基于MELTS模型的長白山天池火山巖漿演化過程的新認(rèn)識(shí)

周秉銳 潘 波* 尹成孝 張哲宇 顏麗麗

1)吉林長白山火山國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

2)中國地震局地震與火山災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029

3)釜山大學(xué)環(huán)境研究所，韓國釜山 46241

圖1 天池區(qū)域的地質(zhì)與樣品分布圖(錢程等，2014)Fig.1 Regional geology and sample distribution of Tianchi volcano(after QIAN Cheng et al.，2014).1 全新世火山噴發(fā)物；2 中更新世粗安質(zhì)火山噴發(fā)物；3 早更新世粗安質(zhì)火山噴發(fā)物；4 上新世—早更新世玄武質(zhì)火山噴發(fā)物；5 中—晚更新世玄武質(zhì)火山噴發(fā)物；6 中新世玄武質(zhì)火山噴發(fā)物；7 采樣位置；8火山口群；9 花崗巖區(qū)

0 引言

長白山天池火山位于中朝邊界，是中國保存最完好的新生代多成因中央式火山，其形成過程經(jīng)歷了多次大規(guī)模噴發(fā)活動(dòng)，噴發(fā)產(chǎn)物可分為底部盾狀的玄武巖、中部錐體的粗面巖和上部的浮巖和熔結(jié)凝灰?guī)r(圖1)。前人的研究表明，天池火山區(qū)的玄武巖并非原始巖漿，而是由地幔部分熔融產(chǎn)生的巖漿經(jīng)過演化而來(樊祺誠等，2007)，生成的堿性玄武質(zhì)巖漿不斷上升，并在巖漿房中駐留演化，產(chǎn)生了粗安巖、粗面巖與堿流巖，這些巖漿的巖石地球化學(xué)特征表明其具有同源演化性質(zhì)，均是由同種母巖漿經(jīng)過分離結(jié)晶所形成的(劉若新等，1998；樊祺誠等，2005；王團(tuán)華等，2006)。

巖漿的演化是多組分、多變量(溫度、壓力、氧逸度等)的動(dòng)態(tài)平衡過程。因此，基于巖石地球化學(xué)推斷巖漿的演化過程存在一定難度。然而熱力學(xué)模擬可通過已有的高溫高壓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)內(nèi)推各礦物-熔體平衡參數(shù)，再外推給定條件下可能出現(xiàn)的礦物組分，以實(shí)現(xiàn)兼顧系統(tǒng)中廣度量與強(qiáng)度量的變化。Ghiorso等(1983)嘗試?yán)脽崃W(xué)模型開展巖漿演化模擬工作獲得了認(rèn)可，并得到廣泛的發(fā)展。該算法基于能量最小法則，可以計(jì)算硅酸鹽系統(tǒng)中熔體、礦物在溫度、壓力變化時(shí)的熱力學(xué)平衡，如平衡或分離結(jié)晶，等溫、等焓、等體積同化混染過程，脫氣過程等(Ghiorsoetal.，1995)。郭文峰等(2015)通過該算法嘗試計(jì)算天池玄武質(zhì)巖漿在不同壓力下的演化，發(fā)現(xiàn)天池玄武巖的主體演化壓力范圍為0.5～0.9GPa。

本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，通過大量野外地質(zhì)調(diào)查，分別對(duì)天池火山造盾、造錐和爆炸式噴發(fā)階段的樣品進(jìn)行了采集，開展了巖石地球化學(xué)成分的測(cè)試，并利用熱力學(xué)模型(MELTS)對(duì)天池火山各階段的演化進(jìn)行了計(jì)算，得到巖漿在各階段演化的分離結(jié)晶比例，并發(fā)現(xiàn)天池火山巖漿遭受了地殼花崗質(zhì)圍巖的混染，這些工作可幫助我們重新認(rèn)識(shí)和完善天池火山的演化歷史和過程。

1 長白山天池火山概況

長白山天池火山的噴發(fā)活動(dòng)從早更新世持續(xù)到全新世，經(jīng)歷了造盾、造錐和爆炸式噴發(fā)3個(gè)階段(樊祺誠等，2007)。造盾階段主要時(shí)段為距今2～1.48Ma，噴發(fā)以玄武巖溢流為主，形成廣闊的火山盾體；造錐階段從距今1.48Ma持續(xù)到距今50ka的天文峰期噴發(fā)，造就了如今天池火山高大的錐體；爆炸式噴發(fā)從天文峰期開始，到已被人們熟知的千年大噴發(fā)期(946～947AD)(金伯祿等，1994；Panetal.，2020)。千年大噴發(fā)之后天池火山是否還有噴發(fā)活動(dòng)目前仍存在諸多爭(zhēng)論，但其活動(dòng)還在繼續(xù)，未來具有極高的噴發(fā)危險(xiǎn)性。

