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近日，中國科大黃方教授團隊利用金屬穩(wěn)定同位素，在流體活動稀有金屬運移和富集過程的研究中取得了系列進展。研究成果于近期發(fā)表在《Earth and Planetary Science Letters》《Geochimica et Cosmochimica Acta》等國際知名學術期刊上。

戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)對于國家經(jīng)濟和安全意義重大。稀有金屬元素的超常富集是戰(zhàn)略金屬成礦學研究的核心問題，而熱液流體為稀有金屬成礦提供了物質(zhì)來源和運移載體。傳統(tǒng)手段只能間接了解成礦物質(zhì)的來源，流體活動金屬的穩(wěn)定同位素則可直接示蹤稀有金屬的來源，揭示成礦元素在地殼和地幔中的運移與富集成礦過程。鋇（Ba）和銣（Rb）均為流體活動性元素，其同位素體系在示蹤流體活動金屬元素的富集機制方面具有先天優(yōu)勢。但是由于Ba和Rb是微量元素，其穩(wěn)定同位素的分析非常困難，國際上相關的研究極少。

華南侏羅紀騎田嶺花崗巖和鎢錫成礦關系密切，是我國著名的錫多金屬礦床產(chǎn)地。在前期建立的高精度金屬穩(wěn)定同位素分析方法的基礎上，該團隊發(fā)現(xiàn)騎田嶺花崗巖具有很輕的Ba同位素組成，和Sn的富集緊密相關。這個結果表明在巖漿-熱液演化過程中，具有低δ138/134Ba的深部巖漿流體可以有效地將富集于不同深度的Sn運移至巖漿房頂部，為大型/超大型Sn礦床提供物質(zhì)來源（圖1），從而解決了長期爭議的Sn來源問題。

圖1.穿地殼巖漿系統(tǒng)中以巖漿流體為載體的物質(zhì)運移過程示意圖

該團隊進一步測量了產(chǎn)自青藏高原的康巴淡色花崗巖的Ba和Rb同位素組成。這些花崗巖由變沉積巖熔融形成，在大陸造山帶的背景下高度演化，富集Li、Rb、Be等關鍵金屬，具有重要的找礦意義。測量結果表明，康巴淡色花崗巖具有明顯偏輕的Ba同位素組成，其Rb同位素組成則比平均大陸上地殼顯著偏重（圖2）。這些偏輕的Ba同位素和偏重的Rb同位素組成不是分離結晶、部分熔融、化學風化過程和源區(qū)過程造成的，而是一致的反映了來自深部巖漿的流體特征。兩個流體活動元素的同位素聯(lián)合示蹤，對于研究示蹤巖漿-熱液過程有明顯優(yōu)勢。

圖2.康巴淡色花崗巖與上地殼的Rb-Ba同位素組成對比

這些論文的第一作者分別為胡霞特任副研究員和博士生鄧庚辛，通訊作者為黃方教授，合作者包括中科院地質(zhì)地球所劉小馳副研究員和南京大學章榮清副教授等。相關研究得到了國家自然科學基金委和科技部的支持。

論文鏈接：

Xia Hu, Xiaoyun Nan, Xiaochi Liu, Fang Huang*, 2022. Rubidium isotope compositions of the average upper continental crust and the Himalayan leucogranites: implications for magmatic-fluid interaction. Geochimica et Cosmochimica Acta.https://doi.org/10.1016/j.gca.2022.09.015

Gengxin Deng, Dingsheng Jiang, Rongqing Zhang, Jian Huang, Xingchao Zhang, Fang Huang*, 2022. Barium isotopes reveal the role of deep magmatic fluids in magmatic-hydrothermal evolution and tin enrichment in granites. Earth and Planetary Science Letters.https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117724

（地球和空間科學學院、科研部）