亲铜元素的地球化学行为研究进展及其在岩浆硫化物矿床中的应用

亲铜元素在岩浆演化和硫化物熔离过程中的行为是解释岩浆硫化物矿床形成过程的一个窗口,通过实验研究来探讨亲铜元素的地球化学行为,并用于岩浆硫化物矿床的定量化研究是此类矿床今后的一个发展方向。本文总结了硫和亲铜元素在岩浆演化过程中的行为规律,并阐明了在岩浆硫化物矿床中的应用,在如下五个方面分别做了讨论：① 通过实验对玄武质岩浆中S溶解度的研究,总结出引起硫化物饱和的4个控制因素: 岩浆混合、温度迅速降低、壳源混染、快速的结晶分异作用;② 通过Ni在橄榄石和硅酸盐熔浆中的分配,定量模拟了岩浆演化过程中,橄榄石中的Ni含量随着橄榄石成分（Fo）变化的规律;③ 总结了Ni—Cu—PGE—Au在液态硫化物和硅酸盐岩浆中的分配系数,总结了控制分配系数的因素,并探讨了“R因素”对亲铜元素富集的控制机理;④ 橄榄石被硫化物包围时,与硫化物发生交换反应,通过交换反应系数（KD）可以定量估算硫化物熔浆中Ni的含量;⑤ 通过实验得出的亲铜元素在单硫化物固溶体（MSS）和液态硫化物之间的分配,总结了岩浆铜镍硫化物矿床中的分带现象。最后探讨了岩浆硫化物矿床存在的问题和发展方向。     

钨,锡流—熔分配实验结果及其矿床成因意义

本文用实验确定了钨，锡在成分不同的花岗质熔体相与共存水热液体相的流－熔分配系数及其与介质溶液摩尔浓度间的函数关系，实验结果表明，钨，锡的分配行为明显不同。在相同条件下，随体系的不同，Ｄ＾Ｖ／Ｌ比与Ｄ＾Ｖ／ＬＳｎ大几倍至二十倍，钠和钾对钨，锡的流－熔分配行为的影响基本相同，而氟和氯对钨，锡的分配行为的影响相差甚远，花岗质熔体的主成分对Ｄ＾Ｖ／ＬＷ和Ｄ＾Ｖ／ＬＳｎ有复杂的影响。利用这些结果探讨与花岗岩     

铅锌在花岗质硅酸盐熔体和共存含水流体间分配机理的实验研究

本文利用作者首次设计改进的固液制样术、金管处理术及测试分析程序完成了铅、锌在花岗质硅酸盐熔体和共存含水流体间的分配实验,确定了一系列铅锌流-熔分配系数;并从分配模型和熔体地球化学等方面探讨了铅锌的流-熔分配规律和机理。实验结果和理论分析均表明,在含水花岗质岩浆体系中,氯(钠)有利于铅、锌的流-熔分离,而氟(钾)则相对地阻碍了这种分离。     

氧化还原电位与岩浆体系中锡的行为

为了估计岩浆体系的成矿能力和矿质的迁移途径,必须知道熔体结晶和流体分馏过程中戍矿元素(即杂质元素)行为的一般规律。微量组分的存在不会影响体系中所发生的作用,但体系所处的物理化学条件会影响多个相之间和某些相内部微量组分的分配。根据现代硅酸盐熔体结构和硅酸盐混晶理论研究,还不能从理论上计算分配系数,而有(作为天然作用中杂质元素的)成矿元素参加的硅酸盐体系的实验资料极少。     

铂族元素和金在热液流体与硅酸盐熔体间的分配

由岩浆后期热液流体萃取—运移—沉淀铂族元素和金被认为是形成富铂族元素矿床的一种重要机理。最近,苏联和加拿大学者合作进行了有关的实验研究。结果表明,铂族元素和金在热液流体与硅酸盐熔体间的分配系数远远小于它们在硫化物液津与硅酸盐熔体间的分配系数。这一结果使研究者们对岩浆后期热液     