前人對(duì)天池巖漿的演化過程開展了大量研究，包括利用地球物理方法對(duì)巖漿房進(jìn)行探測(cè)，對(duì)火山噴發(fā)產(chǎn)物進(jìn)行全巖主量和微量元素、同位素地球化學(xué)分析等。目前普遍認(rèn)為天池下部存在雙巖漿房，在地殼巖漿房噴發(fā)形成以粗面質(zhì)和堿流質(zhì)為主的造錐體過程中，不斷有來自地幔深處的粗面玄武質(zhì)巖漿的補(bǔ)給(劉若新等，1998；樊祺誠等，2007)。其中，粗面、堿流質(zhì)巖漿是由玄武質(zhì)母巖漿經(jīng)分離結(jié)晶演化形成的。而玄武質(zhì)母巖漿是經(jīng)歷了部分鎂鐵礦物和斜長石分離結(jié)晶的產(chǎn)物，它們的Mg#[100(Mg+Fe)/Mg]一般都<60，與Frey等(1978)定義的原生巖漿的Mg#范圍(68～75)及中國東部新生代玄武巖原始巖漿的Mg#范圍(60～68)相比明顯偏低(劉若新等，1998；樊祺誠等，2007)。

2 野外樣品分布與地球化學(xué)特征

2.1 巖石樣品與測(cè)試分析

在前期大量野外考察的基礎(chǔ)上，本次野外工作對(duì)天池火山各階段的巖石樣品進(jìn)行了系統(tǒng)采集，包括造盾階段之前早期含大量橄欖巖包體的玄武巖樣品(年齡約為22Ma)、造盾階段中期的玄武巖樣品(11個(gè))、造盾階段晚期的玄武質(zhì)粗安巖樣品(10個(gè))、造錐階段早期的粗安巖樣品(4個(gè))、造錐階段晚期的粗面巖樣品(14個(gè))、爆炸式噴發(fā)階段的堿流巖樣品(15個(gè))和天池火山周圍基底的花崗巖樣品(12個(gè))(表1)。另外，我們還采集了天池千年大噴發(fā)產(chǎn)物中包含的花崗巖樣品(6個(gè))，花崗巖呈碎塊分布在千年大噴發(fā)地層中，說明天池火山淺部巖漿房發(fā)育在花崗巖體之內(nèi)。各期樣品的分布如圖1 所示。樣品的前處理均選取中間原始、新鮮的部分進(jìn)行，包括清洗、粉碎，再于武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司進(jìn)行全巖主微量元素測(cè)試。其中，主量元素通過波長色散X射線熒光光譜法測(cè)得，微量元素通過電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)得。

表1 天池火山各階段噴發(fā)物的化學(xué)成分表Table1 Chemical composition of eruptive materials at each stage of Tianchi volcano

圖2 天池火山野外調(diào)查圖Fig.2 Field survey of Tianchi volcano.a 軍艦山玄武巖；b 千年大噴發(fā)中的粗安巖；c 西坡粗面巖；d 千年大噴發(fā)中夾雜的花崗巖塊

圖3 主量元素及模擬結(jié)果圖Fig.3 Major elements and simulation results.a、b TAS分類圖(據(jù)Le Bas et al.，1986)，1和2分別為粗面玄武巖和玄武粗安巖；c SiO2-Al2O3圖；d SiO2-MgO圖。曲線代表模擬結(jié)果。前人數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)(解廣轟等，1988；金伯祿等，1994；Liu et al.，2015；郭文峰等，2016；Yi et al.，2021)

