250─500℃、100MPa下海水─玄武岩反应的实验研究

现代海洋地质地球化学研究表明，海底活动热泉和某些海底矿床的形成可能与洋脊地区发生的海水─玄武岩反应有关。本文在２５０─５００℃、１００ＭＰａ下实验研究了海水─玄武岩反应中矿物蚀变和金属淋滤问题，并讨论了海底矿化的可能机理。实验结果揭示，经与海水反应后玄武岩受到强烈的蚀变和淋滤，且蚀变矿物组合和重金属淋滤量受实验温度和水岩比值的控制。在４５０℃和ｗ／ｒ≤５时，海水─玄武岩反应生成的溶液在Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ含量和酸碱度上均与现代海底矿化热泉相似，反应形成的矿物组合亦与热泉蚀变矿物相当。实验结果支持现代海底热泉矿化是由一定条件下海水与玄武岩反应形成的看法。     

长江中下游典型火山盆地的水岩相互作用和金属矿床蚀变分带

长江中下游火山岩盆地中金属矿床和蚀变分带的的地球化学研究表明,它们具有内带深色蚀变带和外带浅色蚀变带,形成于600℃到100℃范围。两类蚀变带分界温度大致是300℃。大金属矿床蚀变分带剖面显示出热液系统存在有明显的温度梯度。通过与背景岩石(玄武岩石)对比研究表明,自下而上的不同蚀变岩石中主要元素含量显著变化,交代作用中的代出和代入元素在空间上是演化的。25~400℃和23MPa下矿物(钠长石、阳起石、透辉石、钙铁辉石)-H2O、岩石(玄武岩)-H2O反应的化学动力学实验表明,金属元素释放速率是温度的函数。在恒压升温过程中,从20℃到400℃,硅酸盐矿物、玄武岩中Si溶解速率不断上升;在300~350℃时,Si、Al溶解速率到最大数值。随后,温度再上升导致溶解速率下降。在300℃时,大部分矿物中Ca、Mg、Fe、Na溶解速率较高,溶液里的Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si等都高于矿物中对应元素的计量比。矿物反应后的表面存在富集硅的淋失层,或有富硅铝矿物(粘土矿物)出现。在300℃时,Si溶解快于其他金属元素,溶液中金属元素与硅摩尔浓度比(Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si)等都低于矿物中的计量比。矿物反应后的表面缺少硅的淋失层,或者有贫硅矿物和铁氧化物出现。作者还进行23~35MPa、20~550℃玄武岩与水反应实验。上述高温高压下矿物在水溶液中的溶解反应动力学实验和流体-玄武岩相互作用实验,对于理解金属矿床及蚀变分带形成机制提供新的依据。     

细碧岩成因综述

本文根据近年来的地质调查和实验研究的最新进展,分析和评述了六种主要的细碧岩成因假说。其中岩浆结晶观点如原生岩浆结晶说、派生岩浆结晶说、混染岩浆结晶说;后成改造观点有内源热液交代说、外源热液交代说、变质热液交代说。笔者认为,用后威改造作用,其中主要是循环海水的低温蚀变作用和低级变质作用来解释细碧岩的成因可能比较合理。因为,这一假说既能比较满意地解释细碧岩的化学成分、矿物组成、岩石组合、结构构造和产出地质环境等方面的特征,尤其是细碧岩的低温矿物和高温组构与现代洋底蚀变玄武岩之间的相似性;又有实验资料,尤其是海水—玄武岩交换反应和钠长石化实验中,元素迁移和矿物变化规律的最新研究成果作支柱。     

