王 碩，王孝磊，杜德宏

內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點實驗室，南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210023

1 引言

巖漿作用可以區(qū)分為火山作用和侵入作用，相應(yīng)的產(chǎn)物分別為火山巖和侵入巖。在同一巖漿作用過程中，巖漿最終究竟形成火山巖還是侵入巖受到地幔和地殼熱狀態(tài)、地殼結(jié)構(gòu)構(gòu)造、巖漿通量、熔體/晶體含量比、結(jié)晶時間、揮發(fā)分等多種因素的影響（Bachmann and Huber, 2016）。在野外常?？梢姵煞趾蜁r代相似的這兩種巖石共存，構(gòu)成火山—侵入雜巖（周金城等，1999）。這兩類巖石在巖石學(xué)上既具有共同點又有不同點。二者的相似性主要體現(xiàn)在：（1）時間、空間的一致性：二者共生，具有相同的構(gòu)造背景；（2）巖石學(xué)和地球化學(xué)方面的關(guān)聯(lián)性：二者具有相似的礦物組合特征（火山巖主要體現(xiàn)在斑晶和顯晶質(zhì)礦物上），同時地球化學(xué)特征方面也有密切聯(lián)系（Bachmann et al., 2007）。二者的不同點包括：（1）巖石結(jié)構(gòu)和礦物組成上由于結(jié)晶狀態(tài)的差異而有不同；（2）地球化學(xué)特征方面有時稍有差異，例如火山巖相對于侵入巖更虧損相容元素；（3）侵入巖是在深部較長時間結(jié)晶冷凝固結(jié)而成，記錄了長期的巖漿作用的過程；而火山巖的巖漿噴發(fā)時間相較于侵入體形成的時間較短，更多地反映了一種快速的巖漿噴發(fā)過程（Lundstrom and Glazner, 2016）。

相對于超基性— 基性的火山巖與侵入巖，中—酸性的火山巖與侵入巖之間的聯(lián)系目前爭議比較大，主要有以下2種觀點：（1）火山巖是晶粥中抽離的熔體噴發(fā)形成的（Bachmann and Huber , 2016）；（2）火山巖是獨(dú)立于侵入巖的巖漿噴出形成的（Glazner et al., 2015）。本文旨在通過總結(jié)火山巖和侵入巖二者聯(lián)系的研究歷史和進(jìn)展，分析不同的研究方法和角度產(chǎn)生的不同認(rèn)識和爭議焦點，以此來對中—酸性火山巖—侵入巖聯(lián)系的研究進(jìn)行總結(jié)和展望。

中—酸性火山巖—侵入巖聯(lián)系是當(dāng)前巖石學(xué)研究的重要前沿領(lǐng)域。對該方面的深入研究，可以更為清楚地理解巖漿過程，更有助于解決一些重大的地質(zhì)問題，例如：硅質(zhì)大陸地殼是怎樣形成的？我們是否可以預(yù)測大規(guī)模的火山爆發(fā)？等。另外，深入理解長英質(zhì)巖漿的演化過程對于揭示地球的起源與演化、探索地外宜居行星也具有重要的意義。

2 火山—侵入雜巖的研究歷史

自“火成論”創(chuàng)始人James Hutton在18世紀(jì)提出火成巖的基本概念至今，火山巖與侵入巖之間的聯(lián)系就一直是地球科學(xué)研究的焦點問題之一，對二者的成因聯(lián)系提出了多個模型，產(chǎn)生的爭論一直延續(xù)至今。Lyell（1838）提出的經(jīng)典模型（圖1）曾被許多工具書和教科書所引用；該模型認(rèn)為巖漿房中的巖漿通過管狀的通道噴出地表形成了活躍的火山和火山巖，沒有噴出的則在地殼深處形成了侵入巖。Darwin（1844）進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)結(jié)晶分異的作用，他指出，比重較大的礦物的沉降可以從玄武質(zhì)巖漿中產(chǎn)生粗安巖，甚至玄武質(zhì)巖漿的結(jié)晶分異可以解釋花崗巖和對應(yīng)火山巖的形成。Bowen（1915）基于實驗巖石學(xué)和物理化學(xué)的研究，提出從玄武質(zhì)巖漿經(jīng)歷結(jié)晶分異可以形成中—酸性的侵入巖和噴出巖以及火成巖的多樣性，但是包括他們后期的實驗（Tuttle and Bowen, 1958），并沒有解釋流紋巖和花崗巖之間的區(qū)別。本文在這里并不想評判從玄武質(zhì)巖漿分異出花崗質(zhì)巖漿的可行性，僅著重看對侵入巖和火山巖聯(lián)系的研究歷史。

