尼日利亚库巴地区高岭土风化壳的矿物学与同位素特征：揭示热带花岗岩风化过程中的古气候演变

本研究针对热带花岗岩区高岭土风化壳的形成机制与古气候记录难题，通过XRD、ICP-MS、δ18O-δ2H同位素等多技术联用，揭示47–65°C低温热液叠加表生风化的混合成因，提出非洲湿润期气候转型驱动选择性淋滤（CIA>90）的新认识，为西非古气候重建提供关键指标。

　　

在热带地区，花岗岩风化形成的高岭土风化壳如同地质"黑匣子"，记录着数百万年的气候变迁密码。尼日利亚库巴地区发育于侏罗纪黑云母花岗岩上的厚层风化壳，其矿物组合与同位素特征长期存在成因争议——究竟是单纯地表风化产物，还是深部热液作用的见证者？这一问题的解答直接影响对西非古气候演变轨迹的解读精度。中国地质大学（武汉）联合国际团队在《Applied Clay Science》发表的研究，通过创新性地整合矿物学与稳定同位素技术，首次在该区域发现47–65°C异常高温成矿证据，为理解热带风化系统与古气候耦合机制提供了突破性认识。

研究采用X射线衍射(XRD)鉴定矿物相，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线荧光(XRF)分析主微量元素，差示扫描量热法(DSC)评估热稳定性，并结合δ¹⁸O和δ²H同位素重建成矿流体来源。采样剖面覆盖库巴村(09°25′26.2″N, 08°55′57.7″E)10个层位，重点关注化学蚀变强烈的E层。

矿物学特征揭示高岭石(7.15–7.20 ?特征峰)与伊利石共生组合，随深度增加出现钾保留现象。GA6样品异常高的K₂O含量(1.72 wt%)暗示深部可能存在钾长石蚀变残余。

元素动态显示Na、Ca、Mg强烈淋失，而TiO₂和Al₂O₃保持稳定。球粒陨石标准化稀土元素(REE)配分曲线呈现轻稀土(LREE)富集、Eu负异常(δEu=0.36–0.51)和局部Ce正异常，反映长石分解与氧化环境。

同位素证据最为惊人：δ¹⁸O值(+9.2‰至+16.2‰)与δ²H值(-83‰至-40‰)超出典型表生风化范围，计算形成温度47–65°C，表明存在深部加热地下水循环。化学蚀变指数(CIA)与矿物蚀变指数(MIA)均>90，证实极端风化强度。

结论指出该剖面记录了两阶段演化史：早期非洲湿润期(AHP)的强烈表生风化形成高岭石主相，后期叠加低温热液改造导致同位素异常。这一发现挑战了传统热带风化纯表生成因认知，确立"表生-热液混合模型"为解释类似风化壳的新范式。研究不仅为西非古气候重建提供可靠指标，其揭示的47–65°C临界温度窗口，更对全球花岗岩风化碳汇模型的温度参数修正具有启示意义。Adamu Yunusa等特别强调，剖面顶部向底部呈现的降温趋势(δ¹⁸O降低2.5‰)，可能对应着晚新生代热带气候由暖湿向凉干的重大转型事件。