熔体包裹体对重建岩浆系统的化学成分和演化规律具有重要价值。过去二十多年来，火山岩、斑岩脉和花岗岩中熔体包裹体的分析取得了重要进展，但对慢速冷却中基性深成侵入体中熔体包裹体的研究仍然非常薄弱。部分原因在于中基性岩石中结晶较粗的熔体包裹体难以识别，另一方面这些熔体包裹体成分的定量往往非常困难。结晶质熔体包裹体的成分定量主要有以下两种方法：（1）电子探针、二次离子探针等分析均一化的熔体包裹体；（2）LA-ICP-MS整体剥蚀分析未均一化的熔体包裹体。鉴于深成侵入岩相对缓慢的冷却速率，其中的熔体包裹体会发生捕获后的改造，主要可以分为可逆改造（如子矿物的结晶）和不可逆成分的改造（如水和其它化学成分的扩散改造）。熔体包裹体中水和主量元素的扩散改造，会造成熔体包裹体均一化的过程中无法恢复到捕获时的状态，即使均一化的熔体也无法代表原始熔体的成分。LA-ICP-MS分析可能是恢复这类结晶质熔体包裹体元素组成最可靠的方式。
中国地质大学（武汉）资源学院昌佳博士和德国拜罗伊特大学Andreas Audétat研究员（Chang & Audétat, 2021)首先对一系列火山岩和斑岩脉中橄榄石、斜长石、磷灰石、单斜辉石和斜方辉石斑晶中捕获后保存较好的结晶质熔体包裹体进行了LA-ICP-MS分析，基于这批数据对熔体包裹体LA-ICP-MS分析定量方法进行了系统评价，并针对捕获后保存较好的熔体包裹体和发生强烈成分改造的熔体包裹体推荐了最优的成分定量方案。在选择最佳分析方案和内标的情况下，熔体包裹体中寄主矿物不相容元素的误差可能低至10%左右。
图1 中基性火山岩和斑岩脉中结晶质熔体包裹体的特征。(a)‒(d)寄主矿物依次为斜方辉石、单斜辉石、橄榄石和斜长石。
基于这些定量方法，对美国Marble Canyon和中国涞源两个基性侵入体中结晶质熔体包裹体捕获后成分的改造进行了评价。Marble Canyon橄榄石中的熔体包裹体捕获后可能发生了Fe、Ti和Ca的扩散迁出，而涞源橄榄石中的熔体包裹体可能丢失了Fe、Na、Al、Ca、Ti和Y，并获得了V；但这些包裹体中K、P、Rb、Sr、Zr、Nb、Mo、Cs、Ba、Ce、Ta、Pb、Th、U和Cu未发生明显改造。Marble Canyon斜长石中的熔体包裹体在捕获后保存较好，而涞源斜长石中的熔体包裹体则显著丢失了Fe、K、Mg、Mn、Rb和Co。磷灰石中的熔体包裹体除Cu以外其它分析的元素保存较好。因此，不同侵入体和不同寄主矿物中熔体包裹体捕获后成分的改造差异显著。我们发现这些成分的改造很难通过元素在熔体和矿物中的扩散速率进行合理预测，但通过经验性的方式可以有效判断哪些元素发生了捕获后的改造。
图2 基性侵入体中结晶质熔体包裹体的特征和化学成分。(a)和(b)分别为橄榄石和斜长石中的结晶质熔体包裹体，包裹体由相比例一致的粗粒矿物集合体±气泡组成；(c)和(d)为涞源橄榄石中结晶质熔体包裹体Al2O3和Mo含量与包裹体大小的关系；较小的熔体包裹体中显著偏低的Al2O3含量是由于包裹体捕获后发生铝的扩散迁出造成，不同大小的熔体包裹体中非常一致的Mo含量表明原始熔体中可能含1‒3 µg/g Mo。
值得强调的是，中基性深成侵入体中的熔体包裹体很可能发生了强烈捕获后的改造，通过均一化后用电子探针、离子探针等方法分析获得的结果很可能是不可靠的，LA-ICP-MS对包裹体进行整体剥蚀分析是目前获得这类熔体包裹体中未改造元素含量最直接有效的手段。尽管这种方法有时可能存在高达30‒50%的误差，但是对一些成矿元素（如铜、钼等）和流体活动性元素含量的有效估计，在成岩成矿过程的研究中具有宝贵的应用价值。
论文信息：
Title: LA-ICP-MS analysis of crystallized melt inclusions inolivine, plagioclase, apatite and pyroxene: quantification strategies andeffects of post-entrapment modifications
Authors: Chang, J.，Audétat, A.
Source: Journal of Petrology，Volume 62, Issue 4, April 2021, egaa085
Published: 26 August 2020
论文链接：https://doi.org/10.1093/petrology/egaa085
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