圖1 火山—侵入巖聯(lián)系的經(jīng)典模型（臨摹修改自Lyell，1838）Fig. 1 Classical model of volcanic-intrusive relationship (cited and modified from Lyell，1838)

人們較早就認(rèn)識到，在地球表面，火山巖主要是鎂鐵質(zhì)巖石，而侵入巖主要表現(xiàn)為長英質(zhì)（Daly, 1914）。近幾年開展的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果（Glazner et al., 2015）也證實了這一點?；谠缙谶@些認(rèn)識，Kennedy和Anderson（1938）以 及Read（1948）較早認(rèn)為火山巖和侵入巖從根本上具有不同的巖漿來源。Harris等（1970）提出火山巖與侵入巖之間的產(chǎn)狀差異與長英質(zhì)巖漿的水飽和程度有關(guān)。

火山巖和侵入巖之間形成上的差異逐漸被認(rèn)為與巖漿的結(jié)晶分異和巖漿房的行為有關(guān)。Daly等（1917，1928）通過野外考察發(fā)現(xiàn)在鎂鐵質(zhì)巖基中的花崗巖巖席是從殘余熔體中抽離而形成。類似地，Hamilton等（1959）認(rèn)為黃石公園區(qū)域的流紋巖同樣是由該區(qū)先存的大規(guī)模巖盆結(jié)晶分異出的高硅酸性熔體噴出而形成。Buddington等（1959）通過對黃石公園野外地質(zhì)考察推斷在一些活動的淺位硅質(zhì)巖漿系統(tǒng)下面確實存在大型的巖漿房，如Taupo和Toba。通過對加利福尼亞州Long Valley破火山口的研究，Bailey等（1976）發(fā)現(xiàn)該處的噴出巖由淺到深其SiO2含量逐漸下降，從77 wt%變化到64 wt%，并據(jù)此推斷在該破火山口的下部具有正在冷卻的巖體，該巖體上部是高硅的花崗巖，下部是低硅的花崗閃長巖。同時，他們認(rèn)為噴出巖成分的多樣性源于帶狀巖漿房的成分差異性，而不是從巖體中的殘余熔體抽離并噴發(fā)所致。

Hildreth等（1981）認(rèn)為在硅質(zhì)巖漿系統(tǒng)中的巖石多樣性受多種過程影響，巖漿同時在深部結(jié)晶形成侵入巖和淺部噴出形成火山巖應(yīng)是很普遍的現(xiàn)象，只是在很多環(huán)境中，噴出物由于火山灰遠(yuǎn)距離搬運(yùn)或后期快速風(fēng)化剝蝕，其含量往往被人們。Lipman（1984, 2007）基于北美西部科迪勒拉山系的野外考察與巖石學(xué)工作，發(fā)現(xiàn)噴出的熔結(jié)凝灰?guī)r比同地區(qū)的侵入巖具有更高的演化性，認(rèn)為二者具有同源性，并反復(fù)強(qiáng)調(diào)了在雜巖體中火山巖和侵入巖在成因方面具有密切聯(lián)系。

