岩浆-热液体系硼、锂同位素演化特征研究-以新疆可可托海3号伟晶岩脉为例

The isotopic composition of Boron and Lithium in nature have a width of large variety due to their marked fractionation, so they are extensively applied. In the course of magma-hydrathermal fluid interaction, Boron and Lithium as incompatible elements may take on distinct isotopic fractionation ,so that the course is thought as an important way for the geochemical cycle of Boron and Lithium. Former researchers have carried out study on the isotopic fractionation of Boron in magmatic-hydrathermal system. However, the evolution of Boron and Lithium isotope in the natural magmatic-hydrathermal system haven't yet been studied more extensively, furthermore, the report of study on the related Lithium isotope has been found yet. No.3 pegmatite vein in Keketuohai as rare-metal deposit has been world-famous for the most perfect mineral belts differentiated. Undoubtedly, it is the most ideal field for study on the evolution of Boron and Lithium isotope in magmatic-hydrathermal system because of the presence of tourmaline and spodumene enriching Boron and Lithium in mineral belts. Depend on the newly formed microanalytical technique by our laboratory, we will investigate and research the isotopic fractionation evolution of Boron and Lithium in natural course of magma-hydrathermal fluid interaction, and provide scientific foundation for later related research and invert the evolution and formation of No.3 pegmatite vein in Keketuohai ,Xinjiang.

硼、锂同位素在自然界中的分馏非常显著，变化范围大，应用研究领域广泛。硼、锂为不相容元素，在岩浆-热液作用过程中可以产生明显的同位素分馏,因此这一过程是硼、锂同位素地球化学循环的重要环节。前人虽然对岩浆-热液体系的硼同位素分馏开展过一些研究，但对天然岩浆-热液体系的分馏演化过程了解还不甚多，相关的锂同位素研究还未见报道。新疆可可托海3号脉是举世闻名的伟晶岩型稀有金属矿床，具有世界上分异最完美的矿物结构分带，而且各结构带中含有电气石、锂辉石等富硼、锂矿物，这无疑是研究岩浆-热液体系硼、锂同位素演化规律最理想的平台。本研究拟采用我们实验室新建立的微区硼同位素和锂同位素分析方法，研究、探讨硼、锂同位素在实际岩浆-热液作用过程中的分馏演化规律，为今后相关研究提供科学依据，反演新疆可可托海3号伟晶岩脉可能的演化、形成过程。

依据项目研究目标任务，重点对可可托海3号伟晶岩脉开展了系统的野外地质调查，研究了3号伟晶岩脉的形成时限、与其有成因关系的花岗岩以及产出的构造环境特征，各地质体（伟晶岩、花岗岩、围岩）中B、Li同位素组成特征及其演化。.结果表明，3号脉的形成起始于209Ma-210Ma左右，在较短暂的时期内（百万年计）完成成岩过程，而并非前人认为的经历了非常缓慢的结晶过程。阿拉尔花岗岩体（211Ma）是3号伟晶岩脉的花岗质母岩体，形成于板内伸展环境，与地幔岩浆底侵，先存地壳岩石熔融并混染较多地幔组分的过程有关，是西伯利亚超级地幔柱演化最后阶段的产物。.伟晶岩不同结构带中电气石B同位素组成主要在-11‰～-14‰变化，变化很小，反映出3号伟晶岩脉形成过程中电气石的B同位素没有发生明显的分馏。有两种可能性：一是在较高的温压下，熔体-流体体系间硼同位素分馏效应较小，二是在特定的物理化学条件下，整个体系快速结晶分异，使得B同位素在熔体-流体间未达到同位素平衡，最终导致B同位素没有发生显著的分馏。.3号脉由外带到内带，石英的δ7Li主要在11‰～14‰之间变化，锂辉石δ7Li值在4‰～6‰，微斜长石变化于4‰～6‰，斜长石在6.4‰左右，锂电气石在10.1‰左右；锂云母（1号脉）在10.3‰～12.0‰，表明同种矿物在不同结构带中的δ7Li值变化很小，由外到内Li同位素没有发生显著的分馏。可能由于在高温环境下，Li基本不发生有意义的分馏，Li同位素在不同矿物相之间的分配差异导致δ7Li值明显不同。侵入岩δ7Li值变化小（泥盆纪花岗岩在-2.4‰～2.9‰，均值-0.25‰；辉长岩在4.3‰～6.0‰，平均5.4‰；三叠纪花岗岩在0.1‰～1.3‰，平均0.7‰），分馏很小。辉长岩δ7Li与伟晶岩脉相近，同时具有显著高于花岗岩的Li浓度（306×10-6～554×10-6），因此认为辉长岩体可以作为Li储库，成矿物质Li通过交代淋滤、扩散作用进入到岩浆-热液体系。.在前人研究成果的基础上，我们修改和完善了3号伟晶岩脉的成矿模式。