近日，中國科大黃方教授團隊利用金屬穩定同位素，在流體活動稀有金屬運移和富集過程的研究中取得了系列進展。研究成果于近期發表在《Earth and Planetary Science Letters》、《Geochimica et Cosmochimica Acta》等國際知名學術期刊上。

戰略金屬礦產對于國家經濟和安全意義重大。稀有金屬元素的超常富集是戰略金屬成礦學研究的核心問題，而熱液流體為稀有金屬成礦提供了物質來源和運移載體。傳統手段只能間接了解成礦物質的來源，流體活動金屬的穩定同位素則可直接示蹤稀有金屬的來源，揭示成礦元素在地殼和地幔中的運移與富集成礦過程。鋇(Ba)和銣(Rb)均為流體活動性元素，其同位素體系在示蹤流體活動金屬元素的富集機制方面具有先天優勢。但是由于Ba和Rb是微量元素，其穩定同位素的分析非常困難，國際上相關的研究極少。

華南侏羅紀騎田嶺花崗巖和鎢錫成礦關系密切，是我國著名的錫多金屬礦床產地。在前期建立的高精度金屬穩定同位素分析方法的基礎上，該團隊發現騎田嶺花崗巖具有很輕的Ba同位素組成，和Sn的富集緊密相關。這個結果表明在巖漿-熱液演化過程中，具有低δ138/134Ba的深部巖漿流體可以有效地將富集于不同深度的Sn運移至巖漿房頂部，為大型/超大型Sn礦床提供物質來源(圖1)，從而解決了長期爭議的Sn來源問題。

該團隊進一步測量了產自青藏高原的康巴淡色花崗巖的Ba和Rb同位素組成。這些花崗巖由變沉積巖熔融形成，在大陸造山帶的背景下高度演化，富集Li、Rb、Be等關鍵金屬，具有重要的找礦意義。測量結果表明，康巴淡色花崗巖具有明顯偏輕的Ba同位素組成，其Rb同位素組成則比平均大陸上地殼顯著偏重(圖2)。這些偏輕的Ba同位素和偏重的Rb同位素組成不是分離結晶、部分熔融、化學風化過程和源區過程造成的，而是一致的反映了來自深部巖漿的流體特征。兩個流體活動元素的同位素聯合示蹤，對于研究示蹤巖漿-熱液過程有明顯優勢。

圖2. 康巴淡色花崗巖與上地殼的Rb-Ba同位素組成對比

這些論文的第一作者分別為胡霞特任副研究員和博士生鄧庚辛，通訊作者為黃方教授，合作者包括中科院地質地球所劉小馳副研究員和南京大學章榮清副教授等。相關研究得到了國家自然科學基金委和科技部的支持。