基性岩浆补给过程中硫转移过程的岩石学重建：来自含无水石膏的基性微粒包体的启示

《Geochimica et Cosmochimica Acta》：Petrologic reconstruction of sulfur transfer processes during mafic magma recharge: Insight from anhydrite-bearing mafic microgranular enclaves

硫转移机制、微细粒包体、岩浆混合、流体饱和、硫饱和、矿物 zoning、 amphibole、斜长石、地幔上涌、弧状火山

　　### 本文解读

本文探讨了在弧形构造环境中的硫（S）转移机制，特别是在含硫化物的辉长质微粒包体（MMEs）中，研究了其与周围硅质熔体之间的相互作用。通过对中国扬子江中下游成矿带（MLYRB）中的阳新岩浆岩中的MMEs进行详细的岩石学研究，研究人员提出了一种新的硫转移模型，该模型涉及岩浆混合过程中硫的分布和转化。研究结果显示，MMEs中的长石和角闪石显示出不同的矿物结构和化学组成，这为理解岩浆混合过程中硫的转移提供了重要的证据。

在弧形火山系统中，硫的释放和封存通常是通过火山喷发或岩浆-热液矿床实现的。然而，与这些硫相关的硅质熔体通常显示硫贫乏的特征。尽管有人认为碱性岩浆注入是硫的额外来源，但硫从注入的碱性岩浆转移到上覆硅质系统的过程仍不明确。本文通过对阳新岩浆岩中的MMEs进行详细研究，提出了岩浆混合过程中的硫转移机制，并指出这一机制在解释弧形系统中的“硫过剩问题”方面具有潜在意义。

研究首先描述了MMEs的地质背景和特征，这些包体在阳新岩浆岩中广泛分布，显示出与周围岩石不同的颜色和粒度，通常呈现球形或椭球形，直径从几厘米到50厘米不等。这些包体与围岩之间的边界清晰，表现出晶体边缘而非冷却层。在MMEs中，观察到含有硫化物的矿物，如石膏和磷灰石，这为硫的封存和转移提供了关键证据。

随后，本文详细描述了MMEs中的矿物学和化学特征。通过背散射电子（BSE）图像和电子探针微区分析（EPMA）技术，研究人员识别了两种类型的长石（PlA和PlB）和角闪石（AmpA和AmpB）。PlA表现出反向的核心-边缘-边缘分带，而PlB则显示出正常的分带。角闪石的分带特征也显示出明显的差异，这些差异与矿物的化学成分和结晶条件有关。此外，磷灰石中的硫含量和氟、氯、氢氧比例的变化为理解硫在混合岩浆中的行为提供了线索。

研究还讨论了MMEs的形成过程。通过分析矿物的不均衡结构，如角闪石中的斑点结构和长石中的筛状结构，研究人员认为这些结构是由于热力学和化学不均衡导致的晶体-熔体反应。在早期阶段，混合熔体更倾向于注入的碱性岩浆，形成钙质长石的边缘和角闪石的边缘。而在晚期阶段，混合熔体逐渐变得更加硅质，导致长石和角闪石的边缘显示出钠质特征。

此外，研究还探讨了硫在岩浆混合过程中的行为。通过分析磷灰石和石膏的硫含量，研究人员发现硫在混合熔体中经历了一系列变化，包括从硫化物的溶解到石膏的饱和，再到水溶液的形成。这种硫的转移过程可能通过石膏与水溶液之间的相互作用实现，石膏在混合熔体中封存了大量硫，随后在水溶液解离时释放出来。

研究结果表明，MMEs的形成与岩浆混合过程密切相关，而硫的转移则依赖于混合熔体的化学成分和物理条件。通过结合矿物学、地球化学和岩石学数据，研究人员提出了一种两阶段的硫转移模型，该模型有助于理解弧形系统中硫的富集和迁移过程。这一发现对解释“硫过剩问题”和理解岩浆混合在成矿过程中的作用具有重要意义。

本文还讨论了MMEs的形成和硫的转移对弧形系统中硫循环的影响。研究指出，MMEs中的硫可能在混合过程中被封存，随后通过水溶液解离释放出来，从而影响上覆硅质熔体的硫预算。这一过程可能在弧形系统中广泛存在，并为解释硫的富集和迁移提供了新的视角。

总之，本文通过详细的岩石学和地球化学研究，揭示了MMEs在弧形系统中的形成机制及其在硫转移过程中的作用。研究结果不仅加深了对硫在岩浆混合过程中的行为的理解，还为解释“硫过剩问题”提供了新的理论支持。这些发现对未来的地质研究和资源勘探具有重要的指导意义。