2024-01-01 06:30

希腊Milos火山田Antimilos热结晶路径和补给过滤旁路的岩石学和地球化学证据


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摘要。

希腊南爱琴海火山弧的安米洛斯火山由安山岩-英安岩套房组成,尽管它们距离米洛斯火山场的主大厦很近,但它们遵循着不同的进化路径。岩石学和地球化学分析表明,玄武岩安山岩和低硅英安岩熔岩具有相似的斑晶组合,表明它们是由上地壳储存区的热、相对干燥的岩浆结晶而成。罕见的低Y、低Dy、高Sr含量的高mg#斜辉石反晶岩心记录了角闪孔在管道系统深部的隐伏作用,而角闪孔是名义上不存在于喷发产物中的相。记录不同程度不平衡结构的低温反结晶表明,上地壳储层与深部基性熔体之间存在着漫长的相互作用历史,形成了可移动的混合岩浆,最终喷发出高度混合、富含晶体的熔岩穹丘。安米洛斯火山的岩浆似乎躲过了上层地壳的补给过滤和长时间的失速,这一过程可能是米洛斯火山系统其余部分很少发生岩浆喷发的原因。安米洛斯近海的大型伸展构造促进镁铁质熔体快速上升,抑制了长时间的失速和与弧壳的相互作用。该模型强调了区域应力场在某些火山田边缘地区形成岩石学上独特的套的主导作用。

介绍

安山岩在大陆弧喷发产物中的体积优势(Gill 1981)有多种解释方法。最成功的理论往往涉及基性和长质端元的混合,然后是混合岩浆的优先喷发。熔体或熔体-晶体混合物的混合,通常表现为中间岩石富含晶体的性质,具有丰富不平衡结构的可变晶体的存在,以及熔体包裹体记录中安山岩液体的稀缺性(Eichelberger 1978;吉尔1981;Eichelberger et al. 2006;Reubi and Blundy 2009)。长英质岩浆通常太冷且富含晶体而无法喷发,而镁质岩浆由于其高密度而可能在上升过程中停滞(Plank and Langmuir 1988),并且由于过冷和结晶而粘度增加(Pistone et al. 2013)。在这些极限之间,可能存在混合型岩浆的最佳喷发潜力(Sparks and Marshall 1986;Kent et al. 2010)。肯特等人(2010)将长硅质或基性端元喷发的挑战,以及基性补给在绕过热和流变障碍喷发中的关键作用称为“补给过滤”。如果上部地壳储层的挥发物含量足够高,达到含水饱和和随后的气泡析出,岩浆混合就会得到促进,从而形成更具压缩性的岩浆房,岩浆可以在喷发前长时间有效混合(Popa et al. 2021)。这导致在大陆弧中喷发出具有从玄武岩到流纹岩连续组成的杂合体(Zhao et al. 2023)。上地壳储存过程中的有效杂化可能会掩盖任何原始的双峰性,从而导致混合良好的块状成分,而在爆发的杂化晶体货物中保存的混合端元性质的证据很少(例如,Streck et al. 2005;Eichelberger et al. 2006;Reubi and Blundy 2009;Kent et al. 2010)。然而,尽管补给过滤对许多弧火山的喷发成分有重要的控制作用,但基性端部可以而且确实偶尔喷发,通常在离中心火山大厦一定距离的地方喷发,通常由大型伸展构造辅助(例如,Leeman et al. 1990;Cassidy et al. 2015)。

类似的概念也被用于解释构成活跃的南爱琴海弧的几个火山中心喷发成分的范围(图1a)。基性喷发只发生在Nisyros大硅质体系中上部地壳流纹岩室发育之前(Klaver et al. 2017;Popa et al. 2020a)。在Methana较小的中心,补给过滤被认为是最有效的,在中央建筑物下方,有效地限制了陆上岩浆喷发的数量(Popa等人,2020b),而现在,岩浆只沿着西北侧翼上升和喷发,形成海底Pausanias火山(Popa等人,2020b;Woelki et al. 2022)。总的来说,区域构造应力和构造对Methana岩浆组成有很强的影响(Pe-Piper and Piper 2013),导致随着区域应力场的变化,喷发出同位素多样的产物(Elburg et al. 2018)。类似的放射状结构在圣托里尼火山喷发岩浆的不同成分中也很明显。边缘Akrotiri系列和Kolumbo产品显示出普遍存在的角闪孔分选特征,而这些特征在中央大厦的产品中是不存在的(Mortazavi和Sparks 2004;Klaver et al. 2016;Francalanci and Zellmer 2019以及其中的参考文献)。

图1
figure 1

a希腊弧的区域测深图,突出显示了南爱琴海火山弧的主要火山复群的弧后区域(根据Nomikou等人的研究,2013年);b安提米洛斯岛的谷歌地球图像,根据马里诺斯(Marinos)的地质草图(1961年)重新绘制了主要露头单元,本研究的采样点用填充的星号标记;c安提米洛斯岛北部Sterna峰下的火山口湖概览;d Agriokastro峰(南安提米洛斯)横向范围有限的块状安山岩流

本研究的重点是Antimilos岛(图1a, b),它位于~ 3 Ma的西北侧翼,形成Milos火山场(MVF) (Fytikas et al. 1986;Francalanci et al. 2007;Zhou et al. 2021)。结合岩石地球化学和喷发单元的结构和矿物学分析,我们认为安山岩-英安岩套件记录了一条热演化路径。我们认为这些岩浆在一定程度上逃脱了上地壳居住期间的冷却和分化。观测到的变化反映了上升补给和常驻土壤物质之间不同程度的相互作用。这与MVF的主要构造(Milos)形成对比,在那里,自上新世晚期以来,冷却和深部活动一直占主导地位,而不是火山活动,可能是由于局部压缩(Zhou et al. 2022)。

区部分地质

Antimilos岛位于Milos岛西北约5英里处(图1a),被认为是MVF中唯一的复合火山的陆上表达(Fytikas et al. 1986;Vougioukalakis et al. 2019)。该岛面积8.5平方公里,有两个主要的地形高峰,一个主要的圆形山峰(称为Sterna;图1c),岛北部约650米的海拔,以及南部413米海拔的较小山峰(Agriokastro)(图1d)。包括海底地形在内,整个穹顶状的大厦建立在超过900米的火山浮雕之上(Alexandri et al. 2001)。它位于WNW-ESE新构造地槽构造的东端,标志着南爱琴海弧的最西端延伸(Nomikou et al. 2013)。Sonder(1924)和Marinos(1961)的早期著作简要地描述了该岛的地质和火山喷发产物的岩石学。他们报告说,该岛的大部分由陡峭的英安岩熔岩圆顶组成,次要的安山岩只在北部峰顶下方的火山口周围发现,在南部峰顶一个较小火山口周围的一些块状熔岩流中发现(图1d)。少量英安岩流也在北部陨石坑(Sterna;图1c),其产物主要是玄武岩安山岩,类似于岛东坡的流动。唯一可用的年龄测定方法是整岩流纹岩的单一K-Ar年龄(0.32±0.05 Ma) (Fytikas et al. 1986)。根据野外关系,Marinos(1961)指出安提米洛斯北部和南部山峰的安山岩熔岩位于英安岩之上,并且可能更年轻。

