科学研究

邱昆峰:电气石成分和硼同位素:岩浆-热液流体成矿潜力探针【AM,2021】
2021-10-11 阅读:30021

岩浆-热液成矿作用差异性的原因存在“源区不同”和“过程不同”两种认识分歧。解决这一分歧需要精细厘定成矿流体的来源与演化,揭示成矿过程。电气石是岩浆热液矿床中广泛发育的矿物,其稳定性使其化学成分和同位素信号记录了热液流体的原始信息,是解决岩浆热液成矿作用差异性、进行成矿潜力评价的理想矿物。

针对上述科学问题,“成矿动力学”高等学校学科创新引智基地和“岩浆-热液演化与金属成矿”求真研究群体成员邱昆峰教授在邓军教授指导下,依托教育部青年长江学者特聘教授奖励计划、北京市科技新星计划和国家自然科学基金项目,以我国西秦岭夏河-合作矿集区同时代、同源区、同成因但成矿性不同的三个花岗质岩体为研究对象,选择岩体中广泛发育的电气石开展详细的矿物学和矿物原位地球化学研究,取得如下创新性认识:

1、三个岩体的电气石化学成分相似,表明其源区一致。但显示出截然不同的化学元素替代关系。不成矿的达麦岩体电气石成分的替代关系为XAl(NaMg)1,表明成矿流体具有低盐度和相对还原特征。成矿的德乌鲁和美武岩体电气石发育成分环带,从核部向边部,替代关系由Fe2+Mg1突变为Fe3+Al1,表明岩浆热液流体由相对还原条件快速转变为相对氧化条件。同时,硼同位素(δ11B)从核部向边部突然降低(5‰)。剧烈的去气作用可能是硼同位素产生巨大分馏、成矿流体氧化程度增强、金属大量沉淀的原因。

2、电气石的化学成分和同位素组成可以精细厘定岩浆-热液流体演化并有效评估岩体成矿潜力。替代关系为XAl(NaMg)1的电气石表明其母岩成矿潜力较低,替代关系发生变化、硼同位素发生明显分馏的电气石表明其母岩成矿潜力较高。

3、成矿流体的演化程度和成矿物理化学环境的变化程度是相同源区岩浆-热液成矿作用差异性的根本原因。研究提出的成矿潜力评价指标不仅适用于特定岩体,也可以应用于碎屑电气石,服务于区域矿产勘查工作。


图1 三个岩体的代表性电气石形态及硼同位素值(‰)



图2 三个岩体的代表性电气石化学成分


上述研究成果发表在地质学国际权威刊物《American Mineralogist》上:Qiu, K.F., Yu, H.C., Callum H., Huang, Y.Q., Yang, T., Deng, J. 2021. Tourmaline composition and boron isotope signature as a tracer of magmatic-hydrothermal processes. American Mineralogist 106: 1033-1044. [IF2020= 3.003]

全文链接:https://doi.org/10.2138/am-2021-7495