鉬是一種多價態(tài)難熔且中等親鐵元素。自然界不同樣品存在較大的Mo同位素分餾。例如，相對于Mo標準溶液NIST SRM 3134，硅酸鹽地球和大陸地殼的 ^98/95Mo分別為-0.20‰和0.00‰-0.40‰；黑色頁巖和海相碳酸鹽巖具有相對較重的Mo同位素（-1‰ – +2‰）。代表俯沖板片的洋中脊玄武巖型榴輝巖具有相對較輕的Mo同位素（-1.0‰ – -0.13‰）；俯沖沉積物通常具有輕但相對變化大的Mo同位素（-2‰ – 0.16‰）。盡管Mo同位素在不同的地質儲庫之間表現(xiàn)出大的差異，但利用Mo同位素示蹤巖漿起源仍存在諸多的不確定性。其中一個重要的爭論點是巖漿分異過程是否可以造成顯著的Mo同位素分餾。已有的研究主要集中在探討硅酸鹽礦物分離結晶對Mo同位素的影響。除了硅酸鹽礦物外，鐵鈦氧化物（如磁鐵礦和鈦鐵礦）在巖漿分異過程中也發(fā)揮著重要的作用，并且其Mo含量遠高于許多硅酸鹽礦物。由于缺乏相關研究，鐵鈦氧化物分離結晶對Mo同位素分餾的影響目前尚不清楚。針對該問題，中國科學院廣州地球化學研究所同位素地球化學國家重點實驗室張樂高級工程師聯(lián)合李杰正高級工程師、任鐘元研究員和王志兵副研究員等人選擇峨眉山大火成巖省中的攀枝花鎂鐵質層狀巖體為研究對象，系統(tǒng)測定了全巖樣品和分選的主要造巖礦物（單斜輝石、斜長石、磁鐵礦和鈦鐵礦）的Mo同位素組成和含量，并獲得以下認識：

　　（1）攀枝花全巖樣品Mo含量變化較大（圖1）：0.06 – 0.35 ppm；整體具有與硅酸鹽地球類似的Mo同位素特征（–0.20‰ 0.20‰）。主要造巖礦物Mo含量為：斜長石≈單斜輝石（~0.05 ppm）< 磁鐵礦≈鈦鐵礦（~0.5 ppm）；并展示出顯著的Mo同位素分餾：磁鐵礦（–0.57‰ 0.26‰）<單斜輝石（–0.23‰ 0.16‰）<鈦鐵礦（0.19‰ 0.20‰）<斜長石（0.54‰ 0.32‰）。

　　（2）基于磁鐵礦和鈦鐵礦間的Mo同位素差異（ ^98/95Mo _Mt–Ilm = –0.76‰），推測Mo在這兩種礦物間的分餾系數(shù)為0.99924。結合前人關于攀枝花巖體Fe同位素的研究（ 56/54Fe _Mt–Ilm ~ 0.75‰），可獲得如下Fe-O鍵強順序： ^IVFe _Mt ³⁺ > ^IVFe _I1m ²⁺ > ^VIFe _Mt ³⁺ > ^VIFe _Mt ²⁺ 。

　　（3）瑞利分離結晶模擬顯示（圖2），由于斜長石和單斜輝石具有低的Mo含量，這兩種礦物的分離結晶并不能顯著改變巖漿的Mo同位素組成。相反，Mo含量較高的磁鐵礦和鈦鐵礦的分離結晶將顯著改變巖漿的Mo同位素組成。由于Mo的分配行為以及鈦鐵礦和磁鐵礦的結晶順序與巖漿的氧逸度相關，氧逸度也是控制巖漿Mo同位素分餾的一個關鍵因素。

　　該研究對俯沖帶巖漿和月海玄武巖Mo同位素研究也具有一定啟示意義：俯沖帶重Mo同位素的巖漿一般歸因于板片俯沖過程釋放的流體具有重的Mo同位素特征，而板片內(nèi)殘留的金紅石具有輕的Mo同位素組成。俯沖帶巖漿一般具有高的氧逸度，磁鐵礦是巖漿晚期重要的結晶相。由于磁鐵礦具有輕的Mo同位素特征，磁鐵礦的分離結晶也將促使巖漿具有重的Mo同位素組成。月幔具有低的氧逸度，鈦鐵礦是月海玄武巖的主要造巖礦物。前人的數(shù)據(jù)顯示月海高鈦玄武巖的Mo同位素略重于月海低鈦玄武巖（ ^98/95Mo _{highTi_lowTi} = 0.04）。由于鈦鐵礦具有重的Mo同位素特征，高鈦玄武巖和低鈦玄武巖的Mo同位素差異可以解釋為高鈦巖石受到了鈦鐵礦堆晶作用的影響，或者高鈦玄武巖重的Mo同位素特征是繼承自其受鈦鐵礦堆晶作用影響的月幔源區(qū)。需要注意的是目前報道的月海玄武巖Mo同位素數(shù)據(jù)十分有限（3個低鈦+1個高鈦），需要開展更多的月海玄武巖Mo同位素研究來厘清高鈦和低鈦玄武巖的差異。

圖1 攀枝花層狀巖體柱狀圖（a）,全巖和主要造巖礦物的Mo含量（b）和Mo同位素（c）組成

圖2 瑞利分離結晶模擬

　　該研究主要受中國科學院廣州地球化學研究所所長基金和中國科學院相關項目的資助，已發(fā)表于國際期刊《American Mineralogist》。

　　論文信息：Zhang Le* (張樂), Li Jie (李杰), Zhang Yan (張艷), Peng Bing-Yu (彭冰玉), Wang Zhi-Bing (王志兵), Ren Zhong-Yuan (任鐘元). 2024. Molybdenum isotopic fractionation in the Panzhihua mafic layered intrusion in the Emeishan large igneous province, southwest China. American Mineralogist, 109: 328-632.

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