橄榄岩蛇纹石化过程中氢气和烷烃的形成

蛇纹石化过程中形成氢气、烷烃和有机酸,为海底热液区生命活动提供物质和能量来源,可能对地球和其他行星早期生命起源和演化有重要影响。目前关于蛇纹石化过程中氢气和烷烃形成的研究大多以橄榄石为初始物,且温度和压力较低(≤300℃,500bar)。本研究通过一系列的水热实验,研究300~500℃、1~3kbar时橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、橄榄岩、玄武岩以及玄武岩与橄榄岩混合物发生蛇纹石化反应后氢气和烷烃的生成。300℃、3kbar时,橄榄石蛇纹石化后产生的氢气远大于辉石蚀变后产生氢气的量。随着温度的增加,400~500℃、3kbar时,橄榄石蚀变程度极低,产生氢气的量低于斜方辉石。单斜辉石实验后没有发生蚀变,不产生氢气和烷烃。400~500℃、3kbar时,橄榄岩蛇纹石化后产生的氢气和烷烃远高于橄榄石、斜方辉石和单斜辉石。玄武岩蛇纹石化后生成氢气和甲烷的量低于橄榄岩,但与玄武岩和橄榄岩混合物相当。这是因为玄武岩的单斜辉石蚀变后形成富铁的透辉石(~8.1%FeO),透辉石的Fe以Fe2+为主,这降低了Fe3+和氢气的量。以上表明,橄榄岩的蛇纹石化不同于橄榄石和斜方辉石。不仅是海底热液蚀变产生氢气和甲烷,洋壳俯冲过程中地幔楔橄榄岩蛇纹石化也会生成氢气和甲烷,但由于洋壳玄武岩的加入,氢气和甲烷的量会远小于橄榄岩蚀变时的量。     

论细碧岩的岩石组构、矿物组合和变质成因

本文以细碧岩的绿岩相(低温)矿物组合和玄武岩(高温)的岩石组构特征为基础,结合细碧岩中的钠长石和钠长石化作用及其与变质相的关系、斜长石钠长石化作用的实验研究、海水—玄武岩反应实验和洋底变质作用、晕长石混溶间隙以及岩石化学和地球化学等最近一些研究资料,研讨了细碧岩的变质成因。认为细碧岩是由热的循环海水与玄武岩反应所产生的低温蚀变和低级变质作用的水化玄武质岩石,其原始玄武质岩石包括在不同构造背景下,如洋中脊玄武岩、岛弧玄武岩和板内玄武岩,并不代表某种单一的岩石,而是不同玄武岩质岩石的细碧岩化作用的产物。     

含油玄武岩中绿泥石的形成温度

以苏北盆地高邮凹陷闵桥地区含油玄武岩中的绿泥石为研究对象，探讨了其成因和形成温度，认为玄武岩中绿泥石有两种形成方式、五条形成途径：其一为蚀变演化，包括：火山玻璃、斜长石、辉石的蚀变，交代橄榄石斑晶，以及皂石的进一步演化；其二为沉淀结晶，包括从热液中直接沉淀生长和胶体溶液充填后的结晶。计算结果显示，蚀变演化形成的绿泥石，其形成温度为128－271℃；沉淀结晶形成的绿泥石，其形成温度为31－63℃。玄武岩中绿泥石形成温度与埋藏深度间没有明显的线性相关。进一步研究表明，本区玄武岩作为储油层，其进油时的温度为62－118℃，不超出48－137℃。     

“脉”,“带”金的天水淋滤成矿热源的探讨

“脉”、“带”金的天水淋滤成矿是天水渗透过植被层和“渗透楔”时，由于淋滤蚀变过程中矿物的水解、氧化、还原、溶解及矿物生成热的热效应，使天水变成“热液”，成为成矿物的热源。经计算，蚀变带和矿体从常温２５℃分别升温到２００℃和３００℃时，其成矿时的吸热量仅是矿物生成热的放热量的１３．３９％和２９．３０％。     

大洋新鲜玄武岩中次生组分去除实验研究

<正>由于长期暴露于海底,大洋玄武岩多与海水发生了不同程度的反应,使得海底玄武岩中普遍沉淀了碳酸盐矿物、磷酸盐矿物、粘土矿物、铁锰氧化物等多种次生组分(Staudigel et al.,1983;Furnes et al.,1999;Bu et al.,2008)。次生组分的沉淀,改变了海底玄武岩的原生矿物组合、元素含量及同位素比值特征。从而海底玄武岩中次生     

