《深部流体成矿系统》

该书以国家重点基础研究发展规划项目(973)“大规模成矿作用和大型矿集区预测”课题“深部流体成矿系统”的研究成果为基础，结合国内外该领域的最新研究进展，比较全面地阐述了地幔流体及其成矿系统研究的现状。地幔流体与成藏成矿作用是当代成矿学研究的前沿课题，该书对地幔流体与成矿作用进行了全方位的系统探索，探讨了地幔物质不均一性对表壳矿产形成的制约，实验模拟了地幔流体从深部向浅部转移的形式及其化学动力学性质的变化，并以中国东部和扬子地台西缘为例，     

花岗岩类矿床成矿流体形成过程的原位观测实验

花岗岩浆液态不混溶作用和饱和H₂O花岗岩浆的热液出溶作用是花岗岩类矿床成矿流体形成的重要机制。利用最新式热液金刚石压腔,开展了成矿流体形成机制的原位观测实验。在岩浆热液出溶过程的实验中,初始样品为各类硅酸盐和纯H₂O或LiCl水溶液,在H₂O饱和状态中,硅酸盐熔体珠不断分异出富H₂O的流体。花岗岩浆液态不混溶实验的初始样品为NaAlSi₃O₈-LiAlSiO₄-SiO₂-LiCl-H₂O。在硅酸盐完全重熔后的降温过程中,硅酸盐熔体珠分离出富H₂O熔体相和贫H₂O熔体相,压力的突然降低促进了相分离的发生。研究表明：岩浆热液的出溶作用发生在H₂O饱和的条件下,是岩浆的“第二次”沸腾作用,对花岗岩型稀有金属矿床的形成具有重要意义;花岗岩浆液态不混溶产生的富H₂O熔体易于结晶出粗大晶体,暗示岩浆液态不混溶作用可能是一些花岗伟晶岩形成的主要机制。两类成矿流体形成机制实验条件的差异表明,Li是花岗岩浆发生不混溶作用的重要因素。在今后的研究中,应把热液金刚石压腔的原位观测与微束分析技术结合,在高温高压状态下分析成矿元素的迁移和富集规律。     

盆地深部流体活动对砂岩型铀矿成矿过程的影响

砂岩型铀矿是世界和我国最主要的工业铀矿床类型。勘查和研究发现,部分砂岩型铀矿床中不仅有表生氧化流体作用而且也存在深部流体作用,因此,梳理和明晰盆地深部流体活动的类型及其与砂岩型铀成矿之间的关系对开展“三新”(新区、新层位和新类型)找矿至关重要。本文从宏观和微观角度分析深部流体活动参与砂岩型铀成矿的现状,结合矿床实例,探讨其对铀富集的影响。本次研究将盆地深部流体活动分为深部烃类流体、岩浆火山热液和深部建造水等3种类型,总结了不同类型流体的典型特征与识别标志,分类论述了深部流体活动与铀矿化的时- 空关系;阐述了深部流体活动参与下铀矿物、共- 伴生矿物、矿体形态和含矿砂岩物性等的变化特征。结果表明,深部流体活动主要通过提供新的成矿物质和改变成矿环境两个方面影响砂岩型铀矿的形成,与构造- 岩浆活动有关的流体和深部地层水,对成矿铀源和温度的影响最显著,而深部烃类流体对成矿环境的影响最大,其显著的还原性可弥补或强化赋矿层的还原能力,形成地球化学障或叠加富集效应。深部流体活动参与下的砂岩型铀矿成矿作用与浅部表生氧化流体成矿存在明显的差异,随着铀矿勘查向深部迈进,需要加强深部流体活动参与铀成矿过程的精细研究,丰富砂岩型铀矿成矿理论,推动铀矿勘查的突破。     

《深部流体成矿系统》评介

《深部流体成矿系统》是最近国家重点基础研究发展规划项目“大规模成矿作用与大型矿集区”重要课题之一完成后的问世专著。著者是该课题负责人毛景文以及李晓峰、赫英、张荣华、王义天、凌洪飞、胡华斌、张作衡等19位同行。他们是我国矿床学界主力部队的方面军之一。     

深部流体在成矿过程中作用

没有流体作用几乎不可能形成任何有实际意义的矿床,流体是岩石圈质量和能量传输最为活跃的因素(刘建明等,1997),在成矿过程中扮演着十分重要的角色,它是成矿物质得以活化、迁移、富集的主要介质,同时流体的运移还能扩展有利的成矿空间(徐光平等,1999).     

