羅雕 侯通 潘榮昊

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083

氧逸度是決定巖漿性質(zhì)的重要物理化學(xué)參數(shù)之一。它通過(guò)控制巖漿熔體中的變價(jià)元素，尤其是鐵的氧化還原狀態(tài)，來(lái)改變礦物的結(jié)晶順序和成分(Canil，1997；Kilincetal.，1983；Li and Lee，2004；Botcharnikovetal.，2008；Frost and McCammon，2008；Zhangetal.，2017；Armstrongetal.，2019)，從而決定了巖漿的演化路徑，比如是向富Si貧Fe的Bowen趨勢(shì)演化(Bowen，1928)還是向富Fe貧Si的Fenner趨勢(shì)演化(Fenner，1929)。目前氧逸度計(jì)算方法主要有：(1)變價(jià)元素不同價(jià)態(tài)之間的比值，最常用的元素是Fe、Cr和V等(Kress and Carmichael，1991；Jayasuriyaetal.，2004；Putirka，2016)；(2)變價(jià)元素在礦物/熔體間的分配系數(shù)，比如橄欖石中的V、鋯石中的Eu和Ce(Canil，1997；Gaetani and Grove，1997；Mallmann and O’Neill，2009，2013)；(3)熔體微量元素比值，比如V/Sc、Zn/FeT、V/Yb等，但是對(duì)于侵入巖獲取熔體成分非常困難，而且V/Sc比值的方法也僅適用于演化程度較低的幔源巖漿(Leeetal.，2005，2010；Laubieretal.，2014；柏中杰等，2019)；(4)礦物化學(xué)平衡，比如Fe-Ti氧化物共生礦物和尖晶石-橄欖石礦物對(duì)等(Buddington and Lindsley，1964；Frostetal.，1988；Ballhausetal.，1990；Frost and Lindsley，1992)。

攀西地區(qū)超大型Fe-Ti-V的礦床主要賦存于層狀巖體中，這些巖體是研究峨眉山大火成巖省成巖成礦過(guò)程的重要媒介。早期對(duì)攀枝花巖體及相關(guān)巖漿巖的研究，不僅加深了對(duì)其成因和成礦作用的認(rèn)識(shí)，而且揭示了巖漿系統(tǒng)的復(fù)雜性，即在巖漿源區(qū)特征、巖漿系統(tǒng)性質(zhì)、巖漿-圍巖相互作用以及成礦關(guān)鍵因素等方面存在較大爭(zhēng)議(Zhouetal.，2005，2013；Ganinoetal.，2008，2013；Pangetal.，2008a，b，2009，2010，2015；Zhangetal.，2009；Houetal.，2012，2013；Howarth and Prevec，2013; Howarthetal.，2013；Songetal.，2013；王坤等, 2013; Tangetal.，2017；Wangetal.，2018，2020；Baietal.，2019)。和全球其他層狀巖體相比，在攀枝花巖體的形成過(guò)程中，鐵鈦氧化物開(kāi)始飽和結(jié)晶的時(shí)間較早(Pangetal.，2009；Songetal.，2013)，很多研究將其歸因于巖漿的氧逸度較高。具體來(lái)說(shuō)，Pangetal.(2008a)使用QUILF軟件對(duì)攀枝花巖體下部巖相帶進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示鈦磁鐵礦-橄欖石-單斜輝石在～950℃，QFM+1～QFM+1.5的條件下達(dá)到平衡。Ganinoetal.(2008)和Ganinoetal.(2013)根據(jù)C-H-O-Sr同位素研究認(rèn)為巖漿受到了碳酸鹽圍巖的混染，大量的CO2進(jìn)入到巖漿中，使氧逸度從QFM增加到QFM+1.5，導(dǎo)致鐵鈦氧化物結(jié)晶形成礦床。Baietal.(2019)研究認(rèn)為攀枝花巖體的母巖漿成分與同時(shí)代噴發(fā)的二灘高鈦玄武巖類(lèi)似，通過(guò)對(duì)峨眉山苦橄巖中共存的橄欖石和尖晶石成分得到了高鈦玄武質(zhì)巖漿的氧逸度為QFM+1～QFM+2.5，提出源區(qū)是較氧化的，并且攀枝花巖體繼承了地幔源區(qū)高氧逸度的特征。因此，較高氧逸度的特征是由巖漿演化，比如巖漿-圍巖相互作用導(dǎo)致的，還是母巖漿氧逸度本身就很高導(dǎo)致的呢？該問(wèn)題的約束對(duì)于我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)攀枝花層狀巖體的成巖過(guò)程及釩鈦磁鐵礦礦床的成因機(jī)制具有重要意義。

