穩(wěn)定Mo同位素體系已被越來(lái)越多地用于研究俯沖相關(guān)的殼-幔物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，這主要基于俯沖板片釋放的流體相對(duì)富集重Mo同位素，而俯沖沉積物和殘余洋殼熔體相對(duì)富集輕Mo同位素。然而，Mo同位素在巖漿演化過(guò)程，如晶體-熔體分異和熔體-流體相互作用中的行為仍然存在較大爭(zhēng)議。如前人對(duì)愛(ài)琴海島弧火山巖系列研究發(fā)現(xiàn)，角閃石和黑云母等礦物分離結(jié)晶會(huì)造成殘余熔體相對(duì)富集重Mo同位素，然而對(duì)小安德列斯島弧火山巖系列的研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯Mo同位素分餾。高硅花崗巖可在相對(duì)高溫（高達(dá)900 ℃）下形成，在相對(duì)低溫（低至< 600 ℃）下固結(jié)，因此能夠記錄非常長(zhǎng)的巖漿演化歷史。這種長(zhǎng)期的巖漿房演化通常伴隨著晶體-熔體分異、流體飽和及移除等過(guò)程。因此，高硅花崗巖是研究巖漿演化過(guò)程中Mo同位素行為的理想對(duì)象。
針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州地化所、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心巖石學(xué)學(xué)科組博士后范晶晶、王強(qiáng)研究員及其合作者選擇對(duì)藏南岡底斯巖基中一套同源且分異的高硅花崗巖系列巖石（黑云母花崗巖+含石榴石二云母花崗巖）開(kāi)展詳細(xì)的全巖及單礦物Mo同位素研究，主要取得了以下進(jìn)展：
1. 闡明了晶體-熔體分異過(guò)程：黑云母花崗巖具有低的Mo含量（0.02~0.07 ppm）和高的δ98/95Mo比值（-0.54~0.22‰），含石榴石二云母花崗巖具有相對(duì)高的Mo含量（0.03~2.12 ppm）和低的δ98/95Mo比值（-0.97~-0.41‰），這種隨巖漿分異程度增加Mo含量升高，Mo同位素組成變輕的變化趨勢(shì)（圖1a-b），主要是富重Mo同位素的長(zhǎng)石、黑云母和磁鐵礦等礦物分離結(jié)晶的結(jié)果（圖1e）。這種與前人研究不一致的礦物-熔體Mo同位素分餾，主要受控于硅酸鹽熔體的化學(xué)組成。
圖1. 正嘎花崗巖全巖Mo體系與元素相關(guān)性（a-d）及礦物-全巖（e）、礦物-礦物（f）間Mo同位素分餾圖解
2. 揭示了礦物間Mo同位素不平衡機(jī)理：正嘎花崗巖共存的礦物間Mo同位素分餾并未落于斜率為1的平衡線上（圖1f），表明礦物間Mo同位素的不平衡。這種不平衡并不是因?yàn)榇嬖诨瘜W(xué)擴(kuò)散或熱擴(kuò)散，而是高硅晶粥體中，由于熔體高的粘度以及晶體與殘余熔體間低的密度差導(dǎo)致的不同層位結(jié)晶礦物堆積的結(jié)果。
3. 查明了熔體-流體反應(yīng)過(guò)程：從正嘎黑云母花崗巖到含石榴石二云母花崗巖，Mo同位素降低的趨勢(shì)并不是線性的（圖1b），其中含石榴石二云母花崗巖可根據(jù)其Mo體系與重稀土元素Y（圖1c-d）、Ho、Dy的變化劃分為兩組，這與該兩組巖石內(nèi)分別出現(xiàn)的巖漿型石榴石和熱液型石榴石相一致，分別是熔體繼續(xù)分離結(jié)晶和最后固結(jié)階段相對(duì)封閉體系下熔體-流體反應(yīng)的結(jié)果，前者造成熔體δ98/95Mo比值進(jìn)一步降低，而后者則抑制了該比值進(jìn)一步降低（圖2）。
圖2. 正嘎花崗巖晶體-熔體分異與熔體-流體作用過(guò)程Mo同位素分餾模擬
因此，高硅花崗巖的Mo同位素變化主要是晶體-熔體-流體共同作用的結(jié)果，這三相的分離對(duì)于理解大陸地殼分異以及金屬成礦具有重要意義。在早期巖漿演化過(guò)程中，晶體-熔體分異占主導(dǎo)地位，相對(duì)低的巖漿黏度可以促使晶體有效結(jié)晶分離；而在中-上地殼高黏度的硅質(zhì)晶粥體系統(tǒng)中，由于不能有效分離而導(dǎo)致的晶體堆積通常會(huì)造成礦物間同位素的不平衡；從晶粥體中提取的間隙熔體會(huì)進(jìn)一步分離結(jié)晶，并與巖漿晚期飽和流體共存，該流體能否從體系中逃逸主要取決于熔體的結(jié)晶度，而高結(jié)晶度（>75vol.%）下的流體圍陷則會(huì)造成巖漿固結(jié)階段的熔體-流體反應(yīng)（圖3）。
圖3. 正嘎花崗巖巖漿房晶體-熔體-流體演化過(guò)程
綜上，Mo同位素體系可作為示蹤高硅花崗巖巖漿演化過(guò)程的有效工具。 相關(guān)研究成果近期發(fā)表在國(guó)際地球化學(xué)權(quán)威期刊Geochimica et Cosmochimica Acta上，該研究受中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、第二次青藏科考、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金和所長(zhǎng)基金等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。
論文信息：Fan Jing-Jing (范晶晶), Wang Qiang* (王強(qiáng)), Ma Lin (馬林), Li Jie (李杰), Zhang Xiu-Zheng (張修政), Zhang Le (張樂(lè)), Wang Zi-Long (王子龍), 2022. Extreme Mo isotope variations recorded in high-SiO2 granites: Insights into magmatic differentiation and melt–fluid interaction. Geochimica et Cosmochimica Acta, in press.
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