材料与方法

我们在2020年9月由米洛斯的一个自然主义者小组组织的一次短途旅行中从安提米洛斯收集了11个样本。样本被认为是马里诺斯地质草图(1961)中定义的主要喷发中心的代表,该草图被用作采样指南(图1b)。

在德国梅恩斯特大学 矿物学研究所使用JEOL JXA8530F场发射微探针测定了11个抛光薄片中矿物的主要元素组成。所有分析均在15kv加速电压下进行。对于大多数矿物,使用20 nA聚焦束电流,20 s峰值位置计数时间,10 s每个背景。对于玻璃和斜长石,采用微散焦(直径5 μm)光束,计数时间为10 s。天然矿物标准为钠长石(Na, Si, Al)、硅灰石(Ca)、橄榄石(Mg)、铝刚玉(Fe)、铁晶石(Mn)、正长石(K)、金红石(Ti)、铬铁矿(Cr)、氧化镍(Ni)和杜兰戈磷灰石(P)。辉石、橄榄石、长石、黑云母和角闪石成分见补充资料(表1-5)。

nster大学,使用ThermoFisher Scientific element 2扇区场ICP-MS与Photon Machines Analyte G2准分子激光系统耦合进行微量元素分析,激光通量约为5 J/cm2,重复频率为6-10 Hz。我们使用了具有快速信号响应和短冲洗时间(< 1 s)的大体积烧蚀池,可容纳多达6个常规薄片和额外的参考物质。在样品分析之前,系统使用NIST SRM 612玻璃进行调谐,以获得高灵敏度,稳定性和低氧化物干扰率(232Th16O/232Th < 0.2%)。用于矿物分析的斑点直径在25 ~ 60 μm之间;在大多数情况下,选择40 μm作为激光信号强度和空间分辨率的最佳折衷。峰值消融时间为40 s,背景消融时间为20 s。每个斑点之间的冲洗时间为10秒。NIST SRM 612玻璃(Jochum et al. 2011)被用作外部标准,BIR-1G和BHVO-2G玻璃(Jochum et al. 2005)被用作未知数,以监测精度和准确性。5到10个样品测量总是由NIST SRM 612玻璃的3个测量和BIR-1G和BHVO-2G玻璃的2个测量组成。报道了不同结构群的斜辉石和长石的微量元素含量(补充资料;表1和表3)。标准分析、相对标准偏差(RSD)、GeoReM首选值和报告值见补充数据(表6)。

为了进行地球化学分析,样品在钢颚式破碎机中粉碎,然后用玛瑙杵和臼进一步粉碎,并用行星球磨机加工,得到全岩粉末。将粉末在1000°C内点燃30 min以测定烧失量,并在1150°C下与Li2B4O7/LiBO2助熔剂混合后在Pt坩埚中熔化成玻璃微珠。按照Klaver等人(2016)中概述的分析程序,在阿姆斯特丹VU的Panalytical AxiosMax上使用x射线荧光光谱(XRF)测定玻璃珠中整个岩石的主要元素浓度。在美国Scripps海洋学研究所的Scripps同位素地球化学实验室,使用Thermo Scientific iCAPQc四极ICP-MS仪器,按照Day等人(2014)概述的程序,对散装样品粉末的微量元素浓度进行了测定。块状岩石分析的样品和标准的测量值在补充数据(表7)中报告。

结果

岩相学

所研究的样品富含晶体(40-55 vol. %),并在不同程度上显示出斑状结构,在充满微岩的地质体中具有离散的斑晶。根据岩石的结构和体积组成划分为三组:低斑状玄武岩安山岩(LPBA)、低斑状安山岩(LPA)和高斑状安山岩-英安岩(HPAD)。来自Sterna和岛东坡的熔岩流构成了LPBA群。Agriokastro块状熔岩流形成LPA群。岛屿的主要部分,包括离散的熔岩圆顶,形成了HPAD群。所有单元都具有相似的斑晶组合,由斜长石(pl)、正辉石(opx)、斜辉石(cpx)、Fe-Ti氧化物(Ti-mt)和橄榄石(ol)组成(图S1a)。石英(qz)、黑云母(bt)和稀有的角闪孔(amp)也存在于最进化的HPAD样品中。板条状pl (0.5-1.5 mm)是最丰富的斑晶相(20-40 vol.%),具有不同的分带模式,包括(a)低振幅振荡分带(图2a), (b)内部区域的正常分带,被筛状pl覆盖,被清晰pl的边缘覆盖,以及(c)在被吸收的钙核周围的精细振荡分带(图S1b)。辉石岩(10-18 vol. %)是第二丰富的矿物,cpx多于opx。后者以均匀晶体的形式出现,最大达0.8 mm,通常表现出更多的基性边缘(图S1c, d)。斜辉石主要以接近均匀晶体的形式存在,具有弱的正常分带(图2b)和罕见的反向边缘。在所有检查的样品中观察到的一小部分cpx包括具有基性内域的cpx,边缘由更进化的cpx包围(图2c),具有弥散和不规则的边界,通常是斑块状分区。橄榄石(厚度达1毫米)显示出均匀的岩心和更进化的由opx包围的地幔(图2)。广泛分布于pl±cpx±opx和间质地团的肾小球囊肿(图3a),显示出与斑囊肿相似的分带模式。含正晶石的肾小球囊通常缺乏cpx,而当cpx和pl是肾小球囊的主要成分时,opx通常是间质性的(图s1, e, f)。HPAD中观察到的第二种肾小球(felsic血栓)由巨晶性pl (3-7 mm;甚至高达10mm)±吸收的qz和部分分解的bt(图S1g)。后者表现为微浑浊(图s1) (HPAD)到普遍不稳定(LPA, HPAD)晶体,取而代之的是细粒opx + pl + mt±ilm(图3b)。分解的聚合体伪晶通常与完全筛分的巨晶相关联(图3b)。在HPAD巨晶中,在筛选域内也观察到透明pl的内部域(图3c),其中包含丰富的熔体通道和px内含物,并且经常被透明pl包围。在LPA和HPAD中观察到明显的cpx种群由排列成花状结构的均匀晶体(高达400 μm)组成(图3d),并含有不同数量的间隙玻璃。在单个LPBA样品中,我们报告了罕见的流纹岩纹影(厚度达1mm),由石英和长石斑晶和基性相(例如,bt)后的伪晶组成,位于泡状的微晶玻璃状基质中(图S1i)。此外,在HPAD圆顶样品中发现了两个具有明显分解特征的角闪孔颗粒。

