锂（Li）同位素是示踪岩浆演化的重要工具。与全岩Li同位素地球化学的广泛研究相比，花岗质岩石中矿物间的Li同位素分馏研究较为有限。现有研究表明，花岗岩中矿物的Li同位素组成范围广泛（如：白云母为-1.9~5.0‰，黑云母为0.0~7.4‰，长石为-0.5~3.6‰，石英为9.7~19.8‰）。这种不同矿物间的Li同位素差异被归因于键强理论及瑞利分馏理论。然而上述观点不能解释现有所有花岗质岩石中矿物Li同位素数据，表明花岗岩矿物间Li同位素分馏的影响因素仍需深入探究。
针对上述问题，中国科研实验室地质与地球物理研究所硕士研究生丁子怡、导师苏本勋研究员、刘善科高级工程师及其团队选取塔公岩体一套完整的花岗质岩浆演化序列岩石（石英闪长岩→花岗闪长岩→二长花岗岩；图1），采用高精度MC-ICP-MS（Nu Sapphire）分析了全岩及单矿物黑云母、角闪石、单斜辉石、斜长石、钾长石、石英（图2）的Li同位素组成（图3）。
图1 塔公岩体位置及其地质图
图2 塔公岩体各岩性的岩石学特征
图3 塔公岩体的全岩及单矿物Li同位素组成
研究发现，塔公岩体的花岗质岩石表现出有限的Li同位素变化，与岩浆分异指标无关（图4），表明岩浆演化过程中Li同位素分馏不显著。黑云母Li同位素组成为-1.68±0.05~1.76±0.15‰，角闪石为-2.08±0.15~2.53±0.13‰，单斜辉石为-1.72±0.21~0.74±0.08‰，与矿物间和样品间平衡分馏的特征吻合（图5）。相比之下，石英、钾长石和斜长石的Li同位素组成变化较大，Li同位素组成范围分别为15.09±0.14~26.00±0.33‰、1.69±0.10~8.53±0.01‰以及-2.23±0.08~6.50±0.19‰（图5）。与无钾长石的石英闪长岩相比，长英质矿物之间对重Li同位素的竞争降低了花岗闪长岩和二长花岗岩中的斜长石Li同位素值，这反映出钾长石因其键合环境对7Li具有更强的竞争力。此外，与该研究的全岩Li同位素特征均一且全岩Li同位素受黑云母分离结晶控制的低硅花岗质岩石（SiO2 < 70 wt.%）相比，全球高硅花岗质岩石（SiO2 > 70 wt.%）的Li同位素变化范围极大，这种变化可归因于高硅花岗质岩石中更为富集的长英质矿物的分离结晶。
图4 花岗质岩石全岩Li同位素与SiO2和Li含量的相关性图解
图5 塔公岩体各岩性中矿物间的Li同位素分馏特征
该研究揭示了钾长石-斜长石之间重Li同位素的竞争对花岗质岩石矿物Li同位素的影响，发现了镁铁质矿物、长英质矿物分别对低硅花岗质岩石、高硅花岗质岩石Li同位素组成的影响。
研究成果发表于国际学术期刊JP（丁子怡，刘善科，苏本勋，李文君，胡方泱，Patrick Asamoah Sakyi. Lithium isotope fractionation during granitic magma differentiation: insights from whole rock and mineral analyses [J]. Journal of Petrology,2025,66: egaf048. DOI: 10.1093/petrology/egaf048.）。研究受到国家自然科学基金（91755000、42488201）和中国科研实验室青促会共同资助。
丁子怡（硕士生）
