单个流体包裹体LA-ICP-MS分析及应用进展

独立封存的单个流体包裹体,能够准确地反演被捕获时期的流体信息.激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）是单个流体包裹体微区分析的重要手段,展现了原位、实时、高空间分辨率、高灵敏度、高精密度、低检出限、多元素同时检测的优点.单个流体包裹体组成信息的LA-ICP-MS测定技术,在单个流体包裹体选取、激光剥蚀采样方式、气溶胶传输与电离、质谱瞬时信号采集效率、定量校准与内标元素准确测定等方面逐步突破,且该技术应用于成矿元素来源及分配、成矿流体来源及特征、建立成矿模式等方面的研究广泛.因此提高单个流体包裹体分析成功率、降低小体积流体包裹体元素检出限、测定矿石矿物流体包裹体成分等成为该分析技术亟待解决的问题.      

流体包裹体在矿床研究中的作用

流体包裹体分析是现代矿床学研究的一个重要手段,对矿床类型的划分及成矿流体成分、温度、压力的研究有着重要的作用.在矿质沉淀的主要机制中,流体相分离及流体混合的主要证据来自流体包裹体;对金属在气相中的搬运的认识,也主要来自包裹体研究.成矿流体成分对认识金属在热液中的搬运方式起着重要作用,流体温度和压力数据是成矿流体动力学模式的重要制约.     

闪锌矿中单个流体包裹体成分LA-ICP-MS分析及其指示意义：以南岭新田岭钨矿床为例

单个流体包裹体成分LA-ICP-MS分析在精准示踪成矿物质来源和精细刻画成矿过程方面具有独特优势,但已有研究主要聚焦于透明的脉石矿物中的流体包裹体,对用于矿石矿物较少,二者之间有何异同特别是谁更能代表成矿流体组成目前研究薄弱。闪锌矿是岩浆热液矿床和MVT型矿床中常见的矿石矿物,其通常发育流体包裹体并在透射光下具有透明-半透明特征,是研究流体包裹体较为理想的矿石矿物。文章选择南岭新田岭钨矿硫化物阶段的闪锌矿及共生石英为研究对象,开展流体包裹体成分LA-ICP-MS对比分析。分析结果显示,闪锌矿和石英中的流体包裹体组成存在较大差异,前者异常富Cu、Ag和Sn等金属元素,后者富Li、B、Na、K、Rb、Sr、Cs和Pb等元素。结合闪锌矿本身微量元素特征,文章认为元素Cu、Ag和Sn的超常富集与其从寄主矿物扩散进入流体包裹体有关。在基于大离子亲石元素的流体成因类型判别图中,闪锌矿和石英中的流体包裹体组成均能有效示踪成矿流体来源,但后者示踪效果更好。总体而言,共生石英中流体包裹体组成可能更能代表成矿流体组成,闪锌矿因其莫氏硬度较低、金属元素含量高等原因,元素易发生后期扩散/改变,流体包裹体组成可能不能代表真实流体信息。在研究矿石矿物流体包裹体时,需谨慎对待某些元素的超常富集。综合研究脉石矿物流体包裹体和矿石矿物本身元素组成是成矿流体研究更准确的手段。     

江西德兴铜厂斑岩铜矿成矿物质来源的再认识——来自流体包裹体的证据

本文从江西德兴斑岩铜矿铜厂矿床的流体包裹体研究出发,讨论了矿床成矿物质来源与矿床成因。矿床中流体包裹体分为6类,即富液包裹体、富气包裹体、含石盐多相包裹体、含CO2多相包裹体以及熔体包裹体和熔体-流体包裹体。富气包裹体、含石盐多相包裹体和熔体与熔体-流体包裹体代表了成矿早期岩浆热液的特征。在这些包裹体中发现黄铜矿等金属矿物,表明成矿金属主要源自岩浆。含石盐多相包裹体和富气包裹体与矿体关系不甚密切,但其中所含有的金属矿物特别是黄铜矿,暗示早期来自岩浆的热液流体金属含量较高,形成于大气降水与岩浆热液混合之前。成矿中晚期大气降水流体在冷却和稀释岩浆流体方面对于矿床的形成作出了一定贡献,但是来自围岩的大气降水可能并没有向成矿体系提供大量金属。     

