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由于铝土矿受控于大气背景之下的风化淋滤机制，记录了大地构造、古地理、气侯等演变等信息，常被人们作为研究环境变化的的载体，关注热度长久不哀，积累了大量的成果；火山灰同样也是重要的信息载体，通过它不仅可以重演古地理、古气侯、古火山—地震事件、古构造、沉积条件、成岩作用、矿质富集和生物灭绝过程，还可以溯源人类迁徙居住历史，提示灾害预警（Presnyakov et al.，2012; Albert et al.，2013; Pinto et al.，2021; Cagliari et al.，2022; Wang Luojing et al.，2023）。尽管火山灰分布广泛，但是它在强风化成因的铝土矿中鲜有保存，故研究实例极少，主要依靠锆石溯源，而锆石为碎屑锆石，既来自于周缘的风化壳，也可以来自季风，锆石成分复杂，从而导致溯源诠释困难。在国外，喀斯特型铝土矿床主要分布在地中海一带，通过不活动元素比值和δEu等指标，基底灰岩的基性火山岩夹层被认为参与了成矿（Ali et al.，2021，2022），至于火山物质实体则尚未见诸报道。在我国主要铝土矿集区中，火山物质参与成矿正逐渐被阐释，并作为探讨物质来源和大地构造演化的新窗口。在华北，研究者通过对晚石炭世铝土矿中锆石的研究，认为火山灰不是来自造山带，而是来自于克拉通内部的火山活动（Liu Jian et al.，2014），但亦有观点认为其既来源于华北克拉通北缘的古亚洲造山带，也来自于秦岭造山带，总之来自于地理距离最近的造山带（曹高社等，2016; Wang Qingfei et al.，2016; Zhao Lihua et al.，2021）；扬子板块西缘贵州—重庆一带尚无铝土矿同时代的火山物质报道，仅见更老的新元古代岛弧或板内火山物质—碎屑锆石（Wang Ruixue et al.，2018）。桂西晚二叠世铝土矿的物源追溯以锆石为主要线索，通过测年和Hf、Nd等同位素测试，基本确定了火山灰来源于峨眉山火成岩省和古特提斯岛弧（Deng Jun et al.，2010; Yu Wenchao et al.，2016; Hou Yingling et al.，2017）。近年来，桂西二叠系含铝岩系陆续发现了含铝岩系中的不同类型火山灰，为拓展桂西铝土矿研究提供了新的视角，认为火山灰为铝土矿化主要的贡献者，与风化红土（部分红土应为火山灰的风化产物）一起，在湿润—干热气侯交替的背景下发生氧化淋滤，通过形成胶体→胶体分凝→胶体老化的循环达到Al的富集（侯莹玲等，2014；张启连等，2020，2022，2024a；程顺波等，2021；韦访等，2023），整个含铝岩系沉积相之间具有明显的继承性，体现为下伏层砾屑发育和元素地球化学的渐变特征（张启连等，2024b）。总体上，火山灰的研究偏重于与成矿的联系，与构造作用、岩浆活动关联不足。岩浆补给和晶粥理论是近年来备受关注的地学前沿领域，主要指以晶粥为主、岩浆房为次的岩浆储库可以在固相线之下的温度存留，被其他岩浆补给后渗透率增强，温度升高，晶粥活化，岩浆房占比增大，体积膨胀，最终导致火山事件，晶粥活化可多次重复，喷发规模大小不一，发育一套独具特色的矿物组合和元素地球化学特征，研究对象以长英质岩浆岩为主（樊祺诚等，2005；Cooper et al.，2014；陈璟元等，2015；Szynanowski et al.，2017; Salvo et al.，2020；贺振宇等，2021；颜丽丽等，2022，2023；赵思荻等，2023；Cheong et al.，2024）。崇左地区位于桂西南部，广泛出露晚二叠世的含铝岩系，笔者等对该区多个剖面进行调查，发现含铝岩系中火山灰十分丰富，尤其是下部古土壤层和铁铝岩质岩，可分辨的屑级火山灰就达50%以上，加上不可见的尘级火山灰，此分层中的火山灰应不少于70%，在第二次风化壳发育过程中，仍有大量火山灰持续加入（张启连等，2024b）；晶屑熔蚀边富铁及全岩Cr、Ti、V等亲铁元素变化特点表明发生了基性岩浆的补给，玄武—安山岩的火山灰发育显示了有别于长英质火山岩的岩浆混合过程。本文即在展示崇左地区含铝岩系火山灰特征基础上，寻求矿物及元素地球化学与岩浆补给的联系，从火山灰的角度探索岩浆补给机制。
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Fig.1 Tectonics of the western Guangxi (a) and geology (b) along with histogram (c) of bauxite-bearing rock series of the Upper Permian Heshan Formation in the Chongzuo region (mollified after Li Jiang et al., 2006#; Qian Xin et al., 2022&, Yu Yongqi et al., 2024&) , the histogram being from field survey of this paper
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Q—第四系；K—白垩系；J—侏罗系；T2—中三叠统；T1—下三叠统；P3h-d—上二叠统大隆—合山组；P3h—上二叠统合山组； P2-3s—中—上二叠统四大寨组；P2q-m—中二叠统；C—石炭系；D—泥盆系；βμ—辉绿岩；γπ—花岗斑岩
