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范晶晶等-GCA：在揭示地殼深熔過(guò)程中B-Mo同位素分餾機制方面取得新進(jìn)展

撰稿：發(fā)布時(shí)間：2021-02-06

        花崗巖是大陸地殼的重要組成部分，除了少部分花崗巖來(lái)自幔源以外，大多數花崗巖形成于地殼深熔。深熔花崗巖通常具有復雜的元素及同位素地球化學(xué)特征，對于這種熔體成分多樣性，主要是受源區過(guò)程控制還是受后期分異過(guò)程控制，一直備受學(xué)界爭議。而理清這兩種過(guò)程的相對貢獻對理解大陸地殼演化具有重要意義。B和Mo同位素體系已被越來(lái)越多地應用于研究巖漿的形成及演化，且可能為解決上述爭議提供思路，然而B(niǎo)和Mo在地殼深熔過(guò)程中的地球化學(xué)行為仍然不清楚。
        淡色花崗巖被認為是典型的地殼深熔產(chǎn)物，但同時(shí)又代表地殼最分異的部分。云母和長(cháng)石是淡色花崗巖中的主要組成礦物，又是其源區熔融反應的主要參與者，而且是B和Mo元素的主要控制相。因此，淡色花崗巖是解決上述問(wèn)題的理想對象。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、馬林副研究員及其合作者對喜馬拉雅錯那洞淡色花崗巖（富黑云母花崗巖、二云母花崗巖、含石榴石白云母花崗巖）開(kāi)展了詳細的礦物學(xué)，元素及Sr-Nd-B-Mo同位素地球化學(xué)研究，主要取得了以下認識：
        1）    富黑云母花崗巖并不代表巖體中早期最不演化的組分，其相對高的Fe₂O₃、MgO、TiO₂、Zr、REE含量，變化較大的Sr-Nd同位素組成（圖1），以及其中具有熔融殘余特征的黑云母，表明可能是源區殘余黑云母及磷灰石等礦物攜帶的結果。
        2）    二云母花崗巖Sr-Nd同位素表現出正相關(guān)變化趨勢，而這種現象也出現在夏如和Manaslu淡色花崗巖（圖1），這是無(wú)法用分離結晶來(lái)解釋的，而可能是非實(shí)比部分熔融并耦合副礦物溶解的結果：熔融體系水活度增加會(huì )促進(jìn)長(cháng)石和獨居石溶解，使熔體向低⁸⁷Sr/⁸⁶Sr、低ε_Nd(t)的方向演化。

圖1 錯那洞淡色花崗巖及喜馬拉雅其它地區淡色花崗巖Sr-Nd同位素圖解

圖2 錯那洞淡色花崗巖B同位素與Rb-Sr-Ba體系相關(guān)性圖解

        3）    二云母花崗巖的B體系與Rb-Sr-Ba體系呈較好的相關(guān)性（圖2），這種相關(guān)性可能指示兩種機制，一是分離結晶作用，二是熔融程度的差異。對分離結晶過(guò)程中B同位素變化模擬發(fā)現，即使100%長(cháng)石分離結晶也不能解釋二云母花崗巖的B同位素變化（圖3a-c），因此，二云母花崗巖的B同位素組成可能主要受源區熔融過(guò)程控制。熔體B同位素逐漸變重可能是由于源區長(cháng)石熔融比例增加造成的，或者是在熔融過(guò)程中形成了富輕B同位素的富Al礦物，如夕線(xiàn)石。含石榴石白云母花崗巖B同位素變化與二云母花崗巖變化趨勢相反（圖2），可能主要是晶體-熔體分異與熔體-流體反應共同作用的結果，模擬結果也證實(shí)如此（圖3d）。
        4）    二云母花崗巖與含石榴石白云母花崗巖的Mo同位素顯示與B同位素一致的變化趨勢（圖4），對于二云母花崗巖，其礦物Mo同位素組成與熔體一致，因此，其Mo同位素變化可能也主要受熔融過(guò)程中長(cháng)石貢獻比例所控制，而含石榴石白云母花崗巖Mo同位素隨巖漿演化程度增加而變重是分離結晶還是流體作用或者兩者共同作用的結果，還需進(jìn)一步討論。
        5）    深熔花崗巖的組分變化主要受控于源區過(guò)程其次為淺部侵位過(guò)程的晶體-熔體分異及可能伴隨的熔體-流體作用；B-Mo同位素體系可以用作示蹤深熔熔體產(chǎn)生及分異的有效工具。

圖3 錯那洞淡色花崗巖B同位素地球化學(xué)模擬

圖4 錯那洞淡色花崗巖Mo同位素體系與元素相關(guān)性圖解

        該研究成果近期正式發(fā)表于國際著(zhù)名地球化學(xué)期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上。該研究獲得了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（2019QZKK0702）、中科院先導專(zhuān)項（XDA2007030402）、國家自然科學(xué)基金（41630208、42021002、91855215）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2016YFC0600407）以及中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )（2017404）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., Ma, J.-L., Ma, L.*, Li, Q.-W., Jiang, Z.-Q., Zhang, L., Wang, Z.-L., Zhang, L. 2021. Boron and molybdenum isotopic fractionation during crustal anatexis: Constraints from the Conadong leucogranites in the Himalayan Block, South Tibet. Geochimica et Cosmochimica Acta, 297, 120-142.
        論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703721000089

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范晶晶等-GCA：在揭示地殼深熔過(guò)程中B-Mo同位素分餾機制方面取得新進(jìn)展

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