图2
figure 2

安提米洛斯熔岩中典型斑晶的疯牛病显微照片。板条状的低振幅振荡带。b无带cpx晶体,边缘接触,有opx微晶体。c带状cpx,突兀的边界将基性核心(BSE暗)和更进化的边缘(BSE亮)分开。d橄榄石在与宿主熔体接触处显示出正常的分带和opx边缘发育

图3
figure 3

安米洛斯熔岩中晶体凝块和不平衡结构的代表性疯牛病显微照片。一种由cpx和plx组成的镁基晶体凝块,具有从属的间质opx。b普遍不稳定的石英凝块,现在由筛织的pl和以bt为代价生长的pl + opx + Ti-mt +薄膜的细粒集合体组成。黑云母很少保存在反应产物中。c富含ab的透明pl结构域,边缘由更多钙成分的筛子织构pl构成。d由qz与基性熔体反应的最终产物组成的带有间隙硅玻璃的cpx微晶簇状聚集体

整个岩石组成

主要元素

反米洛斯熔岩的范围从玄武岩安山岩到低硅英安岩(图4a),具有钙碱性亲和力。观测到的范围通常与以前报告的数据重叠(Sonder 1924;马里诺1961;Fytikas et al.(1986)),但我们没有发现任何像Fytikas et al.(1986)报道的单一流纹岩那样富含二氧化硅的样品。然而,我们确实观察到在含演化玻璃(SiO2 76.65 wt%,总Na2O + K2O 8.28 wt%)的LPBA中与流纹岩纹影混合,这表明存在更多的长英质成分。主要氧化物含量都与二氧化硅含量密切相关,形成明确的线性趋势(图4):随着SiO2的增加,我们观察到TiO2、Al2O3、MgO、FeOt、MnO和CaO减少,K2O和Na2O增加。

图4
figure 4

Antimilos样品全岩主元素化学。总碱-二氧化硅图(Le baset al. 1986),用于对Antimilos整个岩石样品和流纹岩纹岩的地质体玻璃进行分类(EPMA数据)。Antimilos (Sonder 1924;马里诺1961;Fytikas et al. 1986;)和Milos (Barton et al. 1983;Fytikas et al. 1986;Zhou et al. 2021)绘制以进行比较。e中也显示了用Scruggs和Putirka(2018)中概述的方法计算的可能与飞地和长英质凝块斜长石平衡的熔体。绘制了不同分数结晶和同化的候选液体线,以及用alphamelt计算的分数结晶情景,以便与整个岩石趋势进行比较。当前Antimilos数据集中明显的更好的相关性和更低的散射是由于在单个实验室中使用更高精度的方法进行的测量

微量元素

相容过渡金属(Cr, Ni, Co, Sc)的浓度相对较低,且与SiO2呈负相关,其中LPBA的浓度最高(图S2)。从LPBA到LPA,锶、La、Ce和Ba(图S2d)与SiO2相比呈正趋势,但随后在HPAD样品中表现出弯曲和宽范围。不出所料,不相容元素浓度随着分化而增加,最明显的是Rb、Th、Nb和Y(图S2)。微量元素比值如Zr/Hf(图S2g)和角闪洞敏感的Dy/Yb (Davidson et al. 2007;图S2h)两者都随着SiO2的增加而降低。

n- morb标准化的微量元素丰度模式(Sun和McDonough 1989)是典型的俯冲相关岩浆,富集大离子亲石元素,Nb和Ti负异常,Pb正异常(图5a)。稀土元素呈凹凸向上的球粒陨石归一化模式(图5b),高LREE/HREE (La/YbN ~ 6.7-10)。LREE向MREE倾斜(La/SmN ~ 3.4 ~ 4.6),伴有弱Eu负异常(Eu/Eu* ~ 0.73 ~ 0.85);MREE相对于HREE有轻微的损耗(Dy/Dy* = [DyN/(LaN4/13×YbN9/13)] ~ 0.5 ~ 0.6;Davidson et al. 2013)。

图5
figure 5

玄武安山岩样品AM-11 (LPBA单元)中Antimilos全岩样品和流纹岩纹岩地质体玻璃(LA-ICP-MS)的N-MORB归一化微量元素和b球粒陨石归一化稀土模式

矿物化学

斜长石

反米洛斯斜长石在磨牙钙长石成分中的含量从24%到94%不等,呈双峰簇状,分为低安(寡长石-安地石)和高安(拉布拉长石-拜镇长石)组(图6a-h)。具有相对低FeO(图6g-h), Sr, Mg和升高Ba(图S3)的进化成分(An24-59)通常出现在HPAD单元的微晶和长英质凝块斜长石中,以及流纹岩纹纹斜长石(An27-47)中,并且与主要的斑晶种群有很大的不同。后者突出表现为更多的钙组成和升高的FeO(图6a -b)、Sr、Mg含量(图S3),与肾小球斜长石(图6c)显示出显著的重叠,唯一显著的区别是肾小球中原始岩心(An 85-94)丰度增加,与XAn-FeO(图6d)呈负相关。不同结构类型的岩心-岩缘变化在60 ~ 80%摩尔钙长石范围内,更多的演化成分局限于岩心和岩缘。来自淬灭包裹体的斜长石岩芯和边缘与肾小球囊具有相同的成分趋势(图6d)。在筛子织构的巨型晶体中,可以观察到低氮和高氮组成的团簇(图6e, f),其内部区域明显为钠质(An27-41;低FeO, Mg和Sr)和筛结构域(An45-82)显示出XAn与两种FeO之间更显著的正相关(R2 = 0.31;图6f)和Mg (R2 = 0.1;图S3a)。Clear pl (An56-77;0.29-0.95 wt% FeO)经常包围着筛状结构域,与斑晶和肾小球晶体边缘具有相似的组成(图6a-f)。

图6
figure 6

不同结构组合中安米洛斯斜长石的矿物化学比较。a, c, e, g显示pl中%摩尔钙长石成分与产状和晶间地层分布的直方图。b, d, f, h pl中%摩尔钙长石成分与FeO (EPMA)的赋存方式及晶间地层学变化。在Ruprecht和Wörner(2007)之后绘制了表明组成和热混合/上升对pl中FeO含量影响的矢量。误差条表示EPMA FeO测量的1 σ误差