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Q—Quaternary; K—Cretaceous; J—Jurassic; T2—Middle Triassic; T1—Lower Triassic; P3h-d—Upper Permian Dalong—Heshan Formation; P3h—Upper Permian Heshan Formation; P2-3s—Middl—Upper Permian Sidazhai Formation; P2q-m—Middle Permian; C—Carboniferous; D—Devonian; βμ—diabase; γπ—granite porphyry
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图2 崇左地区上二叠统合山组含铝岩系典型剖面及砾屑构造
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Fig.2 Typical section and the gravel of bauxite-bearingrock series of the Upper Permian Heshan Formation in Chongzuo region
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（a）含铝岩系中缺失中部铝土矿层，上部泥岩层夹蓝灰色褐铁矿层，图中人高166 cm，龙州响水；（b）含铝岩系未出露下部铁铝质岩，图中人高166 cm，崇左布满；（c）含铝岩系未出露下部铁铝质岩，图中人高164 cm，扶绥客兰；（d）含铝岩系下部的铁铝质岩，图中人高165 cm，左下角为古土壤，崇左岜板；（e）铝土矿中的铁铝岩砾（黄圈），示铁铝岩矿为第二次风化壳的基岩，崇左布满；（f）铝土矿中的铁质泥岩屑，示上下岩层的继承关系，扶绥客兰
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(a) The bauxite-bearing rocks series, absent the middle bauxite layer, the man is 166 cm tall, Xiangshui of Longzhou County; (b) the bauxite-bearing rocks series concealing lower ferric—aluminous rocks, the man is 166 cm tall, Buman of Chongzuo City; (c) the bauxite-bearing rocks series concealing lower ferric—aluminous rocks, the man is 164 cm tall, Kelan of Fusui County; (d) the lower ferric—aluminous rocks of bauxite-bearing rocks series the man is 165 cm tall, Baban of Chongzuo City; (e) ferroaluminite（yellow ring）gravel in bauxite, showing ferroaluminite as the bedrock of the second weathering crust, Buman of Chongzuo City; (f) ferruginous mudstone debris in bauxite, showing the inheritance relationship between the upper and lower strata, Kelan of Fusui County
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1 地质概况
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工作区处于晚古生代—早中生代右江盆地西南部位，区域凭祥—南宁断裂和东门—新江断裂在区内交汇；主要出露地层为石炭系、二叠系及下三叠统台地相碳酸盐岩，构成崇左向斜主体，该向斜为一宽缓褶皱，东南翼受断裂破坏（图1）。凭祥—南宁断裂和东门—新江断裂在二叠纪至早二叠世控制着沉积相和火山岩分布，北侧为浅水台地相沉积，南侧为深水相沉积夹火山沉积（蒙有言等，2002），在晚二叠世受东吴运动第二幕影响，发生过台地区海水变深事件，沉积了上二叠统大隆组深水相黑色薄层状硅质岩、硅质泥岩、凝灰岩、凝灰质泥岩等，凝灰质属于大陆边缘中酸性火山喷发产物（蒙有言等，2005；赵天宇等，2013），早三叠世研究区内于凭祥—南宁断裂北侧仍为浅水台地相碳酸盐沉积，中二叠世为前陆盆地性质的砂泥岩沉积，中二叠世末印支运动后进入陆相演化阶段，沉积了侏罗系和白垩系河湖相砾—砂—泥岩建造。桂西南区域火山活动广泛，以早二叠世和早三叠世最为强烈，早二叠世产于四大寨组中，以基性为主，早三叠世火山岩产于北泗组白云岩中，以酸性熔岩和凝灰岩为主，夹灰岩、泥岩；两个时期的火山岩均为海相喷发（梁金城等，2001）。
