CCSD(0～5158m)HP-UHP变质岩中石英脉流体包裹体研究

本文对中国大陆科学钻探(CCSD)0～5158m HP-UHP变质岩石英脉中流体包裹体进行了研究,通过冷热台与拉曼光谱测定发现其中含有4种流体包裹体:(Ⅰ型)盐水溶液包裹体,并进一步分为高盐度盐水溶液包裹体(Ⅰa型)、中高盐度盐水溶液包襄体(Ⅰb型)、中等盐度盐水溶液包裹体(Ⅰc型)和低盐度盐水溶液包裹体;(Ⅱ型)N2-CH4纯气相包襄体;(Ⅲ型)含方解石子矿物的流体包裹体;(Ⅳ型)CO2-NaCl-H2O包裹体及纯CO2包裹体.其中Ⅲ和Ⅳ型流体包裹体是CCSD石英脉中首次发现.Ⅰa、Ⅰb型流体包裹体主要以原生的形式赋存在榴辉岩及片麻岩的石英脉或石英颗粒当中,它们主要是被捕获于折返早期高压变质重结晶阶段;Ⅰc和Ⅰd两类包裹体则主要以次生的形式赋存于榴辉岩及片麻岩的石英脉或石英颗粒当中.说明它们是在超高压变质岩折返过程的较晚阶段捕获的.以原生形式出现的含方解石子晶及CO2包裹体,指示部分石英脉及其围岩可能经历过超高压变质作用甚至麻粒岩相阶段.CCSD中的石英脉可能主要形成于折返早期高压变质重结晶阶段,其中的HP-UHP岩石在板决折返及其以后退变质过程中释放出的变质流体活动范围有限,没有经历大规模的流动或迁移.     

阳春盆地锡山钨锡矿床钾长花岗岩的矿物学特征及地质意义

锡山钨锡多金属矿是粤西阳春盆地内一个中型石英脉型矿床,成矿岩体岩性为钾长花岗岩,主要矿物组成为钾长石、斜长石、石英、黑云母,副矿物包括锆石、磷灰石、金红石、钛铁矿和铌铁矿等。文章利用电子探针技术对主要矿物的矿物学特征进行了研究,结果表明花岗岩中斜长石为钠长石,钾长石为透长石,黑云母属于铁叶云母。黑云母化学成分显示其w(Ti)介于0.19~0.39,具有低的氧逸度(log f(O2)Ni-Ni O),指示其有利于钨锡矿床的形成且仍具有较好的找矿潜力。结合已有的区域地质资料,文章认为锡山钨锡多金属矿床是岩石圈伸展背景下的产物。     

阳山金矿成矿流体的He-Ar同位素示踪

甘肃阳山金矿的成因类型及成矿流体来源多年来颇受关注,本文利用惰性气体同位素质谱仪测定了该矿床黄铁矿和石英样品中流体包裹体He、Ar同位素组成。结果显示,成矿流体的3 He/4 He值为0.03~0.08Ra,指示成矿流体来源于壳源,不含幔源He;40 Ar/36 Ar值为434.1~863.0,稍高于大气饱和水(295.5),流体中除地壳放射成因Ar外,还有大气Ar,表明大气降水曾参与成矿。结合矿床地质特征,认为阳山金矿成矿流体是以造山作用产生的变质水与经断裂下渗的大气饱和水为主,下渗的大气饱和水与高U、Th含量的花岗岩发生水-岩交换,导致了成矿流体中极低的40 Ar*/4 He(0.0227~0.0539)。     

印度尼西亚索林帕萨铜多金属矿成矿流体地球化学和矿床成因

文章对印度尼西亚索林帕萨铜多金属矿含矿石英脉流体包裹体进行了显微测温与氢氧同位素测定,发现石英脉中含有3种类型的流体包裹体:A.纯液相水溶液包裹体;B.富液相气液两相水溶液包裹体和C.富气相气液两相水溶液包裹体,其中以B类为主.三种流体包裹体同时出现,表明石英脉形成时流体可能发生过沸腾作用.成矿流体均一温度为198.9℃～356.4℃,冰点温度为-0.6℃～-2.3℃,相应流体盐度变化范围为0.94%～3.76%NaCleq..质谱测定显示成矿流体的氢氧同位素组成分别为占δDH2O=-61.0‰～-81.0‰,δ18OH2O=-3.08‰～0.17‰,表明成矿流体主要为大气降水,不排除有少量岩浆水加入.根据成矿流体地球化学与围岩蚀变类型,初步推断该矿属于酸性-硫酸盐(高硫)型的浅成低温多金属矿床,沸腾作用是成矿物质沉淀的主要因素.     

