近日，中国科学技术大学地球和空间科学学院黄方教授课题组在利用Ba同位素示踪穿地壳岩浆系统中的流体活动方面取得新进展，相关成果以“Barium isotopes reveal the role of deep magmatic fluids in magmatic-hydrothermal evolution and tin enrichment in granites”为题，发表于地球科学领域国际著名学术期刊Earth and Planetary Science Letters。

穿地壳岩浆系统由晶粥体组成，对于理解侵入岩与喷出岩的成因关系、大陆地壳演化以及成矿元素循环等问题至关重要。在穿地壳岩浆系统演化时，深部晶粥体出溶的流体可以促进晶体-熔体分离和流体活动元素的运移。该流体可能因其低密度和粘度而与残余熔体解耦，快速上升补给火山喷发时额外释放的气体，或者参与系统浅部的岩浆-热液演化过程。深部岩浆流体还可以作为运移流体活动性稀有金属元素的载体，为浅部稀有金属成矿提供物质来源。然而，目前仍然缺乏能够直接制约深部岩浆流体对浅部岩浆成分的影响以及示踪成矿元素运移与富集的地球化学指标。

钡（Ba）既是流体活动性元素，在花岗质岩浆演化过程中还表现为相容元素，导致高分异花岗岩通常具有较低的Ba含量。因此花岗岩的Ba同位素组成对岩浆-热液演化较为敏感，具有示踪流体来源的巨大潜力。

图1、华南及骑田岭花岗岩基地质图

华南侏罗纪骑田岭地区是我国著名的锡多金属矿床产地。本研究对骑田岭花岗岩基（图1）进行了全岩主微量元素和Ba同位素分析。该岩基由多期花岗岩组成，是以晶粥体为主的穿地壳岩浆系统多次活化并侵位的产物，第一阶段花岗岩的δ^138/134Ba受深部晶粥体中结晶分异的影响有限。与Sn成矿相关的后两阶段高分异花岗岩具有更低的δ^138/134Ba，它不是浅部晶粥体中结晶分异的结果，而是反映了穿地壳岩浆系统出溶的深部流体的特征。在岩浆-热液演化过程中，具有低δ^138/134Ba的深部岩浆流体可以有效地将富集于不同深度的Sn运移至系统顶部，为大型/超大型Sn矿床提供物质来源（图2）。这说明Ba同位素可以为流体物质运移过程提供新的制约，对寻找大型稀有金属矿床具有重要意义。

图2、穿地壳岩浆系统中以岩浆流体为载体的物质运移过程示意图

中国科学技术大学博士研究生邓庚辛为论文第一作者，黄方教授为通讯作者，共同作者包括姜鼎盛博士、黄建副教授、博士生张兴超和南京大学章荣清副教授。该项研究得到了国家科技部重点研发计划（2018YFA0702600）和国家自然科学基金（41873009）的支持。