鐵鈦氧化物常常被用來(lái)估算巖漿的氧逸度，但是由于氧化物對(duì)環(huán)境變化的反應(yīng)靈敏，所以即使在火山體系中，鐵鈦氧化物的成分也很難保留住巖漿房中的氧化還原條件等信息(Venezky and Rutherford，1997)。由于攀枝花巖體屬于緩慢降溫的侵入巖體系，鐵鈦氧化物本身早已經(jīng)發(fā)生成分的再平衡，使用它們進(jìn)行氧逸度估算時(shí)需要先估算原生鐵鈦氧化物的成分。但是，在巖石薄片二維尺度上進(jìn)行原生鐵鈦氧化物的成分的精確恢復(fù)是很難的。因此，本文使用LA-ICP-MS對(duì)攀枝花蘭家火山段邊緣巖相帶中的苦橄玢巖和巖體上部淡色輝長(zhǎng)巖中分選出的鋯石的微量元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試分析，使用Loucksetal.(2020)最新實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的，應(yīng)用范圍較廣的鋯石氧逸度計(jì)來(lái)約束來(lái)自深部巖漿房的苦橄玢巖和攀枝花主巖體結(jié)晶晚期形成的淡色輝長(zhǎng)巖的氧逸度，并據(jù)此來(lái)探討原生巖漿和成巖過(guò)程中的氧化還原條件，及其對(duì)成巖成礦的約束作用。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)

峨眉山大火成巖省位于揚(yáng)子板塊西緣，在空間上分為內(nèi)帶、過(guò)渡帶和外帶三部分(Heetal.，2003)，主要由大規(guī)模的大陸溢流玄武巖以及與其時(shí)空緊密伴生的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)層狀侵入體和正長(zhǎng)質(zhì)、花崗質(zhì)巖體組成。其中，溢流玄武巖是峨眉山大火成巖省火山巖序列的主體，覆蓋中國(guó)西南云、貴、川三省，最南可至越南北部，出露面積達(dá)5×105km2，是～260Ma峨眉山地幔柱作用的產(chǎn)物(Chung and Jahn，1995；Xuetal.，2001；Zhouetal.，2002a；Houetal.，2012)。

揚(yáng)子板塊基底由被新元古代(～800Ma)康定花崗巖侵入的中元古代花崗質(zhì)片麻巖和變質(zhì)沉積巖組成(Zhouetal.，2002b)，新元古代到晚二疊系地層不整合覆蓋在基底之上。其二疊系地層巖性主要為碳酸鹽巖和玄武巖(Yanetal.，2003)，三疊系地層包括陸相和海相沉積巖，而侏羅系到白堊系地層則完全是陸相碎屑巖。揚(yáng)子地塊西緣和北緣出現(xiàn)新元古代島弧特征的深成巖-變質(zhì)巖組合，被認(rèn)為與860～760Ma期間大洋巖石圈俯沖到揚(yáng)子地塊下有關(guān)(Zhouetal.，2002a)。由于新生代印度-歐亞大陸俯沖碰撞造山作用，在峨眉山大火成巖省中部攀西地區(qū)，發(fā)育一系列南北向斷裂，沿著這些斷裂出露大量的鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)層狀巖體，如攀枝花、紅格、白馬、力馬河和新街巖體，大部分巖體都賦存釩鈦磁鐵礦礦床，個(gè)別巖體賦存鉑族元素礦床(圖1)，大部分的巖體鋯石U-Pb諧和年齡約為260Ma(Pangetal.，2010)。

圖1 攀西地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)侯通，2014修改)Fig.1 Simplified geological map of Panxi region (modified after Hou，2014)

1.2 攀枝花層狀巖體

攀枝花層狀巖體侵位于新元古代燈影組白云質(zhì)灰?guī)r/大理巖中，巖體長(zhǎng)約19km，最厚處超過(guò)2km，在攀枝花市附近出露面積～30km2。在1936～1940年發(fā)現(xiàn)了賦存于攀枝花層狀巖體中的釩鈦磁鐵礦礦床，其開(kāi)采從1967年一直持續(xù)到現(xiàn)在。該礦床受后期斷裂作用被分割為7個(gè)礦段，礦石儲(chǔ)量為1333Mt，平均品位為Fe ～33%、TiO2～12%、V2O5～0.3%(馬玉孝等，2003)。