中國學(xué)者也在火山—侵入雜巖上做出了富有特色的工作。中國東南部地區(qū)在晚中生代時期巖漿活動頻繁，發(fā)育有較多火山—侵入雜巖（陳小明，1999；周金城等，1999；王德滋等，2000），是研究該問題的典型對象。王德滋等（2000）認(rèn)為中國東南部的花崗質(zhì)火山巖與侵入巖在成因上具有非常密切的聯(lián)系，在時間、空間、物質(zhì)來源方面都具有一致性。同時，將華南的火山—侵入雜巖分為了同熔型、陸殼改造型、A型三類，分別分布于沿海、內(nèi)陸和長樂—南澳斷裂帶（王德滋等，2000）。

近些年來，隨著分析測試技術(shù)的進(jìn)步（高精度定年、非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素）、多學(xué)科的交叉應(yīng)用（地球物理探測、熱力學(xué)模擬）、研究方法的革新（大數(shù)據(jù)的應(yīng)用、巖漿精細(xì)過程的理解），使得對于火山巖與侵入巖聯(lián)系的研究取得了更多的研究成果和更新的認(rèn)識，同時也產(chǎn)生了新的分歧和矛盾。下面介紹一下近年來（主要是21世紀(jì)以來）有關(guān)火山—侵入雜巖研究的新進(jìn)展和主要爭議。

3 火山巖—侵入巖成因聯(lián)系的研究現(xiàn)狀

3.1 基性火山巖與侵入巖的成因聯(lián)系

總體來看，基性火山巖與侵入巖之間的聯(lián)系沒有太大爭議。這可能主要是由于玄武質(zhì)巖石來自地幔的部分熔融，該熔融可以在地幔的局部減壓（Kushiro, 2001）以及流體的參與（Asimow and Languir, 2003）下完成。盡管基性巖漿的深層次結(jié)晶分異會產(chǎn)生成分多樣的基性—超基性巖，但由于基性巖漿的溫度較高，粘度較小，可能缺乏深部穩(wěn)定的巖漿房，且其中可以用來確定結(jié)晶過程并約束結(jié)晶時代的礦物（如鋯石）缺乏，因而，基性火山巖—侵入巖之間的成因聯(lián)系并非研究巖漿過程的主要對象。相反，層狀的基性—中基性的侵入體在基性巖漿演化的研究中更有意義。例如，通過格陵蘭島東部的Skaergaard侵入體分層現(xiàn)象的研究，對于解釋不混溶熔體的分離和巖漿演化提供了一個新的思路（Holness et al., 2017; Vukmanovic et al., 2018）。

3.2 長英質(zhì)火山巖與侵入巖的成因聯(lián)系

長英質(zhì)火山巖與侵入巖的成因聯(lián)系目前有較大的爭議，不同的學(xué)者通過不同研究區(qū)、不同方法的工作得出的認(rèn)識也不盡相同。其爭議的根本在于如何理解巖漿房的過程。其存在的問題包括兩個方面，從火山巖的角度看：火山巖究竟是從含有晶體的“晶粥”中抽離形成的，還是獨(dú)立于侵入巖單獨(dú)噴發(fā)而形成？從侵入巖的角度看：侵入巖究竟是未噴發(fā)的熔體形成的，還是熔體抽離后的堆晶冷卻結(jié)晶而形成的？總的來看，關(guān)于長英質(zhì)火山巖和侵入巖二者的成因聯(lián)系，目前主要有兩種觀點。