伊犁京希—伊尔曼德金矿床的热液蚀变及成矿流体演化特征

京希－伊尔曼德金矿床的热液蚀变在空间上有明显的分带性，中心蚀变带以强烈的硅化为主，典型的蚀变矿物组合为石英或玉髓和地开石，中间带为高级泥化带，以地开石－高岭石－石英或玉髓为特征；外带为以蒙脱石－高岭石－伊利石－其他粘土矿物等矿物组合为主的泥化带，蚀变强度和矿物组合的分带性是温度、压力和化学梯度的反映，是流体在不断的水或流体－岩石反应和成分交换的产物。该矿床成矿流体演化过程为：早期酸性（pH=2-3)含矿流体在沿断裂上升过程中，受围岩灰岩中的流体（pH为中性）缓冲，在其进入高渗透性的碎屑岩层时，流速和水－岩石或流休－岩石反应大大加快，并在与大气降水的混合作用下，pH值逐步升高（3－5），产生了流体的温度及成分梯度，在温度和压力迅速下降的条件下，金及蚀变矿物沉淀、结晶生长，形成了蚀变空间分带，中心带保存完好的多孔状石英和地开石等高级泥化矿物组合说明该矿床是高硫化热液体系作用下的产物。     

IODP U1502B钻孔高温蚀变玄武岩的锂同位素特征及对南海初始扩张期热液流体循环的指示

锂同位素体系是示踪水-岩相互作用的有力工具，但关于其在洋壳高温蚀变过程中同位素分馏行为的认识仍不清晰。本文对国际大洋发现计划(IODP)U1502B钻孔的9个高温蚀变玄武岩开展了岩相学、全岩主、微量元素和锂同位素地球化学研究。结果表明，与新鲜洋中脊玄武岩相比，9个样品的Li含量偏高(4.8×10^-6～11.6×10^-6),δ⁷Li值偏轻(-3.8‰～+1.4‰)。岩相学与全岩地球化学特征表明，洋壳高温蚀变过程中产生的绿泥石矿物导致锂同位素分馏、δ⁷Li值变轻，后期的低温海水蚀变作用使得钻孔上部出现Li的局部富集。蚀变玄武岩的锂同位素特征指示，该钻孔的热液流体循环经历了一个较完整的演化过程，蚀变流体以高温热液为主且含有少量海水；随着取样深度的增加，玄武岩蚀变程度逐渐降低。     

华盛顿州Shuksan岩套等相的绿片岩和蓝片岩的岩浆分异作用和蚀变作用

多元统计方法能区分变质火山岩中，岩石成分的变化是由岩浆分异造成的，或是由蚀变引起的。华盛顿州Shuksan岩套的变玄武岩中的岩浆分异程度是中等的（平均MD指数＝2．6），它介于FAMOUS地区的新鲜洋底玄武岩（MD＝0．0）与Galapagos裂谷东部玄武岩（MD＝3．8）之间。通过对Shuksan样品岩浆分异趋势的识别与消除，显示了海底风化作用和热液蚀变的效应，致使Si和Ca的含量明显降低，而Na、K和氧化铁增高。与现代蚀变的各种大洋中脊玄武岩（MORB）对双表明。Shuksan原岩可能是在海水／岩比率低于15的条件下热液蚀变而成。Shuksan岩套中，山玄武岩变质呈互层状的绿片岩和蓝片岩的成分是不同的。逐步判别分析发现，要完全把广泛分布于Shuksan地区的绿片岩和蓝片岩的组分区别开来，Fe2O3和CaO是仅有的必需变量。Shuksan岩套变质作用的压力和／或温度梯度肯定太小，以致不能使绿片岩和蓝片岩之间的成分 界线发生大的移动。     

滇中大红山岩群变质火山岩类的原岩性质和构造属性

大红山岩群中的变质火山岩类经在了区域性的海水蚀变和区域变质的改造,其岩石学特征和化学成分都发生了较大的变化,不活动组分的研究显示,其原岩主查拉斑玄武岩类,且具有形成于洋中脊环境的地球化学特征,可能属于Ｔ型地幔源区的洋中脊玄武岩（ＭＯＲＢ）大红山式Ｃｕ－Ｆｅ矿床具有富洋壳成矿元素特性,与所识别的变质火山岩类的原岩和形成的大地构造背景是一致的。     

