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。     

不透明矿物流体包裹体红外显微测温研究：进展、存在问题与解决方案

流体包裹体是古地质流体的唯一直接记录,为反演地质过程涉及的物理化学条件等提供了最为重要的证据。流体包裹体是研究热液矿床成矿流体最有利手段,常规的测试对象为透明的脉石矿物,而矿石矿物中的流体包裹体更为直接、准确地记录了成矿流体信息。大多数矿石矿物在显微镜透射光下不透明,其捕获的流体包裹体研究需要使用配备有红外成像系统的显微镜进行。近20 年来,不透明矿物流体包裹体红外显微测温研究获得了长足的进展,但其中仍有一些问题尚未解决,制约了该方法的应用;同时,国内该研究领域正处在起步阶段,多个实验室已安装了红外测试仪器,但尚未开展系统的研究工作。因此,需要对该研究领域进行综述,探讨存在的问题,以促进该研究方法的发展。本文首先介绍了红外显微镜仪器工作原理及样品制备注意事项,阐述了影响不透明矿物红外透明度的因素,讨论了红外显微测温研究中的主要问题和难点,并针对测温过程中相变观察困难、红外光可能影响测温结果等问题提出可行的解决方案,最后论述了红外显微测温系统在矿床学领域的应用前景。     

闪锌矿流体包裹体显微红外测温及其矿床成因意义——以云南会泽超大型富锗银铅锌矿床为例

显微红外测温是利用红外显微镜研究不透明半透明矿物的流体包裹体丰度和分布特征,并与冷热台相结合进行流体包裹体显微测温分析的一种有效的新技术。云南会泽超大型富锗银铅锌矿床是分布于川滇黔接壤区典型的会泽型(HZT)铅锌矿床。本文以该矿床的闪锌矿、方解石流体包裹体为例,应用显微红外测温技术发现闪锌矿中发育大量流体包裹体,按其相态可分为6类:纯气相(V)、富液相气液两相(L+V)、富气相气液两相(L+V)、纯液相(L)、含子矿物三相(L+V+S)、含CO₂三相(L_CO2+L_H2O+V_CO2)包裹体,而在热液方解石中仅发现富液相气液两相(L+V)、纯液相(L)包裹体。闪锌矿中的流体包裹体均一温度集中在2个区间:150~221℃和320~364℃;而盐度变化范围较大,主要集中于3个区间:12.0%~18.0%、5.0%~11.0%、1.1%~5.0%。不同世代闪锌矿流体包裹体均一温度大致反映成矿流体演化的全过程,而方解石流体包裹体均一温度主要反映成矿流体演化的中晚阶段,而且与脉石矿物(方解石)共生的闪锌矿流体包裹体均一温度也高于方解石包裹体均一温度;反映了闪锌矿流体包裹体较方解石更能反映成矿流体的信息,进一步揭示从早成矿阶段到晚成矿阶段,成矿流体大致经历了中高温-中盐度→中低温-中盐度→中低温-中低盐度的演化过程。通过压力校正后的流体包裹体捕获温度反映了早成矿阶段成矿流体呈中高温,进一步证实了该矿床并非低温矿床。通过矿床对比研究,不仅反映了该矿床明显不同于典型的MVT铅锌矿床,而且表明了显微红外测温技术为该类矿床成矿流体p-T-x条件及矿床成因的研究提供了新方法与途径,并将在金属矿床成矿流体的研究领域发挥重要作用。     