2.2 主量元素的特征

本文選取的火山巖樣品在巖性上涵蓋長白山火山噴發(fā)的各個(gè)階段，具有廣泛的代表性，與前人數(shù)據(jù)中各階段(造盾、造錐、爆炸式噴發(fā))噴發(fā)產(chǎn)物數(shù)據(jù)基本吻合。天池火山巖漿的SiO2含量從約47.24wt%(玄武質(zhì)巖漿)持續(xù)增加至約73.02wt%(晚期堿流質(zhì)巖漿)，具有一個(gè)完整的巖漿演化序列。在TAS圖解上落在玄武巖、玄武安山巖、粗面玄武巖、玄武質(zhì)粗安巖、粗安巖、粗面巖和堿流巖區(qū)域(圖3a，b)。隨著SiO2含量的上升，全堿含量(4.06～11.32wt%)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，天池巖石大多數(shù)屬于堿性系列，Na2O/K2O值為0.99～3.95。值得注意的是，此前天池中性巖樣品相對(duì)較少，但在近年的鉆孔資料中發(fā)現(xiàn)存在大量中性巖，表明天池火山的巖漿演化是連貫的(錢程等，2016；崔天日等，2017)。主量元素的哈克圖(圖3c，d)表明不同巖性的火山巖之間存在良好的相關(guān)性，隨著SiO2含量的增高，MgO含量下降，Al2O3含量表現(xiàn)出先升后降的特征。天池玄武巖(除早期造盾階段外)的MgO含量普遍偏低，與前人提出的天池玄武質(zhì)母巖漿為經(jīng)過橄欖石、輝石等分離結(jié)晶的進(jìn)化巖漿的觀點(diǎn)相吻合(劉若新等，1998；樊祺誠等，2007)。

2.3 微量元素特征

天池火山巖石成分在稀土元素配分圖上均呈右傾趨勢(shì)(圖4a)，其REE分布形式大體相似，不同巖性的Eu元素富集程度不同，顯示出同源演化特征(劉若新等，1998；樊祺誠等，2005；王團(tuán)華等，2006)?；浴⒅行詭r則有輕微的Eu正異常，而天池酸性巖除有明顯的Eu負(fù)異常外，其輕、重稀土含量普遍高于基性、中性巖。從微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖4b)可以看出粗面玄武巖、玄武質(zhì)粗安巖、粗安巖的分布趨勢(shì)類似，均有Ba、K、Pb正異常；粗安巖的P、Ti開始出現(xiàn)輕微的負(fù)異常，Ba正異常則變得不太明顯，表明磷灰石、Fe-Ti氧化物以及斜長石開始初步結(jié)晶；粗面巖以及堿流巖出現(xiàn)明顯的Ba、Sr、Eu負(fù)異常，表明天池火山酸性巖在形成過程中經(jīng)歷了強(qiáng)烈的斜長石分離結(jié)晶作用，P、Ti負(fù)異常表明還含有磷灰石以及鐵鈦氧化物的分離結(jié)晶(劉若新等，1998；郭文峰等，2016)。

圖4 天池火山巖標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖與標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(據(jù)Sun et al.，1989)Fig.4 Chondrite normalized REE distribution diagram and primitive mantle normalized spider diagram of Tianchi volcanic rocks(after SUN et al.，1989).a 稀土元素配分圖解；b 微量元素蛛網(wǎng)圖。前人數(shù)據(jù)同圖3

在巖漿分離結(jié)晶的過程中，Th、La、Rb、Nb等不相容元素的含量逐漸上升，在不相容元素A-B圖中大致呈線性分布(圖5a，b)，La/Th比值的主趨勢(shì)為1條斜率為0.74的直線，除此之外還有1條斜率較低(0.4)的直線(圖5a)。類似地，Rb-Nb圖呈現(xiàn)2條斜率分別為0.55與0.29的直線(圖5b)。為了研究天池火山巖的分離結(jié)晶以及同化混染過程，我們制作了SiO2-Th/La與La-La/Sm圖，發(fā)現(xiàn)在SiO2-Th/La圖中隨著SiO2含量的上升，酸性巖的Th/La逐漸升高(圖5c)，而從La-La/Sm圖中可以看出粗面巖、堿流巖大體保持水平的線性關(guān)系，而玄武巖的La/Sm比值隨著La含量的升高亦有升高趨勢(shì)(圖5d)。圖5 中除天池各巖性火山巖外，還給出了一些花崗巖樣品數(shù)據(jù)，用于對(duì)比參考。

圖5 長白山天池火山各階段不相容元素圖解Fig.5 Incompatible elements diagram of each stages in Tianchi volcano.a Th-La圖；b Rb-Nb圖；c SiO2-Th/La圖；d La-La/Sm圖。前人數(shù)據(jù)同圖3

圖6 天池火山巖的Sr同位素圖Fig.6 Sr isotopes in Tianchi volcanic rocks.a 87Sr/86Sr-Th/Nb圖；b 87Sr/86Sr-SiO2圖。樣品數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)(解廣轟等，1988；樊祺誠等，2007；Liu et al.，2015；郭文峰等，2016；Yi et al.，2021)；地殼平均值來自文獻(xiàn)(Rudnick et al.，2003)

