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硼（B）同位素在示踪岩浆结晶演化、岩浆-热液过程及成矿作用中应用极为广泛。在富B的岩浆体系中，由于无法直接测定岩浆的B同位素成分（δ11B值），实际工作中通常测试岩浆中结晶的电气石的δ11B值，结合B同位素在花岗质熔体和电气石之间的分馏系数Δ11Bmelt–Tur，计算得到岩浆的δ11B值。然而，长期以来该分馏系数一直缺乏实验工作的直接约束，而主要依靠间接的方法估算，即通过B同位素在熔体和流体之间的分馏值Δ11Bmelt–fluid以及电气石和流体之间的分馏值Δ11BTur–fluid来间接计算得到Δ11Bmelt–Tur值。但是，不同实验工作得到的Δ11Bmelt–fluid值和Δ11BTur–fluid值不一致，且上述实验结果与天然样品经验研究结果差别较大；此外，不同实验在实验和测试方法、温压条件以及初始物质和实验产物成分上区别明显。因此，上述间接方法得到的Δ11Bmelt–Tur并不可靠，迫切需要通过实验直接厘定B同位素在花岗质熔体和电气石之间的分馏情况。
针对以上问题，中国地震局地质研究所成里宁副研究员与合作者利用冷封式高压釜开展了系统的实验研究，使用富B花岗质玻璃（B2O3~8wt%）在~℃，MPa，aH2O~1，fO2~NNO条件下进行电气石结晶实验，实验后使用fs-LA-MC-ICP-MS原位测试结晶得到的电气石和实验玻璃的B同位素成分，计算得到不同温度下B同位素在花岗质玻璃和电气石之间的分馏值Δ11Bmelt–Tur。结果显示高温下B同位素在花岗质熔体和电气石之间的分馏较小(°C时，Δ11Bmelt–Tur=+0.90±0.05‰；°C时，Δ11Bmelt–Tur=+0.23±0.12‰)，但随温度的下降分馏程度逐渐增大，Δ11Bmelt–Tur值与温度呈明显的线性关系，关系式为：Δ11Bmelt–Tur值的符号为正说明电气石结晶将导致岩浆富集11B，这与脱流体作用导致岩浆富集10B正好相反。此外，所有实验中只有电气石一种主要结晶矿物，直接证明了在富B岩浆中电气石可以是液相线矿物，而不是通常认为的只在岩浆演化晚期结晶。
图1实验样品显微照片及背散射（BSE）图像图2（a）本实验研究得到的Δ11Bmelt–Tur值随温度的变化关系；（b）实验得到的Δ11Bmelt–Tur值与前人工作中使用的Δ11Bmelt–Tur值对比
本研究首次通过实验直接测定了不同温度下B同位素在花岗质熔体和电气石之间的分馏值，且实验中结晶的电气石成分与天然岩浆型电气石成分类似，因此可以直接运用于天然样品研究中。本次实验结果将为利用电气石B同位素研究岩浆源区、结晶演化过程以及岩浆-热液成矿提供关键数据支撑，特别是近年喜马拉雅电气石淡色花岗岩成因及成矿研究。例如较小Δ11Bmelt–Tur值使得岩浆演化早期结晶的电气石的δ11B值可以近似代表岩浆的δ11B值，而封闭体系下岩浆结晶分异过程中δ11B值升高可能是由于电气石结晶，δ11B值降低更有可能是流体出溶的结果。图3电气石结晶和流体出溶导致岩浆δ11B值变化趋势（基于瑞利分馏模型，Δ11Bmelt–Tur值使用本实验得到的数据，Δ11Bmelt–fluid值来自文献）
图4实验中结晶的电气石与天然岩浆型电气石成分对比
相关工作于年2月作为封面文章发表在地球化学领域重要学术期刊《GeochemicalPerspectivesLetters》上，第一作者和通讯作者是中国地震局地质研究所的成里宁副研究员，共同通讯作者为西北大学张超教授，其他作者包括中国地震局地质研究所周永胜研究员，德国汉诺威大学FrancoisHoltz教授、StefanWeyer教授和IngoHorn高级讲师。文章信息：
Cheng,L.,Zhang,C.,Zhou,Y.,Horn,I.,Weyer,S.,Holtz,F.().Experimentsrevealenrichmentof11Bingraniticmeltresultingfromtourmalinecrystallisation.GeochemicalPerspectivesLetters,20,37-42.