土耳其安纳托利亚中部的Gülkonak Fe-Skarn矿床的矿物化学：对矿床成因和矿化过程的意义

　　火山成因岩石的地质过程分析

　　

墨西哥梅萨中央地区（Mesa Central, MC）的Ventsura Espíritu Santo火山场（VESVF）位于美国西部与墨西哥西北部的Basin and Range省（BRP）范围内。该火山场由晚更新世（约2.6百万年前）的mafic火山活动构成，覆盖面积约100平方公里，并发育于Sierra de Salinas metamorphic basement与Triassic marine sequences的复合基底之上。研究团队通过系统采样（34个样本）和多种分析方法（包括岩相学、全岩元素地球化学、Sr-Nd同位素示踪），揭示了VESVF火山活动的岩浆成因与地球动力学背景。### 地质背景与采样

MESCVF的构造环境复杂，基底由Sierra de Salinas metamorphic rocks和Triassic海洋沉积序列组成，上覆Guerrero terrane的构造单元。火山活动始于中更新世（约12百万年前），形成了多个火山中心，包括Santo Domingo、Ventura-Espíritu Santo和Los Encinos火山场。研究选取Cúcamo、El Rosario和Santa Lucía三个区域，重点分析mafic岩石的时空分布与地球化学特征。### 岩相学与地球化学特征

1. **岩相学**：

研究区mafic岩石以basanite和trachybasalt为主，发育辉石（augite）、橄榄石（olivine）和斜长石（plagioclase）的斑状结构，局部含角闪石（amphibole）和蛭石（iddingsite）等次生矿物。显微观察显示，橄榄石和辉石存在部分熔融后的重结晶现象，且部分辉石出现氧化蚀变，表明岩浆在上升过程中经历温度与压力的剧烈变化。2. **全岩地球化学**：

- **主量元素**：调整后的SiO?含量为45.76–49.78 wt%，Al?O?为13.98–20.53 wt%，MgO为4.68–7.18 wt%。K?O含量波动较大（1.01–3.78 wt%），显示钾的分散性。

- **微量元素与稀土元素**：

- **稀土元素配分**：轻稀土元素（LREE）富集，重稀土元素（HREE）相对亏损，无显著Eu异常，表明分异过程未显著扰动REE分配。

- **不相容元素**：Nb、Ta含量较低（0.72–2.67 wt%），但Zr/Y和Zr/Nb比值显示部分熔融特征。

- ** HFSE与LILE**：K、P、Ti呈现正异常，Pb呈现负异常，与地幔源区熔融相关。

- **标准化数据**：原始地幔标准化显示富集型地幔源特征，εNd值范围为+5.7至+6.3，表明地幔贡献为主。### 同位素地球化学

Sr-Nd同位素分析显示，样品的初始Sr同位素比值（87Sr/86Sr_i）为0.703071–0.703525，Nd同位素比值（143Nd/144Nd_i）为0.512932–0.512958，与OIB（洋岛玄武岩）和 depleted mantle（DM）混合模型吻合。εNd值范围为+5.7至+6.3，表明岩浆源区具有较年轻的地幔演化历史，可能受到陆壳混染影响较小。### 岩浆成因与地球动力学

1. **岩浆源区**：

- 原始地幔模拟显示，mafic岩石由富集型lherzolite（含 garnet和spinel）经历低程度（1–2%）部分熔融生成。

- 耦合Re-O同位素数据（未直接提及）与 Sr-Nd同位素特征，支持地幔源区富集的结论，可能因俯冲带物质再循环或陆壳-presentment过程导致。2. **分异过程**：

- 微观相分析表明，辉石和橄榄石的结晶顺序显示先期的分异阶段，随后被快速上升的岩浆冷却打断，形成细粒基质与斑晶共生结构。

- 多维地球化学判别图（如Agrawal等人的模型）显示， VesVF岩石与大陆裂谷玄武岩（CRB）和洋岛玄武岩（OIB）存在重叠，但更接近CRB特征，暗示伸展环境下的地幔熔融。3. **构造控制因素**：

- 火山活动沿E-W向正断层系统分布，与Mesozoic盖层（Zacatecas Formation）的伸展构造相关。

- 同位素数据与区域其他火山场（如San Luis Potosi火山复合体）对比，显示一致的富集地幔源特征，支持区域伸展背景下的mafic岩浆生成。### 结论

VESVF的mafic岩石由低程度部分熔融（1–2%）的富集地幔源（spinel-lherzolite）形成，岩浆在上升过程中经历快速冷却和结晶分异。其地球化学特征与大陆裂谷环境一致，表明在晚更新世伸展背景下，地幔物质上涌并触发火山活动。这一过程与区域其他火山场的形成机制相符，进一步支持 Mexican Volcanic Belt的伸展-地幔上涌驱动模型。### 争议与未来方向

尽管研究明确了岩浆源区与构造环境，但仍需解决以下问题：

1. **陆壳混染程度**：尽管同位素显示地幔源主导，但部分微量元素（如Th、U）存在异常，需进一步区分幔源与陆壳贡献。

2. **水-氧-碳系统**：当前数据未涵盖H-O-C同位素，未来研究可结合这些指标解析岩浆水含量与结晶动力学。

3. **年代学约束**：部分火山机构年龄数据缺失，需通过精确U-Pb定年补充时空演化模型。### 研究意义

该成果深化了对墨西哥火山带伸展环境的理解，揭示了富集地幔源在大陆裂谷中的重要性。研究方法（多维地球化学判别、同位素稀释-TIMS）为类似复杂地质背景下的岩浆源区鉴别提供了范例，对后续勘探具有指导意义。