王泽洲：Mg和Zn同位素对高硅花岗岩成因的新启示：以喜马拉雅淡色花岗岩为例【GCA，2020】

发布时间：2020-11-17     作者：[科学研究院]张帅    阅读：25次

　　高硅花岗岩（SiO₂> 70 wt. %）十分富集强不相容元素，常与许多稀有金属矿床（如W、Sn、Nb、Ta）伴生，因此其成因格外受到关注。其中一个主要争议是高硅成分究竟时继承了源区特征（如源区存在碎屑沉积物）还是岩浆高度分异演化的结果。区分这两种成因模式对我们反演陆壳成分的演化过程至关重要。然而，由于高硅岩浆的结晶矿物组合与残余岩浆的主要成分非常类似，故仅通过简单比较主量元素含量很难判断高硅花岗岩是否经历过强烈分异。与低硅花岗岩相比，高硅花岗呈现巨大的Mg和Zn同位素变化（图1），因此Mg和Zn同位素有望对高硅花岗岩的成因提供新的制约。

　　针对上述科学问题，我校“金属同位素与壳幔物质循环”求真研究群体王泽洲博士，在其导师刘盛遨教授的指导下，联合其他合作者首次对喜马拉雅淡色花岗岩开展了系统的Mg和Zn同位素地球化学研究。研究发现，不同类型的喜马拉雅淡色花岗岩之间呈现显著的Mg和Zn同位素差异（图 1）。其中含石榴石淡色花岗岩的Mg同位素和重Zn同位素组成变化最大，并且同位素组成与指示岩浆分异的微量元素指标具有良好相关性，证明高硅花岗岩分异过程存在显著的Mg-Zn同位素分馏。模拟计算表面，含石榴淡色石花岗岩的Zn同位素变化可以通过岩浆分异晚期极少量热液流体的出溶解释（图2），而Mg同位素分馏是花岗岩分异晚期电气石和铁钛氧化物的分离结晶的结果（图3）。相较于其他类型淡色花岗岩，二云母淡色花岗岩的Mg和Zn同位素组成变化很小，受岩浆分异影响最弱，因此更能反映喜马拉雅淡色花岗岩源区的同位素组成。二云母淡色花岗岩具有比低硅火成岩更重的Mg同位素组成，暗示其源区存在碎屑沉积岩物质，进一步支持了喜马拉雅淡色花岗岩的“沉积岩源区”假说。

　　我们的研究表明Mg和Zn同位素能够有效地区分高硅花岗岩是否发生过强分异作用，同时利用高硅花岗岩的Mg-Zn同位素组成示踪源区组成时需慎重考虑岩浆分异作用对同位素分馏的影响。

　　上述成果发表于地球化学国际权威刊物《Geochimica et Cosmochimica Acta》上：Wang, Z. Z., Liu, S. A.*, Liu, Z. C., Zheng, Y. C., & Wu, F. Y. 2020.Extreme Mg and Zn isotope fractionation recorded in the Himalayan leucogranites. GeochimicaetCosmochimicaActa, 278: 305-321. [IF = 4.258]

　　全文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.09.026

　　图1 喜马拉雅淡色花岗岩Mg-Zn同位素组成与SiO₂含量相关图　

　　图2 流体出溶对喜马拉雅淡色花岗岩Zn含量和Zn同位素组成影响

　　图3分离结晶对喜马拉雅淡色花岗岩Mg同位素组成影响