流体包裹体研究进展及其在矿床学中的应用

流体包裹体是近年来研究地质流体,尤其是成矿流体的关键途径,各种与之相关的测试技术与方法及理论成果日新月异。流体包裹体研究不仅可以获得成矿流体的物理化学条件,还可以示踪成矿物质来源与组成,为识别矿床类型、构建成矿模式提供直接证据。笔者等从流体包裹体岩相学、均一温度与盐度、成分分析、pH测试与计算、P—V—T—x状态方程、热液金刚石压腔及其在矿床学上的应用7个方面对流体包裹体的研究与发展进行全面的梳理。首先,系统总结了近年来流体包裹体各方面的最新研究进展和发展趋势,分析了流体包裹体成分测试中存在的主要问题,为其发展提供了一定的方向性;其次对各类矿床的成矿流体和流体包裹体特征进行了归纳整理,对分析矿床的成因类型具有重要意义;最后,提出了流体包裹体在矿床学研究中的发展方向。     

流体包裹体研究进展及其在矿床学中的应用

流体包裹体是近年来研究地质流体,尤其是成矿流体的关键途径,各种与之相关的测试技术与方法及理论成果日新月异。流体包裹体研究不仅可以获得成矿流体的物理化学条件,还可以示踪成矿物质来源与组成,为识别矿床类型、构建成矿模式提供直接证据。本文从流体包裹体岩相学、均一温度与盐度、成分分析、pH测试与计算、P—V—T—x状态方程、热液金刚石压腔及其在矿床学上的应用等7个方面对流体包裹体的研究与发展进行全面的梳理。首先,系统总结了近年来流体包裹体各方面的最新研究进展和发展趋势,分析了流体包裹体成分测试中存在的主要问题,为其发展提供了一定的方向性;其次对各类矿床的成矿流体和流体包裹体特征进行了归纳整理,对分析矿床的成因类型具有重要意义;最后,提出了流体包裹体在矿床学研究中的发展方向。     

热液矿床的成矿流体与成矿机制——以中国若干典型矿床为例

流体包裹体研究是获得成矿流体性质如温度、压力和成分信息的主要手段,对于矿床成因类型和成矿机制的研究至关重要。目前,流体包裹体研究手段已经广泛应用于各类热液矿床的流体研究中,并且积累了大量研究数据。本文选择斑岩型矿床、矽卡岩型矿床、浅成低温热液矿床、海底热液及块状硫化物矿床(VMS型)和造山型金矿5种典型热液矿床,通过总结其中流体包裹体的岩相学特征、温度、盐度及同位素数据,并结合围岩蚀变和矿化分带特征,对不同类型矿床中成矿流体的性质、来源及成矿机制进行了探讨。     

桃山大布铀矿床成矿流体特征

正花岗岩型铀矿床是重要的铀矿类型,国内外学者提出了多种花岗岩型铀矿的成矿机理。地质流体的来源、运移和卸载是厘定铀成矿过程的重要指标。流体包裹体是地质时期流体的"活化石",关于流体包裹体的特征研究是探讨成矿流体特征以及成因的重要分析手段(苟学明等,2017)。目前缺乏对大布铀矿床成矿流体特征的深入研究,笔者通过对大布矿床成矿期流体包裹体的显微观察、测温、气相成分、同位素分析等,总结了大布矿床的成矿流体特征,初步探讨了成矿流体来源。     

