【研究亮点】马绪宣等-JSG：岩浆“粥”里的小球，为什么会被压扁？

　　球状岩是一种长相很特别的岩浆岩：石头里嵌着一个个小球，每个小球中心有“核”，外面包着“壳”，壳外是“基质”，像洋葱或树年轮一样。壳里的矿物常呈放射状或切线状排列。它们非常罕见，全世界报道的露头大约只有一百多处。主流看法认为，球状岩主要是岩浆作用形成的，而不是变质或热液改造出来的，所以算是岩浆活动留下的“地质珍品”。

　　不过，有些球状岩并不“圆润”，而是被压扁、拉长，还互相挤在一起，内部矿物也会弯曲变形。为什么会这样？是岩浆流动造成的，还是晶粥越挤越紧？先变硬的球状岩像软糖一样被压扁，熔体被挤走；周围基质则像沙包一样靠颗粒重排压紧。弄清这套过程，就是这项研究要回答的问题。

图1 冈底斯球状岩堆积结构及基质成分分层特征

　　本研究调查了冈底斯岩基中的闪长质球状岩。这些球状岩紧密堆积、明显压扁和拉长（图1）。研究人员用岩相学观察、显微构造分析和电子背散射衍射（EBSD）晶体取向分析，对比了球核、球壳和基质中角闪石、斜长石的变形特征，区分了岩浆晶粥体系中的两种作用：

· 机械压实：像把一堆积木重新码放整齐，晶体发生重排和定向，形成岩浆组构，但晶体内部基本不变形。

· 粘性压实：像软糖被慢慢压扁，在熔体存在下，晶体紧密堆积，并通过内部错动、扩散或溶解-再沉淀发生塑性变形。

图2 球状岩基质中矿物形态学优选定向（SPOs）

图3 EBSD揭示球状岩球壳中角闪石累积位错

图4 球状岩球壳中角闪石启动(100) <001>滑移系

　　主要发现有三点：

1. 基质组构主要由机械压实造成。
　　在中等结晶度条件下，基质中的晶体重新排列、定向，但内部几乎没有塑性变形（图2）。机械压实对基质岩浆组构的形成和球状岩的堆积起了关键作用。

2. 球状岩被压扁、拉长，主要与粘性压实有关。
　　球壳和球核中的角闪石、斜长石发生位错蠕变，累计取向差达到 6～8°（图3），出现晶内亚颗粒边界、波状消光和机械双晶；球壳中的角闪石还启动了 (100)<001> 滑移系（图4），也就是晶体内部沿特定方向发生了滑动。

3. 压实过程还伴随成分对流。
　　熔体被挤出后，在基质中形成富角闪石层和富长石层；早期堆积的斑晶矿物则长出成分稳定的增生边。这说明压实不仅让球状岩变形，也改变了熔体的化学分异（图5）。

图5 球状岩基质部位矿物显微结构图

图6 球状岩变形机制模式图

　　该项研究综合运用岩浆岩石学、矿物学和构造地质学研究手段，通过不同学科交叉，深入解剖了球状岩变形机制。研究指出，随着结晶度升高，晶粥将从机械压实逐渐转变为粘性压实。这一转变控制了熔体抽取和岩浆分异。该成果不仅增进了人们对球状岩变形机制的理解，也为判断晶粥压实类型建立了微观构造判别标准，并有助于理解深部岩浆储库中晶体与熔体分离过程。

　　上述研究工作由中国地质科学院地质研究所马绪宣、赵中宝、李海兵、刘飞、梁凤华、熊发挥，以及美国麻省理工学院地球与行星科学系Darien Florez，美国佛罗里达大学地质系Joseph G. Meert和捷克科学院地质研究所Filip Tomek共同完成。

　　研究工作得到了国家自然科学基金(42272267, 42230312)和中国地质调查局地质调查项目(DD20240207806, DD20240204903)的共同资助。研究成果已在线发表于构造地质学期刊《Journal of Structural Geology》：

Xuxuan Ma*（马绪宣）, Zhongbao Zhao*（赵中宝）, Haibing Li（李海兵）, Darien Florez, Joseph G. Meert, Filip Tomek, Fei Liu（刘飞）, Fenghua Liang（梁凤华）, and Fahui Xiong（熊发挥）, 2026. Mechanical and viscous compaction driven deformation of orbicules in the Gangdese batholith, southern Tibet. Journal of Structural Geology, 210: 105763. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2026.105763.

Xuxuan Ma*（马绪宣）, Zhiqin Xu（许志琴）, Xiaohong Mao（毛小红）, Tarryn Cawood, Haoyu Yan（闫浩瑜）, Jianguo Gao（高建国）, Jialiang Si（司家亮）, and Haibing Li（李海兵）, 2024. A tale of an orbicule in the eastern Gangdese belt of southern Tibet: petrographic, geochemical, and submagmatic structural perspectives on its formation. GSA Bulletin, 136: 110-130. https://doi.org/10.1130/B36607.1.