《The Journal of Frailty & Aging》：K-feldspar oscillatory zoning constraining efficient crystal fractionation in high-silica magma: A case study of the Dacaowu pluton, eastern China
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本研究以华北地台北缘早白垩世高硅质Dacaowu花岗岩为对象，通过锆石U-Pb测年（126.8±1.2Ma）结合矿物地球化学和热力学证据，揭示其结晶分异过程中地幔熔体多期次注入机制。发现钾长石振荡环带直接记录了多次地幔熔体注入事件，熔体 recharge 通过热对流和成分扰动有效克服岩浆高粘滞，驱动晶体重结晶与分离，形成典型adakitic岩石地球化学特征，并可能关联胶东半岛金矿化过程。
陈德洲|李健|宋明春|蔡文彦|张超|张正阳|边旭燕
山东工业大学资源与环境工程学院，淄博，255049，中国
摘要
高硅花岗岩岩浆中显著的晶体分异机制及其效率仍存在争议，这主要是由于其高粘度严重阻碍了晶体的移动和熔体-晶体分离。位于中国东部胶东地区的大曹吴花岗闪长岩以其高硅成分和存在基性包体而成为研究上述问题的理想对象。通过结合岩石学、锆石U-Pb地质年代学、矿物地球化学和全岩地球化学的方法，本研究揭示了高硅岩浆系统中晶体分异的动态过程，并阐明了钾长石过度生长纹理的成因。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示其加权平均年龄为126.8±1.2 Ma。全岩地球化学特征表明该岩石属于高钾钙碱性、富金属类型（SiO?=72.32–75.36 wt%，A/CNK=0.97–0.99），具有Adakitic矿物特征（Sr=648–814 ppm，Y=5.9–10.9 ppm，Sr/Y=60.18–138.67，(La/Yb)N=28.96–105.45），并伴有轻微的负Eu异常（δEu=0.86–0.95）。角闪石热压计（861–888°C；246–308 MPa）和黑云母热压计（570–690°C；107–152 MPa）的数据揭示了其连续的演化过程。钾长石的成分剖面显示中心部分富含钾（Ab=7.18），而边缘部分则呈规律性的钠富集带（Ab=96.01）。这些振荡带直接证明了多次地幔源熔体的注入。多次地幔源熔体的注入是导致高硅岩浆中成分振荡和高效晶体分异的关键因素。这些补给事件提供了热量，引发了K/Na含量的周期性变化，并诱导了对流剪切，从而抵消了熔体的高粘度，促进了钾长石的持续生长，增强了熔体-晶体分离的效果。结合其与金矿床的时间和空间关系，上述过程可能与胶东半岛的金矿化作用有关。
引言
高硅花岗岩是大陆地壳分异作用的重要产物，尤其是在上地壳中（Gualda和Ghiorso，2013；Lee和Morton，2015）。其形成机制对于理解地壳演化和稀有金属矿化过程至关重要（例如，Hildreth，1981；Wu等，2017）。传统上，高硅花岗岩通常被认为是上地壳结晶分异的结果（Bachmann和Bergantz，2004；Schaen等，2017）。然而，这些岩浆在岩体中的累积残留物仍然难以识别（Lee和Morton，2015；Schaen等，2017），这突显了其形成机制的复杂性。目前，Daly（1933）提出的传统岩浆演化模型难以解释地壳岩浆库中熔体比例较低的现象（Cooper和Kent，2014；Huang等，2015；Jorgensen和Zhdanov，2019），以及复合侵入体中观察到的多次脉冲式岩浆注入现象（Coleman等，2004；Glazner等，2004）。因此，另一种主流观点认为地壳岩浆库以“糊状区”的形式存在（Reid和Rudnick，2003；Bachmann和Bergantz，2004；Bergantz等，2015；Zou和Ma，2020；Yin等，2021；Lai等，2022）。然而，在高粘度、富含晶体的花岗岩岩浆中，熔体分离和迁移的机制尚不清楚。