西藏班-怒带西段荣那铜（金）矿床流体包裹体特征及矿床成因

荣那铜(金)矿床是班公湖-怒江缝合带西段新发现的矿床,是多龙矿集区的重要组成矿床之一,已探明储量达大型规模,具有超大型矿床的成矿潜力。荣那铜(金)矿床矿石矿相学与岩相学研究显示其具有典型高硫化型浅成低温热液型矿床的矿物组合(明矾石、硫砷铜矿等)和矿化蚀变特征。通过资料收集与野外观察,本文将荣那铜(金)矿床的成矿过程划分为石英-黄铁矿阶段、石英-多金属硫化物阶段与碳酸盐阶段,其中石英-多金属硫化物阶段为主成矿阶段。为查明该矿床的成矿流体特征,进一步确定矿床成因类型,对取自深部矿石中的石英脉(均为主成矿阶段含黄铁矿、黄铜矿石英脉)开展了流体包裹体的岩相学观察、显微测温和激光拉曼光谱分析。结果表明,上述矿物中主要发育富液相、富气相和含子矿物三相包裹体;富液相包裹体的均一温度与盐度分别为:80~440℃和4.63%~11.95%NaCl eqv;富气相包裹体的均一温度和盐度分别为:320~440℃和5.55%~10.74%NaCl eqv;含子矿物三相包裹体的均一温度与盐度分别为200~400℃和29.4%~32.56%NaCl eqv;富液相与富气相包裹体的气体成分除少量N2外,气体成分均为H2O。综合分析认为,荣那矿床成矿流体发生了强烈的沸腾作用,流体沸腾作用是该矿床的重要成矿机制。可见,荣那矿床具有高硫型浅成低温热液矿床的矿物组合及蚀变特征,但主成矿阶段石英脉流体包裹体特征与典型斑岩型铜(金)矿床的流体包裹体特征相似。因此,推测荣那高硫型浅成低温热液铜金矿的深部存在斑岩型铜金矿化,该矿床应属浅成低温热液型-斑岩型铜金矿床。     

SILLS软件在单个萤石流体包裹体LA-ICP-MS微量元素分析数据处理中的应用

近年来激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)应用于单个流体包裹体成分定量分析已成为研究流体包裹体的最佳手段之一。该实验过程和数据处理比较复杂,目前国内外采用的数据分析软件为一款基于MATLAB的SILLS软件,该软件主要是对矿物(锆石)、流体包裹体以及熔体包裹体LA-ICP-MS分析结果进行处理。本文以萤石流体包裹体LA-ICP-MS分析为例,阐述了样品制备与流体包裹体的优选方法,对流体包裹体片厚度以及单个流体包裹体的选取要求作了详细描述,对仪器参数设置、内外标样选取和剥蚀方法等进行了说明。基于SILLS软件采用尖峰消除的方法对待处理数据进行校正,对不同种类型的波峰进行峰宽的选取。在元素比值校正和等效盐度计算过程中,由于被测样品是萤石,Ca元素具有较高的背景值,选择以Na作为流体包裹体的内标元素,以Ca作为寄主矿物的内标元素对寄主矿物浓度进行计算,同时提出以电价平衡代替质量平衡进行等效盐度计算。以上方案提高了LA-ICP-MS分析单个萤石流体包裹体的准确性,有助于解释成矿流体来源和矿床成因等问题。     

岩浆热液出溶和演化对斑岩成矿系统金属成矿的制约

岩浆热液过渡阶段对于与岩浆热液有关矿床的形成非常重要。以往的研究多侧重于岩浆结晶阶段和低于固相线的热液阶段过程和演化 ,但对于流体从熔体出溶到熔体最后固结过程的理解却很有限。基于流体包裹体冷热台研究、单个流体和熔体包裹体原位无损成分分析技术 ,并结合挥发份和成矿元素在共存相间分配的实验和质量平衡计算模拟 ,岩浆热液出溶和演化对金属成矿制约的研究取得了很大进展。文中从岩浆中挥发份的出溶和演化、成矿元素在岩浆热液过渡体系各相之间的分配、斑岩矿床成矿流体及与金属成矿的关系、浅成热液矿床成矿流体及与金属成矿的关系几个方面进行了阐述。研究表明 :( 1)岩浆熔体不仅含有足够的挥发性组分 ,而且出溶的挥发份能够被圈闭在流体包裹体中而成为岩浆出溶热液的实物证据。 ( 2 )挥发份和成矿元素不仅在岩浆熔体和出溶的溶液间分配 ,还将在熔体与盐水溶液、熔体与气相以及盐水溶液与气相间进行分配。Cu在岩浆蒸气中比在共存的熔体中要富集数百倍 ,而Cu ,As,Au(可能作为HS配合物 )则偏向于分配进入与液体相共存的蒸气相中。 ( 3 )成矿元素在熔体 /溶液间的分配系数受控于熔体中初始水含量与饱和水含量之比值和岩浆熔体与共存出溶水溶液的w(Cl) /w(H2 O)和w(F) /w(Cl)比值。 ( 4 )斑岩     

