总访问量：
蒋海川,July 6, 2023
地球上大多数岩浆作用反映了地幔直接部分熔融的过程，其产物主要是低硅的玄武质熔体；然而，对于大陆地壳其总体成分是安山质的，且下、中、上地壳之间存在不同深度剖面之间的岩性差异。
大陆地壳的平均组分为安山质的。安山岩在俯冲带发育最广，与之伴随的弧岩浆活动区构成了大陆地壳生长的主要场所，目前有四种生成安山岩的机制，但是否有任何机制占主导地位不清楚，它们分别是：地幔在水饱和条件下的直接熔融、蚀变玄武岩地壳的部分熔融、原始岩浆演化时晶体-熔体分离及高硅与低硅岩浆端元的混合。但是，对于第一种成因机制而言，其难以直接解释中性岩的高Zr和P含量以及富集组分；第二种成因则不能解释难熔亚固态镁铁质岩石的部分熔融需要的能量来源；第三种机制无法明确有效地将粘性熔体从晶体中分离的机制；而第四种成因缺乏中性熔体包裹体证据以及混合有效性检验。
因此，前人建立了一种基于分离结晶的模型以解释安山岩的复杂成因，其统计了安山岩的P和Zr组分特征，这些元素由副矿物（如锆石和磷灰石）的出现，控制在地幔中含量很低，在沉积物中则很高。重要的是，锆石通常在比磷灰石更高的Si下饱和，锆石和磷灰石饱和之间的延迟由结晶温度、相组合和熔体组成控制，所有这些反过来都取决于水含量。在干结晶和热结晶下，锆石的饱和受到抑制，因此Zr在比湿结晶和冷结晶更高的Si处达到峰值且随着进一步结晶而减少。同时Zr-Si组分特征表明，混合和晶体-液体分馏产生的富硅分化趋势对主要元素来说是相对线性的。这种模型可以解释多数不同弧岩浆岩的成因，结果表明，仅Mg#安山岩（玻安岩）能用水饱和条件下地幔部分熔融解释，对于含水量更少的岩浆分离结晶形成的岛弧岩石更多是玄武-安山质，而含水量多的岩浆分离结晶形成的陆弧岩石更多是安山质。由此可见，水含量可能影响了晶体-熔体分离的机制进而控制弧岩浆岩形成。
在结晶度较低的情况下，岩浆系统中的晶体-熔体由于对流足够强烈，可以继续搅拌储层并重新夹带沉淀晶体，其分离预计效率较低。一旦达到临界晶体分数(50–70 vol%之间)，对流再夹带的强度就会减弱，从而使晶体-液体分离能够通过从受阻沉降到压实等过程最有效地进行，此时体系里对流搅拌受到阻碍，但糊状晶粥储层没有被晶体堵塞。岩浆结晶后期，残余熔体中的含水量增加，降低了熔体的粘度，但提高了熔体的渗透性和堆晶的沉降，其通过影响岩浆物理性质随温度的演变以及岩浆在不同温度区间内的时间，在提取残余熔体方面发挥着重要作用，基于温度-水含量、不同矿物的压实率-水含量之间的关系表明，在相同温度下，晶体的沉降和压实率随着含水量增加呈指数级增加，表明水可以有效地促进晶体熔体的分离，这也解释了如华北克拉通南部古元古代中性侵入体闪长岩、二长岩是堆晶的成因机制，为对大陆地壳净生长提供了见解。
此外，来自智利中部安第斯玄武质安山岩到流纹岩磷灰石微量元素的证据也为分离结晶模型提供了证据。这些磷灰石的Sr-Y组成反映了熔体的微量元素特征到矿物组合间元素竞争的转变，而磷灰石-全熔体Mg组成、Eu/Eu*与Sr/Y对数相关关系、Sr/Y没有随演化程度增加而增加等特征则反映出了在下地壳含水岩浆的广泛分离结晶过程中，通常在分离组合中角闪石(±石榴石)保持稳定，抑制斜长石的结晶的过程，这导致熔体中Sr升高，缺乏负Eu异常(这两种元素在斜长石中是相容的)而亏损Y(在角闪石和石榴石中相容)。同时，高Sr/Y比值的全岩对应着磷灰石高Sr/Y比值，表明分离结晶过程影响着熔体的整体成分和矿物的化学成分：因为在高压下，深部地壳中的含水熔体通过角闪石(±石榴石)的分离结晶，可以使熔体的Sr/Y比值升高，而Eu与角闪石的相容性要低于Sm和Gd，故而也可以使熔体产生较高的Eu/Eu*值。
将上述文献的结果运用于9°N OSC这一特殊的高度演化岩体序列表明，混合过程可以解释低P样品的成因，却无法解释>0.4 wt.%的高P样品特征；而对玄武岩-玄武安山岩-安山岩-英安岩序列的Zr-Cr/Zr-Ni之间的关系分析则无法区分混合或结晶过程。因此，基于橄榄石、单斜辉石自熔体中结晶时Mg同位素分馏有限、氧化物结晶时Mg同位素较为显著分馏的结果，同自EPR地区MORB到9°N OSC地区伴随熔体迁移过程呈现分离结晶演化序列的样品Mg同位素观察之间的一致性，其建立了深部地壳40-50%分离结晶+浅部地壳70-80%分离结晶的9°N OSC成因机制模型，体现出了分离结晶过程对于自基性岩到中性岩演化机制的重要性。
你必须登录之后才可以参与讨论。