主要观点总结
本文研究了喜马拉雅造山带中康巴淡色花岗岩的铁同位素，以追踪岩浆-热液流体的演化过程。结果显示重铁同位素组成记录了原始岩浆的高程度矿物分离结晶作用，而轻铁同位素组成与岩浆-热液流体作用密切相关。水岩反应模型显示下伏岩浆储层来源的流体不仅降低了δ 56 Fe值，还带来了丰富的稀有金属元素。这一研究对于理解斑岩型Cu-Au-Mo矿床和浅成低温热液型Au-Ag矿床的形成机制具有重要意义。
关键观点总结
关键观点1: 铁同位素在追踪花岗岩演化过程中的作用。
铁同位素被用于示踪花岗质岩浆的演化过程，揭示岩浆经历了高程度的矿物分离结晶作用以及岩浆-热液流体作用。
关键观点2: 喜马拉雅淡色花岗岩的铁同位素研究。
对喜马拉雅淡色花岗岩进行铁同位素研究，发现重铁同位素和轻铁同位素的不同组成与原始岩浆的矿物分离结晶和岩浆-热液流体作用有关。
关键观点3: 水岩反应模型的应用。
通过水岩反应模型模拟了流体与岩石的相互作用，揭示了流体对岩石δ 56 Fe值的影响。
关键观点4: 研究成果的意义。
该研究对于理解岩浆-热液流体的性质及来源，以及斑岩型Cu-Au-Mo矿床和浅成低温热液型Au-Ag矿床的形成机制具有重要意义。
正文
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铁同位素已被用于示踪花岗质岩浆的演化过程，但在岩浆-热液过程中的行为未得到很好的制约。团队成员对喜马拉雅造山带中康巴淡色花岗岩开展了铁同位素研究。结果显示：重铁同位素组成（δ56Fe=0.14‰–0.23‰）记录了原始岩浆经历了高程度的矿物分离结晶作用；轻铁同位素组成（δ56Fe=-0.21‰–0.21‰）与岩浆-热液流体作用密切相关。水岩反应模型表明：下伏岩浆储层来源的流体（δ56Fe=-0.4‰），不仅降低了淡色花岗岩的δ56Fe，还为淡色花岗岩岩体带来丰富的稀有金属元素。
中文题目：铁同位素示踪花岗岩演化晚期的岩浆-热液流体作用
英文原题：Iron isotopic fractionation by magmatic-hydrothermal fluid-melt interaction in the Himalayan leucogranites
通讯作者：黄 方，中国科学技术大学
第一作者：全昳糠，中国科学技术大学
关键词：喜马拉雅；淡色花岗岩；铁同位素；岩浆-热液流体；稀土元素成矿作用
背景介绍
岩浆-热液流体作用对于斑岩型Cu-Au-Mo矿床，浅成低温热液型Au-Ag矿床和稀有金属矿床的形成具有重要作用。Fe是一个中等流体活动性元素，在流体和熔体中分配系数最高为3.83。因此，对Fe同位素在岩浆-热液流体作用过程的研究可以为揭示岩浆-热液流体的性质及来源提供帮助。喜马拉雅淡色花岗岩经历了高程度的矿物分离结晶作用，其全岩地球化学和同位素的成分变化主要受控于晚期岩浆-热液流体作用，是研究Fe同位素在岩浆-热液体系中分馏机理的理想样品。
研究成果
中国科学技术大学金属稳定同位素地球化学实验室黄方教授和全昳糠博士后研究员发现喜马拉雅淡色花岗岩Fe同位素分馏较大（Δ56Femax-min=0.44‰）。系统地收集对比了前人报道的镁铁质岩石和长英质岩石的Fe同位素组成（图1a，b），发现喜马拉雅淡色花岗岩的Fe同位素（δ56Fe）较轻，与前人报道的随岩浆演化程度的增加（SiO2含量的增加，Fe2O3含量的降低）δ56Fe升高现象完全相反。造成δ56Fe降低的原因主要包括：（1）具有高δ56Fe的矿物分离结晶；（2）具有低δ56Fe的矿物堆晶作用；（3）具有轻δ56Fe的流体与岩石发生反应。
图1（a，b）康巴淡色花岗岩Fe同位素组成；浅灰色圆圈代表镁铁质向长英质岩浆演化过程中Fe同位素的变化
通过岩石学、岩相学观察和全岩微量元素特征，将喜马拉雅淡色花岗岩样品细分为两组：第一组岩石（图1中蓝色点）具有典型的花岗结构，且Nb/Ta>5；第二组岩石（图1中粉色点）存在流体交代结构（野外观察到绢云母化、云英岩化等现象），且Nb/Ta<5。通过微量元素与δ56Fe的协变关系，我们得出第一组岩石为高程度矿物分离结晶后的残留体；而双胞胎元素与δ56Fe的协变关系表明第二组岩石受到了流体作用的影响。上述结论与团队Ba和Rb同位素分析结果一致。我们基于一个水岩反应模型对第二组岩石的Fe同位素分馏结果进行了模拟（图2），发现当水岩比f=0.5-1，δ56Fefluid=-0.4‰时，即可造成第二组岩石中的Fe同位素分馏（Δ56Femax-min=0.41‰）。
未来展望
Fe是一个主量元素，其同位素（δ56Fe）在示踪镁铁质矿物分离结晶过程具有很大优势，搭配流体活动性元素对应的稳定同位素（Rb、Ba、Sr等），有助于厘清岩浆房演化的过程。
黄方 中国科学技术大学教授，国家杰出青年科学基金项目获得者，获安徽省自然科学奖一等奖，入选“万人计划”领军人才。担任GCA期刊副主编。研究方向为非传统稳定同位素。在国际主流刊物共发表SCI论文270篇。
全昳糠 中国科学技术大学博士后。2023年度国家资助博士后研究人员计划C档。研究方向为非传统稳定同位素在花岗岩体系中的应用。第一作者在国际主流SCI期刊发表论文7篇。
Yikang Quan, Xia Hu, Dingsheng Jiang et al., Iron isotopic fractionation by magmatic-hydrothermal fluid-melt interaction in the Himalayan leucogranites. Fundamental Research, doi.org/10.1016/j.fmre.2024.11.014.
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266732582400503X
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