西藏列廷冈-勒青拉铅锌铁铜钼矿床成矿流体特征:来自流体包裹体及碳氢氧同位素的证据

列廷冈-勒青拉矿床位于西藏冈底斯北缘多金属成矿带东侧,是该成矿带内一个独特的同时发育Pb、Zn、Fe、Cu、Mo五种元素矿化的典型矽卡岩型矿床.对该矿床成矿流体性质研究有助于解决这种具有不同来源属性的多金属共生矿床的成矿机制等科学问题.基于此,选取与Fe-Cu-Mo矿化和Pb-Zn-Cu矿化密切相关的矽卡岩矿物和脉石矿物,系统开展了流体包裹体和碳氢氧同位素研究,结果显示二者的成矿流体来源相同并经历了相似的演化过程.矽卡岩阶段主要发育富液相包裹体,成矿流体具有高温中高盐度特征.成矿期石英硫化物阶段和成矿后期碳酸盐阶段主要发育富液相包裹体和含子晶的多相包裹体,前者成矿流体温度属于中高温范畴,而盐度分为高盐度和低盐度两类;后者成矿流体温度属于中低温范畴,而盐度同样分为高盐度和低盐度两类,研究表明出现两种盐度截然不同的流体是由于沸腾作用造成的.稳定同位素研究结果显示矽卡岩阶段成矿流体主要源于发生过脱水去气作用的残余岩浆水,石英硫化物阶段和碳酸盐阶段均有大气降水的参与.灰岩地层与正常海相碳酸盐岩相比δ18O明显亏损,表明成矿流体在矿区灰岩地层中大规模运移并发生水岩反应,从而在远端矽卡岩带形成铅锌铜矿化.结合前人及本次研究结果,列廷冈-勒青拉矿床Fe-Cu矿化与Pb-Zn矿化为同一时期岩浆活动的产物,但分别与不同属性的岩浆有关.降温冷却、流体混合作用以及pH值的变化是控制列廷冈-勒青拉矿床金属沉淀的重要因素,而成矿温度和岩浆属性的差异是造成成矿元素在空间上分带的主要原因.     

显微红外测温技术及其在金红石矿床中的应用

显微红外测温技术是红外显微镜通过红外成像系统研究不透明和半透明矿物的流体包裹体的丰度和分布特征,并与冷热台相结合,进行流体包裹体显微测温分析的一种技术手段。本文以苏鲁超高压变质带东海榴辉岩中金红石矿床的流体包裹体研究为例,系统介绍了显微红外测温分析技术。结果表明,显微红外测温技术是研究半透明和不透明矿物中流体包裹体的一种十分有效的新手段,可见光和红外光两种光源下流体包裹体的测定不存在系统误差。利用红外显微镜进行半透明-不透明矿石矿物的流体包裹体测定时,循环技术法是测定冰点和均一温度的有效方法。江苏东海地区超高压变质带所经历的早期退变质阶段是金红石矿床的主要形成阶段。显微红外测温技术对研究矿床的成矿流体性质以及矿床成因等具有重要的意义。并将在金属矿床成矿流体的研究领域发挥重要的作用。     

江西大吉山钨多金属矿床流体包裹体研究

大吉山钨矿床是赣南地区的一个大型钨多金属矿床,由石英脉型钨矿体和花岗岩浸染型钨、钽、铌、铍矿体构成.在详细的岩相学观察的基础上,文章采用“流体包裹体组合”法,对石英脉型矿体和花岗岩浸染型矿体石英中的流体包裹体进行了显微测温和拉曼探针分析.研究表明,与石英脉型矿体成矿相关的流体为中-高温、中-低盐度的NaCl-H2O-CO2-CH4±N2体系,与花岗岩浸染型矿体成矿相关的流体为高温、中-低盐度的NaCl-H2O±CO2±CH4体系,两者流体的性质不同.笔者认为,在流体体系冷却过程中,所发生的以CO2逸失为特征的流体不混溶作用是石英脉型矿体的主要形成机制,而花岗岩浸染型矿体中金属元素的沉淀则主要由流体体系的冷却作用所致,这两类矿体的成矿流体的来源可能不同.     