深部流体及其与成矿成藏关系研究现状

深部流体(地幔流体)及其成岩成矿作用的研究是当今地质科学研究的前沿领域，最近几年这方面的研究进展较快。文章比较详细地讨论了地幔流体的组成、地幔流体中碳氧、氢氧和稀有气体同位素特征、地幔流体类型和运移形式，以及地幔流体活动的构造背景，并对地幔流体与金属矿床、油气田盆地等成矿成藏作用关系的研究现状进行了介绍。     

成矿流体活动的地球化学示踪研究综述

成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法－－同位素地球化学示踪、无素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。     

实验研究岩石圈深部流体及相关科学问题

实验研究地球岩石圈深部流体和对地球深部流体的观测发现,水溶液在跨越临界态时有许多特殊性质.使用水热金刚石压钻在200~800 MPa,300~700℃条件下,可观测到NaCl-H2O溶液两相不混溶相区的结构和近临界态现象.测量高温高压下NaCl溶液的电导率,在近临界和跨越临界态时发现最大电导率值.在对大洋中脊热水观测中可发现大多数喷口是在2200m深.喷口正在近临界态条件下喷出含矿流体.这些临界态研究对于重新分析岩石圈的地球物理测量结果和对认识大陆岩石圈内流体性质有很大意义.     

成矿流体活动信息的三个示踪标志研究

本文是构造物理化学研究的一项理论研究成果,提出了成矿流体活动信息的三个示踪标志的概念和识别方法。     

胶西北焦家断裂带深部成矿流体包裹体特征

焦家断裂带是胶西北地区最重要的断裂带之一, 很多大中型金矿床沿此带分布。依托莱州市吴一村地区焦家断裂带深部的"中国岩金第一见矿深钻"钻孔岩心, 挑选了不同蚀变阶段及主断裂带上下盘不同深度的花岗岩、黄铁绢英岩和金矿石开展流体包裹体岩相学、显微测温及激光拉曼分析研究, 识别出3个成矿阶段、5个世代富含流体包裹体的石英和两大类型流体包裹体; 焦家断裂带深部金成矿流体性质为中-低盐度H2O-NaCl-CO2±CH4流体; 成矿流体来源为地幔富含成矿金属的流体与浅部下渗大气降水混合成因, 并可能有壳源变质流体的参与; 成矿流体中金主要以一价金的硫氢络合物(AuHSo)形式迁移。岩相学观察及显微测温结果表明, 主成矿阶段发生了H2O-CO2流体不混溶作用, 并导致金矿化, 发生流体不混溶的温度压力条件分别为210~260℃和150~210 MPa。中生代, 古太平洋板块向欧亚大陆的北西向俯冲, 引起胶东地区强烈的挤压变形和岩浆活动(形成玲珑花岗岩体)。随后, 在早白垩世, 构造体制从挤压向伸展转换, 导致郭家岭花岗岩的侵位、郯庐断裂带的左型走滑运动, 以及一系列NE—NNE向次级断裂形成, 为深部岩浆-热液流体的上升提供了通道。在岩浆-热液流体上升过程中与地壳中-上部循环的变质水和大气水发生混合, 最终形成金矿床。     

