最新成果

2026年3月，福州大学紫金地质与矿业学院本科生何一可在Ore Geology Reviews上发表题为"Fe–Ti oxide–orthopyroxene symplectites in the eastern Tianshan layered intrusions, NW China: Insights into late-stage reactive melt flow and re-equilibration"（《东天山层状侵入体中铁钛氧化物-斜方辉石后成合晶：对晚期反应熔体流与再平衡的启示》）的研究论文，我院2022级本科生何一可为论文第一作者，郑佳浩教授为通讯作者。

研究揭示了层状侵入体中铁钛氧化物-斜方辉石后成合晶的形成机制及其对岩浆晚期演化的指示意义。研究发现后成合晶并非传统认为的固相反应或出溶产物，而是由晚期不混溶残余熔体沿矿物边界渗透并与原生晶发生"溶解-沉淀"反应所形成，这一过程记录了深部岩浆系统中熔体迁移与再平衡的关键信息，为理解镁铁质岩浆晚期的物质循环和成矿元素富集提供了全新视角。

研究背景

以往研究表明，层状侵入体广泛赋存铁钛氧化物矿床，是研究镁铁质岩浆分异演化与成矿过程的天然实验室。随着岩浆冷却固结，残余熔体与早期结晶矿物之间的相互作用会显著改变矿物的微观结构和化学成分，进而影响成矿元素的迁移与富集。后成合晶作为层状侵入体中普遍发育的微观结构，被视为示踪熔体迁移和岩浆晚期不平衡过程的关键证据。然而，关于后成合晶究竟形成于封闭体系的固相反应，还是开放体系的熔体-矿物反应，学界长期存在争议。这一争议的实质，是对岩浆晚期深部过程中物质和能量交换机制的不同认识。为此，本研究以东天山牛毛泉和尾亚两处铁钛氧化物矿床为研究对象，综合运用显微结构分析、矿物地球化学和热力学计算等手段，探究后成合晶的成因机制及其对岩浆系统演化的启示。

主要发现

研究发现，东天山铁钛氧化物矿床中的后成合晶记录了从高温熔体反应到低温固相调整的完整演化序列（图1）。后成合晶的微观结构呈现出系统的空间分带：从原生晶氧化物向外，蠕虫状交生体粒径逐渐减小，矿物组合和化学成分发生规律性变化，指示反应受扩散控制的熔体-矿物界面过程主导。两处矿床的后成合晶表现出结构成熟度的显著差异，反映了岩浆演化程度的系统性不同，但其背后的形成机制具有一致性，均指向晚期残余熔体的渗透与反应。

图1. 东天山牛毛泉和尾亚铁钛氧化物矿床中后成合晶的显微结构特征

铁钛氧化物热力学-氧逸度计算进一步揭示，后成合晶及其原生晶均经历了显著的亚固相再平衡（图2），温度集中在500–700°C区间，氧逸度范围为ΔFMQ −4至0。原生晶氧化物的再平衡温度系统性地高于后成合晶，表明后成合晶形成于冷却序列的晚期阶段。值得关注的是，贯穿原生晶与后成合晶边界的尖晶石出溶纹表明，后成合晶形成于高温条件（>700°C），随后与原生晶共同经历了持续的冷却和再平衡过程。这种耦合的热演化历史揭示了岩浆固结晚期温度-氧逸度的协同变化对矿物结构的关键控制作用。

图2. 原生晶与后成合晶铁钛氧化物的温度-氧逸度再平衡记录

除了约束后成合晶形成的物理化学条件外，研究还通过质量平衡和元素迁移分析，重建了后成合晶形成的三阶段动力学模型（图3）。结果表明，后成合晶的形成需要外源Fe和Si的输入，无法由封闭体系的固相反应解释。这一发现将后成合晶的成因从传统的静态固相模型转向动态的熔体-矿物反应框架：在岩浆固结的最后阶段，不混溶的富Si和富Fe熔体发生分离，富Si熔体上升逃逸后，富Fe致密熔体残留在晶体孔隙中，成为驱动后成合晶形成的反应介质。这种富Fe熔体虽绝对铁含量较高，但相对于早期铁钛氧化物仍处于铁不饱和状态，因而能够沿矿物边界渗透并部分溶解母晶铁钛氧化物，使自身进一步富集Fe；随后，这种富Fe-Si熔体与橄榄石反应，Si促使橄榄石转变为斜方辉石，Fe则在反应前锋沉淀为铁钛氧化物，形成了后成合晶特有的蠕虫状交生结构。最终，随着温度持续下降，铁钛氧化物固溶体发生亚固相出溶，形成磁铁矿-钛铁矿共生组合。 该模型将微观尺度的矿物交生结构与宏观的岩浆房过程联系起来，为理解层状侵入体中成矿元素的超常富集机制提供了新的动力学解释。

图3. 铁钛氧化物-斜方辉石后成合晶形成的三阶段熔体反应模型

Ore Geology Reviews (JCR 1区) 是国际矿床学领域三大主流期刊之一。以上论文相关的实验分析均在福州大学紫金地质与矿业学院完成。

论文信息

He, YK, Zheng, JH*. 2026. Fe–Ti oxide–orthopyroxene symplectites in the eastern Tianshan layered intrusions, NW China: Insights into late-stage reactive melt flow and re-equilibration. Ore Geology Reviews, 190, 107182.

论文原文： https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2026.107182.