金红石榴辉岩——一个可能的超球粒陨石Nb/Ta储库

Nb,Ta的硅酸盐地球质量不平衡问题争论由来已久,备受关注。近年来研究发现,含金红石的榴辉岩Nb/Ta往往高于球粒陨石值(Nb/Ta=17.5),暗示其可能是平衡地球Nb亏损的独立储库。而洋壳玄武岩部分熔融实验表明Ta比Nb更倾向进入金红石晶格,这意味着作为俯冲洋壳部分熔融残留相的榴辉岩Nb/Ta不可能高于原岩。为了解释地质观察和实验结果之间的矛盾,系统分析了中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔、先导孔及附近地表榴辉岩的矿物微量元素。结果发现:榴辉岩中的Nb,Ta主要存在于金红石之中,其他矿物中含量极少;Nb,Ta之间存在着强烈分异(Nb/Ta=5.3～96.2),并总体上具有超球粒陨石的特征;韭闪石和多硅白云母的Nb/Ta平均分别为48.6,21.8,显示了很强的Nb,Ta分异能力;其他矿物如石榴石、绿辉石、绿帘石、磷灰石等的Nb、Ta含量及Nb/Ta都很低,对Nb-Ta分异不造成影响。认为导致Nb-Ta分异的不是金红石,而应出现在洋壳俯冲过程中金红石相出现之前的脱水和部分熔融阶段。富含Ti的角闪石(韭闪石)和白云母可能对Nb-Ta分异起到了决定性的作用。等金红石相出现之后,由于其对Nb,Ta的绝对控制作用,此前阶段的分异结果便被固定在金红石中而继承下来。因此,含金红石的榴辉岩常常表现出超球粒陨石Nb/Ta的特征,与金红石不能有效地分异Na,Ta的实验结果之间并不矛盾。在不均匀的上地幔中含金红石的榴辉岩是可能的超球粒陨石Nb/Ta储库之一。     

贵州太平洞金矿床载金黄铁矿的矿物学特征及原位微区硫同位素分析

太平洞金矿床是我国黔西南地区典型的卡林型金矿床之一。然而,由于发现时间短,其勘探和研究程度较低,对矿床成因模式和成矿机制的认识有待深入。本文在野外调查的基础上,详细分析了太平洞金矿床矿石的显微组构特征,对主要载金矿物——黄铁矿进行了岩相学鉴定、电子探针成分分析(EPMA)以及Nano-SIMS微量元素面扫描(Mapping)和原位微区硫同位素分析。显微镜下观察发现,矿石中的黄铁矿按形态分为草莓状黄铁矿、半自形?自形黄铁矿以及不规则状黄铁矿。电子探针成分分析表明黄铁矿中含有As(0～8.482%)、Au(0～0.092%)、Co(0.059%～0.195%)、Cu(0～0.407%)、Cr(0～0.083%)、Zn(0～0.016%)等多种微量元素。元素相关性分析证实As与S呈负相关关系。背散射电子图像(BSE)显示载金黄铁矿普遍发育环带结构,根据As元素的分布特征将环带黄铁矿细分可为PyⅠ(核部贫As的黄铁矿)和PyⅡ(核部富As的黄铁矿)两类。载金环带黄铁矿的元素面扫描及原位微区硫同位素分析表明:PyⅠ核部富Zn、Cr、Ni元素,贫As,δ³⁴S值多分布在1.1‰～5.9‰,环带则相对富集As、Au、Cu、Mn等元素,δ³⁴S值为–0.7‰～4.7‰;PyⅡ包括成矿期形成的富As核部(δ³⁴S值分别为0.6‰、4.7‰)和宽度不等的增生环带(δ³⁴S值为–1.6‰、3.7‰)。通过对比国内外卡林型金矿载金黄铁矿原位硫同位素特征,推断贵州太平洞金矿床中的硫来源于深部岩浆硫。同时,Nano-SIMS元素面扫描分析对BSE图像显示的黄铁矿环带中元素的分布进行了高分辨率的呈现,揭示了环带尺度的元素分带性——成矿过程中流体活动的"脉冲"效应,即增生环带往往是由更次一级的生长环带所组成的。高分辨率的元素面扫描结合原位微区硫同位素分析表明,黔西南地区的卡林型金矿的形成可能源于深部就位的岩浆分异出的载金气?液流体沿断裂系统经长距离运移到达地表,并充填?交代围岩成矿。     