斜方辉石类

低钙辉石斑晶的Mg# [Mg/(Mg + Fe) × 100]在63 ~ 79之间;更多的氧化镁是罕见的,只在cpx中观察到包裹体(图7a, b)。在大多数分析中,Mg#和MnO之间呈负相关,尽管最进化的点(Mg#≤70)显示出相反的趋势(图7b)。这种坡折也出现在飞地opx中,但在mg# = 75时。在肾小球囊肿中,opx含有较多的镁元素(Mg# 67-82), MnO相对较高。在opx镶边油晶体中观察到成分范围窄(mg# 72-77)。bt分解产物中的opx (mg# 67 ~ 76)在Al2O3中富集显著。

图7
figure 7

安米洛斯辉石主微量元素地球化学特征及其赋存方式。不同opx和cpx群的四边形分类。b所研究的opx中MnO与mg#的变化。c . Al2O3随Mg#的变化表现出cpx中由斑晶和凝块形成的两种明显趋势,以及由于qz溶解而形成的cpx中明显的低Al2O3簇。d不同cpx组Mn对V和Y对Sc的变化。来自Nysiros和Methana的现有辉石数据(Popa et al. 2019;2020)在Antimilos顶部绘制,以区分补给和上部地壳泥状衍生辉石。误差条表示LA-ICP质谱测量的1 σ误差

斜辉石

斜辉石岩的范围从透辉石到辉石(图7a),但在它们的结构关联方面表现出不同的成分特征。cpx主要分布在相对均匀的晶体中(mg# 75-83),在凝块中与cpx重叠,并在一小部分带状cpx中进化出边缘。后者表现为基性核心成分(Mg# 86 ~ 93), Mg#与Al2O3呈正相关(1.52 ~ 4.66 wt%;R2 = 0.51),在mg# > 85的cpx中表现突出(图7c)。两组人的微量元素预算基本不同;与演化后的cpx相比,基性岩心Mn、V(图7d)、Sc、Y (< 20 μg/g)、Ti和Zr较低,Cr (> 200 μg/g)和Sr较高,REE绝对丰度较高(图8a-f), Eu/Eu* = 0.44 ~ 0.80)呈负异常。在所有Antimilos cpx中,玫瑰花状聚集体中的斜辉石具有最低(图7c)的Al2O3(给定Mg#)和最高的Mn值。球粒陨石归一化稀土模式(图8d, f)呈现“海鸥形状”,稀土富集程度可变(ΣREE ~ 78 ~ 285µg/g), Eu负异常(Eu/Eu* = 0.52 ~ 0.77)。

图8
figure 8

球粒状陨石标准化(McDonough and Sun 1995)在Antimilos单元中发现的结构不同的cpx群的稀土元素模式。LPBA、LPA和HPAD分别为a、c、e样晶,b、d、f样晶块和石英替代环

橄榄石

橄榄石(Fo70-85)表现出正常的分带,沿边缘的森林石成分逐渐减少,在与BSE亮油质边缘接触的地方,通常观察到opx过度生长。锰含量(0.15-0.65 wt% MnO)也呈带状分布,向边缘增加,因此与橄榄石不相关。

黑云母和角闪孔

在Agriokastro安山岩样品中,黑云母仅作为伪晶内的稀有遗迹存在,其特征为Mg# 66-70, IVAl/IV(Al + Si)比几乎恒定(0.30-0.31)(图S4a), TiO2含量均匀高(7.0-8.6 wt%)。在斑岩安山英安岩单元中,bt值范围较大(Mg# 51 ~ 78, IVAl/IV(Al + Si) ~ 0.24 ~ 0.34),可能反映了不同质地组的存在。TiO2的范围也很大(3.68-10.3 wt%),与其他八面体位点阳离子呈负相关(图S4a)。在单个HPAD圆顶(样品AM-2)中观察到稀少的角闪孔。Al含量高(1.77 ~ 2.08 a.p.f.u), TiO2含量有限(1.78 ~ 2.48 wt%), Mg# 67 ~ 72。在Hawthorne et al.(2012)的命名法中,将其分类为Mg-hastingsite至富ti Mg-hastingsite(图S4b)。


目录

摘要。
介绍
区 部分地质
材料与方法
结果
讨论
结论
数据可用性
参考文献。
致谢。

作者信息
道德声明







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讨论

估计P- - - - - -T- h2水晶货物记录

利用Thermobar软件包(v.1.0.12, Wieser et al. 2022),使用适当的单相和矿物-熔体方程以及平衡过滤器,估算了Antimilos次火山管道系统中岩浆储存的密集参数(图5a-d)。在生成的P-T数据集中应用了额外的过滤,以排除与我们观察到的明显不平衡纹理(例如,与反应相关的cpx和逆带边缘)相对应的矿物成分,并可能由于矿物-熔体匹配不足而返回不现实的条件估计。

考虑到平衡的cpx-液体对很少被保存,我们应用了Jorgenson等人(2022)基于机器学习的cpx-only温度计来获得存储条件的初步估计。尽管上述方法缺乏良好的性能,特别是在压力估计(Wiesser et al. 2023),但它适用于我们的情况,因为它可以应用于不同的cpx纹理组,而无需事先了解平衡熔体成分(例如H2O熔体)。尽管与斑晶(0-220±320 MPa)相比,在斑晶(0-500±320 MPa)中记录的压力范围更大,但斑晶(低Mg#)和基性凝块群体的cpx温度估计(图S5b)重叠(985-1150±51°C)返回相似的中位压力(200±320 MPa)。高镁斜辉石岩芯返回温度稍高(1020-1140;平均1071±51°C)和更高的压力(200-480;平均218±320 MPa)估计。

利用Putirka(2008)的KDOpx−Liq = 0.29±0.06的P-T独立范围,将正硅石-液体热压测量法(图S5c-d)应用于opx分析,该分析通过了与整个岩石主体、熔融包裹体和地质体玻璃的平衡测试。与opx平衡的液体通常含有67.7-72.3 wt%的SiO2,支持opx的后期出现。对于这些情况,我们从Putirka 2008的不依赖于h2o的全球校准中估计了P,然后进行了一系列饱和度T估计(公式28b;Putirka 2008)允许熔体中的水含量在1%至6%之间。估计的温度范围很窄(963-984°C, 2 wt% H2O在熔体中;熔体中3wt % H2O的温度为950-974°C),而压力分散在62至370±260 MPa(中位数为130±260 MPa)。

