发布时间：2024-08-06 浏览次数：11
锡是战略性关键金属之一，是现代工业和技术发展的重要材料，广泛应用于太阳能电池、电子元器件、催化剂、焊料、聚氯乙烯稳定剂、阻燃剂、陶瓷等领域。近年来，我国对锡资源的进口依赖度高达30%以上，资源供应安全存在潜在风险。锡在地幔的含量为0.12-0.17 ppm，而在地壳中平均含量为1.7 ppm，而锡矿石平均品位需达0.2 wt.%，即锡需要经过近一千倍的富集才能成矿。深入理解锡的物质循环和成矿作用，具有重要的理论和现实意义。
锡具有十个稳定同位素，已有研究表明其稳定同位素比值的变化可用于示踪锡的物质循环和成矿。前人通过对科马提岩、橄榄岩、玄武岩等幔源岩石进行分析，限定了地幔储库Sn同位素组成。目前已报道的Sn同位素数据集中在基性、超基性岩和锡石中，长英质岩石的Sn同位素组成研究有限。地壳这一重要地质储库的Sn同位素组成研究仍然缺乏，我们对于大陆地壳的Sn同位素组成知之甚少，这一现状限制了我们利用Sn同位素示踪俯冲带锡循环、壳-幔相互作用和锡成矿过程的能力。
为了厘定大陆上地壳的Sn同位素基准值，南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室李伟强教授团队系统性地分析了各类大陆上地壳样品（包括花岗岩、黄土、沉积物）的Sn同位素组成。研究结果表明：（1）I型花岗岩的岩浆演化过程中Sn同位素逐渐变轻；（2）Sn同位素可以示踪S型花岗岩的源区不均一性；（3）Sn同位素在与高分异花岗岩有关的热液过程中显著变重；（4）大陆上地壳（UCC）的Sn同位素基准值为δ122/118Sn3161a =0.233±0.099‰（图1），相对于地幔（She et al., 2023）偏轻0.13‰。
1 （a）大陆上地壳样品Sn同位素统计直方图，（b）I型花岗岩Sn同位素组成与SiO2含量关系图
研究表明，Sn同位素是为数不多的、壳幔储库存在显著差异的金属稳定同位素体系。地球是太阳系内唯一拥有长英质地壳的类地行星，大陆地壳的成分演化与板块运动和行星演化关系密切。Sn同位素的壳幔差异可能是地壳的化学组成从玄武质演化到长英质的结果。因此，Sn同位素可为研究大陆地壳形成和演化提供新的约束。由于锡成矿与俯冲带密切相关，地幔和地壳物质均有参与，壳幔之间显著的Sn同位素差异表明，Sn同位素有示踪俯冲带锡循环和锡成矿的巨大潜力。
上述成果近期以“Tin isotope heterogeneity and baseline of the upper continental crust”为题发表于国际地球化学领域一流期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上，南京大学地球科学与工程学院博士后佘加新为论文的第一作者，李伟强教授为通讯作者。参与本工作的还包括南京大学地球科学与工程学院和国家重点实验室的季峻峰教授、安诗超博士，博士生罗祥龙、穆军，长安大学吴昌志教授，同济大学胡忠亚副研究员，巴黎地球物理研究所Frederic Moynier教授，德国拜罗伊特大学Edith Kubik博士。本研究得到了南京大学教育部“关键地球物质循环”前沿科学中心项目、国家自然科学基金等项目的资助，以及内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室的支持。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703724003740?via%3Dihub
相关文献：
She, J.-X., Kubik, E., Li, W. and Moynier, F. (2023) Stable Sn isotope signatures of Mid-ocean ridge basalts. Chem. Geol. 622, 121347.