锡在人类文明和工业发展的进程中始终扮演着关键技术角色，从青铜时代的文明基石，到现代人工智能领域的“算力金属”，如今已成为高新技术产业中不可替代的战略性关键矿产。自然界中，原生锡矿床几乎均与花岗岩密切相关，且成矿普遍受控于岩浆-热液过程。然而，锡在上地壳的平均丰度极低，仅为2.1 ppm，因此要形成具有经济价值的工业矿床，需要经历超过1000倍的极端富集。这种富集究竟是如何实现的？又该如何建立定量指标以精准示踪花岗岩的成矿潜力？这是领域长期关注的核心科学问题。
关键地球物质循环与成矿全国重点实验室（南京大学）多团队协作，以锡同位素为核心示踪工具，从矿物微观尺度到岩体宏观尺度，揭示了锡在花岗质岩浆中的富集机制，建立了判别花岗岩锡成矿潜力的定量新标尺，取得了重要新进展。
进展一：矿物尺度锡同位素揭示花岗岩中锡的赋存状态和富集机制
关于锡在岩浆-热液过程中的富集机制，学界目前存在两种主要观点：一是认为岩浆高度分离结晶起主导作用；二是强调从岩浆中出溶的流体是锡萃取、迁移和沉淀的关键。争议的焦点在于：岩浆分异和流体活动，究竟何种因素在锡成矿中扮演了主导角色，锡究竟优先进入矿物还是富集在流体中？普遍认为，氧化条件下锡优先进入花岗岩主要成岩矿物中，不利于锡成矿，而还原条件下锡逐步富集，最后被流体高效提取。锡同位素近年来逐渐成为研究锡循环与成矿过程的重要工具，而矿物尺度锡的元素和同位素基础数据缺乏，制约了对锡富集行为的理解。
针对上述问题，团队以喜马拉雅普士拉淡色花岗岩（完整记录从花岗岩到伟晶岩的连续岩浆-热液演化序列）为研究对象，系统测定了共生矿物（锂辉石、电气石、白云母、黑云母、长石、石英和锡石）中的锡含量（图1）及锡同位素（δ122/118Sn3161a）组成。研究发现，锡在不同矿物中的分布具有显著不均一性：白云母是最主要的锡赋存矿物，其锡同位素组成比全岩偏重；而长石、石英仅含少量锡，锡同位素相对全岩偏轻（图2）。伟晶岩中的锡石同样具有偏轻的锡同位素特征。
图1. 普士拉岩体主要矿物锡含量。
图2. 普士拉岩体锡含量与同位素组成。(a) 单矿物锡含量与其对应全岩锡含量对比；(b) 矿物与寄主全岩之间锡同位素组成对比。
结合热力学模拟，团队揭示了锡富集的两阶段过程：岩浆阶段，长石持续结晶优先从熔体中移除轻锡同位素，使残余熔体逐渐富集重锡同位素，同时锡作为不相容元素不断在残余熔体中富集，挥发分逐渐累积。伟晶岩阶段，岩石低Nb/Ta、Zr/Hf、K/Rb比值、显著稀土四分组效应以及广泛发育的绢云母化，共同指示了强烈的流体活动。含锡流体从岩浆中出溶，流体中偏轻的锡同位素沉淀形成锡石，而残余熔体则进一步富集重锡同位素。在此演化过程中，岩浆氧逸度的变化对锡的富集与沉淀起到了关键控制作用：早期相对还原的环境使锡主要以还原态存在，表现出强不相容性，从而在残余熔体中持续富集；随岩浆演化至晚期，氧逸度升高促使锡发生氧化，导致锡石发生沉淀。综合上述结果，普士拉花岗岩体中的锡富集经历了早期岩浆预富集和后期流体再分配两个阶段（图3）。本研究从矿物尺度定量解耦了分离结晶和流体活动在锡富集过程中的相对贡献，阐明了流体对高分异花岗岩体系中锡富集的关键作用，并展示了锡同位素在示踪岩浆-热液过程中的重要潜力。
图3. 普士拉花岗岩两阶段岩浆演化与锡富集的概念模型。
上述成果近期以“Two stages of Sn enrichment in granitic magmatism: insights from Sn isotopes of cogenetic minerals”为题发表于国际地球化学权威期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》，南京大学地球科学与工程学院助理教授佘加新为论文第一作者兼通讯作者，王汝成教授为共同通讯作者。合作者还包括南京大学李伟强教授、谢磊教授、刘晨博士、安诗超博士，以及博士生徐志豪、徐诚等。研究得到了国家自然科学基金（42403009、42425301）、国家科技计划（2025ZD1007800）、自然资源部海洋矿产资源重点实验室开放基金（KLMMR-2024-K01）等项目资助。
论文链接: https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.07.020
论文信息: She, J.-X., Li, W., Wang, R.-C., Xie, L., Liu, C., Xu, Z., An, S., Xu, C. (2026). Two stages of Sn enrichment in granitic magmatism: insights from Sn isotopes of cogenetic minerals. Geochimica et Cosmochimica Acta, 427: 441-455.