在早白垩世期间，华北克拉通东部由于古太平洋板块的俯冲和回撤作用经历了显著的地壳减薄（Wu等，2008；Li等，2019a；Yang等，2020a）。这一过程在胶东半岛形成了世界级的金矿床和大规模的岩浆侵入体（Song等，2020a；Li等，2026），为研究这些岩浆演化机制提供了理想的自然实验室。大曹吴岩体具有典型的高硅特征，并含有基性包体，位于胶东半岛的西北部。值得注意的是，现场观察到的钾长石富集现象为理解高硅岩浆的分异过程提供了关键证据。作为花岗岩中的主要造岩矿物，钾长石通过其化学成分和振荡分带等纹理特征（Allen，1991；S?aby和Martin，2008）直接记录了完整的岩浆过程，包括结晶分异、多次熔体补给以及地壳-地幔相互作用。因此，揭示其形成机制对于重建高硅岩浆的演化过程至关重要。
为了约束大曹吴岩体的成因并阐明其大型钾长石斑晶的形成机制，本研究采用了综合方法，包括岩石学观察、锆石U-Pb测年、全岩地球化学、矿物地球化学以及利用角闪石和黑云母进行的热压计计算。这些数据为岩浆演化提供了多维度的约束，克服了单一方法固有的局限性。首次利用钾长石振荡分带作为直接证据，并结合地球化学数据，我们揭示了多阶段地幔源熔体注入如何驱动高硅岩浆的有效分异过程。这为克拉通破坏背景下的岩浆-成矿系统演化提供了新的认识。
地质背景
华北克拉通是已知最古老的克拉通之一，年龄超过38亿年（Liu等，1992）。它北邻中亚造山带，南接秦岭-大别-苏鲁造山带（图1A）。在古元古代（约18.5亿年前），华北克拉通通过沿北中国造山带的东部和西部地块的合并而形成，形成了一个统一的、更大的基底陆地（Zhao等，2001）
分析方法
从地表露头采集了两个新鲜样品。其中一个代表性样品用于锆石U-Pb同位素测年，五个最新鲜的样品用于全岩地球化学分析。其余样品材料通过切割和抛光制备成薄片，并在适当位置进行了分析。然后使用电子探针微分析（EPMA）对薄片中不同位置的代表性矿物进行了主元素成分分析。
锆石地质年代学
大曹吴花岗闪长岩中的锆石晶体为自形晶体，粒径在100至200 μm之间，长宽比介于1.5:1至3:1之间（图3A）。大多数晶体透明，呈淡黄色，并具有岩浆振荡分带特征。锆石的U（294–669 ppm）和Th（84–601 ppm）含量范围广泛，Th/U比值为0.2–0.9，这是岩浆锆石的特征（Hoskin和Black，2000；Rubatto和Gebauer，2000；Hoskin，2005）。在本研究中，锆石
成因类型
大曹吴样品显示出较高的Sr/Y（60.18–138.67）和(La/Yb)N（28.96–105.45）比值，以及轻稀土元素（HREE）的亏损。这些地球化学特征共同表明了典型的Adakitic矿物特征（Defant和Drummond，1990；Atherton和Petford，1993；Kay等，1993）。在Sr/Y图（图10A）中，样品位于Adakite区域；在(La/Yb)N–YbN图中，大多数样品也位于Adakite区域。然而，Adakitic特征也可能
结论
- 1. 大曹吴岩体的特点是高硅含量、低镁含量、升高的Sr/Y比值以及富集的Sr和Nd同位素组成，表明其起源于古地幔上涌引起的下部地壳部分熔融。
- 角闪石和黑云母热压计数据显示，岩浆从深部积累区连续上升并沉积到浅层地壳，同时伴随着分异结晶过程。
- 多次地幔源熔体的注入触发了
作者贡献声明
陈德洲：撰写初稿、软件开发、方法设计、数据整理。李健：方法设计、研究实施、资金筹集、概念构思。宋明春：资源获取、方法设计。蔡文彦：软件开发、方法设计。张超：方法设计。张正阳：数据验证、软件开发。边旭燕：数据验证、软件开发。
未引用参考文献
Ardill等，2020
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Li等，2019b
Li和Santosh，2017
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Qiu等，2020
Shabanian等，2009
Tassara等，2020
Vernon，1986
Vigneresse等，1996
Wager和
利益冲突声明
我们声明与所提交的工作无关的任何商业或关联利益冲突。
致谢
我们非常感谢三位匿名审稿人的宝贵意见，这些意见极大地改进了手稿的质量。同时感谢主编Martiya Sadeghi和助理编辑Pooria Ebrahimi在编辑工作上的指导和帮助。本研究得到了山东省自然科学基金（ZR2024MD126）、山东省青年科技创新工程（SDAST2025QTA050）和青年创新技术支持计划的财政支持。