西华山钨矿床共生透明矿物与不透明矿物中流体包裹体的对比研究

西华山钨矿床是一个产于燕山期花岗岩中的大脉型钨矿床。笔者利用红外显微镜、冷热台及其他相关设备对矿床中的透明矿物(石英、绿柱石和萤石)与不透明矿物(黑钨矿、黄铁矿)中的流体包裹体进行了对比研究。结果显示,共生透明矿物与不透明矿物之间,在包裹体均一温度等特征上既可基本相同又可出现很大差异。一般来说,黑钨矿能有效地保存原生流体包裹体(t_h=300～420℃;晶洞中为220～290℃),仅有少量次生包裹体(t_h=160～280℃),而与之共生的石英中原生包裹体则几乎被破坏殆尽,现在所见到的包裹体绝大多数是次生的或是在较晚结晶时捕获的(t_h=130～270℃)。只有未经后期应力作用和流体改造的晶洞水晶及与其共生的黑钨矿,二者获得的结果才相同或相似。绿柱石中通常有大量的次生包裹体和原生包裹体。黑钨矿与绿柱石中硅酸盐熔融包裹体的出现,表明西华山钨矿床的成矿作用始于岩浆-热液过渡阶段,其初始成矿流体是一种岩浆-热液过渡性流体,尔后才演变成单一的热水溶液。笔者认为,在进行金属矿床流体包裹体研究时,应强调共生透明矿物与不透明矿物的对比研究,在进行对比研究时,详尽的基础地质研究和包裹体岩相学观察必不可少;当单独利用透明矿物包裹体资料对金属矿床进行地质解释时,需慎之又慎。     

相山铀矿田成矿流体研究现状及存在问题

笔者在综合分析前人相关研究成果的基础上,阐述了相山铀矿田成矿流体的研究现状,并就目前存在的问题进行了探讨。认为该矿田成矿流体研究的问题主要集中在成矿温度、成矿物质和成矿流体来源等3个方面,而解决这些问题的有效途径是:1)寻找直接、客观、有代表性的流体包裹体;2)采用红外显微镜研究不透明矿石矿物中的流体包裹体;3)利用原位微区分析方法,定性、定量分析成矿流体的地球化学特征。     

红外显微镜红外光强度对测定不透明矿物中流体包裹体盐度的影响：以辉锑矿为例

红外显微镜是研究不透明矿物中流体包裹体的重要手段,但红外光发热可能对不透明矿物中流体包裹体的盐度和均一温度测定有影响。本文以辉锑矿中流体包裹体为例,系统评价了红外光强度对测定辉锑矿中流体包裹体冰点的影响。结果表明,红外光强度对辉锑矿中流体包裹体的冰点测定有显著影响,导致过高估计流体包裹体的盐度,并提出了解决这一问题的方法。     

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。     

赣南荡坪石英脉型黑钨矿床成矿流体研究

为揭示赣南荡坪钨矿的成矿流体特征及矿床成因,采用流体包裹体组合的研究方法,利用红外显微镜、冷热台和激光拉曼等测试手段,对黑钨矿和与其共生的石英中流体包裹体进行了系统的岩相学观察、显微测温及成分分析。结果表明,与黑钨矿形成相关的流体为中高温、中低盐度的NaCl-H_2O流体体系,与石英中流体包裹体相比,黑钨矿中包裹体的总体均一温度及盐度较高,分布范围狭窄,表明黑钨矿与共生石英中的流体包裹体形成的p-t-x条件不同。成矿流体在演化过程中的冷却作用是本矿床黑钨矿沉淀成矿的主要因素。     