进展二：锡同位素甄别花岗岩锡成矿潜力
华南是我国最重要的锡成矿区，但并非所有花岗质岩浆系统都能形成锡矿床。为厘清这一差异背后的控制因素，研究团队分别选取了一个典型的贫锡系统（浙江小雄火山-侵入杂岩）与一个锡矿化系统（赣南岩背花岗斑岩）开展锡同位素研究（图4）。
图4. 中国东南沿海锡成矿地质图。(a) 中国东南沿海地质简图（据Zhou et al., 2006修改）。(b) 赣南岩背地区地质简图（据Liu et al., 1999修改）。(c) 浙江小雄杂岩地质简图（据Zheng和Xu, 2021修改）。
结果表明，小雄杂岩体具有较为均一的锡同位素组成（δ122/118Sn变化仅约0.1‰），接近上地壳平均值（She et al., 2024）；而岩背花岗斑岩则表现出显著的锡同位素变化（δ122/118Sn从0.05‰至0.48‰）（图5）。
图5. 小雄侵入-火山杂岩与岩背花岗斑岩的锡同位素与全岩锡含量的散点图。
对比发现，小雄杂岩体和岩背花岗斑岩均经历了相似矿物组合的分离结晶，但锡同位素的分馏行为却展示出显著差异。小雄杂岩体形成于相对氧化的环境（ΔFMQ > +2），不同矿物对锡同位素的分馏效应被抵消：斜长石偏好轻同位素，而黑云母与铁钛氧化物倾向于容纳重同位素，使得体系整体锡同位素变化较小。相比而言，岩背花岗斑岩形成于更还原的条件（ΔFMQ ~ −1 至 0），低氧逸度抑制了锡进入黑云母与铁钛氧化物等矿物中，斜长石的分离结晶主导了同位素分馏方向，使残余熔体的 δ122/118Sn 从0.05‰升至0.48‰，并使锡逐渐富集。然而，仅靠分离结晶只能将锡富集约6倍，远不足以形成锡矿床。关键在于晚期流体出溶，模拟表明，仅2-6%的流体出溶，便可使锡发生高效富集，同时使晚期蚀变样品呈现"轻"锡同位素特征（图6）。
图6. 分离结晶与流体出溶过程中的锡同位素分馏模拟。(a) 分离结晶过程中全岩锡含量与 δ122/118Sn 值的协同演化（瑞利分馏模型）。 (b) 流体出溶及流体-熔体相互作用的二元混合模型。
团队的研究结果表明，锡是否成矿，关键在于氧逸度是否允许锡在演化的熔体中留存并富集，以及流体是否适时出溶将其萃取。锡同位素为评估锡成矿潜力以及示踪岩浆-热液演化过程提供了一个新的工具（图7）。
图7. 花岗岩锡同位素组成与锡含量关系。
上述成果以“The distinction between Sn-mineralized and Sn-barren granites in Sn isotopes”为题，发表于Geochemistry, Geophysics, Geosystems。南京大学地球科学与工程学院博士研究生徐诚为论文第一作者，李伟强教授、徐夕生教授为共同通讯作者。合作者包括南京大学助理教授佘加新、中国地质大学（武汉）赵葵东教授和讲师李前。研究得到了多项科研项目的资助：教育部基础学科与交叉学科突破计划（No. JYB2025XDXM911）、深地国家科技重大专项（2025ZD1007800）、国家自然科学基金（42425301），以及教育部关键地球物质循环前沿科学中心“GeoX”交叉项目（20250103）。
论文链接: https://doi.org/10.1029/2026GC013102
论文信息: Xu, C., Li, W., She, J.-X., Li, Q., Zhao, K.-D., & Xu, X. (2026). The distinction between Sn-mineralized and Sn-barren granites in Sn isotopes. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 27(9): e2026GC013102.
