高分異花崗巖作為大陸地殼成熟度的標(biāo)志，其源區(qū)和成因蘊(yùn)含著探索大陸地殼生長、巖石圈演化及區(qū)域構(gòu)造發(fā)展等重要信息，此外，高分異花崗巖具有成礦專屬性，往往與稀有金屬礦產(chǎn)密切相關(guān)。然而，控制花崗巖高度分異和稀有金屬礦化的機(jī)制尚不清楚。針對以上問題，吉林大學(xué)葛文春教授科研團(tuán)隊選取大興安嶺南段早白堊世貧礦高分異花崗巖開展鋯石微量和U-Pb-O-Hf同位素、全巖主微量和Sr-Nd-Pb同位素的分析測試（圖1），并與周圍同期花崗巖堆晶體和稀有金屬花崗巖進(jìn)行綜合對比，揭示了高分異花崗質(zhì)巖漿形成和演化的過程，并探討了影響高分異花崗巖稀有金屬礦化的關(guān)鍵因素。具體研究成果如下：
圖1（A）中國東北構(gòu)造簡圖；（B）大興安嶺南段地質(zhì)圖。五角星代表取樣位置
1. 確定了高分異花崗巖的源區(qū)組成。高分異花崗巖屬于高分異I型花崗巖，主要造巖礦物和副礦物共同的分離結(jié)晶在其形成過程中起到了至關(guān)重要的作用。鋯石O-Hf和全巖Sr-Nd-Hf同位素組成指示早白堊世高分異花崗巖起源于年輕弧型下地殼與古老陸殼基底的重熔，并可能存在再循環(huán)遠(yuǎn)洋沉積物的貢獻(xiàn)（圖2）。
圖2大興安嶺南段早白堊世高分異花崗巖的全巖Sr-Nd-Hf和鋯石O-Hf同位素圖解
2. 建立了穿地殼晶粥模型。研究區(qū)高分異花崗巖與林東-扎魯特地區(qū)低硅花崗巖具有相近的成巖年齡與同位素組成，暗示它們密切的成因聯(lián)系。而高分異花崗巖具有較低的Eu/Eu*比值和Sr含量，具有明顯的抽提熔體趨勢。此外，瑞利分餾模擬結(jié)果顯示預(yù)測的抽提熔體和堆晶分別與研究區(qū)高分異花崗巖和林東-扎魯特低硅花崗巖完美契合（圖3）。結(jié)合東北地區(qū)早白堊世的地球動力學(xué)背景，認(rèn)為在早白堊世時期幔源巖漿的底墊作用和氣體壓濾作用共同促進(jìn)了地殼淺部晶粥儲庫的再活化，并促使了高硅熔體的抽提，從而產(chǎn)生了大興安嶺南段較大規(guī)模的早白堊世高分異花崗巖（圖4）。
圖3大興安嶺南段高硅花崗巖與林東-扎魯特地區(qū)低硅花崗巖堆晶體的元素含量協(xié)變圖
圖4大興安嶺南段早白堊世高分異花崗巖成因卡通圖
3. 探討了控制高分異花崗巖稀有金屬礦化的機(jī)制。與研究區(qū)花崗巖相比，維拉斯托稀有金屬花崗巖具有更高的DI以及更低的雙胞胎元素比值（Zr/Hf、Nb/Ta、Y/Ho、K/Rb），進(jìn)一步證明強(qiáng)烈的高度分異作用是控制大興安嶺南段稀有金屬成礦的關(guān)鍵因素（圖5）。而雙胞胎元素比值和TE1,3值之間的負(fù)相關(guān)性指示維拉斯托稀有金屬花崗巖相比于貧礦高分異花崗巖經(jīng)歷了強(qiáng)烈的熔流體相互作用（圖5）。因此，I型花崗質(zhì)巖漿稀有金屬礦化可能是高分異程度和強(qiáng)熔流體相互作用相耦合的結(jié)果。
圖5大興安嶺南段貧礦高分異花崗巖與稀有金屬花崗巖成分對比圖
以上研究成果近期發(fā)表在地學(xué)領(lǐng)域國際重要期刊《GSA Bulletin》上，吳浩然博士研究生為論文第一作者，葛文春教授和楊浩副教授為論文共同通訊作者。該工作由國家自然科學(xué)基金（92062216、41888101和42102046）和中科院地質(zhì)與地球物理研究所重點部署項目（IGGCAS-202205）聯(lián)合資助。研究的詳細(xì)信息請參考原文。
論文信息：
Hao-Ran Wu, Hao Yang*, Wen-Chun Ge*, M. Santosh, Jia-Hao Jing, Zheng Ji, Yan Jing; The origin of high-silica granites and rare metal mineralization: Insights from geochemistry and U-Pb-Sr-Nd-Hf-O isotopes of Early Cretaceous granitoids in the southern Great Xing’an Range, NE China. GSA Bulletin 2024, 136 (3-4): 1151-1170. doi: https://doi.org/10.1130/B36726.1
