四极质谱流体包裹体气体成分测定技术

将四极质谱、分子泵和超高真空流体包裹体击碎装置联机,利用冷阱与外置液氮去除部分水蒸气和杂气,建立分阶段提取不同世代流体包裹体并测定其气体成分的实验平台。以锡田钨锡多金属矿床中石英脉型钨锡矿矿石为研究对象,分阶段提取不同世代流体包裹体并测定其气体成分,对比分析矿石中共生石英–黑钨矿矿物对不同阶段释气成分、气体百分含量特征。研究表明初始阶段和后期阶段提取的流体成分一致,以N_2、CO_2和CH_4为主,含少量~(40)Ar、C_2H_6和~4He;但初始阶段N_2、CO_2和~(40)Ar气体浓度高于后期阶段,而CH_4、C_2H_6和~4He气体浓度低于后期阶段,指示初始阶段和后期阶段提取出不同期次的流体包裹体,即初始阶段提取的主要是次生包裹体,后期阶段提取的主要是原生包裹体,而中间阶段是两者的混合,表明四极质谱和超高真空流体包裹体提取装置联用能够实现分阶段提取不同世代流体包裹体且测定其气体成分。其中,次生包裹体富N_2、CO_2和~(40)Ar,而原生包裹体富CH_4、C_2H_6和~4He。     

金属矿床的成矿流体成分和流体包裹体

自然界中的成矿流体按其主要成分,可分为:(1)岩浆,即形成岩浆矿床的岩浆;(2)以H2O为主的流体(含Na Cl);(3)以CO2为主的流体。地壳中的流体类型很多,只有含一定金属元素含量的,并且达到一定浓度时才称为金属矿床的成矿流体。基于对矿床中流体包裹体和天然成矿流体中金属种类和含量的测定,这些金属矿床的成矿流体按金属元素含量可以分为五组,成矿流体可以来自岩浆、岩浆热液、大气降水、盆地卤水和变质流体等地质环境。     

二维气相色谱法测定流体包裹体中气相成分

建立了双柱、双检测器串联的二维气相色谱测定流体包裹体中气相成分H2、O2、N2、CO、CH4、CO2、H2O、C2H2、C2H6、C3H8的方法。方法经济、易行，灵敏度和精密度高，检出限在10^-4～10^-6（x，摩尔分数），精密度（RSD）小于7％。所获得真实水量与同一缩分样的液相成分离子色谱测定结果相结合，可以得到包裹体溶液中的离子浓度。目前已应用于流体包裹体样品分析，分析结果符合地质研究的要求。     

成矿流体的流体包裹体同位素示踪探讨

流体包裹体中流体的同位素组成,广泛应用在推测流体来源及确定流体成矿年龄方面。由于流体包裹体一般是多成因及多期的,在用流体同位素研究成矿流体时,需要注意到注流体包裹体的捕获是否与成矿同期。本文主要以Ｒｂ－Ｓｒ同位素为例探计了流体包裹体包裹体同位素在成矿流体来源及确定成矿年代方面的意义。     

流体包裹体成分分析研究

笔者在日本研修期间学习和了解了先进的流体包裹体成分分的方法,其中包括分析群体包裹体液相成分的ＩＣＰ－ＭＳ和ＰＩＸＥ分析方法;分析单个包裹体液相成分的ＬＡ－ＩＣＰ－ＭＳ方法,ＬＲＭ,ＦＴ－ＩＲ单个包裹体气相成分分析方法等。这些方法极大地提高了包裹体成分分析的水平,促进了包裹体研究的发展,本文简要介绍这几种流体包裹体成分分析方法和其它包裹体研究方法及笔者的一些研究成果,以供国内同行借鉴和共同探讨。     

从流体包裹体研究探讨金属矿床成矿条件

根据作者多年来对流体包裹体的研究成果，参考了国内外的研究结论，提出了一个新的成矿流体分类方案，并评述了我国若干典型金属矿床的研究状况，由此探讨了金属矿床的形成机制。     