盡管與新生代印度-歐亞碰撞有關(guān)的區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)廣泛，但除了局部沿剪切帶和邊緣帶之外，攀枝花巖體固化后幾乎沒(méi)有遭受變形或變質(zhì)作用。基于巖石礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及鐵鈦氧化物含量，將巖體劃分為4個(gè)巖相帶，自上而下分別為：淡色輝長(zhǎng)巖相帶；含少量釩鈦磁鐵礦礦層的層狀輝長(zhǎng)巖帶；含有大量釩鈦磁鐵礦礦層的輝長(zhǎng)巖相帶；邊緣巖相帶。巖體上部的淡色輝長(zhǎng)巖相帶厚500～1500m，主要由沒(méi)有被礦化的淡色輝長(zhǎng)巖組成。淡色輝長(zhǎng)巖為細(xì)粒結(jié)構(gòu)，由大量粗粒斜長(zhǎng)石(最長(zhǎng)達(dá)5mm)和適量單斜輝石以及少量角閃石和磁鐵礦組成(Houetal.，2012)。在巖體中，釩鈦磁鐵礦礦層主要位于巖體中下部，向上逐漸減少。礦物成分在垂向上也展示出有規(guī)律的變化，比如，橄欖石的Fo值和斜長(zhǎng)石的An值向上逐漸變小，F(xiàn)o從82減小到63，An從68減小到40，單斜輝石的成分則變化不大，為En41-46Fs10-17Wo47-48(Pangetal.，2009)。和世界上其他的層狀巖體相比，攀枝花巖體開(kāi)始飽和結(jié)晶鐵鈦氧化物的時(shí)間較早，具體表現(xiàn)就是鐵鈦氧化物開(kāi)始結(jié)晶時(shí)橄欖石、單斜輝石和斜長(zhǎng)石的成分相對(duì)原始，分別約為Fo=71、Mg#=79、An=69(Pangetal.，2015)。

在攀枝花礦區(qū)蘭家火山段，很多苦橄玢巖巖脈呈截然接觸關(guān)系侵入到燈影組白云質(zhì)大理巖和由細(xì)粒輝長(zhǎng)巖組成的巖體邊緣巖相帶中。巖脈寬1～5m，向上逐漸變窄并尖滅。苦橄玢巖呈現(xiàn)全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要由大小不同(0.5～5mm)、Fo值為77.4～90.4的橄欖石斑晶(含量50%～60%)和基質(zhì)中細(xì)粒的橄欖石(20%)、普通輝石(15%)、黑云母和角閃石(5%)以及少量的鉻尖晶石組成(Houetal.，2013)。淡色輝長(zhǎng)巖主要是斜長(zhǎng)石含量比一般的輝長(zhǎng)巖要高，處于輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖之間的過(guò)渡巖石類(lèi)型。我們從兩種巖石類(lèi)型中都分選出了巖漿鋯石，進(jìn)行了U-Pb年代學(xué)的研究，得到苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖鋯石的U-Pb諧和年齡分別為261.4±4.6Ma和259.8±0.8Ma(Houetal.，2012，2013)。

2 樣品及分析方法

本次研究使用Houetal.(2012，2013)攀枝花巖體苦橄玢巖巖脈和巖體上部淡色輝長(zhǎng)巖中鋯石樣品。LA-ICP-MS鋯石原位微量元素分析測(cè)試是在北京中科礦研檢測(cè)技術(shù)有限公司完成。激光剝蝕系統(tǒng)為ESI NWR 193nm，ICP-MS為Analytikjena PlasmaQuant MS Elite ICP-MS。激光剝蝕過(guò)程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度，二者在進(jìn)入ICP之前通過(guò)一個(gè)Y型接頭混合。每個(gè)時(shí)間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約15～20s的空白信號(hào)和45s的樣品信號(hào)。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線(xiàn)處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年齡計(jì)算)采用軟件ICPMSDataCal完成(Liuetal.，2010)。

鋯石微量元素含量利用SRM610作為外標(biāo)、Si作內(nèi)標(biāo)的方法進(jìn)行定量計(jì)算(Liuetal.，2010)，微量元素的分析精度優(yōu)于10%。

