隨著科技的進步、能源轉型和產業升級，稀有金屬（如鎢、錫、鈮、鉭、鋰等）在高科技產業中的應用日益廣泛，尤其在新能源汽車和航空航天等領域。然而，稀有金屬資源的分布極為有限，許多關鍵礦產資源集中在少數國家或地區，尋找這些礦床并加大戰略儲備已成為全球各國的緊迫任務。稀有金屬礦床通常與高分異（高硅）花崗巖密切伴生，因此，深入研究后者的成因對于該類礦床勘探具有重要意義。由于演化程度高，高硅花崗巖記錄了巖漿體系向巖漿-熱液體系的轉換，有關高硅巖漿的分異機制、流體出溶過程及其與熔體的相互作用等問題，仍存在許多未解之謎。
近日，中國科學院廣州地球化學研究所王強研究員團隊聯合中國科學院地球化學研究所趙軍紅研究員等，針對上述科學問題，對岡底斯弧古新世正嘎高硅花崗巖進行了詳細的巖相學和Fe同位素分析，發現這些巖石普遍發育礦物交代結構（圖1）。不同于高硅花崗巖具有重Fe同位素的傳統觀點，正嘎高硅花崗巖具有明顯輕的Fe同位素組成，且Fe同位素隨巖漿分異呈波浪狀變化趨勢（圖2），說明高硅花崗巖的形成受控于三階段過程（即黑云母與磁鐵礦分離結晶、流體出溶、流體－熔體相互作用）。盡管流體出溶使高硅花崗巖的Fe同位素變重，但隨后的流體－熔體反應使高硅花崗巖的Fe同位素降低，使之具有與原始巖漿相似的輕Fe同位素組成（圖3）。
圖1 正嘎高硅花崗巖的BSE和CL圖
圖2 正嘎高硅花崗巖的Zr/Hf、Mg同位素與Fe同位素圖解
圖3 酸性巖漿房中Fe同位素的三階段演化模式圖
該研究識別出高硅花崗巖的輕Fe同位素特點，與流體作用密切相關。這一發現為Fe同位素示蹤高硅花崗巖成因，特別是流體的形成與演化提供了新的視角。相關成果在線發表于地球科學領域著名期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》，本研究受國家自然科學基金創新群體項目和第二次青藏科考等項目的聯合資助。
論文信息：Li, Q.W., Wang, Q.*, Ma, L., Kerr, A.C., Fan, J.J., Zhao, J.H., Gu, H.O., Wang, W. and Su, Z.K., 2025. Light iron isotopes in high-silica granites record fluid evolution in magmatic-hydrothermal systems. Geochimica et Cosmochimica Acta,?in press,?DOI: 10.1016/j.gca.2024.12.034.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2024.12.034
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