本次阅读的文献为Geology期刊在2023年刊发的研究论文“Plumbing the depths of magma crystallization using 176Lu/177Hf in zircon as a pressure proxy”。文章主要通过研究锆石中的176Lu/177Hf与压力的关系，从而从全球尺度上，建立岩浆结晶深度随时间的周期性变化。
锆石成分的变化可能反映了部分熔融过程中岩浆和残留物结晶的矿物，因此锆石176Lu/177Hf的变化与压力之间可能存在关系。
图1显示了锆石176Lu/177Hf平均值的变化。绘制了来自独立全球数据库的锆石18O/16O比率的变化图。
176Lu/177Hf中的波谷与δ18O中的峰值相关，而这些波谷又与超大陆聚合的时期一致。
锆石中δ18的较高值可能与表壳成分的同化/改造增加以及在重大大陆碰撞时地壳增厚有关。
水平挤压抑制地壳内岩浆的上升，地壳增厚扩大了石榴石的稳定性场。Lu优先划分为石榴石，因此，地壳增厚和地壳中石榴石含量的增加可能是影响锆石中176Lu/177Hf变化的因素。
锆石结晶增加了共存熔体中的176Lu/177Hf，而更多的分馏岩浆往往具有更高的176Lu/177Hf值。因此，岩浆及其锆石的176Lu/177Hf可能受到造山带中更大的结晶深度/压力的影响，以及岩浆在地壳内上升时的分馏程度的影响（图2A）。
火成岩数据：
为了评估火成岩浆锆石中176Lu/177Hf的控制作用，我们编制了含锆石火成岩的压力估算研究，从中测量了176Lu/177Hf同位素的锆石。
由于锆石饱和结晶可能发生在岩浆生成深度至最终侵位深度。目前，不可能直接测量锆石的结晶压力，因此通过与锆石结晶共成因的矿物相来估计这些压力。但是结晶压力常存在争议。
为了克服这个问题：数据集包括了从部分熔融到侵位深度估计的一系列压力。
通过拟合得到了，176Lu/177Hf随压力增加而减小的指数关系：
变质岩数据：
使用相平衡确定的压力-温度条件。
火成岩锆石中 176Lu/177Hf 的控制因素
熔体的176Lu/177Hf比对熔体分数和残留物中石榴石的比例敏感（图第3A段）。一旦这种熔体在地壳内形成并开始上升，锆石饱和度和分馏就成为演化熔体中176Lu/177Hf的主要控制因素，从系统中减去Hf（图3B）。因此，176Lu/177Hf随压力的变化被认为反映了在更深处源岩中石榴石的含量更高，再加上岩浆分馏随深度的减小而增加。控制Lu/Hf变化的其他可能因素是温度和岩浆类型随时间的潜在变化。这两个因素对锆石中176Lu/177Hf比率的影响很小，结论，石榴石作为残余相，锆石分馏和随着深度的减小而增加的岩浆分馏是控制176Lu/177Hf随深度变化的主要因素（图2）。在所考虑的大部分深度范围内，结晶是176Lu/177Hf的主要控制因素（图2B）。
A:Lu除石榴石外还包含许多其他矿物（如角闪石、辉石、磷灰石、榍石）
B:熔体的176Lu/177Hf比对熔融分数和残留物中石榴石的比例敏感（图第3A段）
C:温度和岩浆类型随时间的变化可能控制Lu/Hf变化
但是A C对演化的岩浆或锆石中的176Lu/177Hf影响较小。
因此认为石榴石作为残余相，锆石分馏和随着深度的减小而增加的岩浆分馏是控制176Lu/177Hf随深度变化的主要因素。在所考虑的大部分深度范围内，结晶是176Lu/177Hf的主要控制因素。
将方程应用于全球锆石数据库中176Lu/177Hf的平均值，以计算含锆石火成岩随时间的表观平均结晶深度（图4）。
A
在过去的3.0 b.y.中观察到了显著的周期性，但在早期的记录中没有（图4）。结晶深度曲线中的波谷（黄色恒星）与δ18O中的峰值和超大陆聚合期的大致一致。表明了结晶深度和大陆地壳的增厚和改造相联系。
这可以解释如下：要么通过与大陆碰撞和增厚相关的侵蚀和构造过程进行更深的剥露，要么在全球挤压事件期间在更深层次更有效地包裹岩浆，要么这两种过程的结合。
B
自新太古代以来，最深结晶的深度（黄色恒星）和最浅结晶的峰值（绿色恒星）都逐渐减小，斜率分别为约0.015和约0.010 km/m.y。
这可以解释如下：（1）较深的岩浆在较老的碰撞事件中更丰富（2）结晶深度的逐渐变浅是由于通过侵蚀和物理破坏从全球锆石数据集中优先去除了上地壳锆石（这种假设并不一定涉及结晶的主要平均深度的变化）。
（1）这可能与地幔的长期冷却有关或与平均地壳厚度的变化有关。
（2）大陆碰撞导致了上地壳锆石的逐渐去除，并暴露出在更深处结晶的晶粒。
C
岩浆结晶深度的循环始于3.0至2.5 Ga之间的全球超大陆活动
这可能是当时板块构造走向全球的进一步证据。
全文链接：https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/51/3/233/619717/Plumbing-the-depths-of-magma-crystallization-using