3 鋯石微量元素分析結(jié)果

苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖中的鋯石常呈自形(圖2)，具有振蕩環(huán)帶和高的Th/U比值(0.35～3.23)(表1)，兩者的稀土元素配分模式相似，具有Ce的正異常和Eu的負(fù)異常，輕稀土虧損、重稀土富集的特征，屬于典型的巖漿鋯石(圖3)。

圖3 鋯石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)Fig.3 Chondrite-normalized REE patterns for the zircon (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

圖2 淡色輝長(zhǎng)巖和苦橄玢巖鋯石陰極發(fā)光圖像編號(hào)1和4來(lái)自于苦橄玢巖，其余來(lái)自于淡色輝長(zhǎng)巖Fig.2 CL images of zircons from the picritic porphyry and leucogabbroNo.1 and No.4 from picritic porphyry and others from leucogabbro

苦橄玢巖中鋯石的La和Pr元素含量略高于淡色輝長(zhǎng)巖(表1)?？嚅乡銕r和淡色輝長(zhǎng)巖的年齡非常接近，具有相似的全巖微量元素配分模式和Sr-Nd同位素成分，表明它們具有相同的源區(qū)，苦橄玢巖代表了深部巖漿房侵入到攀枝花主巖體的富橄欖石的“晶粥體”，淡色輝長(zhǎng)巖代表了深部巖漿中經(jīng)歷了大規(guī)模分異后侵位到淺部巖漿房中演化到晚期的產(chǎn)物(Houetal.，2012，2013)。

表1 攀枝花淡色輝長(zhǎng)巖和苦橄玢巖中鋯石微量元素含量(×10-6)

4 鋯石的溫度計(jì)和氧逸度計(jì)

鋯石的微量元素組成能夠提供其形成環(huán)境、反應(yīng)母巖漿的起源和成分演化(Hoskinetal.，2000；Belousovaetal.，2006)。鋯石中的Ti含量可以用作為溫度計(jì)來(lái)估算巖漿溫度(Watson and Harrison，2005；Watsonetal.，2006；Ferry and Watson，2007)，目前應(yīng)用較廣的是由Ferry and Watson(2007)提出的的鋯石鈦溫度計(jì)：

(1)

(2)

(3)

使用來(lái)自不同成分巖漿共85個(gè)樣品中的1042個(gè)鋯石微量元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析得到：

(4)

等式左邊logfO2(sample)-logfO2(FMQ)為樣品氧逸度相對(duì)于QFM緩沖劑的值，也可以表達(dá)為ΔQFM，等式右邊是鋯石的Ce、Ti和Ui含量，不需要單獨(dú)測(cè)定結(jié)晶的溫度、壓力或者母熔體成分，其中Ui代表鋯石結(jié)晶時(shí)U的含量，通過(guò)238U和235U的放射性衰變常數(shù)和鋯石結(jié)晶年齡可以得到，公式為Ui=U測(cè)×e1.98173×10-4×t,其中U測(cè)為測(cè)試分析中鋯石U的含量，t是鋯石結(jié)晶年齡，單位為百萬(wàn)年。新的氧逸度計(jì)公式的相關(guān)系數(shù)R=0.963，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.6個(gè)對(duì)數(shù)單位，適用的巖石類(lèi)型范圍很廣，可以涵蓋從金伯利巖到流紋巖、拉斑玄武巖、埃達(dá)克巖、閃長(zhǎng)巖以及幾乎所有準(zhǔn)鋁質(zhì)、過(guò)鋁質(zhì)和過(guò)堿性的巖漿，公式的氧逸度的適用范圍為QFM-4.9～QFM+2.9。

為了驗(yàn)證這新舊兩個(gè)公式的準(zhǔn)確性，我們使用Lietal.(2012)文章中報(bào)道的西藏玉龍二長(zhǎng)花崗斑巖中鋯石微量元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，溫度使用的是Ferry and Watson(2007)鋯石Ti溫度計(jì)。結(jié)果顯示Trailetal.(2012)氧逸度公式計(jì)算出來(lái)的氧逸度值變化范圍較大且分散，為QFM-4.6～QFM+7.3(圖4a)，計(jì)算得到了很多非常不合理的氧逸度值。然而，針對(duì)同樣的鋯石成分，使用最新的Loucksetal.(2020)的氧逸度公式計(jì)算出來(lái)的氧逸度值比較集中，為QFM-0.1～QFM+3.7，平均值為QFM+1.9(圖4b)。與前人通過(guò)角閃石得到的氧逸度值為NNO+0.6～NNO+2.3很接近(Huangetal.，2019)。使用Trailetal.(2012)公式對(duì)本文獲得的鋯石微量元素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算得到了變化范圍很大的氧逸度值(QFM-7.7～QFM+3.8，圖4a)，而使用Loucksetal.(2020)公式計(jì)算則得到了變化范圍較窄的氧逸度值(QFM+0.1～QFM+3.0)。這充分表明Loucksetal.(2020)的鋯石氧逸度計(jì)更加精確，得到的結(jié)果可能更接近真實(shí)情況。