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与桂西大部分地区一样，受东吴运动第一幕影响，中二叠世末碳酸盐台地抬升为陆，于其中心沉积了一套含铝岩系（图1c，图2），第一次风化壳发展促使红土得到聚集，第二次风化壳是在聚集的红土沉积基础上发展起来的，在二次风化壳发展过程中，均有火山灰参与了氧化淋滤作用，铝土矿层是第二次风化的产物，二次转变过程体现为砾屑的广泛出现（图2f），泥岩成分变异指数ICV在1上下波动，表明岩系上、下沉积相之间存在继承性，早期的风化物质包括火山灰参与了后期的铝土矿化和泥岩沉（张启连等，2024a）。桂西地区含铝岩系层序各地基本一致，但厚度略有变化，如研究区内该岩系的泥岩部分厚度明显增大，大约10 m左右，比桂西中部平果—靖西地区的相应泥岩段增大4~5倍（图2a）；本区响水一带，泥岩夹有铁矿层2~3层，而矿层与桂西其他地区基本一致，均为透镜状铝土矿层和厚层状铝土矿层组成（图2b、c），底部为古土壤和铁铝质岩，古土壤呈灰至褐红色，厚层至块状层理，富含铁，质松软（图2d左下角），铁铝岩呈红色调，中薄层为主夹厚层，铁质鲕发育，以赤铁矿为主（图2d左上角）。含铝岩系各分层变化迅速，容易尖灭，故完整剖面极为罕见，但含铝岩系完整层序仍可恢复，其自上而下层序如下：⑥炭泥或煤层（线）→⑤泥岩夹铁矿层→④铝土岩夹泥岩→③铝土矿层→②铁质泥岩、铁铝岩、铝土质泥岩→①古土壤层（图1c）。
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图3 桂西崇左地区采样剖面柱状图
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Fig.3 Columnar diagrams of the sampling section in Chongzuo area, western Guangxi
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2 采样及测试
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由于完整剖面十分罕见，故剖面样品采集只能综合若干剖面辅助完成，剖面点见图1，采样位置见图3。ZK12钻孔中仅见到透镜状矿层，其他分层缺失；金龙地区二叠系基本上已完全剥蚀，已出露泥盆—石炭纪灰岩，铝土矿以堆积型式赋存于岩溶洼地中，由于缺乏二叠系沉积岩，铝土矿样品以堆积型铝土矿代替，其风化程度与地表浅埋的沉积型铝土矿相当。
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岩矿石光薄片由河北省地质测绘院岩矿实验测试中心磨制，笔者等鉴定。主量、微量元素测试由澳实分析检测（广州）有限公司进行，样品破碎缩分，再称取300 g研磨到75 μm，称取两份试样，一份试样用高氯酸、硝酸、氢氟酸消解，蒸至近干，用稀盐酸溶解定容，再用等离子体发射光谱与等离子体质谱进行分析；另一份试样加入到偏硼酸锂/四硼酸锂熔剂中，混合均匀，在1025℃以上的熔炉中熔化，熔液冷却后，用硝酸、盐酸和氢氟酸定容，再用等离子体质谱仪分析。使用美国Agilent 5110等离子体发射光谱仪和美国Agilent 7900电感耦合等离子体质谱仪进行微量元素分析（方法代号：M61-MS81），精密度＜10%，准确度＜10%，测试主量元素用荷兰PANalytical PW2424 检测（方法代号：ME-MS61s），精密度＜10%，准确度＜10%。
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3 火山灰地质特征
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3.1 火山灰显微特征
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据笔者考察，火山灰在含铝岩系中含量和分布具有一定的规律性，厚层状矿层中含火山灰较难辩认，透镜状矿层尚存较多可识别的火山灰，可识别最多的为下部的铁铝质岩、古土壤、铝土质泥岩，识别难易与铝土矿化强度相关，矿化强者难识别，矿化弱则易于识别，炭泥或煤层中的火山灰与铝土质泥岩相似，容易辩认。含铝岩系各分层中火山灰特征分述如下：
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图4 崇左地区上二叠统含铝岩系中的火山灰
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Fig.4 The volcanic ashes of bauxite-bearing rock series of the upper Permian Heshan Formation in Chongzuo region
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（a）铝土质泥岩中的石英斑晶，扶绥客兰；（b）铝土质泥岩中的岩屑、晶屑、杏仁体，扶绥客兰；（c）（d）铝土矿中的黄色火山玻璃和绿色火山尘，玻璃部分脱玻（红圈），扶绥客兰；（e）碎屑状铝土矿中的碱性长石晶屑及火山尘，扶绥客兰；（f）铝土岩中的玻璃、安山岩屑和晶屑，龙州响水；（g）铝土质泥岩中的安山岩屑，崇左岜板；（h）铝土质泥岩中的安山岩屑和聚晶，崇左岜板；（i）铝土质泥岩中的玄武岩屑和玻屑，褐红色伊丁石示踪橄榄石，崇左岜板；（j）铝土质泥岩中的斜长石堆晶屑，旁侧为气孔发育的塑性玻屑，崇左岜板；（k）铝土质泥岩中的辉石斑晶发育发应边，内部熔蚀，橄榄石晶体（白圈）结晶度低，崇左岜板；（l）铝土质泥岩富铁，橄榄石晶体（篮圈）内部发育文象结构，针铁矿原矿物为磁铁矿，崇左岜板；（m）古土壤中的各类岩屑，玄武岩捕虏体具等厚亮边，另有斑状结构的安山岩屑，崇左岜板
