石英和鉀長石普遍存在于中酸性火成巖中，它們的陰極發光特征和微量元素成分對于示蹤礦物、巖石的形成和演化歷史具有重要意義。21世紀以來，隨著高精度快速測試技術的飛速發展，越來越多的學者利用原位微區等多種復合分析手段對石英開展研究，所提出的石英Ti 溫壓計成為少數幾個可用于估算火山噴發前巖漿儲集深度、限定高溫熱液礦床成礦條件的工具之一（Thomas et al., 2010; Huang and Audétat, 2012; Zhang et al., 2020）。然而，目前基于原位微區研究的鉀長石微量元素行為及其與形成溫壓條件之間的關系還并不清楚。

我校章永梅副教授、顧雪祥教授與美國西華盛頓大學Brian Rusk研究員和中科院地球化學研究所毛偉副研究員等合作，對采自世界各地的中酸性巖（火山巖、次火山巖、I型、高分異I型、S型、A型花崗巖、細晶巖和偉晶巖）中共生的石英和鉀長石，運用陰極發光（CL）和LA-ICP-MS技術開展了礦物學結構和微區成分研究，揭示了中酸性侵入巖、（次）火山巖和偉晶巖中石英、鉀長石的CL結構及微量元素地球化學特征，首次提出了用于限定長英質巖漿結晶溫度的鉀長石Ti溫度計。這一新的溫度計還有望在確定某些含鉀長石但缺乏石英的巖漿巖（如月球上的KREEP巖）的結晶溫度方面，具有重要應用前景。

研究取得以下重要認識：

（1）長英質巖漿隨著結晶分異程度的增高和結晶溫度的降低，石英中Ti含量呈逐漸降低的趨勢，Al、Li和Ge含量呈增高趨勢；鉀長石中的Ti、Ba、Sr、LREE含量呈下降趨勢，而Rb、Cs、Li、Ge和P含量逐漸增高（圖1）。

（2）鉀長石與共生石英的CL結構及Ti元素配分特征相似。在所有中酸性巖漿巖樣品中，鉀長石與石英中Ti含量呈正相關關系（R²=0.86），二者的Ti含量均與其CL強度呈正相關（圖2，圖3），表明Ti在這兩種礦物中均為CL的激活劑，受溫度、壓力和Ti活度（a_TiO2）控制。

（3）首次提出了長英質巖漿體系的鉀長石Ti溫度計（圖4）：log (X_{Ti, kfs}/a_TiO2) =﹣(3430±268)/T(K)＋(5.081±0.298)。利用該溫度計，可以根據鉀長石中的Ti含量計算長英質巖漿巖的結晶溫度。

圖1 長英質巖漿巖中鉀長石的原位微量元素組成

圖2 中酸性巖漿巖中鉀長石和石英Ti含量與CL強度關系

圖3 流紋巖中的石英和鉀長石CL結構與Ti含量

圖4 鉀長石中Ti含量與溫度的擬合曲線

本研究受國家自然基金重點基金項目（42130804）、國家重點研發計劃課題（2018YFC0604003）等資助，成果發表在國際巖石學領域權威刊物《Journal of Petrology》上：Zhang, Y.M., Gu*, X.X., Rusk, B., Mao, W., Wang, J.L., Zheng, S.H. 2022. In-Situ Trace Elements in Quartz and K-Feldspar from Felsic Igneous Rocks: a Titanium-in-K-Feldspar Geothermometer for Natural Magmatic Systems. Journal of Petrology, 63, 1-17.

原文鏈接：https://doi.org/10.1093/petrology/egac113