流体包裹体研究进展

本世纪前十年(2001年-2010年),国内流体包裹体的研究和应用都有了很大的进展。本文就流体包裹体研究的几个主要方面——包裹体流体体系PVTX性质的模拟、人工合成流体包裹体、成矿流体和成矿机制研究以及油气包裹体和成藏过程研究等——进行了总结。国内包裹体流体体系PVTX性质的模拟研究已经达到国际水平,各种天然流体体系的状态方程被应用于包裹体研究中。结合国际上流行的流体包裹体合成技术,国内学者利用人工流体包裹体,已经开展了流体包裹体形成机理、包裹体中流体体系相平衡和流体包裹体分析设备标定的研究工作。成矿流体和成矿机制研究仍然是流体包裹体的主要应用领域,一些国际前沿的新技术和新方法,如金属矿物中流体包裹体的红外显微测温技术,单个流体包裹体成矿元素的LA-ICP-MS测定方法,以及流体包裹体组合(FIA)研究方法等,被国内学者在研究中采用。油气包裹体研究越来越受到石油地质学家的重视,其在油气成藏机理尤其是油气充注以及成分演化史研究中发挥着日益重要的作用。除了上述主要研究领域,利用熔体包裹体研究地幔流体,通过超高压变质岩中流体包裹体研究变质流体,应用表生环境下蒸发岩(石盐)中的流体包裹体研究古气候,这些方面也都取得了很好的研究成果。本世纪的前十年,国内流体包裹体研究与国际研究紧密结合,中国学者创立的ACROFI系列会议目前也已经成为国际流体包裹体界的重要系列会议之一。     

山西灵丘梨园金矿床流体包裹体特征

梨园金矿床位于山西省灵丘县,矿床大地构造位置处于华北板块的燕山断块,在区域上位于呈NNE向展布的太行山—岩浆—多金属成矿带上。矿区出露的地层较为简单,主要新太古界阜平群的黑云斜长片麻岩和斜长角闪岩。矿区构造发育,特别是断裂构造最为明显,主要为NNE向、近EW向、NW向及NE向,其中NNE向断裂是主要的控矿构造,梨园金矿产于NNE向断裂F3及其派生断裂带和角砾岩带中。矿区内出露的岩浆岩有伟晶状钾长花岗岩、石英斑岩、闪长岩和辉绿岩。     

气相色谱联机法测定矿物包裹体中的气体成分

本文提出了气相色谱联机测定矿物包裹体中气体成分的方法。该法是用两台气相色谱仪串联,由样品热爆炉、双分离柱、双热导池检定器和双记录仪组成的分析系统。它不用复杂的程序升温及分离柱切换技术,一次进样就可以连续地测定矿物包裹体中H_2、O_2、N_2、CH_4、C_2H_e、CO、CO_2、H_2O等气体组分。这种测定方法的变异系数小于4％,分析矿物包裹体中气体氢的灵敏度为7×10~(-3)μg。     

流体包裹体研究对成矿流体动力学模式的制约

热液矿床的形成既包括地球化学过程也包括流体动力学过程,后者主要研究成矿流体的驱动力、流动方向、速度及持续时间。流体及金属的来源,金属在热液中的溶解度及溶解机制,以及矿石的沉淀机制等可以通过多种地球化学手段来研究,而流体动力学过程的确定相对比较困难。流体包裹体分析不仅可以为成矿地球化学过程,而且可为流体动力学过程提供制约,因为流体包裹体研究所得到的流体P-V-T-X性质与流体流动、热传导及质量迁移等控制方程直接相关。本文阐述流体包裹体与流体动力学研究的理论关系,流体包裹体研究对已有成矿流体动力学模式的贡献,以及未来的研究方向。从流体包裹体研究得出的流体压力状态为岩浆热液及造山型成矿系统的超压驱动模式提供了关键的证据。流体包裹体均一温度及其分布为沉积盆地成矿流体动力学模式提供了重要的制约。流体包裹体研究在揭示流体混合及流体相分离等重要成矿过程方面提到了至关重要的作用,但它们在研究流体混合及多相流体流动的物理过程方面的潜力有待进一步开发。精心设计的流体包裹体研究有可能应用于古流体流动数值模型的调试。     

豫陕小秦岭脉状金矿床三期流体运移成矿作用

位于豫陕交界处的小秦岭脉状金矿是我国第二大黄金产出集中地。流体包裹体研究表明，脉状金矿床石英及碳酸盐矿物中流体包裹体主要有富CO2包裹体、CO2-H2O包裹体和H2O溶液包裹体等三种类型，各热液阶段形成的脉体内有不同的流体包裹体组合。脉状金矿体的形成经历了三期流体成矿作用，第一期形成乳白色石英大脉，它构成了矿脉的主体，流体的性质为富H2O热液，但无金的成矿；第二期(成矿期)流体为中低盐度CO2-H2O-NaCl热液，它叠加在了石英大脉之上，形成(块状)黄铁矿-浅色石英矿体和(网脉状)多金属硫化物-烟灰色石英矿体，成矿期内热液的温度、压力及流体组成的变化是金沉淀成矿的原因；第三期热液又转成低盐度的富水流体，形成石英-碳酸盐脉体，金矿化微弱。     