利用液相温度计(Putirka 2008年的Eq. 23)和Waters and Lange(2015年)的湿度计,将斜长石成分与Antimilos块状岩石和流纹岩纹纹岩的地面玻璃相匹配,获得了岩浆温度和熔体H2O含量的另一组约束条件。这两个方程在固定压力(100-200 MPa)下迭代求解,只考虑通过Putirka (2008) ab - a交换平衡试验的液相对,不考虑筛状斜长石。考虑到湿度计的高温度敏感性(Waters and Lange 2015),迭代T-H2O特别有用,并且独立的温度估计可能来自不记录相同岩浆历史的阶段(例如,cpx, opx) (Wiesser et al. 2022),此外,20次迭代后可忽略的ΔΤ和ΔΗ2O表明迭代收敛。斜长石-液体温度(767-1100±43℃)和熔体水含量(2.02-4.87±0.35 wt% H2O)呈强烈双峰(图S5a),表明斜长石形成于至少两种不同的岩浆环境中。温度估计为低t(767-988±43°C;平均802°C)和高h2o(3.14-4.87±0.35 wt%)组对应于长英质凝块和流纹岩纹岩中的斜长石。相比之下,高温度(911-1100±43°C)和低水(2.02-3.14±0.35 wt%)斜长石组(图S5a)在结构上与斑晶、基性凝块和包体相对应。

三种不同岩浆环境的水晶货物记录

来自安米洛斯熔岩晶体货物的结构和成分证据表明,喷发单元记录了安米洛斯管道系统中不同成分和热环境的存在。在接下来的章节中,我们试图评估在不同平衡条件下形成的矿物组合,以提供有关居住在管道系统中的岩浆成分的见解,并解释这些储层如何对喷发记录做出贡献。表1总结了喷发单元中平衡组合、条件和结晶货物来源的汇编。

表1不同组合、矿物组成和co的总结安米洛斯熔岩中记录的情况

长英质结晶中演化的上地壳储层记录

尽管散装岩石的成分范围有限,但晶体货物提供了强有力的证据,表明在Antimilos管道系统中存在更多演化成分(SiO2 > 70 wt%)。这种更进化的成分可能是被推断为被同化到分馏组合中的长英质熔体,以解释采样套件中详细的成分变化。HPAD中斜长石的成分演变为An30,这可能表明anti - milos液体的持续分馏,最终达到强烈演变的成分。然而,这个简单的模型与An40和An60之间pl成分的缺乏以及pl斑晶和肾小球晶体的分带模式不一致,其边缘成分通常在68±8%左右。同样,在HPAD块状岩石中,适度的Eu异常(Eu/Eu* ~ 0.73 ~ 0.77)和较高的Sr含量也不利于扩展分步结晶到达长英质端元。作为一种替代方案,我们研究了低安级巨晶的起源,这些巨晶来自于一个已经存在的演化成分,它位于上地壳中,并被HPAD的母岩浆恢复活力。HPAD中的巨晶和长硅块与LPBA中的流纹岩细丝中的pl(图6g,图S3)在An, Ba和Sr中观察到的成分重叠表明,这三组pl晶体来自相似的熔体。流理岩细丝中pl-glass对的DSr ~ 6.54和DBa ~ 1.6以及玻璃的低Eu/Eu*(0.23-0.72)与熔体经历了显著的pl分馏,因此可以结晶碱化pl相一致。此外,Scruggs和Putirka (2018, Eq. 2和3)的经验模型表明,对于与HPAD巨晶和石英凝块pl平衡的液体,sio2熔体的产率为74.6±3.9 wt%, CaOmelt = 1.3±1.2 wt%。它类似于细丝玻璃,与所有安米洛斯大块岩石明显不同。HPAD中浸染状被吸收的石英和黑云母的存在,以及它们与晶体块中的an30pl的共同关联,进一步表明同化物质的温度远低于Antimilos熔岩块状岩石和斑晶所记录的温度。具体而言,在中上地壳压力下,bt在850-870°C以下形成(First et al. 2021;Marxer et al. 2022),共存的qz表明T < 800°(Muir et al. 2014)。Antimilos斜长石-液体T估计与上述范围一致,特别是在低T端。我们将这种以低温和演化成分为特征的环境标记为岩浆环境- a (ME-A),以便与安提米洛斯地下取样的其他结晶环境的证据进行对比。安米洛斯的长英质结晶可能来自这样的环境(如流纹岩熔体袋,泥状,更古老的侵入物),因为它们沿着共同的液体下降线形成,与观察到的成分不一致。

斑晶记录高温、低压储存镁离子补给熔体

岩石学观察和地球化学分析表明,安米洛斯熔岩的三个单元具有相似的斑晶组合(pl + cpx + opx + mt±ol)。斑晶和肾小球的斜长石边缘(An50-80)在组成上与筛状纹理的透明边缘重叠(图6a-f),特别是在An60-80范围内。钙长石和FeO含量之间的相关性较差(图6b, d)表明,观测到的斜长石组成变化是热混合和/或岩浆上升过程的结果(例如,Ruprecht & Wörner 2007)。pl结晶的地球化学指纹记录在cpx斑晶和结块中的低mg#(75-83)种群中,例如Al2O3随mg#减少(图7c), Sr/Y低和负Eu异常(图8)。cpx中V和Mn之间的负相关(图7d)表明cpx与V固相(例如Ti-mt)共结晶。在低压(100-400 MPa)和940 - 1050℃的温度下,原始弧玄武岩结晶实验中通常报道了可能缺乏橄榄石的双辉石安山岩(考虑到opx边缘的存在)(Sisson & Grove 1993;Pichavant et al. 2002;Grove et al. 2003;Blatter et al. 2013;Andujar et al. 2015;马克思等人,2022)。

结果表明,斜长石在高温下与低Mg#斜辉石共存,而opx则在较晚(T < 1000℃)加入,并在950 ~ 930℃时成为Antimilos熔岩的主要基性相。我们称之为岩浆环境- b (ME-B),对应于火山喷发前岩浆补给到达并储存后,在地壳上储层中形成的热化学条件。通过与爱琴海其他火山中心的辉石化学对比,可以更好地证明安提米洛斯的斑晶货物的补给亲和力。在mg# -MnO空间中,Antimilos opx现象晶体在成分上与Nisyros和Methana的基性补给晶体重叠(Popa et al. 2019;2020b),与上地壳压力(200mpa)下玄武岩岩浆结晶的实验opx吻合良好;Andujar et al. 2015)。pl和后期opx的丰富也表明这种设置的压力较低(Blundy和Cashman 2008)。我们认为,安米洛斯火山喷发熔岩的斑晶结晶发生在补给岩浆的储存过程中,以及它们与演化储层中的长英质组分相互作用的过程中。LPA和HPAD中斜长石斑晶的边缘与透明边缘的筛状织构晶体的相似性支持了这一解释。