圖4 使用兩種不同氧逸度公式計(jì)算結(jié)果(a，據(jù)Trail et al.，2012；b，據(jù)Loucks et al.，2020)西藏玉龍二長(zhǎng)花崗斑巖鋯石微量元素?cái)?shù)據(jù)引自L(fǎng)i et al.(2012)；氧逸度緩沖線(xiàn)據(jù)Frost(1991)Fig.4 The oxygen fugacity values calculated from Trail et al. (2012)(a)and Loucks et al. (2020)(b)The zircon trace element data of monzogranite porphyry in Yulong, Tibet from Li et al.(2012); The oxygen fugacity buffer lines after Frost(1991)

盡管Loucksetal.(2020)的鋯石氧逸度公式對(duì)于85個(gè)樣品中1042個(gè)數(shù)據(jù)回歸效果很好，但是在本文涉及到的氧逸度為QFM～QFM+3之間產(chǎn)生了較小范圍內(nèi)的波動(dòng)。因此，為了得到更加準(zhǔn)確的氧逸度值，將原文數(shù)據(jù)庫(kù)中位于QFM～QFM+3的49個(gè)樣品共889個(gè)鋯石數(shù)據(jù)點(diǎn)使用最小二乘法進(jìn)行回歸(圖5)，得到對(duì)本研究而言更加合理的氧逸度計(jì)算公式：

圖5 對(duì)QFM～QFM+3的49個(gè)樣品線(xiàn)性回歸Fig.5 Line regression of 49 samples from QFM to QFM+3

(5)

回歸得到的R2=0.65，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.6個(gè)對(duì)數(shù)單位。因此本研究使用新回歸的鋯石氧逸度計(jì)來(lái)估算攀枝花苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖的氧逸度。

使用新回歸公式5對(duì)此次研究的鋯石計(jì)算出來(lái)的氧逸度值為QFM+0.3～QFM+3(圖6a)，把公式5計(jì)算得到的氧逸度值與Loucksetal.,(2020)得到的氧逸度值相比較(圖6b)，發(fā)現(xiàn)在大于QFM+2時(shí)，兩個(gè)公式計(jì)算出來(lái)的氧逸度基本相等，在小于QFM+2時(shí)，公式5計(jì)算出來(lái)的氧逸度值稍微高于Loucksetal.(2020)的值?？偟膩?lái)說(shuō)，兩個(gè)公式得到的結(jié)果非常接近，而公式5得到的是更為合理的內(nèi)插值，因此本文使用公式5計(jì)算出來(lái)的值代表鋯石結(jié)晶時(shí)的氧逸度值。

圖6 苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖氧逸度計(jì)算結(jié)果(a)氧逸度計(jì)算使用公式5，溫度公式計(jì)算使用Ferry and Watson(2007)；(b)公式5計(jì)算結(jié)果與Loucks et al.(2020)計(jì)算結(jié)果比較Fig.6 Calculated oxygen fugacities of zircons from the picritic porphyry and leucogabbro (a) based on the oxybarometer of equation 5 and thermobarometer of Ferry and Watson (2007)； (b) comparison between result of equation 5 and Loucks et al.(2020)

5 討論

5.1 攀枝花苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖氧逸度

使用重新回歸得到的鋯石氧逸度公式5和Ferry and Watson(2007)分別得到苦橄玢巖鋯石結(jié)晶時(shí)的氧逸度為QFM+0.3～QFM+2.5，溫度為648～710℃；淡色輝長(zhǎng)巖中鋯石結(jié)晶時(shí)氧逸度為QFM+0.7～QFM+3，溫度范圍為603～675℃(圖5)。二者相比，苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖的氧逸度范圍接近，后者略高，而前者的溫度要高于后者。