2.4 同位素特征

本文收集了前人的Sr同位素?cái)?shù)據(jù)，并繪制了87Sr/86Sr-Th/Nb 圖與87Sr/86Sr-SiO2圖(圖6a，b)，可以發(fā)現(xiàn)硅含量較高的酸性巖的87Sr/86Sr 變化范圍(0.70477～0.7146)比玄武巖大，更接近地殼的平均值。在87Sr/86Sr-Th/Nb圖中具有高87Sr/86Sr 值的酸性巖還具有高Th/Nb的特點(diǎn)，且投點(diǎn)位置更接近地殼的平均值。

3 基于MELTS的巖漿演化過程模擬

MELTS是進(jìn)行巖漿系統(tǒng)演化研究的有力工具，特別是經(jīng)過Gualda等(2012)對(duì)MELTS中石英、堿性長石的生成焓進(jìn)行調(diào)整后的rhyolite-MELTS，其對(duì)富硅巖漿的演化模擬更加合理有效。本文使用easyMELTS版本進(jìn)行模擬，該軟件運(yùn)用了與MELTS相同的算法內(nèi)核和熱力學(xué)參數(shù)，并結(jié)合了多版本的rhyolite-MELTS，功能更加完善，操作更加方便。

本文選取玄武巖樣品HSOB作為母巖漿成分進(jìn)行模擬，樣品HSOB采集自紅松王地區(qū)，其Mg#為66，高于一般天池玄武巖的范圍(25.3～48.0)，相比其他造盾階段的巖石更為原始，且年齡(約為22Ma)和地層層位表明其為天池火山最早期的噴發(fā)產(chǎn)物。模擬初始溫度，根據(jù)初始成分的液相線溫度計(jì)算為1345℃，步長為10℃，運(yùn)行至775℃，與前人計(jì)算的演化溫度范圍一致，如Andreeva等(2018)通過礦物熔體包裹體計(jì)算的天池巖漿的結(jié)晶溫度范圍約為1220～700℃，Zou等(2014)計(jì)算得到的天池堿流巖的結(jié)晶溫度約為700℃。為了探究天池母巖漿的演化深度以及巖漿水含量，模擬采用NNO氧逸度，分別計(jì)算HSOB玄武巖在不同壓力和水含量條件下的演化趨勢(shì)。圖3a 展示了HSOB分別在8kbar、6kbar、4kbar、2kbar、1.5kbar下的演化曲線，可以看出在壓力較高的情況下(8kbar、6kbar)HSOB演化出極其富堿的趨勢(shì)，不斷向堿玄巖、響巖方向演化，偏離樣點(diǎn)分布。在壓力較低的情況下，HSOB從玄武巖演化到玄武粗安巖、粗安巖、粗面巖、堿流巖，與樣點(diǎn)分布吻合較好。圖3b 為HSOB在含水條件分別為0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%、0.7wt%和0.9wt%時(shí)的模擬曲線，當(dāng)水含量偏低時(shí)(0.1wt%、0.3wt%)HSOB在演化至堿流巖成分時(shí)堿含量偏高，當(dāng)水含量≥0.5wt%時(shí)，演化趨勢(shì)更為合理。根據(jù)微量元素與同位素分析認(rèn)為，天池火山的母巖漿在粗面質(zhì)階段發(fā)生了同化混染，因此在HSOB演化到粗面巖成分時(shí)加入了花崗巖樣品(WMG3)作為同化物進(jìn)行模擬，WMG3為千年大噴發(fā)地層中夾雜的花崗巖塊體，在噴發(fā)活動(dòng)時(shí)被帶出，筆者將其以全巖主量元素的形式混入到熔體中，發(fā)現(xiàn)得到的模擬曲線更加貼近實(shí)際樣品投點(diǎn)位置(圖3b)。

模擬結(jié)果很好地展示了天池母巖漿成分由堿性玄武巖到粗安巖、粗面巖、堿流巖的演化過程，巖石成分由基性不斷過渡到酸性。此外，隨著溫度的降低，巖漿中的SiO2含量逐漸上升，而MgO含量從分離結(jié)晶開始便不斷下降，反映了橄欖石首先晶出的現(xiàn)象。在1150℃時(shí)CaO含量的降低可能反映了輝石的分離結(jié)晶；在1130℃時(shí)長石大量分離結(jié)晶，對(duì)應(yīng)Al2O3含量的下降；而在1000℃時(shí)SiO2、Al2O3、K2O等主量元素的波動(dòng)反映了同化物的加入(圖7a)。