Deep-hydrous fractio全国数学分析记录

具有高mg#(86-93)和吸收证据的斜辉石岩心在安米洛斯熔岩中形成了一个小而重要的种群。在cpx中观察到Al和mg#之间的负相关(图7c)表明cpx的结晶没有共沉淀斜长石(例如,m ntener等人,2001;Pichavant and Macdonald 2007;Villiger et al. 2007;Nandedkar et al. 2014)。这种趋势通常在圆弧堆积物中发现的cpx中观察到(Arculus and Wills, 1980;Dessimoz et al. 2012;Stamper et al. 2014;Klaver et al. 2017;Higgins et al. 2022)。此外,透辉石组分的整体富集加上高Mg# cpx中更明显的Tschermak取代(图9a)可能表明结晶环境更热或含水更多(Blundy & Cashman 2008;Putirka 2008;Mollo et al. 2018;Petrone et al. 2022)。高mg # cpx中可以忽略不计的Eu异常也表明pl结晶延迟,而低REE和Y (< 20 μ g/g)与高Sr (> 40 μ g/g)相比,低mg # cpx现象晶体与管道系统较深区域的衍生相一致,因为DY和DREE在较高压力下往往较低,而DSr则相反(b datard 2014)。Y相对Sr/Y(图9b)和Dy相对Dy/Yb(图9c)的接近垂直趋势不能仅用cpx分值来解释,而是需要amp的参与,因为后者对Dy/Yb有更大的影响(Davidson et al. 2007, 2013)。上述趋势与cpx在各种弧累积套件中与amp共存非常一致(Smith 2014;Cooper et al. 2016;Klaver et al. 2017;Wang et al. 2019)。Fo85橄榄石的存在表明源自MgO含量> 6.5 wt%的熔体,甚至高于最原始的LPBA,支持橄榄石的反晶起源,实际上它们甚至可能代表大量更原始成分中的平衡岩心(Winslow等人(2020))。同样,与主要的斑晶群体(An60-80)相比,在斑晶中发现的、但主要在结块中发现的XAn > 85的pl核心成分可能反映了在更富h2o条件下形成的早期阶段(An60-80)。

图9
figure 9

anti - milos熔岩cpx斑晶、反晶岩心和肾小球晶聚集体中透辉石与Tschermak组分、b Y与Sr/Y、c Dy与Dy/Yb比值的变化从所罗门群岛(Smith 2014)、小安的列斯群岛(Cooper et al. 2016)和Nisyros (Klaver et al. 2017)、Milos (Xydous et al. 2022)的弧线积累的斜生石数据通过比较绘制。Antimilos的高Mg# cpx岩心与文献数据紧密重叠,且趋势相似,表明与斑晶生长环境相比,结晶环境更深、含水更多,可能受角闪洞的影响,可以解释低Y含量和多变的Dy/Yb比值。Antimilos斜辉石岩的符号与图7相同,弧状堆积的符号按位置给出,除了Nisyros和Milos堆积根据角闪洞的存在进行分组

基性结晶所记录的条件似乎与斑晶组合结晶所推断的条件截然不同,因此这些结晶很可能不是在我们标记为ME-B的补给后混合结晶环境中生长的。相反,他们记录了第三种岩浆环境,这里被称为ME-C,其独特的地球化学指纹存在于岩浆过程中涉及的角闪洞的证据中。与ME-B相比,该构造整体上具有更多的基性成分、更多的含水和更深的条件,可能代表了一个中下地壳泥状带,补给岩浆可能从那里起源或从那里清除了反结晶。

混合过程的记录

不同的岩浆环境对安米洛斯火山喷发单元的结晶物有不同的影响,表现为斑晶、同源凝块、长晶和基性结晶的明显特征。来自这些不同环境的物质结合形成所观察到的岩石的过程,进一步被存在于结晶中的各种不平衡结构所保存。具体来说,我们发现有证据表明,从冷的ME-A岩浆吸收到演化的ME-B岩浆中的长英质成分携带着pl、qz和bt的晶体,这一过程被称为“岩石食人”(Cashman和Blundy 2013)。同样地,热镁质岩浆的上升再补给将物质(如cpx结晶)从ME-C带到ME-B。

在LPA和HPAD中广泛存在的pl显示出清晰的内部An25-59结构域,边缘是更多的钙(An45-83)筛状结构的pl。钙长岩-FeO系统揭示了清晰的内部结构域,An和FeO含量都很低,在成分上与石英凝块中的pl相当。XAn和FeO之间的正相关关系(图S6a, b)可以解释为组成混合的记录(Ginibre和Wörner 2007;Ruprecht and Wörner 2007;Shcherbakov et al. 2011)。虽然目前还不清楚筛网结构是由钠质pl和基性熔体之间的溶解-再沉淀反应引起的,还是由强过冷引起的快速生长引起的,但含有演化斜长石的流纹岩岩浆同化为演化的基性熔体可能通过任何一种机制触发筛网pl的发育(Hibbard 1981;Lofgren and Norris 1981;安德森1984年;Wark and Watson 1993;Nakamura and Shimakita 1998;斯特2008年)。

斜辉石取代石英提供了后者被同化为热基性熔体的额外证据(Sato 1975), Antimilos cpx玫瑰簇代表了这一过程的最终产物(图3d)。玫瑰花状cpx的高Si含量(1.96-1.99 a.p.f.u)和低铝表明在溶解qz附近有高硅活性(Sato 1975;Har and Rusu 2000)。具有碱富集(Na2O + K2O变化范围为7.97 ~ 8.14 wt%)的间隙高硅玻璃(SiO2变化范围为76.2 ~ 77.0 wt%)是qz溶解日冕中典型的硅酸盐玻璃(Sato 1975)。石英的完全溶解有利于自面体,径向cpx表明在热的、晶体差的基性熔体存在下,反应时间延长(Luhr等,1995)(Donaldson, 1985)。

在黑云母周围的反应边缘中发现了进一步的结构证据,表明冷的岩浆和/或晶体被同化到分馏系统中(Feeley和Sharp 1996)。在这种情况下,实验证据表明,在T ~ 800 ~ 850℃下,60 μm边缘生长的反应时间上限(< 1年);Nakamura, 1995),在HPAD血栓中,bt仅部分被吸收(图S1g, h;图S4c, d)。相比之下,LPA中由opx + pl + mt±ilm(图3b)和HPAD中分散的斑晶(图S6c-f)组成的假晶完全取代了bt,可能表明时间尺度更长或t更高。尽管在阿尔及利亚的Cap de Fer英安岩中观察到类似的缺乏mt的边缘,并将其解释为减压诱导吸收的证据(Fougnot et al. 1996),但这些岩浆缺乏岩浆混合或再加热的证据。结合再加热引起的不平衡结构影响其他矿物(pl, qz)和基性包体的存在,我们倾向于增加T而不是减少P作为Antimilos bt不稳定的机制。与凝块中轻微反应的bt相比,伪晶中稀缺bt残基中TiO2含量的升高(图S4a)也与加热一致,因为在高温度下,bt的八面体位置上的Ti取代更有利(例如,Robert 1976;Henry et al. 2005)。

