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王若玉,Nov. 28, 2025
锌（Zn）同位素作为新兴的非传统稳定同位素体系，在揭示岩浆演化、热液成矿和部分熔融过程中元素迁移与分馏行为方面展现出巨大潜力。该报告从花岗质岩浆演化过程中热液和部分熔融两个方面系统探讨了Zn同位素的分馏机制及其对高硅花岗岩成因的指示意义。
首先聚焦于岩浆热液系统中Zn同位素的分馏。通过对冷水坑Ag-Pb-Zn矿床不同其次闪锌矿进行研究，结果表明早期形成的闪锌矿具有较高的Fe含量和较轻的Zn同位素组成，晚期形成的闪锌矿具有较低的Fe含量和较重的Zn同位素组成（图1），符合瑞利分馏模型。模拟计算初始成矿流体的δ66Zn值约为0.26‰，低于成矿相关和无关的长英质岩石（δ66Zn= 0.23‰-0.69‰），支持流体出溶过程中的同位素分馏。热液流体比其残余熔体更富集Zn且具有更轻的Zn同位素组成，Zn同位素分馏受流体出溶程度和挥发分（如Cl-和HS-硫氢根离子）浓度的显著影响。
图1 两期次闪锌矿的Zn同位素组成
关于部分熔融过程中Zn同位素分馏行为，该报告重点对比了大别造山带与蚌埠隆起两类花岗岩的成因与Zn同位素特征。大别地区的低硅花岗岩（SiO2<70 wt.%）来源于镁铁质下地壳的高温部分熔融，残留相以石榴石为主，其δ66Zn值为0.27-0.38‰，略高于原岩，分馏程度有限（约0.04‰）。而蚌埠的高硅淡色花岗岩（SiO2>70 wt.%）则来源于长英质片麻岩的低温部分熔融，残留相包括黑云母和石榴石，其δ66Zn值为0.28-0.49‰，显著高于原岩，分馏幅度达约0.2‰。通过对单矿物Zn同位素组成的分析，发现黑云母是重Zn同位素的主要载体，其δ⁶⁶Zn值高于长石、绿帘石和石榴石，黑云母-石榴石之间的Δ⁶⁶Zn可达0.35‰。部分熔融模拟结果表明，在仅含残余石榴石的高温熔融过程中，Zn同位素分馏有限；而在同时含残余黑云母和石榴石的低温熔融过程中，分馏显著增强，表明黑云母的残留是控制高硅花岗岩Zn同位素组成的关键因素。
图2 单矿物的Zn同位素组成
甘坊岩体样品在从粗粒斑状二云母花岗岩向细粒白云母花岗岩的演化过程中，δ66Zn值随SiO₂含量和Zn含量的变化呈现阶段性特征：Phase1→4阶段，高SiO₂背景下δ66Zn略重，可能与富F流体作用有关；Phase4→5阶段，低SiO₂背景下δ66Zn更重，推测与闪锌矿的分离结晶有关，表明挥发分（如F、Cl）和矿物结晶序列对Zn同位素分馏具有重要控制作用，也进一步验证了Zn同位素在花岗岩演化过程中的示踪能力。
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