影響鋯石Ti溫度計(jì)的主要因素有：壓力以及TiO2和SiO2的活度。當(dāng)鋯石形成于壓力大于1GPa時(shí)，計(jì)算出來(lái)的溫度比實(shí)際溫度偏低，而當(dāng)壓力小于1GPa時(shí)，計(jì)算溫度比實(shí)際溫度偏高。當(dāng)鋯石中Ti置換Si但是Si未達(dá)飽和時(shí)，計(jì)算溫度比實(shí)際溫度偏高，當(dāng)鋯石中Ti置換Si而Ti未達(dá)飽和時(shí)，則計(jì)算溫度比實(shí)際溫度偏低(Watson and Harrison，2005；Ferry and Watson，2007；Fuetal.，2008；高曉英和鄭永飛，2011)。本文研究的淡色輝長(zhǎng)巖和苦橄玢巖都形成于小于1GPa的環(huán)境中(Taoetal.，2015)，壓力效應(yīng)會(huì)使計(jì)算溫度偏高，而在攀枝花整個(gè)巖漿系統(tǒng)都是相對(duì)富鈦的，計(jì)算溫度也會(huì)偏高，因此，綜合分析表明，鋯石計(jì)算溫度較低并不是上述這些因素導(dǎo)致的，而是由于鋯石結(jié)晶于巖漿演化的晚期，即相對(duì)低溫階段。

Jugo(2009)認(rèn)為拉斑玄武質(zhì)巖石的平均氧逸度條件在QFM-1到QFM+0.5之間，而我們的估算值要高于這個(gè)范圍，可見(jiàn)攀枝花苦橄玢巖和巖體結(jié)晶時(shí)的氧逸度是偏高的。在巖漿從源區(qū)運(yùn)移至地表的過(guò)程中，部分熔融、分離結(jié)晶、地殼混染、巖漿脫氣等過(guò)程都有可能影響原始巖漿的氧逸度(Ballhaus，1993；Bell and Simon，2011；Cottrell and Kelley，2011；Kelley and Cottrell，2012；Brounceetal.，2014; Grockeetal.，2016; Tangetal.，2018)。

在分離結(jié)晶過(guò)程中，橄欖石和斜方輝石的結(jié)晶會(huì)消耗Fe2+，導(dǎo)致殘余熔體中的氧逸度升高，但是Ghiorso(1997)通過(guò)MELTS模擬表明分離結(jié)晶過(guò)程最多只會(huì)造成0.8個(gè)對(duì)數(shù)單位的氧逸度變化。本文中的苦橄玢巖是苦橄質(zhì)巖漿在深部形成的晶粥體向上遷移并侵位到大理巖和攀枝花主巖體后形成的，它含有大量堆晶橄欖石(Houetal.，2013)，而產(chǎn)在主巖體上部的淡色輝長(zhǎng)巖則經(jīng)歷了橄欖石的分離結(jié)晶作用，但是它們都有著高的氧逸度值。因此，分離結(jié)晶作用顯然不是造成二者高氧逸度的主要原因。此外，幔源巖漿從源區(qū)上升至上地殼巖漿房的過(guò)程中可能會(huì)有地殼物質(zhì)的混入，從而改變幔源巖漿的氧逸度(Carmichael，1991)，比如Siberian Traps玄武巖侵入到含煤地層中，導(dǎo)致氧逸度下降到QFM-6(Iacono-Marzianoetal.，2012)。但是Houetal.(2013)通過(guò)微量元素比值、Re-Os和Sr-Nd同位素分析表明攀枝花蘭家火山段的苦橄玢巖并沒(méi)有遭受明顯的地殼混染，所以地殼混染對(duì)于幔源巖漿的氧逸度影響可以忽略不計(jì)。

關(guān)于脫氣作用對(duì)于巖漿氧逸度的影響，目前仍有爭(zhēng)議，有研究認(rèn)為巖漿的脫氣量與殘余熔體氧逸度存在正相關(guān)關(guān)系(Holloway，2004；Métrichetal.，2009；Bell and Simon，2011)，但也有研究表明巖漿脫氣作用對(duì)于殘余熔體氧逸度影響程度很有限(Ballhaus，1993；Kelley and Cottrell，2012；Moussallametal.，2014，2019；Grockeetal.，2016；Waters and Lange，2016；Brounceetal.，2017)。比如，Waters and Lange (2016)通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)使用多種方法得到了脫氣作用前和脫氣作用后巖漿的氧逸度，發(fā)現(xiàn)它們之間沒(méi)有明顯的差異。然而，本次研究中的苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖皆為侵入巖，都含有一定量的原生角閃石，說(shuō)明脫氣作用的影響可以忽略，因此苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖的高氧逸度也不太可能是由巖漿脫氣作用造成的。