3.2.1 火山巖是由“晶粥”中的熔體抽離后噴發(fā)而形成

Hildreth（2004）、Bachmann和Bergantz （2004）最早提出“crystal mush”（“晶粥”）模型，指出酸性巖漿就位到上地殼并形成一個巖漿房，當(dāng)巖漿房結(jié)晶達(dá)到一定程度時，熔體從該巖漿房中抽離并噴發(fā)形成火山巖，殘留的晶體堆積并形成侵入巖。Bachmann和Bergantz （2008）又以巖漿中晶體含量是否到達(dá)50%為界限，將晶體含量大于50%的巖漿稱為“晶粥”，將晶體含量小于50%的稱為“巖漿房”，“晶粥”和“巖漿房”均為巖漿儲庫。這些研究者主要通過巖石學(xué)、地球化學(xué)、熱力學(xué)模擬等方法對巖漿房的精細(xì)過程進(jìn)行了刻畫，提出并解釋了高硅貧晶體流紋巖的成因以及巖漿運(yùn)移儲存的過程。但是，晶粥模型提出之后就備受地球化學(xué)（Glazner et al., 2008）、熱力學(xué)模擬（Annen, 2009）、地質(zhì)年代學(xué)（Frazer et al., 2013）、地球物理（Pritchard and Gergg, 2016）等多方面研究的質(zhì)疑。而認(rèn)同“晶粥”模型的學(xué)者也不斷地提出更完善的模型去調(diào)和原模型不同證據(jù)之間所存在的矛盾（圖2）（Lowenstern and Hurvitz, 2008；Lipman et al., 2015；Bachmann and Huber, 2016）?？傮w來看，晶粥模型解釋了很多共生的火山巖與侵入巖的成因（Zimmerer and Mcintosh, 2013；Bacon et al., 2014；Cole et al., 2014; Yan et al., 2016, 2018）。另外，該模型也被用來解釋一些礦床的成因，例如，Cheng等（2018）通過對澳大利亞昆士蘭Herberton的Sn-W-Mo礦床研究，指出早期在擠壓背景下，從晶粥中抽離的熔體會向上侵入而形成Sn礦床；晚期在拉張背景下，晶粥中堆積的晶體會形成W-Mo礦床。

圖2 幾個代表性的晶粥模型圖Fig. 2 Proposed representative models for crystal mush

3.2.2 火山巖是由獨(dú)立于同期侵入巖的巖漿噴發(fā)而形成

持有該觀點的學(xué)者并不否認(rèn)一些區(qū)域性的小型巖漿系統(tǒng)中火山巖與侵入巖有著密切的聯(lián)系，而是從更大的尺度上指出在大型的巖漿系統(tǒng)中，火山巖和侵入巖并無直接的巖漿成因聯(lián)系（Glazner et al., 2015）。該模式與晶粥模型爭論的根本在于巖漿就位的方式和巖漿房的模型。在很長一段時間，人們大多認(rèn)為現(xiàn)今所觀察到的巖體即為從當(dāng)時的巖漿房直接演化而來，當(dāng)前的巖體有多大，當(dāng)時的巖漿房就有多大（Lundstrom and Glazner, 2016）。Hildreth（2004）在提出“晶粥”模型時也強(qiáng)調(diào)巖漿侵入到上地殼會形成一個大型的巖漿房。然而，Coleman等（2004）、Glazner等（2004）通過對美國加利福尼亞州Tuolumne巖體的定年結(jié)果表明，該巖體不同部位（侵入相）的鋯石U-Pb年齡在95～85 Ma，并且從外向內(nèi)年齡逐漸變新，而單個侵入體從巖漿形成到鋯石U-Pb同位素體系封閉的時間通常在1個百萬年之內(nèi)。因此，該約1200 km2的巖體必然經(jīng)歷了多次的巖漿侵入，這就與之前提出的大巖漿房模型相違背。Frazer等（2014）對Mount Givens巖體（約1500 km2）的研究結(jié)果同樣支持該巖體是由巖漿的多次侵入才形成。除了年代學(xué)的結(jié)果之外，其他方面的研究也表明了長英質(zhì)火山巖可能與侵入巖之間并不存在非常密切的聯(lián)系。例如，Glazner等（2008）通過對比Sierra Nevada巖基的流紋巖與侵入巖微量元素之間的關(guān)系，認(rèn)為二者沒有成因上的聯(lián)系；Tappa等（2011）基于地質(zhì)年代學(xué)、火山巖與侵入巖形成速率的對比，也認(rèn)為二者沒有聯(lián)系；Mills和Coleman等（2013）通過地球化學(xué)與熱力學(xué)的分析也認(rèn)同這一點；Farrell等（2014）、Huang等（2015）通過地球物理的方法對黃石公園下部巖漿房的探測，認(rèn)為流紋質(zhì)火山巖并不是從晶粥中抽離形成的，而與玄武質(zhì)火山巖有更密切的聯(lián)系；Coleman 等（2016）通過總結(jié)前人數(shù)據(jù)和分析巖漿流速與巖漿通量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)大型的火山噴發(fā)并沒有對應(yīng)的大型侵入巖的形成。