胶西北焦家金矿深部成矿流体性质及成矿作用

胶东金矿集区因储量和产量巨大,一直是国内外矿床地质学者研究的热点。区内金矿床自西向东集中分布在招(远)—莱(州)断裂带、栖霞断裂带和牟(平)—乳(山)断裂带内。焦家金矿是位于招(远)—莱(州)断裂带内典型的蚀变岩型金矿,矿体赋存于焦家主干断裂的破碎蚀变带内。主成矿阶段石英内流体包裹体岩相学观察表明,焦家金矿主成矿阶段流体包裹体类型为H_2O—CO_2±CH_4包裹体、H_2O溶液包裹体和富CO_2单相或两相包裹体。空间紧密的不同包裹体内含碳相体积差异较大,但均一温度近似。包裹体均一温度为160～320℃,属高中温热液流体,流体具中低盐度(4%～10%NaCl_(eq))、低密度(0.64～1.10 g/cm~3)的特点。流体包裹体激光拉曼测试常见CO_2特征的费米共振双峰,少量可见CH_4特征峰。通过对比焦家及区内不同金矿成矿流体性质,并结合氢氧、碳及锶钕同位素特征的分析,认为胶东地区蚀变岩型金矿和石英脉型金矿为古太平洋西向俯冲体制下在壳幔边界处发生强烈壳—幔相互作用下的同一构造—岩浆—流体成矿系统的产物,矿区构造应力场方向转变、含矿流体的沸腾及广泛的水—岩蚀变反应是胶东金矿的成矿机理。     

深部地幔及深部流体

主要论述深部地幔的组成、地球化学及深部流体研究的进展。金刚石中含有下地幔矿物组合的包裹体，这一发现暗示，在６７０ｋｍ或更深处有“原金伯利岩浆”发生的可能性。经研究，地幔中的流体除与岩浆作用有关者外，还存在有深部来源的“超深流体”。金伯利岩中大量缺氧矿物的发现支持了这一观点。根据已有的资料，Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ为其主要成分，并含有碱金属、卤族元素、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ等元素。深部流体的研究将对地幔柱（羽）的活动、幔源岩浆的形成、全球动力学过程及成矿作用作出贡献。     

地震活动中地壳深部流体的作用研究进展

综述了地震深部流体研究的进展并提出了在地震领域应该深入研究的方面。已有大量资料表明岩石圈是一含流体的系统，也是地震发育的主要场所。深部流体赋存相态，运移方式及其与岩石的反应，对震源介质和构造活动有重要影响。     

深部流体与岩浆活动:兼论腾冲火山群的深部过程

深部流体强烈影响许多地质过程的发生和发展,然而对其行为的理解却甚少.在所有可能影响岩浆活动的因素中,流体是最重要的.流体的高度活动性及其在熔体中的溶解度随压力减小而降低,暗示岩浆系统必然是开放的动力系统,流体的丢失和获得可戏剧性地影响岩浆系统的整体行为.流体对岩浆系统的影响主要通过改变熔体的黏度来实现,也改变岩浆的平均密度,以及固相线和液相线温度.少量流体的注入即可以导致熔体黏度出现几个数量级的降低,这种戏剧性改变进而导致岩浆柱与通道壁摩擦力的快速减小,因而岩浆上升速度也可以呈现几个数量级的变化.当岩浆上升到流体相分离的深度以后,岩浆系统的行为更加不可预测.反之,流体的丢失将导致岩浆系统的行为向相反方向变化,岩浆将滞留在深部.值得注意的是,丢失到通道中的流体可以弱化上覆岩层的力学性质,改善岩浆上升的通道条件.因此,如果上升岩浆能够得到持续的深部流体补给,其补给量至少等于丢失量,岩浆必将以越来越快的速度上升.据此,岩浆系统是一种复杂性动力系统,岩浆作用是一种非线性过程.这种分析结果与流行的岩石学认识不一致,却与火山学观察和成矿学研究结果相同.腾冲火山岩中的聚斑结构暗示某些岩浆在喷发之前曾经在深部作过停留,它们曾经位于不同的深度水平上.同岩浆交代结构暗示岩浆房的活化有赖于深部流体的注入,因而火山监测过程中关注岩浆房之下的深部流体活动是必须的.将岩浆房上、下两部分的流体活动紧密结合在一起,可能是火山监测的一个新方向.     