相關(guān)實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)研究表明熔融產(chǎn)物的氧逸度不會(huì)隨著部分熔融程度的變化而變化(Chinetal.，2014)，部分研究者提出部分熔融過(guò)程的硫、氫、碳、鹵素等物質(zhì)可以作為內(nèi)部緩沖劑(Ballhausetal.，1990；Blundyetal.，1991；Caniletal.，2006，1994)，使得部分熔融過(guò)程在近似開(kāi)放體系中進(jìn)行，從而無(wú)法改變?nèi)廴诋a(chǎn)物的氧化還原狀態(tài)，所以部分熔融過(guò)程也不是造成苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖高氧逸度的主要因素。

綜上所述，苦橄玢巖的高氧逸度很可能是繼承了源區(qū)的高氧逸度條件。Baietal.(2019)對(duì)攀枝花邊緣巖相帶的研究表明攀枝花巖體母巖漿的巖漿房位于地殼底部(10kbar)，氧逸度為QFM+1～QFM+2.5的條件中，與我們得到的苦橄玢巖氧逸度QFM+0.3～QFM+2.5接近?？嚅乡銕r作為來(lái)自深部巖漿房侵入到攀枝花主巖體的富橄欖石“晶粥體”(crystal mush；Houetal.，2013)，其高氧逸度的特征反映出地幔源區(qū)是相對(duì)氧化的，與一般的大火成巖省不同，其氧逸度特征與俯沖帶是類(lèi)似的。

5.2 俯沖作用導(dǎo)致源區(qū)高氧逸度

大量的研究表明，峨眉山大火成巖省的地幔源區(qū)可能受到了俯沖作用的影響。攀枝花、紅格、白馬和太和巖體的稀有氣體同位素比典型的地幔柱巖漿具有明顯的低3He/4He，具有古老洋殼交代的特征，表明了地幔源區(qū)存在俯沖物質(zhì)(Houetal.，2011)。Sr-Nd和Re-Os同位素研究也同樣認(rèn)為，攀西地區(qū)的巖石圈地幔受到了俯沖洋殼的交代作用，改造后的巖石圈地幔與上升的二疊紀(jì)峨眉山地幔柱發(fā)生相互作用產(chǎn)生了鐵質(zhì)苦橄巖(Houetal.，2013)。Yuetal.(2017)發(fā)現(xiàn)峨眉山苦橄巖中的橄欖石斑晶氧同位素成分比地幔稍重，提出峨眉山苦橄巖的源區(qū)含有循環(huán)物質(zhì)。Renetal.(2017)發(fā)現(xiàn)峨眉山苦橄巖中橄欖石熔體包裹體的成分與輝石巖(榴輝巖)衍生熔體成分相似，橄欖石中熔體包裹體原位鉛同位素成分表明源區(qū)由循環(huán)的洋殼(類(lèi)似EM1)與下地幔橄欖巖(類(lèi)似FOZO)混合組成。Zhuetal.(2018)提出了峨眉山大火成巖省源區(qū)中有10%～20%的循環(huán)洋殼物質(zhì)的參與。Zhangetal.(2019)報(bào)道了峨眉山苦橄巖中橄欖石熔體包裹體的微量元素?cái)?shù)據(jù)，提出地幔源區(qū)中含有84%的下地幔橄欖巖、15%的與MORB成分類(lèi)似的洋殼和1%的遠(yuǎn)洋沉積物。Yang and Liu(2019)利用Zn同位素對(duì)峨眉山苦橄巖進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有～15%的循環(huán)洋殼進(jìn)入了地幔源區(qū)中，綜上所述，峨眉山大火成巖省的地幔源區(qū)中含有循環(huán)洋殼的成分，而在俯沖作用過(guò)程中，俯沖板片釋放的物質(zhì)對(duì)地幔的交代作用可能會(huì)導(dǎo)致地幔區(qū)域性的氧逸度異常(Ballhaus，1993；Ballhausetal.，1991；Caniletal.，1994；Foley，2011；Gerritsetal.，2019；Moussallametal.，2019)。