在模擬過程中先后結(jié)晶出了橄欖石、單斜輝石、長石以及少量磷灰石、鈦鐵氧化物等礦物(圖7b)，符合礦物的結(jié)晶規(guī)律，與前人通過天池火山巖相觀察的結(jié)果一致(郭文峰等，2016；Panetal.，2020)。這些析出的礦物約占總?cè)垠w質(zhì)量的90%，暗示天池堿流巖的產(chǎn)生需要有大量的玄武質(zhì)母巖漿作為物源。在這些礦物中長石約占47%，與天池堿流巖樣品中含大量長石斑晶相吻合。

圖7 模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)溫度分別對(duì)熔體組分(a)與分餾礦物質(zhì)量圖(b)Fig.7 The influence of simulated experimental system temperature on melt components(a)and fractionated mineral mass(b)，respectively.

4 討論

4.1 母巖漿演化條件

巖石熱力學(xué)模擬對(duì)于巖漿的演化研究有著重要意義。通過本文的模擬計(jì)算，發(fā)現(xiàn)天池堿性玄武巖在較高壓力(8kbar、6kbar)下難以演化出粗面巖或堿流巖，在圖3a 中表現(xiàn)為SiO2含量偏低，堿含量過高，這可能是由于在較高的壓力下，F(xiàn)e-Mg礦物如橄欖石、輝石等結(jié)晶量過多，且堿性長石的分離結(jié)晶被抑制，導(dǎo)致模擬結(jié)果偏離樣品分布。而在低壓下(2kbar、1.5kbar)堿性玄武巖可以通過分離結(jié)晶依次演化出中性的玄武粗安巖、粗安巖以及酸性的粗面巖、堿流巖，這表明天池母巖漿的演化條件很可能處于淺部地殼的位置。吳建平等(2007)通過對(duì)2003年天池地區(qū)火山震群的反演分析認(rèn)為5km深度處存在巖漿活動(dòng)，潘波等(2017)通過計(jì)算天池粗面巖、堿流巖的結(jié)晶溫度并基于地溫梯度提出堿流質(zhì)、粗面質(zhì)巖漿房分別大致位于5km和8km深度處，這與本文得出的巖漿演化壓力條件相吻合。在模擬過程中我們還發(fā)現(xiàn)，巖漿的含水量會(huì)對(duì)演化產(chǎn)生顯著的影響，根據(jù)Andreeva等(2018)對(duì)礦物包裹體的研究，將天池基性巖漿的含水量限制為0.1～1.0wt%，因此本文對(duì)該范圍內(nèi)的水含量進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)水含量較少時(shí)(0.1～0.3wt%)HSOB難以演化為堿流巖，在圖3a 中表現(xiàn)為堿含量過高，這可能是由于結(jié)晶的堿性長石較少所致，而當(dāng)水含量介于0.5～0.9wt%時(shí)演化較為理想，這與郭文峰等(2015)在模擬中設(shè)定的水含量類似。

4.2 巖漿演化序列

通過系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查和巖石成分測(cè)試發(fā)現(xiàn)，天池火山的巖漿演化是由基性玄武巖到中性粗安巖再到酸性粗面巖、堿流巖這樣一個(gè)完整的演化序列，主要證據(jù)如下：1)從目前鉆井得到的地層序列來看，在天池錐體下部存在厚層粗安巖地層(劉強(qiáng)等，2008；錢程等，2016；崔天日等，2017)；2)模擬結(jié)果顯示，中性巖在TAS圖中位于演化的過渡階段，在天池粗面巖、堿流巖的形成過程中，粗安巖作為中間成分在一定的演化階段中必然會(huì)出現(xiàn)；3)在微量元素蛛網(wǎng)圖中，粗安巖Eu、Sr、P的負(fù)異常程度大于玄武巖且小于酸性巖，說明粗安巖呈現(xiàn)出一種過渡成分的特點(diǎn)；4)解廣轟等(1988)對(duì)REE在部分熔融與分離結(jié)晶過程中的行為進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在部分熔融過程中La/Sm隨La含量的增加而增加，分離結(jié)晶過程中該比值保持不變。圖5d 中玄武巖基本遵循部分熔融趨勢(shì)，而粗面巖、堿流巖的La/Sm值呈水平的線性分布，符合分離結(jié)晶趨勢(shì)。