成矿流体及成矿机制

根据成矿流体样品——流体包裹体研究资料，目前已知的成矿流体主要有下列四种类型：（１）硅酸盐熔融体＋Ｍ（金属）；（２）Ｈ２Ｏ＋ＮａＣｌ＋Ｍ；（３）Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＋Ｍ；（４）Ｈ２Ｏ＋有机质＋Ｍ。这里所说的Ｈ２Ｏ，实际上是含有一定溶质的盐水；ＣＯ２则还包含有ＣＨ４、ＣＯ、Ｎ２、Ｈ２、Ｈ２Ｓ等等其它组分。不同的矿种、不同成因的矿床与一定种类的成矿流体有关，也就是说，成矿流体具有一定成矿专属性。通过成矿流体研究，我们认为成矿作用主要有下述几种形成机制：（１）不同种类流体混合成矿机制；（２）单一流体不混溶分离成矿机制；（３）流体＋有机质成矿机制；（４）水—岩交换成矿机制；（５）流体物－化条件改变成矿机制。     

成矿流体及成矿机制

近十几年来，流体包裹体（ＦＩ）研究有重大进展，尤其在单个ＦＩ成分分析方面。激光拉曼微探针、扫描质子微探针（ＰＩＸＥ）和同步加速器Ｘ－射线荧光分析（ＸＲＦ）及一些质谱测定法的应用与发展，能较精确地测定单个ＦＩ成分。已有可能对ＦＩ中最重要的参数——重金属元素进行较精确测定。这些成就加上超微矿物学等方面的进展，可为解决矿床成因、找矿标志和成矿规律及找矿勘探提供可靠资料。叙述了一些国家在ＦＩ研究方面的进展与发展趋势。     