共生黑钨矿与石英等多种矿物中流体包裹体的红外显微测温对比研究——以江西西华山石英脉钨矿床为例

西华山钨矿床是一个产于燕山期花岗岩中的大脉型钨矿床。已有百余年的开采史。但在矿床成矿条件和成矿流体性质等方面一直存在不同认识。作者利用红外显微镜及其它相关设备,对西华山矿床不同中段样品中的黑钨矿、锡石、绿柱石、黄铁矿、闪锌矿、石英和萤石中的流体包裹体进行了详细对比研究。结果显示,蚀变花岗岩中造岩石英只见次生气液包裹体,晶洞水晶中只有原生包裹体,而云英岩石英中原生、次生包裹体均较发育。黑钨矿中以原生气液包裹体为主,在早期结晶的黑钨矿中还有较多的硅酸盐熔融包裹体,而晶洞中的黑钨矿和水晶一样——只有原生气液包裹体。绿柱石中除了硅酸盐包裹体外,主要是气液包裹体(多为次生)。其它锡石、黄铁矿、闪锌矿和萤石等都只有气液包裹体(原生或次生)。研究结果表明,西华山钨矿床的初始成矿流体是一种岩浆——热液过渡性流体,尔后才演变成单一的热水溶液,在这一过程中黑钨矿、黄铁矿、闪锌矿、萤石和石英等矿物不断晶出。矿床总的成矿温度大致为700~200℃,压力约为160~200MPa。各种气液包裹体的盐度主要为5.0%~10%Na Cleqv。文中还对这些数据的地质意义以及对脉钨矿床流体包裹体研究和数据解释中的某些问题进行了较深入的讨论。     

扫描电镜下流体包裹体中子矿物的鉴定

论述了流体包裹体中子矿物的特征和鉴定方法。多相包裹体中的子矿物是由封存在矿物包裹体内的成矿流体结晶形成的固体相,它可以提供有关原始均一母流体化学成分等重要信息。研究实例说明,通过研究包裹体中子矿物可以探讨流体成矿作用、成矿方式及其矿床成矿机制等问题。     

Combined investigations of fluid inclusions in opaque ore minerals by NIR/SWIR microscopy and microthermometry and synchrotron radiation X-ray fluorescence

An alternative IR microscopy system in the NIR (near infrared, up to 10 μm) and SWIR (short wavelength infrared, up to 1.4 μm) ranges has been developed for the study of opaque ore minerals. The system uses either IR LED or IR light bulb sources depending on the degree of opacity of the investigated minerals. This paper presents the methodology and the promising results obtained in studies of opaque ore minerals such as Ag minerals (pyrargyrite) from epithermal deposits and Nb-tantalates (columbite) from pegmatites. It also presents results on the internal features of hematites from Fe ore banded formations and tungstates from granite–greenstone belt deposits. The data obtained on fluid inclusions from pyrargyrite and hematite crystals have been integrated by complementary information from X-ray fluorescence analysis using synchrotron radiation (μ-SXRF) under conditions specifically designed for the study of opaque ore minerals.     

江西德兴斑岩铜钼矿床流体包裹体子矿物SEM-EDS 研究及其对成矿流体性质的制约

江西德兴斑岩铜钼矿床Q+Py±Cp±Cc脉、(黄铁)绢英岩和Q+Py+Mo±Cp脉中发育大量多相(透明、暗色子矿物)包裹体。本文以详细的显微观察和流体包裹体岩相学观察为基础,利用SEM-EDS(扫描电镜-X射线能谱仪)对多相包裹体内的子矿物进行了系统的鉴定。分析结果表明,Q+Py±Cp±Cc脉石英中发育的透明子矿物包括绢云母、石盐、水氯镁石、白云石、铁氯化物、磷灰石和含稀土元素磷酸盐;暗色子矿物包括赤铁矿、铁氧化物和黄铜矿。(黄铁)绢英岩石英和黄铁矿中透明子矿物包括石盐、(硬)石膏、绢云母、硫酸镁、菱镁矿、六水泻盐和(Fe、Cu、Mg)碳酸盐和硫酸盐,暗色子矿物包括磁铁矿、赤铁矿、金红石和黄铜矿;Q+Py+Mo±Cp脉石英包裹体中发育的子矿物相对较少,透明子矿物包括石盐、菱铁矿和钾长石;暗色矿物为赤铁矿。它们中发育种类繁多的子矿物,表明热液的化学成分非常复杂,多种盐类以及高氧化态子矿物出现指示流体具有高盐度-高氧化态的特征。此外,还鉴别出了黄铜矿、赤铁矿和磁铁矿等金属矿物,这表明热液含有丰富的成矿物质,这些成矿物质随物理化学条件的变化以黄铜矿等金属矿物从热液中沉淀下来,形成了矿床内的主要矿体。结合蚀变矿物组成观察,我们认为Q+Py±Cp±Cc脉、(黄铁)绢英岩和Q+Py+Mo±Cp脉中子矿物组成很可能不代表原始流体的化学成分,因为它们在很大程度上受到了热液蚀变作用的影响,围岩矿物由于水-岩反应被分解,同时释放出Na、Ca、Mg、Fe等元素进入热液,形成了上述种类多样的子矿物。通过流体包裹体岩相学观察发现,(黄铁)绢英岩和中Q+Py+Mo±Cp脉含石盐多相包裹体通常与富气包裹体或者CO₂包裹体紧密共生,这表明热液在被捕获前发生了相分离(或沸腾)作用,而这一过程必然会导致富液包裹体盐度的升高,因此不能排除这些高盐包裹体是由中低盐度流体发生相分离而形成的可能性。Q+Py±Cp±Cc脉中发育的稀土子矿物指示成脉流体具有高盐度-低pH-含CO₂的特征,而这类子矿物在(黄铁)绢英岩和Q+Py+Mo±Cp脉中不发育的原因可能是CO₂与液相发生了相分离作用。     

