滇西北中甸地区普朗斑岩钼同位素分馏机制研究

Molybdenum isotope has attracted the attention of geologists due to its utilization in assessing the redox fluctuation of paleoclimate and paleo-ocean, investigating the planetary evolution, and tracing the anthropogenic pollution in the natural and urban environment. However, the molybdenum isotope variations in the silicate crust and molybdenum isotope fractionation mechanism occurs through magmatic evolution remain elusive. In this project, we plan to perform molybdenum isotopes determination with the multiple collector inductively coupled plasma mass spectrometer (MC-ICP-MS) on the Late Triassic Pulang porphyries, Xiaxiaoliu basalt, Disuga and Lannitang andesites which situated in the Zhongdian area, southeastern Tibetan Plateau, in order to assess the influence of magmatic evolution on the molybdenum isotopes fractionation and explain the molybdenum isotopes heterogeneity in the magmatic rocks. This project will help to decipher the molybdenum isotope fractionation mechanism in the high temperature geochemical environment, constrain the molybdenum isotope variations in the natural reservoirs, reveal the temporal and spatial characteristics of the molybdenum isotopes, and provide a case study for assessing the validity of the molybdenum isotopes geochemical tracing.

作为非传统稳定同位素，钼同位素在重建古海洋氧化-还原环境变化、反演古气候演变历史、研究行星演化、自然/城市环境中的人为污染评价等方面取得了一系列的成果。然而，前人研究对岩浆演化过程中钼同位素的分馏机制以及硅酸盐地壳中钼同位素分馏范围尚存争议。本项目在申请人前期研究工作基础上，拟以云南中甸地区的晚三叠世普朗斑岩，下小流玄武岩，地苏嘎、烂泥塘地区的安山岩为重点剖析对象，对其进行高精度MC-ICP-MS钼同位素分析，探讨岩浆岩钼同位素组成不均一性起因及岩浆演化过程对钼同位素分馏的影响。本研究不仅有助于约束高温地球化学条件下的钼同位素分馏机制、初步剖析钼同位素在固体地球储库中的变化范围及时空演化特征，并有望为评价钼同位素地球化学示踪的有效性提供新的研究实例。

本项目在申请人前期研究工作基础上，以云南中甸地区的晚三叠世普朗斑岩，地苏嘎、烂泥塘地区的安山岩为重点剖析对象，对其进行高精度MC-ICP-MS钼同位素分析，探讨岩浆岩钼同位素组成不均一性起因及岩浆演化过程对钼同位素分馏的影响。普朗斑岩δ98Mo为–0.59‰到–0.05‰；地苏嘎安山岩δ98Mo为–0.29‰到–0.03‰；烂泥塘安山岩δ98Mo为–0.27‰到–0.1‰。地苏嘎和烂泥塘安山岩的钼同位素组成较为接近，而普朗斑岩的钼同位素组成则低于地苏嘎、烂泥塘安山岩。普朗斑岩钼同位素组成与全岩主微量元素含量协变图表明岩浆演化中角闪石、斜长石、磷灰石以及铁钛氧化物的分离结晶作用对全岩钼同位素分馏影响较小。普朗斑岩与地苏嘎、烂泥塘安山岩的重要区别在于前者富矿而后两者无矿化。因此，流体出溶作用极可能是导致普朗斑岩中钼含量偏低于安山岩的原因。黄铜矿δ98Mo为-0.16‰到1.06‰；黄铁矿δ98Mo为0.73‰到2.09‰；辉钼矿δ98Mo为–0.18‰到0.06‰。普朗黄铁矿的钼同位素组成重于黄铜矿，而普朗黄铜矿的钼同位素组成与普朗辉钼矿相似。电子探针元素面分布分析表明Mo主要以类质同象的形式替代金属离子进入黄铜矿或黄铁矿晶格，也可以微细辉钼矿包裹体的形式存在于黄铁矿、黄铜矿晶体中。质量平衡计算暗示黄铁矿没有受到辉钼矿包裹体的影响，而黄铜矿中有可能含有辉钼矿包裹体。这可以解释为什么黄铜矿的钼同位素组成和辉钼矿较为接近。因此，普朗黄铁矿的钼同位素组成反映了流体的钼同位素组成及分馏结果。MoO2–4是成矿流体中最主要的含钼离子，且前人研究表明Mo6+的同位素组成要重于Mo4+。Mo4+的离子半径约为0.065nm，而六次配位的Mo6+的离子半径约为0.059nm，与Fe2+更为接近。理论上，Mo6+比Mo4+更容易进入黄铁矿晶格，从而使得黄铁矿具有较重的钼同位素组成。因此，黄铁矿的结晶可能会影响岩浆-热液体系中钼同位素的分馏，至少在和俯冲带相关的岩浆-热液体系的钼同位素研究中要予以重视。