3.2.3 富晶體火山巖的成因

這是一種特殊的情況，僅在某些特定的情況下出現(xiàn)，且與前述兩種模式并不矛盾。這類火山巖一般富含晶體，其巖石學(xué)特征與侵入巖具有相似性，所以會被認(rèn)為是已經(jīng)形成的花崗巖經(jīng)歷再次改造，被熔體攜帶噴出地表形成的（Bachmann et al., 2007）。該模型表明，巖漿（房）的形成與演化過程極度復(fù)雜，需要精細(xì)研究。例如，Watts等（2016）通過對Caetano地區(qū)大型火山口的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的熔結(jié)凝灰?guī)r并非簡單的晶粥模型可以解釋，需要考慮巖漿再次注入、晶粥活化、均一的問題，指出這些富集晶體的火山巖是由巖漿的再次注入，導(dǎo)致之前巖漿系統(tǒng)的再次活化形成的。對這類火山巖的研究可以加深我們對巖漿作用復(fù)雜過程的全面認(rèn)識。

3.3 火山巖—侵入巖成因聯(lián)系研究引發(fā)的其他問題

通過以上模型的綜述及其爭議可以看出，火山巖與侵入巖的成因聯(lián)系問題實際上還會引發(fā)出很多有關(guān)巖石學(xué)研究的其他基礎(chǔ)性問題。我們認(rèn)為，這些問題包括但不僅限于。

（1）是否所有的（或者絕大部分）侵入巖都有相應(yīng)噴出的火山巖？華南地區(qū)在160～150 Ma有大量的花崗巖形成，該時期的花崗巖數(shù)量達(dá)到了整個中生代的峰值；但是火山巖數(shù)量相較于其他時代卻是一個低谷。（Zhou et al., 2006；王碩等，待發(fā)表）同時，華南中生代時期有多個地區(qū)發(fā)現(xiàn)了火山—侵入雜巖組合（王德滋等，2000）。那么，什么時候會同時出現(xiàn)火山巖與侵入巖，什么時候又會只出現(xiàn)侵入巖呢？

（2）有火山巖的地殼，其地下深處是否都有同期對應(yīng)的侵入巖體？若否，什么情況下會存在共生的侵入巖，什么情況下不存在？大數(shù)據(jù)結(jié)果表明，北美西部地區(qū)在新生代以來，同時期的火山巖數(shù)量約是侵入巖數(shù)量的5～10倍（Glazner et al., 2015）。也許因為形成時間短的原因，我們看到了更多的火山巖和更少的侵入巖，那么在未來，伴隨著板塊運(yùn)動、剝蝕抬升等一系列復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動，該地區(qū)會不會也變成侵入巖數(shù)量遠(yuǎn)大于火山巖數(shù)量呢？

（3）現(xiàn)在活動中的深部酸性巖漿，是否都會在將來某個時間噴發(fā)？若否，哪些會在將來噴發(fā)，哪些會就此沉寂下去？有無指標(biāo)可進(jìn)行衡量或者判斷？黃石公園等地區(qū)有巨大的巖漿房，如果大規(guī)模爆發(fā)會造成大規(guī)模的人員傷亡和財產(chǎn)損失，甚至?xí)o人類帶來毀滅性的打擊（Self and Blake, 2008；Lundstrom and Glazner, 2016）。在未來，它會繼續(xù)沉寂嗎，還是會爆發(fā)？如果會爆發(fā)的話，提前找到指標(biāo)去判斷其爆發(fā)的時間和規(guī)模將具有重要的意義。