Fluid salinities obtained by infrared microthermometry of opaque minerals: Implications for ore deposit modeling — A note of caution

Infrared microthermometry of opaque minerals has revealed that temperatures of phase changes vary with the infrared light source intensity, resulting in an overestimate of fluid salinities and an underestimate of homogenization temperatures. Failing to recognize this analytical artifact during infrared microthermometry may result in meaningless geological models. A fluid inclusion investigation on enargite from a high-sulfidation epithermal deposit is used as an example to document this. Fluid salinities obtained during an early investigation ranged between 6.3 and 20.4 wt.% NaCl, which were interpreted as intense boiling or as evidence for the involvement of a magmatic brine during ore formation. Fluid inclusion salinities obtained with improved analytical settings, i.e. low light intensities, fall between 1.1 and 1.7 wt.% NaCl and are in better agreement with fluid salinities obtained in quartz from similar deposits, and recent modeling suggesting vapor transport of Au and Cu from deep porphyry-Cu environments to shallower high-sulfidation epithermal deposits.     

内蒙古哈什吐钼矿床熔融-流体包裹体特征及硫同位素组成

哈什吐钼矿床是近年来在大兴安岭中段地区新发现的矿床,矿体产出于花岗岩体内,是一个与酸性岩浆作用密切相关的内生金属矿床.矿床金属矿物组成主要为辉钼矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂等.包裹体研究表明包裹体类型主要为液体包裹体(Ia型)、气体包裹体(Ib型)、含子晶包裹体(Ic型)及熔融包裹体(II型)构成.不同类型包裹体共存产出表明这些包裹体大都经历了流体沸腾作用.包裹体均一测温表明流体包裹体均一温度主要变化于250~500 ℃,熔融包裹体均一温度集中变化于750~950 ℃.计算得到流体盐度、压力和密度变化范围分别为1%~49% NaCl eqv、5~100 MPa、0.7~1.1 g/cm3.包裹体研究表明哈什吐钼矿床成矿流体为一种高温度、高盐度、高压力、中高密度且含一定量CO₂的流体,该流体可归属为H₂O-NaCl-CO₂-SO₄2-体系.硫化物的δ34Sv-cdt(‰)变化范围为0.4‰~3.8‰,计算得到成矿流体的δ34S_H2S(‰)变化范围为1.1‰~4.7‰,硫同位素组成表明成矿作用与深部岩浆作用有密切联系.矿床成矿流体演化过程发生了流体沸腾和混合作用,显著的减压沸腾作用是造成成矿体系发生大量硫化物沉淀的主要机制.哈什吐钼矿床的发现对该区寻找岩浆热液型的内生多金属矿床具有重要的启示意义.该区找矿勘探应重视岩体与不同岩性岩石及构造带的接触部位以及岩体与构造断裂交汇的部位.