壳源岩浆作用的出现是地球区别于其他固体星球的突出表现之一。然而,壳源岩浆作用与幔源岩浆作用之间究竟存在何种联系?幔源岩浆在产生壳源岩浆的过程中起到了何种作用?它们是如何耦合的?不同来源的岩浆活动如何维系地幔与地壳的物质和能量交换?这些问题还不甚清楚。本文选取扬子地块南缘为研究区域,对其中的广西北部新元古代火成岩和越南北部早中生代火山岩开展了系统的矿物学、岩石学、地球化学、同位素地质学和地质年代学工作,从而探讨这些天然岩石露头背后蕴含的幔源和壳源岩浆作用的过程与耦合机制。一方面,本文通过对桂北地区新元古代高镁石英闪长岩的岩石成因研究,以及基性-超基性岩的源区熔融机制的探讨,研究了在俯冲-拼接带不同阶段幔源和壳源岩浆作用之间的耦合和解耦关系。另一方面,本文又通过对越北秀丽盆地二叠纪基性-酸性火山岩在深部地壳的岩浆演化过程的研究,分析了在与地幔柱有关的伸展背景下火山岩幕式演化和喷发的过程及幔源和壳源岩浆作用之间的耦合关系。进一步地,我们对比分析了不同构造环境下壳源岩浆与幔源岩浆的地球化学协变关系,基于定量化的模拟,对花岗质岩浆体系中的水含量进行了模拟和量化。出露于桂北本洞岩体南部的峒玛岩体中有约830 Ma的高镁石英闪长岩（SiO2=59～65wt%）,其 MgO 含量在 6.7～8.9 wt%之间,镁指数[Mg#=100×Mg/（Mg+Fe）]可达 69～73,明显区别于峒玛岩体主体的花岗闪长岩（MgO=3.4～3.8 wt%,Mg#=59～63）和本洞岩体的花岗闪长岩（MgO=1.4～1.9 wt%,Mg#=46～51）,是研究壳源和幔源岩浆作用耦合机制的良好对象。峒玛岩体这些高镁石英闪长岩具有极高的Cr（595～640ppm）和Ni（171～194 ppm）元素含量,甚至高于伴生的基性岩石。从高镁闪长岩和部分中镁花岗闪长岩中分选出的铬铁矿具有解耦的高铬指数[Cr#=100×Cr/（Cr+Al）]（平均值为75）和低镁指数（Mg#=0.34～2.51）以及低的Fe3+含量。铬铁矿中Cr#和Mg#的解耦,以及铬铁矿中包含石英和磷灰石的长英质矿物组合都指示了岩浆混合作用导致的不平衡触发的Mg-Fe交换。此外,高镁石英闪长岩还具有低La/Yb比值（6.8～8.5）和Sr/Y比值（2.1～3.1）以及明显的Nb和Ti的负异常以及Pb的正异常,类似赞岐高镁安山岩。桂北出露的高镁石英闪长岩和花岗闪长岩均具有富集的全岩Nd同位素组成,εNd（t）值为-3.2～-5.9,略高于伴生的基性岩。部分高镁石英闪长岩具有与全岩Nd同位素耦合的全岩Hf同位素特征,εHf（t）值为-6.0～-6.2,与伴生的桂北基性-超基性岩石类似,这些富集的Nd-Hf同位素特征表明地幔源区中有俯冲沉积物的加入从而发生流体交代作用。其余的高镁石英闪长岩具有解耦的全岩Nd-Hf同位素同位素特征,Hf同位素升高,产生具有类似中低镁花岗闪长岩的εHf（t）值（-1.8～+0.05）。基于这些岩石学和地球化学观察,本文对高镁石英闪长岩的岩石成因提出了两阶段的模型:1)具有富集Nd-Hf同位素特征的陆源沉积物在俯冲过程中发生部分熔融产生的流体与地幔源区发生流体交代作用;2)幔源的相对高镁的基性熔体与壳源的低镁花岗质熔体发生了不同比例的混合,形成了高镁石英闪长岩和中镁花岗闪长岩。同时,桂北约830 Ma高镁石英闪长岩的出露指示了江南造山带西段新元古代俯冲相关的交代作用的存在。另外,我们对比分析了桂北新元古代不同阶段基性岩的产生与壳-幔岩浆作用之间的联系,为江南造山带西段岩石圈地幔的演化提供新证据。野外证据表明,约830 Ma的宝坛基性岩出露有与之伴生的闪长质-花岗质岩石,而约770 Ma的龙胜基性-超基性岩则没有伴生的酸性岩浆出露。对于这两类基性岩的源区特征和地球化学性质的差异,我们进行的全岩温度-压力-水含量的估算表明,约830Ma的宝坛基性岩具有高SiO2（53～57 wt%）和低Mg#（28～42）的特征,说明岩浆经历了一定程度的演化,其相对富集的Nd-Hf同位素[εNd（t）=-8.25～-0.90,εHf（t）=-6.27～-2.01]特征指示了岩浆源区为深度小于60 km的交代地幔楔的含水熔融。侵位到下地壳底部的岩浆为地壳熔融提供了水和热,为宝坛地区酸性岩浆的形成提供了条件。