基性结晶的结构和化学证据也表明了晶体从ME-C到ME-B的运输。高mg # cpx具有明显的角闪孔地球化学特征,在岩心中被吸收界面隔开,这些岩心来自受同步pl结晶影响的更进化的熔体结晶的cpx边缘。高mg # cpx的罕见性和部分吸收与减压和上升过程中的溶解一致(Neave and Mclennan 2020),这是经历多压分选的弧岩浆的常见过程(Marxer et al. 2022)。由于没有其他证据表明连续演化为包晶反应边界反应(例如,Yoder和Tilley 1962),因此在油周围存在opx边缘也可能表明油晶体转移到更演化的(富硅的)岩浆环境中。

开放系统过程的地球化学证据

根据上述矿物化学和结构特征,块状岩石地球化学证据支持安米洛斯火山喷发成分可能是开放体系岩浆作用的结果。Harker图(图4b-e)中主要元素氧化物之间的线性趋势与纯粹的分式结晶不一致,而是基性和长质成分混合的结果。对于基性端元,即使是最不进化的LPBA (Mg# 54.5)也不太可能是潜在的候选者,因为低相容的微量元素浓度和相对进化的橄榄石(Fo70-85)反晶的存在表明,即使是在Antimilos上收集的最原始的成分也经历了分馏。来自LPBA的其他证据,如高Al2O3 (18.4-18.7 wt%)和Sr(458-505µg/g)含量和适度的Eu异常(Eu/Eu* ~ 0.84-0.85),进一步表明分选主要发生在pl稳定场之外,或者结晶pl分离不足。而从LPBA到HPAD的相容微量元素含量和MREE-HREE丰度的减少(图S2a-c)组与观察到的基性相(cpx, opx, mt)的分选一致。简单的分数结晶场景不能解释HPAD中Sr和LREE富集的不相容行为。因此,同化加分数结晶(AFC)的情景看起来是Antimilos套演化的最合理的选择,因为我们观察到分数结晶和混合/同化的地球化学证据。

融化:模拟同化加上分数Nal结晶场景

我们使用alphamelt软件(Smith and Asimow 2005)实现giorso和Gualda(2015)的rhyoliteMELTS 1.2模型,以检验观测到的主要元素趋势与结晶条件之间的关系。考虑到Antimilos岩石中开放系统过程的广泛证据,在可变条件下测试的最原始的LPBA样品(AM-10)的纯FC场景未能像预期的那样再现主要元素趋势。因此,我们采用了不同的(P, H2O, fO2)同化-分数结晶(AFC)方案来研究观察到的成分是否由基性岩浆与存在的长英质成分联合结晶和相互作用的结果。安提米洛斯没有足够的原始岩石样本,因此我们选择了爱琴海其他地方的富铝原始玄武岩作为起点(具体来说,是来自包萨尼亚地区的普通玄武岩;Woelki et al. 2022)和两种潜在的同化物:(1)基质矿物(如橄榄石或斜长石),或(2)演化的(流纹岩)岩浆(样品M-115;Fytikas et al. 1986)。第一种情况,涉及矿物(橄榄石或斜长石)同化到分馏熔体中,导致橄榄石/斜长石在演化的早期阶段过量,这与观察到的矿物组合明显偏离,使其成为一个不太可能的过程。第二种情况,涉及含有富硅成分的玄武岩熔体的分馏结晶,导致在广泛的条件下液体下降线与大多数氧化物(MgO, CaO和TiO2)相对于SiO2的观测数据很好地匹配(图4b, d, e)。然而,Al2O3相对于SiO2的趋势对分馏条件非常敏感,需要fO2,压力和含水量的特定组合来匹配观察到的趋势。这些发现表明,在QFM缓冲带(比洋中脊玄武岩略高氧化性,但比大陆弧低)、100-400 MPa压力和2.5 wt%初始含水量的条件下,一个合理的模型得到了Antimilos岩浆组,该模型在热力学约束下满足所有质量平衡要求。与流纹岩岩浆的同化作用相结合(图4)。我们注意到化学演化并没有限制长英质成分是流纹岩熔体还是糊状,因为上面提出的结构证据和矿物化学支持这两种情况。

角闪孔的作用不显眼还是隐藏得很好?

尽管在许多弧岩浆的喷发物中没有角闪孔,但全岩地球化学指标(Davidson et al. 2007)和弧根复体的观测(Dessimoz et al. 2012)强调了角闪孔在弧岩浆岩石成因中的重要性。例如,在爱琴海弧东南端的Nisyros, Klaver等人(2017)解释了由于下地壳中含水熔融结晶而形成的含角闪岩基-超镁铁质堆积。这些累积物被认为突出了amp在通过包晶反应生产硅液体中的重要性(Blatter et al. 2017;克拉弗等人,2018)在地壳深部热区(Annen等人,2006)。Milos火山喷发的岩浆也有类似的过程(Zhou 2021;未发表的博士论文),其中模态角闪孔是喷发产物的重要组成部分。在对爱琴海弧玄武岩岩浆的实验研究中,铁-燧石到寄生角闪石的组成在高达975°C和h2ommelt≥3.5 wt%的fO2 ~ NNO条件下是稳定的(Andujar et al. 2015)。这一温度上限大大低于更原始的弧岩浆的上限(~ 1050℃)(例如,Pichavant et al. 2002;Grove et al. 2003;Krawczynski et al. 2012)。公认的角闪孔由于T或P的波动而分解的趋势(Rutherford and Hill 1993;Rutherford and Devine 2003;Browne and Gardner 2006;DeAngelis et al. 2015)可能是Antimilos岩浆晶体记录中缺乏角闪孔的原因。在这种情况下,预计可能会保留amp分解的纹理记录,如附近Milos的报告(Xydous et al. 2021)。然而,在Antimilos中没有这样的记录,当结合我们的P-T-XH2O估计和低mg # cpx斑晶中的微量元素趋势时,我们可以认为Antimilos的岩浆演化和斑晶生长发生在相对较低的H2O浓度和较高的储存温度抑制角闪孔结晶的环境中。然而,如上所述,我们发现角闪孔很可能是在岩浆环境中参与岩浆过程的,在管道系统的深部(中下地壳),但目前尚不清楚镁质补给是来自这种深部环境还是在上升过程中摄取的反结晶。在Antimilos块状岩石中观测到的Dy/Yb和Dy/Dy*随SiO2的减小被认为是隐蔽角闪孔分选的指示(Davidson et al. 2007;2013)。此外,再吸收的高mg# cpx反晶岩心中的角闪孔特征(图9)与这种情况一致,这是预期的,因为充分证明了弧根复合物和累积层的存在(Arculus and Wills 1980;Dessimoz et al. 2012;史密斯2014年;Cooper et al. 2016;Klaver et al. 2017;Wang et al. 2019)。