澳大利亚造山型金矿和侵入岩有关金矿系统流体包裹体资料和矿化过程的比较

We have examined the fluid inclusion data and fluid chemistry of Australian orogenic and intrusion-related gold deposits to determine if similar mineralization processes apply to both styles of deposits.The fluid inclusion data from the Yilgarn craton,the western subprovince of the Lachlan orogen,the Tanami,Tennant Creek and Pine Creek regions,and the Telfer gold mine show that mineralization involved fluids with broadly similar major chemical components(i.e.H_2O NaCl CO_2±CH_4±N_2).These deposits formed over a wide range of temperature-pressure conditions(<200 to>500℃,<100～400MPa).Low salinity, CO_2-bearing inclusions and low salinity aqueous inclusions occur in both systems but the main difference between these two types of deposits is that most intrusion-related gold deposits also contain at least one population of high-salinity aqueous brine.Oxygen and hydrogen isotope data for both styles of deposit usually cannot distinguish between a magmatic or metamorphic source for the ore-bearing fluids.However,sulfur and lead isotope data for the intrusion-related gold deposits generally indicate either a magmatic source or mixing between magmatic and sedimentary sources of fluid.The metamorphic geothermal gradients associated with intrusion-related gold deposits are characterized by low pressure,high temperature metamorphism and high crustal geothermal gradients of>30/km.Where amphibole breakdown occurs in a granite source region,the spatially related deposits are more commonly associated with Cu-Au deposits rather than Au-only deposits that are associated with lower temperature granites.The dominant processes thought to cause gold precipitation in both types of deposits are fluid-rock interaction(e.g.desulfidation)or phase separation.Consideration of the physical and chemical properties of the H_2O-NaCl-CO_2 system on the nature of gold precipitation mechanisms at different crustal levels infers different roles of chemical(fluid-rock interaction)versus rheological(phase separation and/or fluid mixing)host-rock controls on gold deposition.This also implies that at the site of deposition,similar precipitation mechanisms operate at similar crustal levels for both orogenic and intrusion-related gold deposits.     

内蒙古赛乌素金矿成矿流体特征

内蒙古赛乌素金矿是华北地台北缘金成矿带内的中低温热液型矿床。金的矿化类型是以石英脉型和蚀变岩型为主。矿体的形成与外围的晚古生代碱性花岗岩有着密切的成因联系,主要经历了四期流体成矿作用。成矿前期伴随花岗岩体的侵位及岩浆热液的活动,在早期近东西向的断层带内充填乳白色石英大脉,构成矿脉的主体,但无金成矿;初期成矿阶段富含CO2-CH4-H2O的流体活动,叠加在石英大脉之上,形成块状黄铁矿-浅色石英矿体;主期成矿阶段,混合了地表水的岩浆期后热液与围岩发生物质交换,形成富含CH4-H2O的流体和网脉状多金属硫化物-烟灰色石英矿体,主成矿期热液温度的降低及流体组成的变化是金沉淀成矿的主要原因;成矿后期形成的碳酸盐-石英脉体,基本无矿化。     

黑龙江乌拉嘎金矿的次火山岩浆-热液成矿:熔体-流体包裹体证据

黑龙江乌拉嘎金矿是我国陆相火山岩区的重要金矿之一。构造位置处于古亚洲构造域与滨太平洋构造域交接复合部位的东北缘,矿体主要分布于团结沟斜长花岗斑岩接触带部位的隐爆角砾岩带和黑龙江群变质岩的层间裂隙中。斜长花岗斑岩的石英斑晶中发育3类包裹体:熔体包裹体、原生的L-V包裹体(及少量的L-V-S包裹体)和次生的L-V包裹体。玻璃质熔体包裹体相当于酸性殘浆的成分(SiO2达69.5%～73.8%),其捕获温度大于800℃。石英斑晶中次生L-V包裹体均一温度集中在210～350℃、盐度5%～7%NaCleqv,代表了次火山岩浆热液的特征,与黄铁矿-早期白色玉髓状石英阶段中Q1的包裹体均一温度范围很接近,而盐度略高于白色玉髓状石英Q1的。乌拉嘎金矿的金成矿可划分3个成矿阶段,发育盐水溶液包裹体:(1)黄铁矿-早期白色玉髓状石英阶段,包裹体均一温度为154～355℃,集中在190～330℃,盐度为1.3%～8.2%NaCleqv,密度为0.53～0.88g/cm3。(2)烟灰色玉髓状石英-多金属硫化物阶段,石英中包裹体均一温度为159～196℃,集中在170～190℃,盐度为2.2%～3.2%NaCleqv,密度0.79～0.92g/cm3。(3)碳酸盐-石英阶段,方解石中包裹体均一温度集中在170～270℃;盐度0.5%～2.9%NaCleqv。成矿流体以中低温、低盐度、贫CO2的盐水体系为特征,与国内外陆相火山-次火山热液矿床十分相似。石英斑晶中熔体、流体包裹体及其共存反映了次火山岩浆活动晚期,由硅酸盐熔体通过不混溶产生含矿的盐水溶液的可能,说明了金成矿与斑岩的成因联系,乌拉嘎金矿应该属于陆相火山-次火山活动有关的中低温浅成热液金矿床。     

