我国学者与海外合作者在地幔氧化与金迁移机制研究方面取得进展

　　

图 胶东煌斑岩锂同位素组成与岩浆氧逸度。（a）锂同位素组成（δ⁷Li）与锂含量关系图，显示胶东煌斑岩具有偏重的锂同位素组成，指示循环碳酸盐对其地幔源区的影响；（b）不同类型岩体氧逸度（△FMQ）对比图，显示胶东煌斑岩具有高度氧化的特征

　　显生宙造山型金矿床主要形成于俯冲带大陆边缘，其成矿过程通常与岩石圈地幔的交代作用密切相关。金元素如何从地幔深处释放迁移至地壳并最终富集成矿，一直是地球科学领域的重要难题。岩石圈地幔的交代作用通常与板块俯冲过程有关。洋壳俯冲可以将金从板片迁移至上覆地幔，但蚀变洋壳的交代作用会氧化地幔并导致部分熔融，使金向熔体或流体中运移。因此，洋壳俯冲通常不会导致金的富集，反而会使地幔中的金逐渐亏损。相比之下，富含有机质的陆源沉积物俯冲会形成还原地幔，促使金元素逐渐富集。然而，在还原地幔中，金元素往往与硫化物结合，保留在地幔中，无法迁移至地壳成矿。因此，金矿床的形成与壳幔相互作用的具体过程尚不清楚。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42130801、42261134535）等资助下，中国地质大学（北京）邱昆峰教授、邓军教授等与国内外合作者在岩石圈地幔氧化与金成矿机制研究方面取得新进展。研究成果以“氧化岩石圈地幔在金迁移中的作用（The role of an oxidized lithospheric mantle in gold mobilization）”为题，于2024年10月11日发表于《科学进展》（Science Advances）。论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.ado6262。

　　煌斑岩是由岩石圈地幔的低程度部分熔融形成的，并与全球范围内的金矿床密切相关。它们与金矿床来自同一地幔源区，因此成为研究地幔交代作用与金成矿机制的理想对象。由于海相沉积物、陆源碎屑沉积物和地幔的锂同位素组成差异显著，锂同位素成为揭示俯冲作用和地幔交代的有效示踪剂。胶东金矿省是全球重要的金矿区之一，研究团队选择该地区十余个金矿床，结合野外地质调查和前人研究，系统开展煌斑岩锂同位素分析。结果显示，胶东煌斑岩具有显著偏重的锂同位素组成，表明其地幔源区因海洋碳酸盐的交代作用而发生氧化（图）。研究发现，岩石圈地幔交代经历了两个独立的事件：早期由俯冲的含金陆源沉积物主导，形成了一个富含金的还原性地幔；而后，海洋碳酸盐的加入导致地幔氧化，促使金元素从硫化物中释放。研究表明，挥发分物质能够有效地从地幔源中释放并转移金元素，但如果地幔源区的金含量较低，生成的流体或熔体中金的富集程度将受到限制。因此，形成大型金矿床需要金元素在岩石圈地幔形成预富集，并通过氧化作用充分释放，从而迁移至上覆地壳成矿。

　　这项研究为岩石圈地幔氧化在金迁移中的关键作用提供了地球化学证据，并揭示了俯冲碳酸盐在该过程中扮演的重要角色。研究结果不仅为全球其他金矿床的形成机制提供了新的科学视角，还展示了锂同位素分析在矿床成因研究中的广泛潜力，为未来的矿产勘探提供了新的理论工具和方向。