马里亚纳南部前弧橄榄岩铈(Ce)负异常成因

Ce是REE中唯一能由3价氧化成4价的元素,因此其地球化学性质取决于氧化-还原状态.大洋海水中可溶性Ce3+可氧化成不溶性的Ce4+(主要被铁锰结核吸附),因此海水中可形成Ce负异常(De Baar等,1985;Fleet,1984),海洋沉积物和蚀变玄武岩中的Ce负异常也较普遍(Humphris,1984;Lin,1992),在俯冲带岛弧玄武岩(Hole等,1984)以及地幔橄榄岩(Neal和Tay-lor,1989)中也发现了Ce负异常.海洋沉积物和蚀变玄武岩中的Ce负异常通常归结为是其与海水发生相互作用的结果,对于岛弧岩浆岩中ce负异常,由于岩浆体系中有大量的Fe2+,由于Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+这一反应,因此岩浆过程中不可能有Ce4+的出现(Schreiber等,1980).通常认为岛弧玄武岩中Ce负异常是地壳物质(海洋沉积物、蚀变玄武岩以及变质流体)参与地幔重熔融的结果.而对地幔橄榄岩的Ce负异常的成因有多种观点,如蛇纹岩化和海底风化(Niu,2004;Terrell等,1979)、俯冲环境下的地幔熔融(Neal和Taylor,1989)等.     

矿山尾砂表生地球化学过程实验研究

在对石菉铜锡矿和河台金矿层砂矿物物相及化学组成研究基础上，利用自行设计的大口径淋滤柱开展了淋滤实验和静置浸泡(溶解)实验。研究结果表明，矿山层矿排放水不一定是酸性，它取决于矿床脉石矿物、赋矿的岩石及其次生蚀变矿物的酸缓冲能力。矿山排放水的组成是地表或地下水与矿山层砂中矿物和氢氧化物及非品态物质相互作用的结果，元素的赋存状态对其被淋滤的程度有很大影响。优先流能使重金属大量带出，因此要尽量防止优先流的形成。研究结果可为矿山综合整治和修复提供重要依据。     

蚀变洋壳玄武岩俯冲过程中含碳矿物相变质演化及脱碳作用的研究

俯冲作用是连接地表系统和地球深部系统的最为关键的地质过程,其对研究地球深部碳循环具有重要的意义。俯冲洋壳岩石圈中的碳主要存储在沉积物、蚀变洋壳玄武岩以及蛇纹岩中。俯冲变质作用过程含碳岩石的变质演化控制着其中含碳矿物相的转变及碳迁移过程。本文选取了蚀变洋壳玄武岩进行相平衡模拟,来研究其含碳矿物相的变质演化过程。计算结果表明,变质玄武岩体系中的碳酸盐矿物之间的转变反应除了受压力控制之外,还受到温度和体系中铁含量的影响。随着压力的升高蚀变玄武岩中碳酸盐矿物会发生方解石/文石-白云石-菱镁矿的转变,但在高压/超高压条件下,温度的升高可以使菱镁矿转变成白云石。碳酸盐矿物中的铁含量受到体系中铁含量的影响,白云石和菱镁矿中的铁含量随着体系中铁含量的增加而增加。在水不饱和条件下,洋壳不管是沿着低温还是高温地热梯度线俯冲到岛弧深度,蚀变玄武岩体系几乎都不发生脱碳作用。然而在水饱和条件下,当洋壳沿着高温以及哥斯达黎加地热梯度线俯冲到岛弧深度时,蚀变玄武岩体系中的碳几乎可以全部脱出去。蚀变玄武岩体系中水含量的增加可以促进体系的脱碳作用。     