碳酸岩型稀土矿床成矿流体演化机制研究现状及展望

与碱性岩有关的碳酸岩型内生稀土矿床在中国乃至世界上轻稀土资源储量中占有极为重要的地位,诸如我国内蒙古的白云鄂博稀土矿床、川西冕宁—德昌稀土成矿带中的牦牛坪、大陆槽等稀土矿床、山东微山县郗山稀土矿床以及美国的Mountain Pass稀土矿床等都属于这种类型的稀土矿床。当前,对于这类稀土矿床的成矿流体演化机制,学界主要存在结晶分异作用、不混溶作用(熔体-熔体不混溶、熔体-流体不混溶以及流体-流体不混溶)以及热液交代蚀变作用之间的分歧。结晶分异作用可以使具有不相容性的稀土元素在残余熔体相中逐渐富集,直至形成稀土矿物。不混溶作用能够使稀土元素在不混溶后形成的两相或多相中的某一相中发生选择性富集,形成稀土矿化。成矿流体演化晚阶段的热液流体对早期生成的矿物或围岩进行交代蚀变,使其释放出能与稀土元素在热液中形成络合物的F-、(CO_3)~(2-)以及(SO_4)~(2-)等阴离子(团),并最终在合适的构造控矿部位和外界环境条件下,重结晶或沉淀出稀土矿物。上述3种观点各有其理论依据,但是在解释一些碳酸岩型稀土矿床地质现象或实验地球化学模拟结果的时候都或多或少存在一定程度上的不足。前人的研究结果表明,碳酸岩型稀土矿床中发育了大量的熔体包裹体、熔体-流体包裹体以及富CO_2的流体包裹体,以往在利用Linkam TS1400XY以及Linkam THMS600等这类常规高温热台,在101325 Pa条件下对其进行热力学测温时,这些包裹体大多在尚未达到完全均一状态前就已发生爆裂或泄露,极大制约了人们对这类稀土矿床在高温岩浆阶段和中高温岩浆-热液阶段成矿流体演化过程的认知。另外,对于稀土元素在成矿流体演化过程中的含量变化特征及其地球化学行为的研究,目前主要是通过包裹体成分组成的拉曼光谱分析,以及对矿体和围岩进行的全岩地球化学分析,尚缺乏单个包裹体中元素含量的原位微区分析方面的数据。未来,对碳酸岩型稀土矿床中发育的熔体包裹体、熔体-流体包裹体和富CO_2的流体包裹体,利用热液金刚石压腔开展高温高压原位均一实验模拟研究,以及对单个包裹体中微量元素的含量利用LA-ICP-MS进行原位微区分析,将是揭示该类稀土矿床成矿流体演化机制的关键。     

滇东南南秧田超大型钨矿床流体包裹体及H、O同位素研究

滇东南南秧田钨矿床位于老君山钨锡多金属成矿区内,大地构造位置位于扬子板块、华夏板块与三江褶皱系的结合部位。钨矿体主要呈似层状赋存于南秧田组,根据不同的矿物组合及穿插关系,可划分出三种矿石类型,即矽卡岩型矿石、石英脉型矿石和碳酸盐型矿石。对南秧田不同矿化类型白钨矿中流体包裹体的岩相学观察后发现该矿床主要发育4类流体包裹体:富液相两相包裹体(Ⅰ类)、富气相两相包裹体(Ⅱ类)、含子矿物三相包裹体(Ⅲ类)和纯气相包裹体(Ⅳ类)。矽卡岩型矿石白钨矿中流体包裹体的均一温度变化于176~311℃,盐度变化于0.2%~10.9%NaCleqv。石英脉型矿石白钨矿中流体包裹体的均一温度变化于200~395℃,盐度变化于0.4%~11.3%NaCleqv。碳酸盐型矿石白钨矿中流体包裹体的均一温度和盐度分别变化于201~395℃和2.6%~11.3%NaCleqv。显微测温结果表明成矿流体属中高温度、中低盐度流体。激光拉曼探针分析表明,白钨矿中流体包裹体组分主要为H2O,含少量的CH4。矽卡岩阶段成矿流体δD值范围为−80.2‰~−78.3‰,δ18O水值为6.8‰,石英脉阶段成矿流体的δD和δ18O水值分别为−93.7‰~−79‰和6.5‰~7.1‰,表明成矿流体主要来自于岩浆水,并可能经历了强烈的去气作用,或者存在不同程度地层有机质、大气降水和孔隙水的混入。流体包裹体均一温度和盐度呈正相关关系及H、O同位素特征综合分析,本研究认为岩浆水与大气降水混合是引起白钨矿沉淀的主要因素。