大火成巖省是短時、巨量噴發(fā)的鎂鐵質巖漿建造，代表了地球內部巨量物質和能量的集中釋放。地質記錄表明，大火成巖省可以通過大規(guī)?；鹕矫摎猓ò℉2O、SO2、CO2、F和Cl）對全球環(huán)境產生重大影響，可能造成生物大滅絕等重大災變事件。大火成巖省的成因目前還沒有一致看法，早期科學家們都強調了過量的熱或者減壓熔融的作用，但是后來的研究者強調巖漿中高的水含量對大火成巖省的形成才是最重要的因素。位于我國西南地區(qū)的峨眉山大火成巖省是我國第一個世界公認的大火成巖省，其源區(qū)和原始巖漿水含量存在較大的爭議。傳統(tǒng)上認為峨眉山大火成巖省非常干，根據橄欖石和熔體中Ca的分配系數計算結果表明，其源區(qū)幾乎不含水。但是通過紅外光譜測試的單斜輝石斑晶的水含量推斷的大理苦橄巖原始巖漿中的水含量可能高達3.4%，相當于島弧巖漿。因此水對峨眉山大火成省形成的貢獻仍然存在爭議。
為了厘清峨眉山大火成巖省原始巖漿中的水含量，以及水在大火成巖省形成中扮演的角色，廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室、深地科學卓越創(chuàng)新中心的陳綺靜博士研究生在夏小平和任鐘元研究員的指導下，研究了峨眉山大火成巖省中大理苦橄巖橄欖石中的熔體包裹體的主、微量元素、揮發(fā)分和氫同位素組成，發(fā)現熔體包裹體記錄的水含量為0.01-1.73 wt.%；氫同位素為 D=87 11‰至-267 14‰，均具有很大的變化范圍（圖1）。最低的氫同位素比值低于平均地幔（-80 10‰），與脫水板塊及深部地幔源區(qū)（<-200‰）的氫同位素比值相當，表明大理熔體包裹體大多經歷了H +擴散丟失和H 2O脫氣的影響，但是一些熔體包裹體可能經歷了快速冷卻，仍然保留了其原始巖漿的氫同位素和水含量特征。根據這些數據恢復的大理苦橄欖巖原始巖漿H 2O含量約為1.35 wt.%，低于前人對峨眉山大火成巖省原始巖漿的估計（3.44 0.89 wt.%或4.0–5.6 wt.%；圖2），支持峨眉山大火成巖省原始巖漿為中度富水的洋島玄武巖型（OIB），而不是高度富水的島弧型，其源區(qū)的H 2O/Ce比跟其他中度富水的大火成巖省如塔里木，Karoo，Columbia River， Snake River Plain相當（圖3），遠小于科馬提巖，可能說明水在峨眉山大火成巖省形成過程中所起的作用與其他大火成巖省差不多，沒有科馬提巖那么明顯。
圖1 大理熔體包裹體水含量和氫同位素圖解
圖2 大理苦橄巖巖漿水含量與不同構造巖漿水含量對比。
圖3 科馬提巖、大火成巖省等不同來源巖漿的H 2O/Ce比對比圖（修改自Liu et al., 2017）。
該成果近期發(fā)表在JGR：Solid Earth上，本研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目（2018YFA0702600）和國家科學基金項目（41672057；41973021）的資助。
論文信息：Qijing Chen (陳綺靜), Zhong-Yuan Ren (任鐘元), Xiao-Ping Xia* (夏小平), Le Zhang (張樂), Qing Yang (楊晴), Chao Yuan (袁超) (2023). Water content and hydrogen isotopes of olivine-hosted melt inclusions in the Dali picrites, SW China: Reassessing the role of water in the formation of the Emeishan large igneous province. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128, e2023JB027547
附件下載：