苏北青龙山超高压变质榴辉岩流体包裹体特征与流体演化

根据青龙山超高压变质榴辉岩中流体包裹体的化学成分、矿物中的分布特征将岩石中的流体包裹体分为五类,即富N2包裹体、高盐度(22.4-略大于23.2wt%NaCl)的NaCl CaCl2 H2O体系流体包裹体、中高盐度(12.6-16.0wt%NaCl)的含Mg2 或Fe2 的NaCl H2O体系流体包裹体、中等盐度(6.4-10.5wt%NaCl)水溶液包裹体和低盐度(3.3-0.2wt%NaCl)的水溶液包裹体。富N2包裹体形成于超高压变质峰期阶段,高盐度的流体包裹体形成于超高压变质岩折返早期固体出溶体出溶阶段,中高盐度的流体包裹体形成于高压变质重结晶作用阶段,中等盐度的流体包裹体形成于角闪岩相变质重结晶作用阶段,低盐度的流体包裹体形成于折返晚期的绿片岩退变质作用阶段。超高压变质峰期阶段和折返早期的高盐度流体和中高盐度的流体主要来自继承原岩中的流体(如含NH4 矿物分解或片麻岩原岩中的有机质分解,名义上无水矿物中羧基水的出溶),晚期角闪岩相退变质阶段的中等盐度的流体除名义上无水矿物中羟基水的出溶外还有外来流体的加入,绿片岩相退变质作用阶段的流体主要为外来流体。     

新疆阿希金矿床赋矿围岩——大哈拉军山组火山岩SHRIMP锆石年龄及其地质意义

阿希金矿是一个赋存于西天山古生代陆相火山岩中的低硫型浅成低温热液金矿床,离子探针测定显示其赋矿围岩大哈拉军山组第五岩性段陆相火山岩高精度锆石SHRIMP年龄为363.2±5.7Ma.该年龄的地质意义有二1.阿希金矿赋矿围岩大哈拉军山组火山岩形成于晚泥盆世,而不是前人普遍认为的早石炭世或三叠-侏罗纪;2.阿希金矿成矿时代为晚古生代早期,介于363.2±5.7Ma到早石炭世维宪期.     

CCSD HP-UHP变质岩中石英脉和东海水晶流体包裹体惰性气体同位素组成及其成因指示意义

中国大陆科学钻探（CCSD）岩心中存在大量石英脉和长英质脉体，关于其成因目前存在板块折返过程中的减压和流体释放以及后期流体穿插等不同成因观点。本文利用高真空气相质谱系统分析了CCSD石英脉和东海水晶流体包裹体中惰性气体同位素组成，其He-Ar、Xe和Ne同位素体系均清楚显示它们主要由地壳变质流体和大气饱和水组成，而基本不含深源地幔流体。在CCSD900～1500m深度的石英脉流体包裹体出现^40Ar／^36Ar和δ^18O同步下降，且与前人对CCSD中HP-UHP岩石的矿物原位δ^18O测定结果变化趋势相似，说明该段原岩在板块俯冲前曾与大气降水发生较为充分的水／岩反应，石英脉继承了围岩的同位素组成特征。流体包裹体惰性气体同位素组成显示CCSD中石英脉和东海水晶可能具有相似的成因，它们均主要形成于HP-UHP岩石在板块折返到地壳中的压力降低和流体释放过程。CCSD HP-UHP岩石及其石英脉中基本不合地幔流体的原因在于本区印支期快速的俯冲和折返过程，被俯冲地壳物质无法与地幔进行充分的同位素交换。此外，退变质作用及其伴生的地壳流体也进一步减弱了HP-UHP岩石中的地幔流体信息。     

CCSD超高压变质岩绿辉石中的石英出溶体及其大陆动力学意义

单斜辉石中发育石英出溶体是UHP变质作用的典型矿物学标志之一,在世界上著名UHP变质地体中屡有发现。本文利用激光Raman光谱和电子探针分析在中国大陆科学钻探先导孔(CCSD-PP1)榴辉岩岩心的绿辉石中发现了大量石英(棒)出溶现象。通过与CCSD主孔榴辉岩各种赋存形式的绿辉石成分对比,发现含石英出溶体的绿辉石具有超硅特征,这是出溶现象发生的决定性因素之一。结合高压实验岩石学资料,提出在UHP变质的峰值期部分Si进入六次配位的Si-O八面体位置,压力降低这部分Si析出,形成石英出溶体的出溶机制。结合新的矿物学研究进展,认为绿辉石中出溶石英所标志的压力应远大于前人提出的2.5GPa,意味着苏鲁超高压变质带陆壳物质的俯冲深度要大于目前一般认为的80~120km范围。