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(a) phenocrysts of quartz in aluminaceous mudstone, Kelan of Fusui County; (b) detritus, crystal fragments and almond in aluminaceous mudstone, Kelan of Fusui County; (c) (d) yellow volcanic glass and green dust, little of glass devitrified (red ring) in fragmental in bauxite, Kelan of Fusui County; (e) volcanic glass and andesite detritus and crystal fragments in bauxitic rock, Xiangshui of Longzhou County; (f) crystal fragment of alkaline feldspar and volcanic dust in bauxite, Kelan of Fusui County; (g) andesite detritus in aluminaceous mudstone, Baban of Chongzuo City; (h) andesite detritus and glomerscryst in aluminaceous mudstone, Baban of Chongzuo City; (i) basalt detritus and vitric fragment in aluminaceous mudstone, maroon idingite presenting olivine, Baban of Chongzuo City; (j) fragment of cumulative crystal of plagioclase and plastic detritus, Baban of Chongzuo City; (k) pyroxene fragments with ferruginous reaction edge and resorption texture, olivine crystal (white circles) shows low crystallinity; Baban of Chongzuo City; (l) iron-rich aluminaceous mudstone containing olivine crystal (blue ring) with graphic texture, and goethite replaced hematite, Baban of Chongzuo City; (m) all kinds of debris in paleosoil, and the xenolith of basalt debris displays reaction edge, showing porphyritic texture of andesite detritus, Baban of Chongzuo City
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（1）含铝岩系上部铝土质泥岩中的火山灰（图4a、b，图3薄片1），以客兰剖面为代表，图4a为石英斑晶，熔蚀结构显著，含有包裹体；图4b为同一铝土质泥岩中岩屑和晶屑，岩屑显示玻晶交织结构，应为安山岩屑，旁侧见一玄武岩屑，长条状长石构成的间隐结构，另有充填白色隐晶质的气孔，形成了杏仁，呈不规则粒状、半浑圆状、柱状，与玄武岩的浑园状杏仁，或流纹质火山岩的条状、弧角状气孔显著不同，右上部粒径较大的斑晶其亮边构造尚有残留，未见聚片双晶，应为碱性长石，出现碱性长石斑晶，暗示流纹岩质火山灰已掺杂其中。
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（2）铝土矿和铝土岩中的火山灰（图4c—f，图3薄片2—4），客兰和响水剖面均可见，图4c—d见有数个斑晶组成线斑结构，是安山岩典型的结构之一（常丽华等，2009），基质在单偏光下透光（图4c），但在正交偏下则大面积消光（图4d），应为隐晶质占多数，析出的玉髓（篮灰色）与灰白色的矿物（黏土矿物或长石）紧密交生，而外围包绕着铁质（深褐色），透射光下可见大量的浅绿色小斑点，应为火山尘；此外尚可见少量斑晶，具熔圆特点，析出玉髓，铁质较少，推测为长石斑晶。根据玻晶结构、线斑结构及局部间隐结构推断，火山灰以玄武质安山岩为主。图4e中碱性长石斑晶大小悬殊，大者隐约可见生长环带，熔蚀边向斑晶内凸进，沿解理亦发育熔蚀构造，小者可达尘级，相邻碎粒可拼，原颗粒应为斑晶，粉尘级晶屑极多，反映爆炸性喷发，喻示喷发岩浆挥发组分丰富或含水量高。图4f为铝土岩中的火山玻璃，橙红色，内部均质，两端略发育撕裂结造，有别于流纹质的须状撕裂结构，突起高，应为基性玻璃，其下部一岩屑中半定向构造较清晰，应为安山岩，周边大量长石斑晶和基质，斑晶未见辉石、橄榄石等，亦应为安山岩（常丽华等，2009），此外，另见较多的磁铁矿，呈它形至自形状。