（4）火山巖—侵入巖的研究與地球早期的硅質(zhì)陸殼的形成有無關(guān)聯(lián)？早期的硅質(zhì)陸殼的形成過程與現(xiàn)今硅質(zhì)火山巖與侵入巖的形成過程有哪些相似和不同之處？例如，Laurent等（2020）通過對古太古代南非Kaapvaal克拉通TTG與同期的火山巖的研究，結(jié)合巖相學(xué)、CA-IDTIMS定年等方法，認(rèn)為早期的火山—侵入巖也可以用晶粥模型去解釋，并提出地球早期富集晶體的TTG是由硅質(zhì)巖漿噴發(fā)所殘留的巖漿儲庫冷凝形成的。

4 存在的主要問題

對于長英質(zhì)火山巖—侵入巖成因聯(lián)系產(chǎn)生的學(xué)術(shù)爭議，可能與研究區(qū)或者研究對象本身的差異有關(guān)。但即使是同一研究區(qū)，不同的學(xué)者通過不同的測試方法和分析手段也會得出不同的認(rèn)識，例如黃石公園（Huang et al., 2015；Bachmann and Huber, 2016）、和Fish Canyon（Bachmann et al., 2005；Glazner et al., 2015）巖漿系統(tǒng)，不同的學(xué)者認(rèn)識就不盡相同。再進(jìn)一步地，即使是同一個研究區(qū)，使用同樣的方法，對于同樣的分析測試數(shù)據(jù)，不同的學(xué)者也可能有不同的解釋（如Glazner et al., 2008；Bachmann and Bergantz, 2008）。本節(jié)試圖通過分析不同的研究方法獲取的資料，對圍繞其產(chǎn)生的一些主要矛盾和待解決的關(guān)鍵問題進(jìn)行總結(jié)。

4.1 地球物理探測

地球物理探測是目前我們認(rèn)識地球深部結(jié)構(gòu)特征的重要手段。不少存在于地下深處的大型巖漿房就是通過地球物理方法探測到的，例如黃石公園火山口下的大巖體（Farrell et al., 2014）。理論上，在大型火山噴發(fā)之前，其下部的巖漿房應(yīng)呈現(xiàn)出一種富集熔體的狀態(tài)。但奇怪的是，目前的地球物理探測手段并未在淺地表發(fā)現(xiàn)大量的熔體，即使是在目前還活躍的地區(qū)，或者是第四紀(jì)大量爆發(fā)的區(qū)域（Lundstrom and Glazner, 2016）均未有可觀的熔體發(fā)現(xiàn)。這些熔體可能處于更深的部位，并在深部可能有巖漿房（Farrell et al., 2014； Huang et al., 2015）。另一方面， Cashman等（2017）認(rèn)為，地球物理方法沒有在上地殼探測到熔體反而表明了大量的熔體在上地殼的存在時間非常短暫；他們還認(rèn)為，巖漿最終表現(xiàn)為火山巖還是侵入巖與不同的構(gòu)造環(huán)境為巖漿上涌提供的條件差異有關(guān)。據(jù)此，Cashman等（2017）提出了“transcrustal magmatic system”（穿地殼巖漿系統(tǒng)）的概念，指出之前所認(rèn)為的巖漿房僅僅是一個大型巖漿系統(tǒng)的頂部，真正的巖漿系統(tǒng)應(yīng)該是最初受地幔影響并貫穿整個地殼的。該模型調(diào)和了“下地殼中熔體的產(chǎn)生與分離是比較慢的”與“上地殼熔體的積聚是一個非常迅速的過程”這種矛盾，但是該模型在侵入巖與火山巖的聯(lián)系方面并沒有提出明確的觀點。同時，不同的地球物理方法也會有不同的探測結(jié)果，由于電磁勘探對于流體更敏感，地震勘探和電磁勘探在對于局部熔體含量的探測結(jié)果也不一樣（Pritchard and Gregg, 2016）。顯然，深部地球物理探測還需要有更多的工作。