不同的是,约770Ma的龙胜基性岩具有低SiO2（37～50 wt%）和相对高Mg#值（37～65）,稀土元素（REE）配分型式总体上类似于洋岛玄武岩（OIB）,但其Nb（2.9～26.7）值则明显低于OIB（Nb=67）。此外,龙胜基性岩相对亏损的Nd同位素[εNd（t）=-1.28～+3.06]特征,与Hf同位素[εHf（t）=+2.63～+6.65]基本耦合,这些地球化学特征说明龙胜约770 Ma的基性岩形成于造山后伸展的构造环境下,为亏损的软流圈地幔上涌过程中发生熔融的产物,其源区深度估算的最大值可达140 km。桂北地区两类基性岩的成因差异指示了它们的源区经历了从交代的岩石圈地幔向亏损的软流圈地幔的转变,为江南造山带西段新元古代俯冲相关的造山和拆沉提供了新的证据。同时二者在幔源和壳源岩浆之间的耦合上存在明显的差异,表明水可能是两种不同组合岩浆共生与否的关键因素。而俯冲带环境更有利于水的循环,更有利于地壳物质发生部分熔融而产生酸性岩浆。相反,在俯冲结束以后,水的缺乏使得酸性岩浆的产生减少。为了进一步探讨幔源和壳源岩浆作用之间的耦合关系,本文探讨了地幔柱环境下高硅火山岩的形成和演化。越南北部秀丽盆地出露的二叠纪基性岩具有高的TiO2含量和典型的OIB的元素地球化学和同位素特征,与峨眉山地幔柱作用有关,而相伴生的酸性火山岩具有类似A型花岗岩的地球化学特征,高场强元素富集,结晶分异作用强,形成时代在260～252Ma之间。根据酸性火山岩的SiO2含量高低,可以分为两类:高硅的火山岩（SiO2>73 wt%）具有260～253 Ma的锆石U-Pb定年结果;相对低硅的岩石（63 wt%<SiO2<73 wt%）形成于254～252 Ma。此外,根据全岩锆饱和温度计的计算结果,高硅火山岩比相对低硅的岩石具有更高的熔体温度（950～1100℃ vs.890～1010℃）。Rhyolite-MELTS模拟表明,秀丽盆地高度分异的酸性火山岩不是基性岩浆直接分异的结果。全岩Na2O、K2O、Rb含量,以及Rb/Sr、Zr/Nb 比值随SiO2含量的演化趋势也指示了秀丽盆地火山岩中斜长石,钾长石和磷灰石多期次的分离结晶过程。模拟结果表明,秀丽盆地火山岩是相对贫水（H2O<0.3 wt%）的岩浆在△FMQ≤+1的氧逸度条件下形成的。长英质的岩浆房演化过程中,约260～253 Ma高硅火山岩在高温下喷发,使得相对贫硅的残余熔体在岩浆房冷却过程中（约254～252 Ma）喷出。秀丽盆地的酸性火山岩表明地幔柱环境下,酸性岩浆并非是基性岩浆同源演化产物,而是地幔柱诱发地壳熔融产生的酸性岩浆房阶段性分异的结果。之所以在这里能产生稍晚的壳源岩浆与幔源岩浆的耦合,主要是地幔柱的高温效应所引起,在这个过程中,即使不需要太多的水,一样可以产生较多的壳源岩浆。通过以上对俯冲-拼接带和地幔柱环境下幔源和壳源岩浆耦合机制的研究,水和热的作用都不可忽视。其中,如何限定岩浆体系中的水含量,是研究花岗岩成因和演化的重要问题。水的存在会影响岩浆演化的物理和化学过程:水可以降低熔融温度,降低熔体粘度,抑制相平衡,以及控制岩浆冷却过程中潜伏热的释放。因此,我们希望通过岩浆演化过程中的成分变化,来限定结晶体系中的水含量。通过MELTS软件的模拟结果我们发现:水在基性岩浆向中酸性端元演化的过程中具有重要作用。具体来说,水的存在拓宽了长英质熔体的结晶区间,即残余熔体分数F的分布范围（0≤F≤1）。在贫水条件下（H2O<0.5wt%）,只有当F<0.2时,才有SiO2含量升高,即花岗质岩浆出现;而在富水的条件下,花岗质岩浆的稳定区域更宽（F<0.6）。因此SiO2-F湿度计可以用作指示花岗岩的水含量。为了验证SiO2-F湿度计的可靠性,我们收集了不同构造环境的岩浆岩数据,利用岩浆分异不同阶段中不相容元素（Th或者K）的丰度（C）相对于初始岩浆的丰度（C。）比值,计算出岩浆演化过程中的残余熔体分数F,即F=Co/C。在SiO2-F趋势图中,我们发现岛弧岩浆的分异需要较高的水含量,而板内和洋中脊环境下的岩浆中的水较少,这与现有的认识是一致的,验证了 SiO2-F湿度计的可靠性。另外,我们的数据统计发现,太古宙TTG具有与现代岛弧岩石类似的SiO2-Mg#演化趋势,或指示了相似的岩石成因条件。因此,通过对岩浆体系中水含量的量化,可以揭示地壳和地幔来源岩浆作用的耦合机制。