大火成岩省指相对集中的一段地质时期内形成的连续的、体积庞大的由镁铁质火山岩及伴生的侵入岩所构成的岩浆建造。研究大火成岩省对了解地球内部物质组成及其演化，地球内部运行机制等有重要意义。大多数大火成岩省中镁铁质火山岩都是演化的玄武岩，它们的MgO含量通常小于8wt.%，其主要岩石类型为无斑隐晶质或含少量斑晶的玄武岩。但实验岩石学和地球化学质量平衡计算表明这些玄武岩饱和橄榄石、单斜辉石和斜长石。如果大火成岩省镁铁质火山岩是演化的玄武岩，那么原生岩浆是什么？在哪里发生了结晶分离作用？源区母岩是什么？为什么会产生巨量的镁铁质岩浆？不同研究者们对这些岩石学问题的解释是不同的，甚至是有争议的，亟待我们更深入的研究。为了获得大火成岩省玄武岩的原生岩浆的组成，长期以来人们一直努力寻找未演化的镁铁质岩石。很多研究者认为，苦橄岩是由地幔源区部分熔融产生的未经演化或较少演化的岩浆形成，所以常常用苦橄岩来制约地幔源区性质，计算源区地幔潜能温度，经常把它作为地幔柱成因的有力证据。但是我们在分析镁铁质-超镁铁质火山岩的组成时会经常发现，即使是手标本大小一块岩石中的橄榄石斑晶，具有很大的成分变化范围。如果把寄主岩石当作岩浆熔体的话，很多橄榄石在化学成分上与寄主岩石是不平衡的。这种现象在洋中脊、岛弧、板内镁铁质-超镁铁质火山岩中是普遍存在的。另外，镁铁质-超镁铁质火山岩的橄榄石中的熔体包裹体与寄主全岩相比，成分变化大得多。这种现象不是地区性问题，而是在全球镁铁质-超镁铁质火山岩中普遍存在的问题。这种现象不能简单地解释为橄榄石来自某单一母岩浆中结晶分离。橄榄石斑晶及其熔体包裹体的化学成分，反映了矿物与寄主岩石之间复杂的关系及岩浆在喷发前复杂的演化过程。

　　为了研究矿物-熔体之间的化学不平衡，母岩浆的多样性以及岩浆的补给-混合的历史，中科院广州地化所同位素地球化学国家重点实验室的博士研究生吴亚东在任钟元研究员的指导下，对峨眉山大火成岩省中大理苦橄岩全岩和其中的橄榄石、单斜辉石以及橄榄石中熔体包裹体进行了深入的研究，结果表明：1.岩浆房中橄榄石堆晶也可以形成苦橄岩，大理苦橄岩全岩成分变化是因为不同程度橄榄石与单斜辉石堆晶造成；2.大理苦橄岩斑晶结晶自不同的母岩浆，不同成分的母岩浆参与了峨眉山苦橄岩的形成；3.寄主熔体是不同母岩浆混合和结晶后的产物；4.不同成分的母岩浆周期性补给-混合-分离结晶过程可以解释观察到的大理苦橄岩斑晶母岩浆的成分多样性。

　　图1 大理苦橄岩中橄榄石熔体包裹体（灰色圆形）、平均熔体包裹体（蓝色菱形）和寄主熔体的主量元素组成及对应的分离结晶或反演分离结晶演化趋势线

　　图2 大理苦橄岩中单斜辉石平衡熔体（灰色圆形）、平均单斜辉石平衡熔体（蓝色菱形）和寄主熔体的微量元素组成及对应的分离结晶或反演分离结晶演化趋势线

　　图3 大理苦橄岩中橄榄石中熔体包裹体与单斜辉石平衡熔体成分范围比较

　　本研究受“中国科学院先导项目”(XDB18000000)和国家自然科学基金面上项目(41172064)等资助。

研究成果发表在JGR杂志上：

　　 Y.-D. Wu, Z.-Y. Ren* et al. (2018). Melt diversity and magmatic evolution in the Dali Picrites, Emeishan Large Igneous Province. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123, 9635–9657. https://doi.org/10.1029/2018JB015495

　　同位素地球化学国家重点实验室&科技与规划处 供稿