高分异花岗岩作为大陆地壳成熟度的标志，其源区和成因蕴含着探索大陆地壳生长、岩石圈演化及区域构造发展等重要信息，此外，高分异花岗岩具有成矿专属性，往往与稀有金属矿产密切相关。然而，控制花岗岩高度分异和稀有金属矿化的机制尚不清楚。针对以上问题，吉林大学葛文春教授科研团队选取大兴安岭南段早白垩世贫矿高分异花岗岩开展锆石微量和U-Pb-O-Hf同位素、全岩主微量和Sr-Nd-Pb同位素的分析测试（图1），并与周围同期花岗岩堆晶体和稀有金属花岗岩进行综合对比，揭示了高分异花岗质岩浆形成和演化的过程，并探讨了影响高分异花岗岩稀有金属矿化的关键因素。具体研究成果如下：
图1（A）中国东北构造简图；（B）大兴安岭南段地质图。五角星代表取样位置
1. 确定了高分异花岗岩的源区组成。高分异花岗岩属于高分异I型花岗岩，主要造岩矿物和副矿物共同的分离结晶在其形成过程中起到了至关重要的作用。锆石O-Hf和全岩Sr-Nd-Hf同位素组成指示早白垩世高分异花岗岩起源于年轻弧型下地壳与古老陆壳基底的重熔，并可能存在再循环远洋沉积物的贡献（图2）。
图2大兴安岭南段早白垩世高分异花岗岩的全岩Sr-Nd-Hf和锆石O-Hf同位素图解
2. 建立了穿地壳晶粥模型。研究区高分异花岗岩与林东-扎鲁特地区低硅花岗岩具有相近的成岩年龄与同位素组成，暗示它们密切的成因联系。而高分异花岗岩具有较低的Eu/Eu*比值和Sr含量，具有明显的抽提熔体趋势。此外，瑞利分馏模拟结果显示预测的抽提熔体和堆晶分别与研究区高分异花岗岩和林东-扎鲁特低硅花岗岩完美契合（图3）。结合东北地区早白垩世的地球动力学背景，认为在早白垩世时期幔源岩浆的底垫作用和气体压滤作用共同促进了地壳浅部晶粥储库的再活化，并促使了高硅熔体的抽提，从而产生了大兴安岭南段较大规模的早白垩世高分异花岗岩（图4）。
图3大兴安岭南段高硅花岗岩与林东-扎鲁特地区低硅花岗岩堆晶体的元素含量协变图
图4大兴安岭南段早白垩世高分异花岗岩成因卡通图
3. 探讨了控制高分异花岗岩稀有金属矿化的机制。与研究区花岗岩相比，维拉斯托稀有金属花岗岩具有更高的DI以及更低的双胞胎元素比值（Zr/Hf、Nb/Ta、Y/Ho、K/Rb），进一步证明强烈的高度分异作用是控制大兴安岭南段稀有金属成矿的关键因素（图5）。而双胞胎元素比值和TE1,3值之间的负相关性指示维拉斯托稀有金属花岗岩相比于贫矿高分异花岗岩经历了强烈的熔流体相互作用（图5）。因此，I型花岗质岩浆稀有金属矿化可能是高分异程度和强熔流体相互作用相耦合的结果。
图5大兴安岭南段贫矿高分异花岗岩与稀有金属花岗岩成分对比图
以上研究成果近期发表在地学领域国际重要期刊《GSA Bulletin》上，吴浩然博士研究生为论文第一作者，葛文春教授和杨浩副教授为论文共同通讯作者。该工作由国家自然科学基金（92062216、41888101和42102046）和中科院地质与地球物理研究所重点部署项目（IGGCAS-202205）联合资助。研究的详细信息请参考原文。
论文信息：
Hao-Ran Wu, Hao Yang*, Wen-Chun Ge*, M. Santosh, Jia-Hao Jing, Zheng Ji, Yan Jing; The origin of high-silica granites and rare metal mineralization: Insights from geochemistry and U-Pb-Sr-Nd-Hf-O isotopes of Early Cretaceous granitoids in the southern Great Xing’an Range, NE China. GSA Bulletin 2024, 136 (3-4): 1151-1170. doi: https://doi.org/10.1130/B36726.1
