吉布提Asal-Ghoubbet裂谷玄武岩岩浆储层的演化特征与地热资源潜力

本研究针对东非大裂谷Asal-Ghoubbet段岩浆系统演化机制不明的问题，通过岩石学与地球化学分析，揭示该区300 ka以来中-下地壳7-18 km深度存在持续更新的岩浆房，其周期性补给与分异过程为地热资源开发提供了关键热源依据，成果发表于《Journal of Volcanology and Geothermal Research》。

　　

在非洲之角炽热的荒漠中，吉布提的Asal-Ghoubbet裂谷正上演着大陆裂解为海洋的壮丽地质剧。作为亚丁湾洋中脊向陆延伸的活跃裂谷段，这里自1978年Ardouk?ba火山喷发后，持续吸引着科学家探索其深部岩浆系统的奥秘。传统观点认为浅层岩浆房主导火山活动，但现代研究揭示地壳内更可能存在晶体-熔体混合的复杂"晶粥"系统（mush zone）。理解这一系统的演化规律，不仅关乎火山灾害预警，更是开发该区域丰富地热资源的关键——这正是冰岛GRó地热培训计划联合吉布提能源部门开展本研究的核心动机。

由Araksan Ahmed Aden领衔的研究团队采集了裂谷内11个玄武岩样品（包括1978年喷发产物），运用全岩主微量分析、微区矿物化学（电子探针）及Petrolog3模拟计算，结合前人地球物理数据，重建了30万年来岩浆储层的演化史。样品涵盖中央系列（CS）、轴部系列（AS）和Ardouk?ba（AR）三个喷发期次，通过斜长石-熔体平衡、单斜辉石温压计（clinopyroxene-melt barometry）等地质温度计，揭示了岩浆房动态演化过程。

矿物-熔体平衡揭示的岩浆演化
显微结构分析显示，斑晶组合以钙长石（bytownite plagioclase）为主，橄榄石和单斜辉石次之。矿物化学反演表明：橄榄石与单斜辉石多为同源斑晶（phenocrysts），而大多数斜长石属于"古董晶"（antecrysts）——其An值过高（>70）无法与寄主熔体平衡，暗示它们源自更原始的岩浆注入。这种"矿物群谱"记录了多期岩浆补给事件。

温压约束下的储层稳定性
单斜辉石-熔体温压计算显示，所有样品结晶压力对应7-18 km中下地壳深度（平均3 kbar），但温度呈现周期性波动：从Dalha玄武岩（9-4 Ma）的1180°C降至Stratoid玄武岩（4-1 Ma）的1140°C，最新Ardouk?ba喷发产物又回升至1160°C。这种"冷热交替"模式证实岩浆房长期接受原始熔体补给，维持了热力学稳定性。

分异与混合的化学印记
K₂O/TiO₂比值变化揭示母岩浆具有MORB（洋中脊玄武岩）型亏损地幔源特征，但含少量富集组分。正向结晶模拟显示，AF51样品（MgO 9.82 wt%）通过50%分离结晶可演化出研究区所有熔体成分，其中单斜辉石分离对Al₂O₃/TiO₂比变化起关键作用。Cr₂O₃在早期单斜辉石中的振荡环带，则记录了反复的岩浆混合事件。

这项研究首次构建了Asal-Ghoubbet裂谷岩浆系统的"生命周期"模型：中下地壳存在一个"晶粥主导、熔体透镜体间歇活化"的储层，其通过周期性注入原始熔体抵消冷却结晶效应，形成可持续万年的地热引擎。该成果不仅修正了Thorbj?rnsson等（2017）的地热概念模型，更为全球岩浆型地热系统研究提供了新范式——证明长期活跃的裂谷带即便没有大规模熔体房，仍可通过深部晶粥系统的热补给维持地热开发潜力。正如作者强调，未来需结合原位熔体包裹体分析与高频地球物理监测，进一步解析这一"地壳热电池"的充放电机制。