准确刻画岩浆弧的垂向物质组成和成分分异过程，对认识大陆地壳的形成和演化过程具有重要意义。北美科迪勒拉岩浆弧是中生代时期地球上最典型岩浆弧之一，这里的弧地壳以巨厚的花岗质岩石和以含石榴子石的基性－超基性岩浆弧根部（未出现或少见角闪石岩）为特征。这种垂向成分特征被认为与原始玄武质岩浆经历石榴子石和辉石为主的岩浆分异过程或以石榴子石和单斜辉石为残余物的部分熔融和岩浆混合过程形成。作为地球上另外一条中生代岩浆弧一部分的青藏高原南部冈底斯弧，却以大量出现各种类型的角闪石岩（未见石榴子石辉石岩）为特征。科学问题是这种特征的岩浆弧地壳经历了何种岩浆过程形成。
针对以上科学问题，我校“大陆汇聚与青藏高原生长”求真研究群体博士研究生许伟在导师朱弟成教授的指导下，通过详细野外调研，对青藏高原南部冈底斯岩浆弧地壳东部加查崔久火成杂岩开展了岩石学、锆石和榍石U-Pb年代学、全岩和矿物地球化学以及全岩Sr-Nd-Pb-Hf和锆石Hf同位素研究，取得以下创新性认识：
1、崔久火成杂岩侵位于石炭纪早期花岗片麻状中，主要由超基性－基性堆晶岩（单斜辉石角闪石岩、角闪石岩、角闪辉长岩）、酸性堆晶岩（英云闪长岩）和基性－酸性非堆晶侵入岩（角闪辉长岩、辉长-闪长岩、闪长岩、英云闪长岩和二长花岗岩脉）组成（图1）。锆石和榍石U-Pb定年结果表明，这些不同岩性均侵位于约200 Ma。
2、包括显示埃达克质岩石特征在内的非堆晶侵入岩是由幔源玄武质岩浆经历以角闪石为主的分离结晶作用形成的一套成分相对连续的岩石组合（图2）。幔源玄武质岩浆来源于交代地幔楔的部分熔融。超基性－基性和酸性堆晶岩具有与非堆晶侵入岩相似的同位素组成，代表着上述分异过程中形成的互补的堆晶组分。除分离结晶作用外，少量的围岩混染作用也参与了崔久火成杂岩的形成。
3、早中生代冈底斯弧地壳经历的岩浆分异过程可概括为（图3）：幔源玄武质熔体经历中压（< 10 kbar）结晶分异和少量围岩混染，形成富角闪石堆晶岩和中－酸性派生熔体；这些派生熔体在上升和运移过程继续经历结晶分异和少量围岩混染，形成高硅流纹质熔体和中－酸性堆晶岩。这些不同成分的熔体分别冷凝在不同地壳层次，并与互补的堆晶岩构成此时期的冈底斯弧地壳，部分熔体直接喷出地表形成同期火山岩。早中生代冈底斯岩基在平均成分上与同期火山岩是互补的，代表着岩浆房或者晶粥体被抽取熔体（火山岩）后的残留。
4、早中生代冈底斯弧地壳具有正常的地壳厚度（~35 km），由超基性－基性堆晶岩主导的中－下地壳（35-20 km）、厚的花岗质中－上地壳（20-4 km）（包括由晚泥盆世－早石炭世花岗片麻岩和更老的未知岩性构成的基底）和薄的火山沉积盖层组成（~4 km）（图3）。
上述研究的科学意义在于，详细刻画了崔久火成杂岩的成因和演化过程，不仅为早中生代冈底斯弧地壳的成因机制提供了重要证据，同时也深化了对活动陆缘弧的岩浆成因和大陆地壳形成机制的认识。首次构建了早中生代冈底斯弧地壳的垂向成分剖面，为进一步查明青藏高原南部冈底斯巨厚地壳的成因和垂向成分随时间的演变过程奠定了重要基础。


图1 崔久火成杂岩中的堆晶岩和非堆晶岩

图2 崔久火成杂岩地球化学成分显示的岩浆分异趋势

图3 崔久火成杂岩的二阶段成因模式图和冈底斯弧早中生代地壳成分结构
上述研究成果发表在地质学国际著名刊物《Journal of Petrology》上：Xu, W., Zhu, D.C.*, Wang, Q., Weinberg, R.F., Wang, R., Li, S.M., Zhang, L.L., Zhao, Z.D., 2019. Constructing the Early Mesozoic Gangdese crust in southern Tibet by hornblende-dominated magmatic differentiation. Journal of Petrology 60(3): 515–552. [IF 2017/2018 = 4.1]
全文链接：https://academic.oup.com/petrology/article/60/3/515/5306186.