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（3）铁铝质岩中的火山灰（图4g—m，图3薄片5），以岜板剖面为代表，图4g为铁质泥岩中的玄武安山岩屑局部发育放射状间隐结构。图4h（图3薄片6）为铁铝岩中的玄武质安山岩屑，具有定向的玻晶交织结构和局部间隐结构，上部可见二个聚晶，以长石为主，半定向。图4i（图3薄片7）为铝土质泥岩中部分为玄武岩屑，发育间隐结构，长石呈长条状，中空结构发育，橄榄石微晶发生褐红色伊丁石化，而玻晶交织结构发育者应为安山岩屑，左上角的灰色玻屑则缺乏气孔，铁质较少，突起高，应为安山质玻屑。图4j（图3薄片7）为铝土质泥岩中的长石聚晶和塑性玻屑，长石定向叠置，晶隙间充填少量后生矿物，已具备堆晶结构，旁侧塑性玻屑中气孔构造清晰可见。图4k—l（图3薄片8）为铝土质泥岩中的较大颗粒辉石斑晶，中间被熔蚀后快速冷却，析出铁质，边部熔蚀后再生成一层针铁矿壳，应为再循环晶（antecryst），可见五角形的橄榄石，文象结构（篮圈），析出磁铁矿，表明岩浆经历过降温，原岩浆为玄武质；另见一颗辉石干净质纯（白圈），无裂纹，无熔蚀，亦无生成新矿物的反应边，具尖锐边角，应为新生岩浆的产物，即转熔晶（peritectic crystal）。图4m（图3薄片9）为古土壤中的各类岩屑，其中早期玄武岩屑具有等厚的亮边，为捕虏体，安山岩屑发育斑状结构，长石斑晶呈短柱至条状，与玄武岩中的长条状、针状斑晶显著区别，基质中可见大量半定向的微晶，玄武岩捕虏体左下为一玻屑，沿裂隙显示被熔蚀，且气孔极少，突起高，显然不属于酸性岩浆而是安山质玻璃；玻璃成片状分布者同样为安山岩屑，因为玄武岩中的玻璃多为分散的填间组分（常丽华等，2009）。
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注：δCe=CeN/（LaN*PrN）1/2，δEu=EuN/（SmN*GdN）1/2；N：球粒陨石数值据 Boynton，1984。
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3.2 元素地球化学特征
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含铝岩系主量元素、微量元素、稀土元素分析结果见表1。无论是铝土矿层、泥岩、铁铝质岩，主量元素中的Fe、Ti的含量均较高，TFe2O3一般值12%~38%，最高值大于50%，变化大，TiO2一般值为2%~4%，最高值大于8%，相对高于于华北和黔北铝土矿含铝岩系显著提高（孙思磊等，2012；张莹华等，2013；Liu Xuefei et al.，2013；Luo Chaokun et al.，2022），亦高于国外已有数据报道的某些喀斯特铝土矿床如意大利的Sardinian（Giovanni et al.，2021），土耳其的Karaman（Nurullah，2013），仅希腊的Parnassos—Ghiona铝矿床略低于本区。
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亲铁元素Cr、V在整个含铝岩系中均很高，平均值分别为769.4×10-6、383.1×10-6，约是中国地壳（Cr: 63×10-6，V: 99×10-6；黎彤，1994）的12倍和4倍。
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稀土元素在表生作用下产生分馏，但δEu不受表生作用影响，仅与源岩相关，或在热液中活动性增强（刘英俊等，1984），一般而言，δEu越小，岩浆分异程度越高，反之则低，本区δEu变化于0.46~0.94，平均值为0.78，总体上属于低分异岩浆。LaN/YbN介于2.12~9.54，平均4.93，表明轻稀土富集。
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Nb与Ta、Zr与Hf具有相同的离子价态和相似的离子半径，均为高场强元素，在风化过程中相对稳定。本区含铝岩系中，Nb/Ta值为12.74~21.77，平均16.66，Zr/Hf值为33.24~40.68，平均36.95，相对球粒陨石对应值（Nb/Ta=19.9±0.6，Zr/Hf=34.3±0.3，Münker et al.，2003）和大陆平均地壳对应值（Nb/Ta降低至13.4，Zr/Hf则升高至36.7左右，Rudnick et al.，2004），显示超出球粒陨石和大陆地壳的参考值，变化范围大的特点。
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4 讨论
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图5 崇左地区上二叠统含铝岩系火山灰构造环境判别:（a）据Pearce，1995;（b）据Wood，1980
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Fig.5 The discrimination diagram of bauxite: (a) after Pearce, 1995; (b) after Wood, 1980
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4.1 火山灰源岩及构造背景的判别