Antimilos管道系统的合成与演化

地球化学和岩石学之间的分离是大陆火山弧中常见的观察结果(Annen et al. 2006),通常用跨地壳管道系统来解释,其中喷发的岩浆产物具有上地壳岩浆房过程中继承的岩石学特征(Eichelberger 1978;巴赫曼和胡贝尔2016)。我们的数据和模型表明,Antimilos母岩浆的演化至少可以追溯到爱琴海地壳的中地壳深度(~ 25 km;Tirel et al. 2004),可能在斜长石稳定场之外。这些层次的初熔体是由ol + cpx + amp结晶形成的。amp的分馏是隐晦的(Davidson et al. 2007),要么是由于在接近液态岩浆绝热上升期间的再吸收(例如,Smith 2014),要么是由于与干燥岩浆混合后的快速不稳定。这两种模型都可以解释部分被吸收的cpx晶体(Neave and Maclennan 2020;马克思等人,2022)。

由于缺乏详细的地质年代学数据,基于野外和构造观测的岩浆套的时间演化推断是尝试性的,可能会发生变化。考虑到HPAD单元在地层上低于LPA和LPBA (Marinos 1961),并且显示出丰富的长英质结晶,我们认为在Antimilos管道系统中,低温和成分演化的mea - a是主要的HPAD前特征。这种存在的演化成分的起源目前尚不清楚,但与Nisyros高斑状流长岩单元类似,它起源于涉及角闪洞的渗透反应(Klaver et al. 2017;2018),考虑到整个岩石中普遍存在的角闪孔特征和CPX晶体中微量元素的含量,这是一种潜在的情况。这种环境通过上升的再补给得到恢复和部分同化(见图10),而再补给又通过低压组合pl + cpx + opx±mt的分馏化而演变。镁铁质包裹体和丰富的长英质反晶具有不同程度的再加热引起的不平衡结构,表明在高斑状和混合的HPAD圆顶喷发过程中存在开放系统过程。在HPAD火山活动之后,我们认为管道系统(ME-B)中更多的基性部分被挖掘,这表明LPA和LPBA中较低丰度的石英晶体和较高丰度的同源基性凝块。与HPAD不同,LPBA和LPA中的凝块完全反应出来,低t相很少作为遗物保存下来。石英晶体保存程度的单位间和单位内的差异可能是由于在基性熔体中包裹的时间不同,以及溶解速率低(Laumonier et al. 2014)。通过上升的熔体和在喷发产物中占主导地位的同源物质冲刷居住的泥堆被认为是一个常见的过程,即使在随着时间的推移而喷发的同质成分的火山中也是如此(Streck等人,2005;Wanke et al. 2019;Stock等人,2020)。斑晶和同源凝块的形成可能发生在补给后的平衡阶段,由热混合或上升驱动,斑晶和凝块图中的XAn-FeO分系统表明。另一方面,筛织体图显示出明显的XAn-FeO趋势,与成分混合一致。与演化的长英质熔体(流纹岩纹岩)混染的微观证据;图S1i;图S7),甚至在最原始的LPBA中,进一步表明所有研究单位都是通过基性和长质组分之间不同程度的相互作用而进化的。

图10
figure 10

安米洛斯火山的管道系统示意图,与米洛斯火山场的中心大厦相比较(a)。米洛斯火山下的补给岩浆在上地壳中被有效过滤,在那里,岩浆的停滞促进了岩浆的杂交、冷却和进一步分化成流纹岩成分。镁质成分在喷发记录中是罕见的,尽管在熔岩穹窿中混有镁质飞地是常见的。在安提米洛斯,陆基和海底火山中心与区域伸展构造的连接表明构造控制的路径。炽热的镁质岩浆在地壳中迅速上升,经过有限的冷却和与长英质成分不同程度的相互作用后爆发。b结晶货物中不平衡织构的关系。基性岩浆在上地壳上升,并通过pl + cpx + opx + mt±ol的联合分馏以及与残留的浆液中的晶体和熔体混合而演化。反晶是常见的,表现出不平衡的特征,从斑晶过度生长,筛织构甚至完全再加热引起的击穿

与米洛斯的比较

从玄武岩安山岩到流纹岩的一系列成分在3 Ma的火山历史中在Milos岛喷发(Fytikas et al. 1986)。MVF中岩浆产物的多样性表明,在深部地壳热区(Zhou 2021,未发表的博士论文)和上部地壳泥层(Xydous et al. 2021)中都存在开放系统过程。1 Ma以来流纹岩占主导地位(Fytikas et al. 1986;Zhou et al. 2021)指出了一个成熟的弧系统,其中火山作用和深部作用的交替周期是由岩浆供应速率的变化决定的,以响应区域应力场的变化(Zhou et al. 2022)。这些过程与补给过滤的主要作用是一致的(Kent et al. 2010),导致岩浆喷发最终停止(Xydous et al. 2021)。

另一方面,安米洛斯岩浆显示出较高温度的斑晶货物和地球化学证据,与上地壳储存过程中有限分馏相一致。在米洛斯,上地壳流纹岩通常可以找到通往地表的道路,而在安米洛斯,从ME-A演化而来的成分显然不可能在没有岩浆补给的情况下喷发。安山岩的优先喷发包含了基性和长质端元的岩浆,表明了补给过滤的作用,但没有Milos那么有效。Antimilos靠近主要的WNW-ESE海底伸展地堑(Nomikou et al. 2013),可能通过构造控制的路径促进了岩浆上升,而没有长时间的浅层相互作用。由断裂推动的镁基补给旁路被提出用来解释全球几个弧的卫星喷发(例如,Cassidy等人,2015年)和爱琴海弧靠近Methana火山场的Pausanias玄武岩喷发(Woelki等人,2022年)。另一个致病因素可能涉及Milos和Antimilos上部地壳储存区域的不同过程(图10a)。Milos (Xydous et al. 2021)在2.36 ~ 1.04 Ma(年龄来自Zhou et al. 2021)之间喷发的斑晶、反晶和泥状碎片记录中,冷、低硅角闪石占主导地位。amp的结晶增加了岩浆的结晶度,促进了流变锁定,残余熔体中SiO2的富集,以及熔体的萃取(Sisson and Grove 1993;Barclay and Carmichael 2004;Pichavant and MacDonald 2007;Nandenkar et al. 2014;马克思等人,2022)。正如已经提出的Methana (Elburg et al. 2018),我们在这里注意到Milos的类似过程是合理的,其中上地壳中amp + pl的结晶可能形成了广泛的、流变锁定的泥状带,这说明了喷发的硅成分占主导地位。在Antimilos,由于amp稳定场之外的T-aH2O条件,上地壳储存期间角闪孔不太可能结晶。因此,在Antimilos,角闪孔对岩浆流变学的影响是不存在的,这使得基性补给得以上升和喷发(图10b),而不是冷却和分化成更进化的液体。