锡同位素对锡矿化与无矿花岗岩的判别

《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》：The Distinction Between Sn-Mineralized and Sn-Barren Granites in Sn Isotopes

　　

锡矿化通常与高分异花岗岩有关。然而，并非所有高分异花岗质岩石均发生锡矿化。对富锡（Sn-fertile）与无矿（Sn-barren）花岗岩的对比研究可加深对岩浆-热液系统中锡富集关键过程的理解。本研究报道了华南两个代表性花岗岩套的锡同位素数据：无矿的肖雄火山-侵入杂岩体与锡矿化的岩背花岗斑岩。肖雄杂岩体显示有限的锡同位素变化，第二期岩石δ^122/118Sn_3161a值为0.14‰–0.26‰，第三期岩石为0.19‰–0.33‰，与上陆壳基线一致。相比之下，岩背花岗斑岩显示宽的δ^122/118Sn_3161a范围（0.05‰–0.48‰），反映了相对低氧逸度条件下分离结晶与后续流体活动的联合效应。在氧逸度ΔFMQ≈0条件下，斜长石及少量黑云母和Fe-Ti氧化物的分离结晶可以解释δ^122/118Sn_3161a的初始升高，但仅使锡含量提高约6倍，不足以形成经济矿化。这表明岩浆流体出溶和流体-熔体相互作用对锡的大量富集至关重要。模拟结果显示，从高分异熔体（Δ^122/118Sn_fluid-melt为?0.4‰至?0.5‰）中出溶少量流体（2%–6%）及随后的流体-熔体相互作用，可以解释晚期样品中观察到的低且变化的δ^122/118Sn_3161a值和高锡含量。本研究证明，锡同位素可有效示踪花岗岩相关系统中岩浆-热液演化过程中的锡行为。

论文解读

《Geochemistry, Geophysics, Geosystems》发表了题为“锡同位素对锡矿化与无矿花岗岩的判别”的研究。锡（Sn）是现代电子、可再生能源基础设施和高性能合金的关键金属，其需求增长与供应约束促使人们深入理解锡矿床形成机制。大多数原生锡矿床与高分异花岗质岩浆密切相关，但并非所有高分异花岗岩均发生锡矿化。因此，对比无矿（Sn-barren）与富锡（Sn-fertile）花岗岩，有助于厘定导致岩浆-热液系统中锡富集的关键过程。高精度锡同位素分析技术的发展为直接示踪Sn富集机制提供了新途径，但锡同位素在硅质晶粥（crystal mush）中晶体-熔体分离过程中的分馏行为仍不清楚，且需要区分分离结晶与热液活动在锡矿化中的同位素效应。为此，研究人员选取华南两个地球化学特征和矿化结果截然不同的晚中生代花岗岩套——无矿的肖雄（Xiaoxiong）火山-侵入杂岩和锡矿化的岩背（Yanbei）花岗斑岩，开展高精度锡同位素研究。研究结果表明，肖雄杂岩的δ^122/118Sn_3161a值变化有限（第二期岩石0.14‰–0.26‰，第三期岩石0.19‰–0.33‰），接近上陆壳基线；而岩背花岗斑岩显示宽泛的δ^122/118Sn_3161a值（0.05‰–0.48‰），反映了低氧逸度条件下分离结晶与后续流体活动的联合效应。研究还发现，锡同位素可以有效区分矿化与无矿花岗岩，为评价花岗岩系统的锡成矿潜力提供了新工具。

主要技术方法方面，研究人员对来自肖雄火山-侵入杂岩（第二期流纹岩、花岗斑岩，第三期流纹岩、正长斑岩）和岩背花岗斑岩的全岩样品进行了高精度Sn同位素分析。采用¹¹⁷Sn-¹²²Sn双稀释剂法（double spike）校正化学分离和质谱测定过程中的同位素分馏，经两阶段离子交换色谱分离纯化Sn后，利用多接收电感耦合等离子体质谱法（MC-ICP-MS）测定锡同位素组成。同时，结合锆石微量元素氧压计（oxybarometry）约束母岩浆氧逸度，利用Rhyolite-MELTS热力学模拟计算结晶矿物组合，并运用瑞利分馏模型（Rayleigh fractionation model）、质量平衡计算、蒙特卡洛模拟及二元混合模型定量模拟分离结晶、流体出溶和流体-熔体相互作用过程中的Sn