碱性花岗岩类的Mg同位素组成及地球化学意义研究

近年来，由于分析精度的提高，Mg同位素研究成为地球化学领域的热点之一。岩浆岩Mg同位素常被认为在岩浆分异中不发生显著分馏，从而可用于示踪源区。青藏高原帕米尔构造结新生代苦子干碱性花岗质岩体的全岩和单矿物Mg同位素组成的初步研究显示：霓辉石和黑云母之间可能存在显著的Mg同位素分馏(可达0.15‰)，霓辉石的分离结晶可能会导致岩体Mg同位素组成有较大变化(-0.39- - 0.21‰)。本项目拟在此基础上,以苦子干岩体为研究对象，精确测定全岩样品及其共生的含镁矿物（霓辉石、透辉石、黑云母和角闪石）的Mg同位素组成，查明（1）碱性花岗岩类中霓辉石、透辉石、黑云母及角闪石之间的Mg同位素分馏；（2）霓辉石分离结晶对岩体的Mg同位素组成产生何种程度影响。这将为如何有效地利用Mg同位素组成示踪碱性花岗岩源区性质提供基础性限定。

镁同位素具有较大的质量差，在地质过程中易产生质量分馏，因而Mg同位素是地质过程潜在的示踪剂。但Mg同位素的质量较轻，在分析测试过程中易受到基质的干扰导致分析精度差。在本项目的支持下，在中国地质大学（北京）同位素地球化学实验室建了高精度的Mg同位素分析方法，d26Mg的长期外精度2SD为0.06‰，达到国际水平（0.07‰）。. 根据目前的研究，组成花岗岩类的富Mg矿物（角闪石和黑云母）均具有相似的Mg同位素组成，在分离结晶的过程中Mg同位素不发生分馏，继而可以讨论其源区的Mg同位素特点。但是本项目研究碱性花岗岩类的共生矿物时发现，霓辉石和黑云母，角闪石和黑云母之间均存在显著的分馏，且分馏程度不随岩浆演化而呈规律性的变化。认为矿物间的分馏为不平衡分馏，这种不平衡的现象很可能是因为岩石中出现了不同期次的黑云母所致。因此，对于暗色矿物以黑云母为主的花岗岩，用其代表全岩的和源区的Mg同位素组成时，则需小心，必须把后期作用剥离开。. 对于该碱性花岗岩类来讲，即使矿物之间存在显著的Mg同位素分馏，无论早期的正长岩还是后期的正长花岗岩均具有相近的且轻于硅酸岩地球和火成岩的Mg同位素组成。说明即使霓辉石的Mg同位素组成明显轻于黑云母，霓辉石的分离结晶并未对全岩的Mg同位素组成产生明显的影响。因此岩石的轻Mg同位素组成应由源区的特点所致。微量元素地球化学和Sr-Nd-Pb同位素均显示源区有沉积物的贡献，Mg和O同位素的协同变化进一步限定了源区混入的沉积物为碳酸盐岩类。碳酸盐岩的Mg同位素组成与目前所报道的各个储库具有巨大的差异，它具有非常低的Mg同位素组成。如果有深部有碳酸盐岩的再循环，势必会影响源区的组成，也会在Mg同位素有所体现。因而，Mg和O同位素联合可以用来示踪碳酸盐岩的再循环。.