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对本区的光薄片观察发现，石英晶屑多赋存于含铝岩系上部泥岩中（图4a），向上至含铝岩系顶板的海侵地层中石英斑晶则显著增多。角闪石、黑云母斑晶较为少见，暗示闪长质火山灰较少。火山灰以下部铁铝质岩中残留最多，玄武质安山岩屑占大多数，少量为玄武岩，玻屑数量多于晶屑，与酸性火山岩玻屑占据主导地位有显著区别；有些斑晶发生褐红色伊丁石化及出溶磁铁矿，可能原晶为橄榄石，个别辉石斑晶边部包绕等厚的磁铁矿（已转化为针铁矿），表明后期岩浆富铁；岩系上部泥岩仍见玄武岩屑和安山岩屑（图4b）；总体上，岩相学特征表明含铝岩系火山灰以玄武质安山岩为主。剖面向上出现石英、碱性长石斑晶，表明后期岩浆储库已衍生出流纹质岩浆。岩性组合显示为玄武岩—安山岩为主，类似于环太平洋的“安山岩线”（常丽华等，2009），发育于大洋板块与大陆板块的碰撞带上。
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Fe在氧化淋滤环境下被认为是经迁移再沉积的组分，在风化壳中组分变化大（程忠富等，1994），而在表生环境下，铁仅在pH＜5的溶液中具有较大的溶解度，一般中性条件下迁移能力弱，碱性条件下几乎不迁移（刘英俊等，1980），本区龙州响水剖面中w（Fe2O3）＞50%的铁矿层与泥岩、铝土岩互层状产出，在桂西地区含铝岩系中并不多见，考虑到岩石无变质和热液蚀变印迹，表明除了风化壳来源外，Fe的另一个来源应为火山灰；除Fe外，Ti的含量亦较高，w（TiO2）最高含量达7%~8%，Ti在表生环境中十分稳定，不易风化，泥岩中Ti含量高，显然不是搬运沉积所致，而应是火山灰沉积所致。
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利用不活动元素对（或组）对岩浆源构造背景进行解绎是有效的方法之一，这是由于风化过程中某些元素对（或组）具有协同变化特性，因而能基本保持原岩的属性信息（Wood，1980；胡艳华等，2009a，2009b）；其中，不活动元素对的Nb/Yb—Th/Yb图解（Pearce，1995）和Th—Hf—Ta图解为常用的方法。
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大量火山物质残存，可以类比钾质斑脱岩，采用不活动元素对进行构造环境判别。将本区含铝岩系相关元素投点到Nb/Yb—Th/Yb和Th—Hf—Ta图解中，可以看出，多数点在位于大陆弧和富集地幔之间，暗示俯冲流体对地幔进行过交代（图5a）。大多数落点在Th—Hf—Ta图解中处于钙碱性系列区域（图5b）。
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元素蛛网图表明，岩系富集LREE、Th、U、Pb，亏损HREE、高场强元素（HFSE）Nb、Ta、Sr，Ti则轻微亏损至轻微富集，若不考虑活动元素Sr、Ba、Rb，则余下不活动元素变化与大洋弧相似度最高（图6），表明含铝岩系沉积处于处于大洋弧的发展时期（郑永飞等，2015）。应该指出的是，含铝岩系自下而上的岩层中对应的LREEs、HFSEs、HREEs变化趋势基本保持一致，表明即使强烈风化淋滤成因的铝土矿化，对部分微量元素的影响不大，证明了不活动元素对（或组）在风化淋滤过程中的基本是同步变化的。含铝岩系上、中、下各相中蛛网图型式基本一致同时也说明它们具有同源特点，应为同一个岩浆储库的产物。
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Fig.6 Spider diagram of the Upper Permian bauxite-bearing rock series in Chongzuo area: (a) (b) from the author measured data; (c) from Zhang Qiliang et al., 2022; (d) from Zheng Yongfei et al., 2015
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Yu Wenchao（2016）对本区的铝土矿进行了锆石测年，获得加权平均年龄为262.6±1.2 Ma，同时利用锆石微量元素进行Nb/Hf*1000—Th/U及Hf/Th—Th/Nb投图，亦显示本区锆石来源于弧或造山带。乔龙（2016）获得桂西四个矿区（本区的扶绥柳桥、靖西新圩、平果太平、德保古美）的εNd（t）相似，为-5.9~0.1，初始n（87Sr）/n（86Sr）较低，为0.70529~0.70900，Nd模式年龄TDM为1.2~2.3 Ga，在~1.3 Ga较集中，εNd（t）的峰值为-3.2，兼具地幔和古老地壳特征，与海南岛弧花岗岩相一致。结合前人研究成果，本文认为火山灰来自岛弧。
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华南地区晚二叠世，仅本区西南部（当时应为南部）的古特提斯主洋正处于消减时期（图1a），形成大致近东西向展布的岛弧，在当时大洋季风的携带下，完全有条件提供大量的火山灰。古特提斯洋自晚石炭世晚期（~310 Ma）开始东向俯冲，至二叠纪—三叠纪之交大洋消失（冯庆来等，2023），期间发生多期的岛弧岩浆活动，如思茅地块西缘（南澜沧江构造带），存在4期岩浆活动，其年龄范围分别为 307~300 Ma、297~295 Ma、292~280 Ma 和 262~258 Ma；在长山构造带，前人针对二叠纪长英质火成岩的锆石测年数据集中在3组年龄值，即：296~276 Ma（花岗闪长岩）、274~252 Ma（黑云母花岗岩）、~261 Ma（流纹岩），它们均具有富集轻稀土（LREE）、富集大离子亲石元素（LILEs）、亏损高强场元素（HFSEs）中的 Nb、Ta、Ti，且表现 Sr、P 的负异常（钱鑫等，2022）。表明在二叠世主洋壳俯冲的背景下，弧后各分支洋亦相继发生俯冲消减，形成了岛弧，弧火山灰被海洋季风吹到桂西弧后盆地的碳酸盐台地中沉积，最终衍生为含铝岩系。