中亚成矿域斑岩大规模成矿特征：大地构造背景、流体作用与成矿深部动力学机制

中亚成矿域夹持于西伯利亚、东欧和塔里木-华北克拉通之间,展布范围与全球显生宙大陆地壳生长最典型的增生型造山带——中亚造山带相当,并产出一系列大型—超大型斑岩铜(-金)、斑岩钼及斑岩铜(-钼)矿床。斑岩成矿作用自西向东存在明显差异,可高度概括为具‘西铜东钼、早铜晚钼’特征。基于前寒武纪基底性质、成矿大地构造背景以及斑岩成矿特征方面的系统综合研究,以重要构造线为界,将成矿域进一步划分为三个成矿省:哈萨克斯坦斑岩Cu(-Au-Mo)、蒙古斑岩Cu(-Au)和中国东北斑岩Mo(-Cu)成矿省。哈萨克斯坦成矿省具新太古—古元古代结晶基底;四个大型斑岩Cu矿床形成于早古生代增生造山过程(481~440Ma),而绝大多数矿床为晚石炭世(330~295Ma)集中爆发成矿的产物。古亚洲洋西段,沿我国中天山—伊犁南缘—吉尔吉斯北天山—中哈萨克斯坦—科克切塔夫至成吉思线性展布的古生代岩浆弧与哈萨克斯坦山弯构造共同制约了斑岩成矿作用;增生造山向山弯构造的转换阶段为斑岩集中成矿期。蒙古斑岩成矿省亦具新太古代—早古元古代结晶基底;斑岩成矿作用主要发生在泥盆纪(~370Ma)和三叠纪(~240Ma)两个时期,为图瓦-蒙古山弯构造演化过程中两个局部时段的突发成矿;早期成矿事件与古亚洲洋体系向南戈壁微地块下的俯冲增生造山有关,晚期成矿可能是蒙古—鄂霍茨克洋俯冲作用的结果。中国东北斑岩成矿省广泛发育新元古代结晶基底和泛非事件岩石学记录;奥陶纪(482~440Ma)斑岩成矿受控于古亚洲洋早古生代时期俯冲增生作用;而中生代斑岩钼集中爆发成矿则分别受控于古亚洲洋体系后碰撞(~250Ma)、蒙古—鄂霍茨克洋体系同俯冲(248~204Ma)、古太平洋体系同俯冲(195~145Ma)及中国东部岩石圈减薄事件(145~106Ma)不同地球动力学体制。成矿流体方面总体而论,中亚斑岩型矿床热液蚀变遵循经典Lowell and Guibert模式,高氧化性岩浆流体有效出溶造就了大型-超大型斑岩矿床。中亚成矿域斑岩铜矿的成矿斑岩岩石类型与环太平洋域成矿斑岩类似,以钙碱性和高钾钙碱性成分为主,最常见的是石英二长闪长岩、二长花岗岩、花岗闪长岩和花岗岩。成钼矿斑岩比成铜(-金-钼)斑岩更偏酸性,具更高SiO2含量。部分斑岩具埃达克质岩微量元素地球化学特征,另一部分斑岩却有类似正常弧火山岩的特征。虽然现有弧环境斑岩岩浆产生的‘MASH’和‘板片熔融’模型以及‘后碰撞拆沉与新生基性下地壳熔融’模型能够解释中亚成矿域部分斑岩铜矿床成矿的深部机制,但本文新提出‘残余洋中脊俯冲+预富集基性下地壳熔融’模型解释哈萨克斯坦成矿省巴尔喀什—西准噶尔成矿带斑岩铜大规模成矿的深部机制。中亚域斑岩钼成矿与古老地壳或古老岩石圈地幔的熔融无关,而与新生地壳熔融产生长英质岩浆的深部事件存在直接成因联系。西段哈萨克斯坦省新生地壳由古生代古亚洲洋演化过程中弧增生事件形成,而东段中国东北成矿省新生地壳则是新元古代与Rodinia超大陆相关聚合和裂解事件造就的。"新生下地壳部分熔融成钼"模型突破了钼成矿与古老地壳熔融有关的传统认识,能很好地解释全球最大的中国东北钼成矿省的成矿深部动力学机制。     

论成矿流体

加拿大魁北克大学应用科学系Science de la terre.University of Quebec,Chicoutimi.Quebec,G7H 281,Canada)成矿流体是指形成矿床的流体.在自然界中有各种各样的矿床,因此也有各种各样的成矿流体.但不管其矿床的不同,但均是从成矿流体中形成的.自然界中的成矿流体包括,按其主要成分,可分为:①岩浆,即形成岩浆矿床的岩浆,有人称之谓矿浆;②以H_2O为主的流体;③以CO_2为主的成矿流体.     

大型斑岩铜矿成矿的深部构造岩浆活动背景

笔者以深部地球物理探测结果为基础，将地球物理与地质、地球化学资料结合起来分析了南美稳态的洋陆俯冲体制下安第斯斑岩铜矿带、藏南不稳态的陆陆碰撞体制下冈底斯斑岩铜矿带和不稳态的陆岛陆碰撞体制下三江地区的玉龙斑岩铜矿带渐新世以来深部成矿的构造岩浆活动背景条件，总结归纳出6条成矿的基本条件：（1）要有上地幔来源的高温岩浆热液的大量供给；（2）要有区域性铜的萃取来源；（3）要有上地壳的部分熔融层或岩浆房。以提供含铜热液的循环沉淀条件；（4）地壳上层构造体系中的张性断裂。以供岩浆热液的就位；（5）围岩的化学性质对矿质沉淀是重要的；（6）构造的相对稳态期。为矿质大量沉淀积累创造条件。在不稳态体制下要寻找相对稳态的时段。陆陆碰撞体制与洋陆俯冲体制下成矿作用的主要不同之处是构造的不稳态期长、陆壳加厚与构造复杂化．岩石层碎裂发育机制等。提出了冈底斯带的新的找矿远景地带。