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范晶晶等-JGR-SE：在利用Mo-B同位素揭示中國中東部含礦埃達克質(zhì)巖石成因方面取得新進(jìn)展

撰稿：發(fā)布時(shí)間：2021-02-06

        斑巖型礦床是具有重大戰略意義的礦床類(lèi)型之一，提供了世界上約75%的Cu、20%的Au和50%的Mo。研究發(fā)現大多斑巖Cu ± Mo ± Au礦床與埃達克巖或埃達克質(zhì)巖石具有較強的相關(guān)性。因此，研究這些與礦化相關(guān)的埃達克巖或埃達克質(zhì)巖石的成因，可以對斑巖礦床成礦機制提供制約。中國中東部晚中生代發(fā)育了大量與斑巖Cu ± Mo ± Au礦化相關(guān)的埃達克質(zhì)巖石，主要分布于德興及長(cháng)江中下游地區。前人對這些巖石的成因認識還存有較大爭議，并提出了俯沖（或含沉積物）洋殼部分熔融、交代的巖石圈地幔部分熔融形成的巖漿的分離結晶作用、殘余的新生弧下地殼部分熔融以及拆沉的下地殼部分熔融形成的熔體與地幔相互作用等眾多成因模型。這些成因的多解性可能直接影響著(zhù)對中國中東部晚中生代大規模成礦機制的正確解讀。
        上述成因模型由于端元組成的重疊，如俯沖沉積物、交代地幔和下地殼，很難通過(guò)全巖元素地球化學(xué)和傳統放射性同位素組成加以區分。對此，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室巖石學(xué)學(xué)科組范晶晶（博士生）、王強研究員及其合作者利用Mo-B同位素體系來(lái)對上述問(wèn)題進(jìn)行探討，而研究對象選擇了德興及長(cháng)江中下游地區的沙溪、銅山口、封山洞與Cu ± Mo ± Au礦化相關(guān)的埃達克質(zhì)斑巖，主要包括石英閃長(cháng)斑巖、花崗閃長(cháng)斑巖及花崗斑巖等。
        分析結果表明這些埃達克質(zhì)巖石均具有較輕的Mo-B同位素組成，其中德興埃達克質(zhì)巖石全巖Mo同位素組成（δ^98/95Mo）為–0.31 ~ – 0.01‰，B同位素組成（δ¹¹B）為–17.65 ~ –11.49‰；長(cháng)江中下游地區埃達克質(zhì)巖石全巖δ^98/95Mo值為–0.5 ~ –0.2‰，δ¹¹B值為–14.48 ~ –9.53‰。進(jìn)一步研究揭示這些埃達克質(zhì)巖石的Mo-B同位素體系不受流體出溶、結晶分異及源區礦物殘留等過(guò)程影響。其δ^98/95Mo值與其La/Yb、La/Sm比值呈較好的正相關(guān)性（圖1），結合其具有比鄰區貧礦埃達克質(zhì)巖石相對高的Mg^#、Cr、Ni含量和Ni/Co、MgO/FeO_t比值及低的La/Yb、Sr/Y比值，揭示這些埃達克質(zhì)巖石可能經(jīng)歷了熔體-地幔反應。熔體-地幔反應不僅改變了熔體的埃達克質(zhì)特征，即降低了熔體的La/Yb、Sr/Y比值，而且造成了具有輕Mo同位素組成的初始埃達克質(zhì)熔體與具有重Mo同位素組成的地幔組分相混合（圖2）。

圖1德興及長(cháng)江中下游地區含礦埃達克質(zhì)巖石δ⁹⁸Mo與La/Yb、La/Sm比值相關(guān)性圖解

圖2德興及長(cháng)江中下游地區含礦埃達克質(zhì)巖石簡(jiǎn)單的La/Yb比值混合模擬

德興及長(cháng)江中下游地區埃達克質(zhì)巖石具有不同于板片來(lái)源的埃達克巖及MORB型榴輝巖的Mo體系（圖3a），且具有輕的B同位素組成，其δ¹¹B值與B含量并無(wú)明顯相關(guān)性（圖3b），表明德興及長(cháng)江中下游地區含礦斑巖的初始埃達克質(zhì)熔體可能來(lái)源于拆沉下地殼的部分熔融，并隨后與深部地幔橄欖巖發(fā)生了反應。德興及長(cháng)江中下游地區埃達克質(zhì)巖石的形成很可能與古太平洋板塊向西俯沖觸發(fā)的遠程效應所導致的陸內巖石圈伸展有關(guān)。而巖石形成過(guò)程中所經(jīng)歷的熔體-地幔反應很可能會(huì )改變深部地幔氧逸度，進(jìn)而有助于親銅元素及深部硫向地殼運移，并形成Cu ± Mo ± Au礦化。

圖3中國中東部含礦埃達克質(zhì)巖石Mo-B同位素體系與其它地質(zhì)儲庫對比

        研究成果近期正式發(fā)表于國際著(zhù)名固體地球科學(xué)期刊《Journal of Geophysics Research: Solid Earth》上。該研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2016YFC0600407）、國家自然科學(xué)基金（41630208、9185521）、中科院先導專(zhuān)項（XDA2007030402）等項目的聯(lián)合資助。
        論文信息如下：Fan, J.-J., Wang, Q.*, Li, J., Wei, G.-J., Wyman, D., Zhao, Z.-H., Liu, Y., Ma, J.-L., Zhang, L., Wang, Z.-L. 2020. Molybdenum and boron isotopic compositions of porphyry Cu mineralization-related adakitic rocks in central-eastern China: New insights into their petrogenesis and crust-mantle interaction. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125, e2020JB020474.
        論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JB020474

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