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4.2 岩浆补给
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斑晶的熔蚀结构，和反应边结构一样，被认为是岩浆房温度上升的标志，和不同环境下的晶体同时出现，捕虏晶出现等反常现象一样，均反映岩浆发生了混合。近年提出了转熔晶和再循环晶亦是岩浆混合标志的观点，再循环晶早于混合前形成，以生长边、反应边、熔蚀边为代表，而转熔晶晚于混合前产生（Couch et al.，2001; 马昌前等，2020）。本区出现的再循环晶转熔晶为辉石（图4k），主要特点是无熔蚀现象，既无边缘熔圆，亦无内部熔蚀麻点，是最晚阶段熔浆的产物，其富铁矿物属性指示该晚阶段熔浆具有基性岩浆性质。
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近年来对硅质岩浆火山作用机理的研究方兴未艾，主流观点认为，火山喷发需要岩浆储库注入额外的岩浆、热和流体使其激活，岩浆储库由岩浆房和晶粥组成，晶粥占主要地位，晶粥位于岩浆房的下部，岩浆储库可以在地壳中保持相对低温地长时间停留，在补给岩浆注入后晶粥发生活化，岩浆储库寿命得到延长；岩浆储库激活主要包括：岩浆搅和、液相线降低、晶粥重熔、流体出溶、体积增大，以致于在向上运移，熔浆抽离，从而引发火山；很多火成杂岩体是由多次岩浆补给组装的产物。
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聚晶屑或堆晶屑缘于晶粥的分解，岩浆管道和岩浆储库组成的岩浆通道系统既起输运岩浆和流体的作用，也是岩浆和晶粥储存和演化的场所。本区聚晶或堆晶屑主要由斜长石构成，定向结构发育，是晶体沉降及压实作用导致的面理特征（赵思狄等，2023），本区的长石堆晶屑出现（图4k），及大多数斑晶为斜长石，说明岩浆储库为安山质岩浆，岩浆储库中的堆晶被补给上来的岩浆机械分解，并被携带至浅部的岩浆房中等待喷发。
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含铝岩系的微量元素的变化体现为含量波动大，如表1所示，在风化条件下稳定的元素，即使在同一剖面中，亦显示极大的变化，如响水剖面的Th，最低为6.05×10-6，最高为13.05×10-6，Cr最低530×10-6，最高1150×10-6；变化幅度大可能也是岩浆补给的响应之一。
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微量元素中，Nb和Ta、Zr和Hf都为高强场元素，具有相同的离子价态（Nb和Ta呈+5价，Zr和Hf呈+4价）和相似的离子半径，因此具有相似的地球化学行为，与地幔演化相关的岩浆过程中很难分馏（Hofmann，1988），但在大陆地壳分异和演化过程中能发生分异（Dostal et al.，2000），如球粒陨石Nb/Ta=19.9±0.6，Zr/Hf=34.3±0.3（Münker et al.，2003），至MORB和OIB其Nb/Ta已低于球粒陨石，前者约为14.2，后者约为15.9±0.6，而Zr/Hf已略高于球粒陨石（34~42）（Büchl et al.，2002; Pfänder et al.，2007），至大陆陆壳，Nb/Ta降低至13.4，Zr/Hf则升高至36.7左右（Rudnick et al.，2004）。本区Nb/Ta（21.77~12.74）、Zr/Hf（33.24~40.68）不仅介于球粒陨石和大陆地壳之间，还超出其限定范围之外，表明火山灰岩浆源性质变化较大，高分异岩浆和低分异岩浆可以同时共存，可能只有岩浆房上涌，对已具高分异的岩浆储库进行补给，混合和不完全混熔所致；δEu变化于0.46~0.94，平均值为0.78，同样指示分异高和分异低的岩浆混合，岩浆储库在平静时期发生了轻微分异；亲铁元素Cr、V在整个含铝岩系中均很高，平均值分别为769.37×10-6、383.12×10-6，提示补给的岩浆为偏基性岩浆。
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5 结论
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（1）崇左地区二叠系含铝岩系中的火山灰丰富，类型为岩屑、晶屑、玻屑、火山尘；岩屑以玄武质安山岩为主，玄武岩次之，少量酸性火山灰，属钙碱性岩浆系列，类似于环太平洋“安山岩线”；元素地球化学特征表现为Fe、Ti、Cr、V及REE含量较高，富集LREE、Th、U、Pb，亏损Nb、Ta、Sr、HREE，具有岛弧岩浆特征。
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（2）与硅质岩浆类似，安山岩浆亦可发生岩浆补给；堆晶屑表明岩浆储库的存在和晶粥的分解，火山灰中部分晶屑显示为再循环晶、捕虏晶和转熔晶，表明岩浆补给；含铝岩系中不活动元素含量波动大，Nb/Ta、Zr/Hf变化范围大于球粒陨石—大陆地壳的范畴，δEu变化较大，显示高分异和低分异岩浆混合；火山灰源岩浆Fe、Ti、Cr、V含量高及总体低程度分异，指示补给的岩浆偏基性。
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摘要