黑龙江多宝山斑岩铜(钼)矿床蚀变-矿化阶段及其流体演化

黑龙江多宝山斑岩铜(钼)矿床是大兴安岭中北部多宝山-阿尔山铜(钼)成矿带内最大的斑岩型矿床,位于兴蒙造山带的最东端。矿床赋存于花岗闪长岩及多宝山组下部地层中。据野外脉体类型和穿插关系、围岩蚀变类型、矿物组合,将多宝山斑岩铜(钼)矿床的蚀变和矿化自早至晚划分为4个阶段:Ⅰ钾硅化阶段;Ⅱ 硅化-钼矿化阶段;Ⅲ绢英岩化-铜矿化阶段;Ⅳ碳酸盐石英阶段。石英中包裹体类型主要有水溶液包裹体、富CO₂包裹体、含子晶多相包裹体、纯CO₂包裹体。成矿流体从早阶段到晚阶段具有规律性演化特征:钾硅化阶段发育水溶液包裹体、富CO₂包裹体,盐度集中在6%~10% NaCleqv,密度0.5~0.9g·cm^-3,均一温度峰值为245~400℃;硅化-钼矿化阶段发育水溶液包裹体、富CO₂包裹体、含子晶多相包裹体均一温度峰值为260~300℃,盐度1.7%~39% NaCleqv,密度0.3~1.1g·cm^-3;绢英岩化-铜矿化阶段发育水溶液包裹体、富CO₂包裹体,均一温度峰值220~280℃,盐度0.1%~24.8% NaCleqv,峰值集中在6%~12%,密度0.5~1.0g·cm^-3;碳酸盐阶段仅发育水溶液包裹体包裹体,均一温度峰值为125~170℃,盐度0.5%~12.8% NaCleqv,密度0.8~0.9g·cm^-3。激光拉曼探针分析结果表明成分主要为H₂O和CO₂。本文对多宝山矿床主成矿期压力进行了估算,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段捕获压力分别为110~160MPa、58~80MPa、8~17MPa。测温实验结合野外现象及包裹体岩相学表明多宝山斑岩铜(钼)矿床是一个复杂的构造-岩浆成矿系统,与成矿有关的热流体不是单一的岩浆分异的结果,构造裂隙系统也为含矿流体提供了很好的导矿与容矿空间,矿床沉淀机制为温度压力的变化及空间的开放导致流体不混溶与沸腾作用,不同流体的混合、水岩反应致使流体pH值、成分发生变化,从而导致铜、钼的矿化。     

大青山东段九龙湾银-多金属矿床的次火山热液成因——流体包裹体证据

九龙湾银矿床位于内蒙古大青山东段，是近年来发现的有潜力的银多金属矿床。流体包裹体的岩相学、显微测温、激光拉曼探针及扫描电钐能谱分析研究表明，主成矿阶段的成矿流体以中低温（150-310℃）、中低盐度（3-17wt％NaCl）、较低密度（0．75～1．0g／cm^3）的盐水体系为特征，与造山型金矿床的富CO2流体有很大的差别。蚀变硅化阶段的流体相对富CO2、CH4、N2等挥发分，但在银铅锌主成矿阶段演化成贫CO2的盐水流体。九龙湾成矿流体的这种性质与国内外陆相火山一次火山热液型银矿床的成矿流体特征非常相似。矿床地质特征（与石英斑岩的关系、断裂控矿、围岩蚀变、矿石矿物共生组合）、稳定同位素地球化学特征均说明九龙湾银-多金属矿床应属与陆相次火山岩有关的中低温浅成热液矿床。     

