水合花岗质熔体中硼调控锆石溶解度的机制及其对锆成矿的启示

本研究通过冷封釜实验（800°C/2 kbar）揭示了硼（B）对水合花岗质熔体（含~6 wt% H2O）中锆石（ZrSiO4）溶解度的双相调控：低B（<1 wt% B2O3）时通过形成非桥氧（NBO）促进Zr溶解，而高B（>1 wt%）时因[BO4]四面体主导结构导致溶解度骤降，为花岗岩（低B）与伟晶岩（高B）中Zr成矿差异提供了熔体结构解释。

　　

Highlight

含硼（B）花岗岩常与锆矿床伴生，但B对锆石在岩浆中溶解行为的影响机制尚不明确。本研究通过水饱和（~6 wt% H₂O）条件下三类花岗质熔体（过碱性ASI=0.63、准铝质ASI=0.98、过铝质ASI=1.20）实验发现：当B₂O₃从0增至1 wt%时，ZrO₂溶解度显著提升（如过碱性熔体从2.10→2.60 wt%），但B₂O₃>1 wt%后反而降至峰值1/6——这像极了"硼的甜蜜点效应"！

关键发现

拉曼和核磁共振（NMR）显示，转折点对应着硼配位模式的剧变：低B熔体中[BO₃]三角体产生富Zr亲和力的非桥氧（NBO），而高B熔体则形成[BO₄]四面体主导的桥氧网络，如同给Zr套上"结构枷锁"。

启示

该发现完美解释了自然界"花岗岩富锆 vs 伟晶岩贫锆"的悖论：花岗岩浆（B₂O₃<1 wt%）是Zr的"顺风车"，而伟晶岩浆（B₂O₃>1 wt%）则化身"Zr封印者"。这项研究为战略性金属Zr的勘探提供了全新的熔体化学标尺。