桂西二叠系含铝岩系火山灰的研究偏重于与成矿的联系，而限定构造演化、岩浆活动的案例极少；近年来岩浆补给成为岩浆演化研究的前沿热点，崇左地区的含铝岩系火山灰极为丰富，为探讨岩浆活动提供了极佳的窗口。文章在野外调查、岩相学和元素地球化学分析基础上，尝试进一步厘清二叠系含铝岩系中火山灰性质和喷发机制。崇左二叠系含铝岩系中火山灰为岩屑、晶屑、玻屑及火山尘，岩屑主要为玄武质安山岩，次之为玄武岩，少量酸性岩，属于钙碱性系列，元素地球化学特征表现为Fe、Ti、Cr、V及REE含量较高，Cr平均值达769.37×10-6，稀土总量平均284.98×10-6，δEu变化于0.46~0.94，富集LREE、Th、U、Pb，亏损Nb、Ta、Sr、HREE，具有岛弧岩浆特征；堆晶屑表明岩浆储库的存在和晶粥的分解，火山灰中部分晶屑为再循环晶、捕虏晶和转熔晶，均表明发生了岩浆补给；含铝岩系中不活动元素含量波动大，Nb/Ta、Zr/Hf变化范围囊括球粒陨石—大陆地壳的范畴，δEu变化较大，显示高分异和低分异岩浆混合；火山灰源岩浆Fe、Ti、Cr、V含量高及总体低程度分异，指示补给的岩浆偏基性。
Abstract
Objectives: Studies on volcanic ash in bauxite-bearing rock series of Permian in western Guangxi were focused on its connection with mineralization, but there are hardly case about defining tectonic evolution and magmatic activity. In recent years, magma recharge has become a hot spot in the study of magmatic evolution, and abudant volcanic ashs in bauxite-bearing rock series in Chongzuo area is just an excellent window for observing magmatic activities.This paper attempts to further clarify the properties and eruption mechanism of volcanic ash in the Permian bauxite-bearing rock series.
Methods: Line investigation, zircon geochronology, microscopic research and element analysis.
Results: The volcanic ash of Permian bauxite-bearing rock series from Chongzuo area consists of detritus, crystal fragment, hyaloclastic fragment, volcanic dust. The detritus is mainly basaltic andesite, followed by basalt and a small amount of acidic rock, and composing a calc-alkaline series. The contents of Fe, Ti, Cr and V are high, among which the average value of Cr is 769.37×10-6, meanwhile the contents of rare earth are 121.9×10-6~433.0×10-6, with an average of 284.98×10-6, whereas δEu varies from 0.46~0.94, with an average of 0.78; It is rich in Th, U, Pb and LREE, but depletion in Nb, Ta, Sr and HREE. Fragment of cumulative crystal indicates the presence of magma reservoirs and the breakdown of the crystal mush. The andesitic volcanic ashes are mainly composed of antecrysts, few peritectic crystals and xenoliths, which reflect that magma recharge had been practised, and the content of inactive elements fluctuates greatly, and the variation range of Nb/Ta and Zr/Hf includes the chondrite — continental crust category, and the variation of δEu is large, indicating mixing of high differentiation and low differentiation magma.
Conclusions: The volcanic ash has derived from the oceanic arc, and magma for recharge were mafic.