5.3 峨眉山大火成巖省氧化源區(qū)的成巖成礦意義

Zhangetal.(2009)和Houetal.(2013)強(qiáng)調(diào)了受古老俯沖物質(zhì)交代的巖石圈地幔與二疊紀(jì)峨眉山地幔柱相互作用對(duì)形成攀西地區(qū)超大型釩鈦磁鐵礦礦床的重要性。Chinetal.(2014)和Griffinetal.(2018)探討了軟流圈熔體在上升過(guò)程中大陸巖石圈對(duì)于其成分的影響，并得出結(jié)論，交代作用可能是改變上升熔體成分和氧逸度的重要過(guò)程。Tollan and Hermann(2019)表明弧巖漿在到達(dá)地表之前熔體與周?chē)蠙鞄r發(fā)生反應(yīng)，并導(dǎo)致巖漿氧化。Tassaraetal.(2020)通過(guò)對(duì)Deseado Massif中的二輝橄欖巖捕虜體進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)較還原的巖漿在經(jīng)過(guò)巖石圈地幔的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致氧逸度升高。因此，當(dāng)受俯沖交代作用導(dǎo)致氧逸度較高的巖石圈地幔與上升地幔柱相互作用時(shí)，可能會(huì)使巖漿的氧逸度進(jìn)一步升高。例如，Heetal.(2020)對(duì)內(nèi)蒙古達(dá)里湖二輝橄欖巖包體的研究中，使用pMELTS模擬了達(dá)里湖橄欖巖和漢諾壩輝石巖在各種高fO2條件下(QFM+0～QFM+3)的部分熔融過(guò)程，結(jié)果表明，熔體中的FeOT和MgO含量隨fO2的增加而增加，橄欖巖衍生熔體在QFM+1時(shí)的FeOT為12.6%～13.6%，在QFM+2.75時(shí)急劇增加至16%；輝石巖衍生熔體在QFM+1時(shí)的FeOT為15%，在QFM+2.75處也急劇增加至16%。從而證明了橄欖巖和輝石巖成分的地幔在氧化條件下發(fā)生部分熔融可以形成富Fe的地幔熔體，特別是鐵質(zhì)苦橄巖(Heetal.，2020)。我們先前的研究得出，攀枝花巖體的原生巖漿含有>13%FeOT和～20%MgO，是典型的鐵質(zhì)苦橄巖巖漿(Houetal.，2013)，因此結(jié)合本次研究得到的高氧逸度值，提出攀西地區(qū)所處的揚(yáng)子地塊西部巖石圈地幔在新元古代被俯沖洋殼交代，導(dǎo)致地幔氧逸度升高，在大約260Ma時(shí)，峨眉山地幔柱與受俯沖交代的巖石圈地幔相互作用，在高的氧逸度條件下發(fā)生部分熔融作用，形成了鐵質(zhì)苦橄巖巖漿及其堆晶產(chǎn)物苦橄玢巖。苦橄玢巖與淡色輝長(zhǎng)巖都顯示出較高的氧逸度特征，而淡色輝長(zhǎng)巖代表了深部巖漿經(jīng)歷了大規(guī)模分異后侵位到淺部巖漿房中的產(chǎn)物(Houetal.，2012)，說(shuō)明這種氧化的特征可能是貫穿了整個(gè)成巖過(guò)程的，對(duì)釩鈦磁鐵礦成礦，特別是導(dǎo)致鐵鈦氧化物早期結(jié)晶起到了不可忽視的作用。

6 結(jié)論

(1)使用最新實(shí)驗(yàn)標(biāo)定的鋯石氧逸度計(jì)得到攀枝花巖體蘭家火山段苦橄玢巖和淡色輝長(zhǎng)巖中鋯石的氧逸度，分別為QFM+0.3～QFM+2.5和QFM+0.7～QFM+3。

(2)苦橄玢巖高氧逸度繼承自地幔源區(qū)，導(dǎo)致地幔源區(qū)氧化的原因可能與古老俯沖事件導(dǎo)致的地幔交代作用有關(guān)，受古老俯沖物質(zhì)交代的巖石圈地幔與二疊紀(jì)峨眉山地幔柱相互作用，在較高氧逸度下發(fā)生部分熔融形成了鐵質(zhì)苦橄巖及其堆晶作用產(chǎn)物苦橄玢巖。

(3)相對(duì)氧化的特征可能貫穿了整個(gè)攀枝花巖體的成巖過(guò)程，對(duì)釩鈦磁鐵礦成礦過(guò)程起到了不可忽視的作用。