河南洛宁龙门店银矿成矿阶段划分及流体包裹体测温意义

河南龙门店银矿位于熊耳山西段的变质核杂岩区和金银成矿聚集区,成矿地质条件好。工业矿体受NE-NNE向断裂控制,含矿断裂带两侧具有硅化→绢英岩化(铬云母化)→钾化对称蚀变分带现象。赋矿围岩主要为新太古界太华群变质岩。矿石类型包括石英脉型和蚀变岩型。原生包裹体约占85%,次生包裹体约占15%。原生包裹体中,纯液相包裹体约占总数的70%,以直径2~6μm居多;气液两相包裹体约占28%,多为4~10μm,最大可达15μm,气相比大多介于2%~22%之间;含子矿物的三相流体包裹体约占总数的2%,直径多在5~10μm之间,气液比2%~10%。矿床可划分为石英-黄铁矿阶段(I)、石英-含金硫化物阶段(II)、石英-银铅多金属硫化物阶段(III)和碳酸盐化阶段(IV)四个成矿阶段,各阶段对应的均一成矿温度分别为252~385℃、145~343℃、104~201℃和81~125℃,对应的平均盐度(wt%Na Cl.eqv)依次为5.38、17.17、31.35和14.48,属中高盐度低温热液型银铅矿。银主要形成于温度较低的第III成矿阶段。结合区域情况在矿床深部有找到中高温热液型铜金矿床的可能。     

Nature of fluids and regional implications for Lesser Himalayan carbonates and associated mineralization

Fluid inclusion data are presented for the successive stages of limestone, dolomite, magnesite and sulphide-bearing quartz veins in Proterozoic carbonate rocks of the Lesser Himalaya. Subsurface fluids were H₂O–NaCl–KCl ± MgCl₂ ± CaCl₂ and showed successive increase in salinity and temperature. The salinity of the pore fluid during limestone diagenesis was in the range of 7.5–15 eq wt.% NaCl and the magnesite-forming fluids had a salinity of about 9 to 19 eq wt.% NaCl. This progressive rise in salinity is attributed to a more saline fluid in the deeper zones. The inverse relation between homogenization temperatures and final melting temperatures suggests mixing of the fluids during diagenesis, and highly depleted δ¹⁸O values rule out participation of magmatic fluid in the mixing. A late stage carbonic fluid is linked with talc formation. The low temperature of sulphide-forming epigenetic solutions, as obtained from fluid inclusions, is also substantiated by the chemical data from these sulphides. δ³⁴S values in galena infer that magmatic sulphur was probably not involved, and the sulphur of the galena is derived from an isotopically heavy source.     

粤北仁化棉花坑铀矿床成矿热液演化及其对成矿过程的约束

本文以棉花坑(302)铀矿床成矿期紫黑色萤石、浅粉红色方解石及赤红色微晶石英等含铀脉石矿物及与之共生的黄铁矿为研究对象,采用流体包裹体热力学、群体成分分析及黄铁矿微量元素分析等方法,对成矿流体演化特性及对成矿过程的指示与约束开展了研究。研究表明,成矿期的萤石、方解石、微晶石英中流体包裹体类型以富液相两相Na Cl-H_2O型为主,平均均一温度分别为185. 8℃、177. 0℃、140. 4℃,平均盐度分别为2. 24%Na Cleqv、1. 36%Na Cleqv、1. 75%Na Cleqv,矿床流体具有中低温低盐度特征;计算出平均成矿压力分别为39. 5MPa、38. 0MPa、30. 1MPa,平均成矿深度分别为1. 5km、1. 3km、1. 1km。流体包裹体群体成分显示成矿流体中富含K~+、Na~+、Ca~(2+)等阳离子和HCO_-~3、F~-、SO_4~(2-)等阴离子及CO_2、H_2O等气相成分。这些脉石矿物为成矿期不同阶段沉淀的产物,随着成矿流体温度、压力逐渐降低,流体存在演化分异和不混溶现象,流体内的∑M+/∑M-逐渐升高,矿物沉淀按先析出萤石、其次方解石、最后微晶石英的顺序进行。成矿期黄铁矿Y/Ho平均比值变化显示,矿物沉淀过程逐渐改变了成矿流体性质,使得Zr/Hf、Nb/La、Co/Ni等稀土、高场强元素平均比值逐渐变小,还原性的成矿环境也会发生轻微波动;铀元素在流体演化的最晚阶段才大量与微晶石英一同沉淀,沉淀出的黄铁矿U/Th平均比值逐渐升高。