李奇维，王强等-GCA：轻Fe同位素制约高硅花岗岩的三阶段演化过程
李奇维，王强等-GCA：轻Fe同位素制约高硅花岗岩的三阶段演化过程
随着科技的进步、能源转型和产业升级，稀有金属（如钨、锡、铌、钽、锂等）在高科技产业中的应用日益广泛，尤其在新能源汽车和航空航天等领域。然而，稀有金属资源的分布极为有限，许多关键矿产资源集中在少数国家或地区，寻找这些矿床并加大战略储备已成为全球各国的紧迫任务。稀有金属矿床通常与高分异（高硅）花岗岩密切伴生，因此，深入研究后者的成因对于该类矿床勘探具有重要意义。由于演化程度高，高硅花岗岩记录了岩浆体系向岩浆-热液体系的转换，有关高硅岩浆的分异机制、流体出溶过程及其与熔体的相互作用等问题，仍存在许多未解之谜。
近日，中国科学院广州地球化学研究所王强研究员团队联合中国科学院地球化学研究所赵军红研究员等，针对上述科学问题，对冈底斯弧古新世正嘎高硅花岗岩进行了详细的岩相学和Fe同位素分析，发现这些岩石普遍发育矿物交代结构（图1）。不同于高硅花岗岩具有重Fe同位素的传统观点，正嘎高硅花岗岩具有明显轻的Fe同位素组成，且Fe同位素随岩浆分异呈波浪状变化趋势（图2），说明高硅花岗岩的形成受控于三阶段过程（即黑云母与磁铁矿分离结晶、流体出溶、流体－熔体相互作用）。尽管流体出溶使高硅花岗岩的Fe同位素变重，但随后的流体－熔体反应使高硅花岗岩的Fe同位素降低，使之具有与原始岩浆相似的轻Fe同位素组成（图3）。
图1 正嘎高硅花岗岩的BSE和CL图
图2 正嘎高硅花岗岩的Zr/Hf、Mg同位素与Fe同位素图解
图3 酸性岩浆房中Fe同位素的三阶段演化模式图
该研究识别出高硅花岗岩的轻Fe同位素特点，与流体作用密切相关。这一发现为Fe同位素示踪高硅花岗岩成因，特别是流体的形成与演化提供了新的视角。相关成果在线发表于地球科学领域著名期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》，本研究受国家自然科学基金创新群体项目（42021002）和第二次青藏科考（2019QZKK0702）等项目的联合资助。