4.3 巖漿同化混染

巖石地球化學(xué)成分分析表明，天池火山巖漿受到淺部圍巖的同化混染作用，主要依據(jù)包括：

(1)在不相容元素比值圖解中，同源巖漿分離結(jié)晶過程中2種分配系數(shù)接近的不相容元素含量比值不隨演化的進(jìn)行而改變，因此La-Th圖與Rb-Nb圖中基性與中性巖的比值呈線性分布，在圖5a、b中被標(biāo)注為主演化方向，而粗面巖、堿流巖則因?yàn)榛烊咀饔贸尸F(xiàn)不同的斜率。且在SiO2-Th/La圖中，天池酸性巖相比玄武巖具有較高的Th/La值，其投點(diǎn)位置更接近基底花崗巖，演化趨勢(shì)具有混染的特點(diǎn)(圖5c)。圖5 中的花崗巖分別采自火山盾體外圍地層基底與千年大噴發(fā)中包含的巖塊，千年大噴發(fā)中夾雜的花崗巖成分由于與巖漿進(jìn)行了充分的相互作用，其Th/La比與Rb/Nb比與天池巖漿的主演化方向一致，而來自地層基底的花崗巖則明顯具有高Th/La、Rb/Nb值的特點(diǎn)，天池粗面巖、堿流巖正是受它們的影響而偏離主演化趨勢(shì)。

(2)同位素比值在識(shí)別混染過程中往往具有明顯的表現(xiàn)。我們收集了前人的Sr同位素?cái)?shù)據(jù)，如圖6 所示(解廣轟等，1988；樊祺誠等，2007；Liuetal.，2015；Yietal.，2021)。隨著硅含量的升高，天池酸性巖具有更高的87Sr/86Sr 值，且這些具有高87Sr/86Sr 值的酸性巖相比玄武巖還具有高Th/Nb的特點(diǎn)。而我們收集到的地殼花崗巖87Sr/86Sr 與Th/Nb的平均值都較大，說明這些酸性巖很可能受到了地殼物質(zhì)的混染(Rudnicketal.，2003)。

(3)在模擬計(jì)算中，當(dāng)巖漿演化到粗面巖時(shí)加入了約10wt%的成分相當(dāng)于千年大噴發(fā)中WMG3樣品的花崗巖作為混染物，取得了良好的效果(圖3b)。WMG3花崗巖雖然混雜在千年大噴發(fā)的產(chǎn)物中，但該樣品具有高Th/La比的特點(diǎn)，表明其所處位置既容易對(duì)巖漿造成混染影響，又尚未參與同化混染作用。模擬結(jié)果支持天池混染物為地殼花崗巖的觀點(diǎn)，且混染物約占巖漿總質(zhì)量的10%。

5 結(jié)論

通過對(duì)天池火山不同階段巖石的地球化學(xué)測(cè)試分析和基于熱力學(xué)MELTS的巖漿演化過程模擬，我們對(duì)天池火山的巖漿演化過程有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，獲得的主要進(jìn)展如下：

(1)天池火山的巖漿從玄武質(zhì)巖漿，經(jīng)歷玄武粗安質(zhì)、粗安質(zhì)、粗面質(zhì)過程，最終演化至堿流質(zhì)，其經(jīng)歷了整個(gè)巖漿演化的過程，改變了以往的“雙峰式”階段性的演化模式。

(2)基于MELTS的數(shù)值模擬工作，展示了天池火山巖漿演化過程中的分離結(jié)晶情況，并認(rèn)識(shí)到在粗面巖向堿流巖演化的過程中經(jīng)歷了地殼巖漿房的混染，且通過對(duì)堿流質(zhì)噴發(fā)物內(nèi)大量花崗巖包體的研究，認(rèn)為地殼花崗巖是混染的主要物質(zhì)來源。

(3)MELTS的模擬還存在一些問題，如巖漿在深部產(chǎn)生之后不斷向上運(yùn)移，其演化的壓力條件也可能在不斷變化，并且同化物的加入也還未能完善，今后將圍繞此問題對(duì)模擬過程做更精確地限制，以期對(duì)巖漿演化過程有更深入的理解。

致謝長白山天池火山監(jiān)測(cè)站、長白山自然保護(hù)區(qū)等單位對(duì)本研究的野外工作提供了大量支持；武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司在樣品測(cè)試方面付出了許多努力。在此一并表示感謝！