4.2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用

近些年來，隨著大量數(shù)據(jù)的積累和研究方法的革新，大數(shù)據(jù)在巖漿巖與地殼演化等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用日漸興起（Keller and Schoene, 2012; Keller et al.，2015，2019；Chiaradia et al.，2013；Liu et al.，2017）。在火山巖與侵入巖的聯(lián)系方面，Keller等（2015）通過大數(shù)據(jù)方法對比了不同構(gòu)造背景下火山巖與侵入巖的差異，發(fā)現(xiàn)在弧環(huán)境下，二者地球化學(xué)成分相近；而在裂谷環(huán)境下，二者地球化學(xué)成分差異較大；于是他們認(rèn)為兩種構(gòu)造背景下水含量的不同是導(dǎo)致二者差異的主要原因。Gelman等（2014）通過對北美西部巖漿巖地球化學(xué)大數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為高硅貧晶體的流紋巖是熔體從晶粥中抽離形成的，而大多數(shù)侵入巖是由堆晶作用形成的。然而，對于同樣的數(shù)據(jù)庫，Glazner等（2015）則有著不同的觀點，他們通過對數(shù)據(jù)的二次取樣及二維核密度作圖分析，發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)背景下能反映巖漿演化的地球化學(xué)指標(biāo)，如Sr、Y、Eu/Eu*、Rb/Sr等，在火山巖與侵入巖中具有相似的分布特征。如果火山巖是從晶粥中熔體抽離形成的，那么火山巖應(yīng)該與侵入巖有互補(bǔ)的地球化學(xué)特征，但實際上并未發(fā)現(xiàn)這一差異。這可能表明，大部分火山巖并不是從晶粥中抽離的熔體所形成的，而大部分侵入巖也不是堆晶形成的（Glazner et al., 2015）。該做法相較于Gelman等（2014）的散點圖，更關(guān)注主要樣品地球化學(xué)的分布特征和大數(shù)據(jù)的處理手段，可以忽略掉一些邊緣值對于分析可能帶來的錯誤誘導(dǎo)。

4.3 地質(zhì)年代學(xué)

對火山巖和侵入巖的精確定年在完善巖漿房模型方面起著重要的作用。如前文所述，Coleman等（2004）的工作使得學(xué)者們逐漸拋棄傳統(tǒng)的巖漿房模型。近些年興起的高精度CA-ID-TIMS定年方法已經(jīng)可以將精度提高到0.1%以下，為認(rèn)識更小時間尺度內(nèi)的巖漿過程提供了技術(shù)支持（Frazer et al., 2014；Bucholz et al., 2017）。使 用多種不同的定年方法也可以更好地幫助人們理解巖漿房巖漿動力學(xué)與巖漿侵入和噴出的精細(xì)過程，鋯石、榍石、角閃石、黑云母具有不同的結(jié)晶封閉溫度，通過對鋯石和榍石的U-Pb同位素定年、對角閃石和黑云母的Ar-Ar定年可以得出不同的年齡，從而得到溫度—年齡的關(guān)系曲線（Coleman et al.，2016）。對這些礦物的高精度定年具有非常大的應(yīng)用前景。

不同于侵入巖近百萬年的結(jié)晶時間，火山巖噴發(fā)的時間相對短暫。關(guān)于火山噴發(fā)的時間，人們認(rèn)為鋯石結(jié)晶于在火山噴發(fā)之前，故多通過火山巖中最年輕的鋯石CA-ID-TIMS年齡去限定（Deering et al., 2016）。但是該方法畢竟是通過間接的方法來獲得火山噴發(fā)的年齡，且可能會由于分選、測試等過程中的種種原因無法真正得到實際上最年輕的鋯石年齡。因此結(jié)合其他定年方法，選擇年輕的火山巖開展定年工作，將會是一個有效的補(bǔ)充。例如，Morgan等（2019）通過對古近紀(jì)Fish Canyon凝灰?guī)r中透長石的高精度Ar-Ar定年，準(zhǔn)確限定了該28.2 Ma發(fā)生的巖漿活動其火山噴發(fā)的時間在約100 Ka。

