循环晶—火成岩中的特殊晶体：以新疆百口泉高An值斜长石为例

陈博中亚地质研究中心

几个基本概念

残留晶：是岩浆源区的组成矿物，与原生岩浆处于热力学平衡状态。

斑晶：火成岩中由于结晶速率不同而导致晶体粒径的差异，粒径大者称为斑晶，

一般形成于深部岩浆房，具有成分环带和环带间杂质。

捕虏晶：岩浆上升侵位过程中捕获围岩中的晶体，一般不与熔体呈热力学平衡

（溶蚀结构）。

Antecryst：该术语来自W. Hildreth (2001)在Penrose会议上的一个报告

“Longevity and Dynamics of Rhyolitic Magma Systems”,用于表示卷入寄主岩浆之前经历过一次或多次再循环，但起源于岩浆系统之内的晶体。罗照华等（2013）将其称为循环晶

循环晶不同于捕虏晶，起源于早期的岩浆涌动事件，卷入了后期的岩浆涌动事件，和寄主岩浆之间可能具有相似的化学和岩相学特征。

循环晶与寄主岩浆形成于同一个岩浆体系，但不是直接从寄主岩浆中结晶出来。

一个例子：

Miller et al., 2007

北美内华达山脉，侵入体中不同类型的锆石

来自新疆西准噶尔百口泉地区的研究实例

~304Ma

~315Ma

斜长石核部为高An值斜长石（An值80以上）

高An值斜长石（An80~100）的研究现状

产出环境：岛弧高铝玄武岩（Crawford et al., 1987; Fournelle and Marsh, 1991）洋内弧前环境下的玻安岩（Danyushevsky et al., 1997）大洋中脊玄武岩（Sinton et al., 1993）

形成条件：岩浆富水，或具有异常高的CaO/Na2O （~3, 质量比），和极高的Al2O3含量（>16-17

wt.%）a. 有关高铝玄武岩的实验发现，高An值斜长石的形成需要岩浆中的水含量超过6 wt.%

（Sisson and Grove, 1993），b. 对于低钾拉斑玄武质体系，最适宜的结晶条件为2-3kbar，水饱和状态（Takagi et

al., 2005）；c. 水含量较低的玻安岩，极高的Ca/Na以及Al/Si是重要因素(极亏损)（Panjasawatwong

et al., 1995）。

研究实例：

利用斜长石An值的变化反演玄武质岩浆在岩浆房中结晶的物理过程和岩浆混合作用（Izbekov et al., 2002; Latypov and Egorova, 2012）

百口泉高An值斜长石成因分析

（1）不是同源岩浆演化

a. 斜长石成分突变 (An90 —> An60)

b. 单斜辉石——>角闪石——>黑云母 岩浆体系向富水方向演化

（2）不是捕虏晶

a. 没有其他的捕虏晶或者捕虏体

b. 全岩地球化学

Takaki et al., 2005

百口泉含高An值斜长石的闪长岩与区域内同时代中酸性侵入体具有相似的地球化学特征

岩浆混合？

克拉玛依岩体

百口泉岩体

贺敬博和陈斌，2011

斜长石微量元素地球化学

高An值斜长石不是寄主岩浆直接结晶的产物，但它与闪长岩的成岩过程密切相关，属于同一岩浆体系

闪长岩结晶条件

角闪石Al压力计（Anderson and Smith，1995）斜长石-角闪石温度计（Holland and Blundy, 1994）

结晶温度：866~913°C

结晶压力：1.2～2.9kbar

变压结晶过程

与实验研究获得的适宜高An值斜长石结晶的压力范围接近（2～3kbar）

适用条件

矿物组合：角闪石+斜长石+正长石+黑云母+石英+铁钛氧化物正长石的缺少导致角闪石Al压力计结果偏高（Hollister et al., 1987）

氧逸度：角闪石Fe/（Fe+Mg）< 0.65（样品中角闪石：0.40~0.43）

百口泉闪长岩样品基本符合压力计的使用条件

高An值斜长石成因模式：循环晶

循环晶研究意义

1. 揭示岩浆系统的演化过程和火成岩晶体成因的复杂性，

对全岩样品地球化学分析提出挑战，为单矿物原位分析提

供契机

2. 对探讨研究区的岩浆作用过程和动力学背景提供新的视角

例如：百口泉高An值循环晶提供了幔源岩浆参与的直接证据

Thanks for your attention