海洋所揭示斑巖鉬礦與大洋缺氧事件之間的成因聯(lián)系
近日,中國科學(xué)院海洋研究所孫衛(wèi)東團隊?wèi)?yīng)用鉬同位素結(jié)合其他地球化學(xué)指標(biāo),建立了斑巖鉬礦的成因與大洋缺氧事件之間的成因聯(lián)系,并展現(xiàn)了鉬同位素在斑巖鉬礦床研究中的巨大潛力。研究成果發(fā)表在國際地學(xué)刊物Geology。
鉬(Mo)是一種性能優(yōu)良的難熔金屬,被廣泛應(yīng)用于耐高溫、耐腐蝕的金屬合金中。斑巖鉬礦是金屬鉬最主要的來源之一,在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,但斑巖鉬礦的巖漿源區(qū)及成礦元素的來源一直存在爭議。近些年快速發(fā)展的金屬穩(wěn)定同位素技術(shù),為利用成礦金屬鉬同位素直接限定成礦物質(zhì)來源提供了手段。
邦鋪斑巖礦床是青藏高原岡底斯成礦帶中以鉬為主的代表性礦床,本研究分析了邦鋪斑巖鉬(銅)礦床的中新世礦化的斑狀二長花崗巖(~14 Ma)和古近系貧礦黑云二長花崗巖(~60 Ma)的鉬同位素組成及相關(guān)地球化學(xué)指標(biāo),探究邦鋪斑巖鉬(銅)礦床的成礦元素和巖漿來源。
研究結(jié)果顯示,中新世礦化的斑狀二長花崗巖具有富集的放射性成因Sr、Pb同位素組成,較高的δ98/95Mo值和Mo含量,大大超出了虧損地幔的范圍。δ98/95Mo與地表風(fēng)化、熱液蝕變、巖漿分異或部分熔融無關(guān),與εNd(t)呈負(fù)相關(guān),與氧化鋁飽和指數(shù)(ASI值)呈正相關(guān),暗示富重Mo同位素沉積物的加入。相比之下,古近系貧礦黑云二長花崗巖的Mo和δ98/95Mo均低于礦化樣品,其δ98/95Mo與εNd(t)或ASI值無關(guān)。綜合巖石地球化學(xué)特征、Mo的性質(zhì)和邦鋪礦床的構(gòu)造環(huán)境,本研究證明富Mo黑色頁巖是加入到中新世礦化巖體的重Mo同位素沉積物端元。這一結(jié)果表明大洋缺氧事件期間形成的黑色頁巖對Mo的預(yù)富集作用在斑巖鉬(銅)礦床的形成過程中起到了重要作用,由此建立了斑巖鉬礦床與大洋缺氧事件之間的成因聯(lián)系,該研究也展現(xiàn)了鉬同位素在斑巖鉬礦床研究中的巨大潛力。
圖(a)δ98/95Mo vs. 87Sr/86Sr(i),(b)δ98/95Mo vs. εNd(t),(c)δ98/95Mo vs. (208Pb/204Pb)i,(d)δ98/95Mo vs. 鋁飽和指數(shù)(ASI)
注:(a-c)中綠色虛線是除BP18以外的中新世含礦斑狀二長花崗巖(MPMS)的回歸線 (b)和(d)中灰色虛線是MPMS的回歸線
中國科學(xué)院海洋研究所在讀博士薛琦琪為論文第一作者,張麗鵬和陳碩為論文通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省政府項目、創(chuàng)新創(chuàng)造計劃、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會項目等的共同資助。
論文信息:Qiqi Xue, Lipeng Zhang*, Shuo Chen*, Kun Guo, Tao Li, Zhong Han, Weidong Sun; Tracing black shales in the source of a porphyry Mo deposit using molybdenum isotopes. Geology 2023; doi: https://doi.org/10.1130/G51240.1
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