4.4 巖漿通量與流速的研究

由于地表與地下具有較高的溫度差，巖漿侵入到上地殼并噴發(fā)的過程中必然伴隨降溫的過程，而其中的溫度差也是決定巖漿能否噴發(fā)的重要因素。因此，通過熱力學(xué)計算模擬、地質(zhì)年代學(xué)等方法對巖漿通量與流速的研究可以對巖漿過程提供理論上的制約。White等（2006）通過對全球170個火山系統(tǒng)的巖漿通量研究，得出侵入巖與火山巖的平均通量比為5:1。Annen（2009）通過模擬計算，認(rèn)為大型巖漿房若要噴發(fā)，其巖漿垂向堆積的速度至少要達(dá)到10?2m/yr。而通過大量的地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)計算得到的單一巖漿房的垂向堆積的平均速度為10?3m/yr，這個速度比熱力學(xué)模擬得到的巖漿噴發(fā)所需要的最小速度還小了一個數(shù)量級。如果按照單一的巖漿房模型去考慮，是無法達(dá)到巖漿噴發(fā)所具備的條件的，因此認(rèn)為必然有多期的巖漿作用事件，累積的作用最后引起了巖漿的噴發(fā)。Sch?pa和Annen（2013）、Blundy和Annen（2016）通過更為完善的模擬計算和總結(jié)再次印證了上述的觀點。另一方面，熔體的通量反映的是地幔熔融的速率，而地幔熔融的速率取決于減壓伸展程度、水含量、以及其他熱的影響，同時和板塊的聚斂或者裂解程度密切相關(guān)（Lundstrom et al., 1998）。10?3m/yr僅僅是通過大量數(shù)據(jù)計算得到的巖漿房垂向堆積的平均速率，實際上不同地質(zhì)條件下，不同實例又需要具體分析，其變化可能本身就會有至少1個數(shù)量級，關(guān)于這方面的認(rèn)識還需要有更多新的資料（Lundstrom and Glazner, 2016）。

5 結(jié)語

火山巖與侵入巖成因聯(lián)系的爭論盡管已逾上百年，目前仍是巖石學(xué)領(lǐng)域的核心基礎(chǔ)科學(xué)問題之一。目前的爭論焦點在于大型長英質(zhì)火山噴發(fā)的巖漿是熔體從“晶粥”中抽離形成的，還是獨(dú)立于侵入巖形成的（或者說同期就沒有侵入巖形成）。由此產(chǎn)生的“晶粥”模型和巖漿批次聚集可能都是穿地殼巖漿系統(tǒng)的重要表現(xiàn)形式，可能在案例分析中各有優(yōu)勢，但實際上并不相互排斥。我們認(rèn)為，大數(shù)據(jù)展示的火山巖和侵入巖的相似性并不否定區(qū)域上的某個火山—侵入雜巖中的火山巖和侵入巖之間在成因上符合“晶粥”模型并存在地球化學(xué)的差異，而個別地區(qū)發(fā)現(xiàn)的差異也并不意味著所有地區(qū)都是這樣的過程?？傊鹕綆r—侵入巖之間的成因聯(lián)系研究需要更多細(xì)化的巖漿巖成因的分析，需要有新的分析測試手段，需要有多學(xué)科多手段的聯(lián)合攻關(guān)，在深層次研究上，要謹(jǐn)防以點概面，以偏概全?？偟膩砜?，深部探測、原位精細(xì)分析和實驗?zāi)M有望在這些方面取得突破，而將火山—侵入雜巖形成機(jī)制與地殼性質(zhì)、大陸演化和環(huán)境變遷方面的研究結(jié)合起來可能是未來該領(lǐng)域研究的重要領(lǐng)域。

致謝：本工作得到科技部重點研發(fā)計劃子課題（2016YFC0600203）和國家自然科學(xué)基金項目（41930214）的資助，同時是中國科學(xué)院地學(xué)部“花崗巖成因與成礦機(jī)制”發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研項目工作（L1824026）的一部分。