立更广泛的构造-岩浆框架。

shonkinites在地质记录中从前寒武纪到始新世都有出现，它们通常与碱性火成岩相关联，且在某些情况下与地壳和地幔的演化过程密切相关。这些岩石在地球化学上显示出显著的LILE（大离子亲石元素）富集和Nb-Ta（铌-钽）的亏损，这种特征通常与火山弧环境相符。此外，这些岩石的稀土元素（REE）地球化学特征表明它们具有轻稀土元素（LREE）富集、重稀土元素（HREE）亏损的特征，并且显示出一定的Eu异常。这些异常可以作为区分岩浆来源和岩浆演化路径的重要依据。

在微观结构和矿物化学特征方面，研究发现shonkinites的辉石晶体显示出扇形分带和振荡分带现象，这些分带现象与晶格结构的变化和元素的不均匀分布有关。通过高分辨率的元素映射技术，研究者能够观察到在{?111}面上的Si和Mg富集与Al、Ti、Na和Cr的亏损同时存在，而在对称等效的棱柱面（{100}、{010}和{110}）上则显示出相反的趋势。这种现象被认为与低程度的过冷有关，即在结晶过程中，系统温度与液相线温度之间的差异较小，导致了晶格界面控制下的近平衡生长。

此外，研究还分析了这些岩石中的磷灰石，发现它们具有较高的REE富集，以及特定的Ce/Ce*与Eu/Eu*系统，这些系统表明磷灰石是在一个含水且适度氧化的岩浆环境中结晶的，而在这种环境中，斜长石的结晶被抑制。这种含水且氧化的环境与shonkinites的钙碱性亲和力和火山弧环境相一致，进一步支持了这些岩石的形成条件。

从全球范围来看，shonkinites出现在不同的构造环境中，包括大陆裂谷、汇聚边界和后造山地区。它们的形成通常与地幔的不均质和部分熔融有关，特别是在受到地壳物质同化或地幔物质的交代作用后。AHVF的shonkinites形成于收缩构造-岩浆环境，这一环境与科迪勒拉褶皱-冲断带的坍塌和随后的地壳拉伸过程有关。这一研究为理解碱性火成岩的形成机制提供了新的视角，并强调了其在地球化学和构造演化中的重要性。

研究还提出了一些未来工作的方向，包括使用矿物热压计来约束岩浆储库的P-T条件，以及通过高分辨率元素映射来进一步研究不同晶面之间的元素分配，从而更深入地了解这些岩石的结晶过程。此外，建议进行岩石的Sr-Nd-Pb-Hf-Os同位素分析，以更好地理解AHVF岩浆可能来自地幔和地壳的贡献。这些研究方向不仅有助于进一步揭示shonkinites的形成机制，还可能为相关矿产资源的勘探和利用提供科学依据。

总体而言，这项研究为shonkinites的形成机制和构造-岩浆背景提供了重要的新见解。通过对AHVF shonkinites的详细分析，研究者们不仅揭示了其地球化学和矿物学特征，还将其与全球其他shonkinites的形成过程进行了比较，从而构建了一个更为全面的构造-岩浆框架。这些发现对于理解碱性火成岩的形成和演化，以及它们在地球历史中的作用具有重要意义。