庐枞火山盆地玄武岩与流体相互作用

庐枞火山盆地的玄武岩大量喷发过程和随后的浅成岩浆活动都伴随大规模流体活动,并引发了大规模的金属成矿活动和蚀变岩带,具有十分清晰的分带性。内带是深色蚀变和外面是浅色蚀变。以庐枞火山盆地的玄武岩为对象,进行高温高压水岩相互作用的化学动力学实验,对于理解火山岩石的水热蚀变和空间的分带性,认识金属来源有很大意义。实验条件是20～400℃和23MPa范围,使用流动反应器进行的。实验结果发现:在多数温度条件下,岩石里的各种金属元素有不同的溶解速率。在300℃时,各种金属元素,Na,Ca,Mg,Al等容易溶解。而在温度300℃时,硅容易溶解。在等于300℃时,硅有最大反应速率。溶解反应动力学过程在300℃发生转变,恰好与火山岩石的深色蚀变和外面的浅色蚀变的分界温度一致。大于300℃时的反应的产物与小于300℃时的反应的产物不同。实验结果有助于理解火山岩石的蚀变和矿石成因。同时,火山岩石的水热蚀变还可以导致含金属流体的出现,可以说明水-岩相互作用导致金属来源。这些实验对于解释火山盆地的深部的地球物理探测的成果是十分必要的。     

广东钟丘洋次火山岩型铜矿床蚀变围岩的岩石化学特征

研究发现矿床的围岩蚀变主要有绢云母化、绿尼石化、黑云母化和硅化；蚀变矿物主要交代原岩中的长石。对蚀变和矿化岩石化学组成的定量研究表明：蚀变过程中ＳｉＯ２软活泼，可以被大量带出，也可以随硅化而大量带入；Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＯ２相对稳定；ＴＦｅＯ和ＭｇＯ随绿泥石化和黑云母化而带入；长石被交代分解后释放出的ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ被淋滤带出，另一部分Ｋ２Ｏ可进入新生矿物云母而保留下，释放出的Ａｌ２Ｏ３则形成     

低级变质岩在热液蚀变过程中的微量元素地球化学行为——以赣东北银山地区双桥山群为例

对江西银山地区双桥山群绢云母千枚岩及其原岩的稀土及微量元素的研究表明，热液蚀变过程中它们的地球化学行为十分复杂：热兴蚀变作用并不使REE淋滤降低，反而导致∑REE较其原岩普遍升高，但岩体接触带附近蚀为围岩的∑REE则低于原岩。蚀变岩出现Eu亏损，∑LREE／∑HREE值降低。定量计算显示，∑REE总升幅中有29％－45％是由围岩质量迁移引起的表观浓缩效应，而另外的55％－71％则是流体带入了REE；在绢云母千格岩中娟云母可能是REE的主要寄主矿物相，REE主要以吸附作用的形式固有在矿物的表面或含有可交换电价的晶体结构层（四面体层和八面体层）的层面上；参与蚀为变作用的热液∑LREE／∑HREE值低、Eu强正异常。流体REE的带入可能是造成蚀为围岩较原岩轻重稀土比值降低的主要因素。热液蚀变作用使岩石的Eu被还原成更易活动的Eu^2 而活化迁出，导致蚀变岩的Eu负异常更显著；围岩蚀变作用凌其聪等：低级变质岩在热液蚀为过程中的微量元素地球化学行为－－以赣 东银山地区双桥山群为例。     

加拿大魁北京Gaspe与花岗岩相关的Madeleine铜矿床—铜矿床沉…

Ｍａｄｅｌｅｉｎｅ铜矿床紧邻魁北京ＭｃＧｅｒｒｉｇｌｅ花岗质杂岩体，黑云母角岩为容矿岩石。矿床由网脉状矿体组成，矿物组合由内向外具带状分布：斑铜矿－黄铜矿－黄铜矿－黄铜矿－磁黄铁矿。成矿作用发生于接触变质作用的高峰之前，并伴有生黑云母脉和钙硅酸盐脉以及有关的蚀变矿物。     

济阳拗陷第三纪玄武岩的氧同位素

研究了山东刘阳拗陷29个第三纪玄武岩样品的氧同位素组成。结果表明，这些玄武岩的全岩氧同位素组成变化明显，δ^18○值为6．3‰－12．2‰。其中，蚀变轻微的晚第三纪玄武岩的δ^18○值为6．3‰－7．9‰，与正常大陆玄武岩的值（5．0‰－7．4‰）相似；而蚀变明显的早第三纪玄武岩的δ^18○值为6．3‰－12．2‰，并且90％以上样品的δ^18○值都大于7．5‰。结合岩石学与岩石化学研究，是第三纪玄武岩δ^18○值不同程度升高是由低温雨水热液蚀变（碳酸盐化）作用造成的。