地幔硫化物的物理化学性质及其地质意义

地幔硫化物是地球亲硫、亲铁元素的重要载体,与硅酸盐矿物有很大的物理性质上差别,它在高温高压条件下的物理化学性质是认识地幔物质组成及其不均一性的重要内容。此外,早期地球、火星、水星和月球幔部来源的硫化物对认识行星演化具有重要意义。地幔硫化物的存在条件、赋存方式以及元素分配系数受到硫化物和硅酸盐体系的化学平衡控制;硫化物在流体介质和固体介质中的迁移可以分别用斯托克斯方程和表面张力模型进行解释。基于目前的天然样品和实验研究结果,本文提出了地幔硫化物物理化学性质研究中尚存在的问题,并作展望：高温高压实验制约分配系数适用的元素含量远高于天然样品,导致亨利定律并不一定适用,要求开展元素含量更低的实验并进行测试;现有的线性或自然对数的经验方程不能准确描述硫化物-硅酸盐体系,机器学习可能揭示其错综复杂的热力学关系;硫化物熔体在深部地幔硅酸盐矿物表面的分布尚不清楚,对极端条件下的静水压力实验提出了需求。     

常压下硫酸盐与基性硅酸盐熔体不混溶的实验研究

自然界中广泛存在硅酸盐与硫酸盐之间的熔体不混溶现象,这种不混溶过程控制了岩浆演化过程的氧逸度变化和岩浆中S的含量,同时也对金属元素的富集具有重要意义。前人对硫酸盐与硅酸盐的熔体不混溶过程及稀土元素在不混溶相分配行为的研究主要集中在碱性硅酸盐与硫酸盐体系,但对基性硅酸盐与硫酸盐的熔体不混溶行为及稀土元素在此过程中的分配规律研究仍相对薄弱。本文选择基性硅酸盐样品与实验用Na₂SO₄按质量比1∶1制成混合实验样品粉末,并添加少量H₃BO₃作为助熔剂,通过马弗炉加热至1 200℃,使粉末完全熔融,并在1 200℃恒温12 h后在马弗炉中快速冷却至常温。对加温-冷却后的样品进行详细的岩矿相、SEM/EDS和不同相态的原位LA-ICP-MS分析。研究结果表明,在1 200℃的条件下,硫酸盐与基性硅酸盐熔体可以大比例混溶,且降温会造成两者的不混溶,在不混溶过程中Na、Ca、K、REEs等趋向于进入硫酸盐熔体。不混溶形成的硫酸盐熔体中,稀土元素含量明显高于残余硅酸盐熔体,但轻重稀土元素没有明显的分异。不混溶硅酸盐熔...     

铜、镍、铂族元素地球化学性质及其在幔源岩浆起源、演化和岩浆硫化物矿床研究中的意义

Ni、Cu和PGE具有不同于其他微量元素的特殊的地球化学性质,这些特殊的性质使得它们在幔源岩浆起源和演化以及岩浆硫化物矿床的成因研究中具有不可替代的作用。在S不饱和的条件下,Ni、Os、Ir和Ru具有相容元素的特性,而Cu和Pd是强不相容元素,因此,它们在玄武岩浆分离结晶过程中常常发生分异。一旦体系达到S饱和,这些元素则会强烈地进入硫化物熔浆,特别是PGE具有极高的硫化物熔浆/硅酸盐熔浆分配系数,极微量的硫化物熔离便可导致残余岩浆中PGE的显著亏损,因此,PGE是玄武岩浆硫化物熔离作用最敏感的示踪元素。硫化物熔离和成矿实质上是幔源岩浆特殊演化过程的结果,所以,Ni,Cu和PGE的特殊性质可用来探讨岩浆硫化物成矿的关键控制因素。Ni、Cu和PGE具有不同的单硫化物固溶体/硫化物熔浆分配系数,因此,它们也是硫化物熔浆结晶分异的重要示踪元素。本文试图从Ni、Cu和PGE地球化学性质和行为入手,并借助一些研究实例,对它们在幔源岩浆起源和演化以及岩浆硫化物矿床成因研究中的示踪意义进行系统介绍。     

中国西部和东北玄武岩以及巨晶矿物的地球化学研究

1.对稀土元素在硅酸盐熔体和晶体间分配的再认识稀土元素在硅酸盐固—液相之间的分配性质早已广泛地被应用到火成岩岩石成因学研究中。获得稀土元素分配系数的主要途径为测定天然硅酸盐体系中斑晶和基质的元素浓度和对天然硅酸盐体系的实验研究。但是,这两条途径都有缺陷。斑晶一般具有化学成分分带现象,这意味着斑晶和基质间并未达到化学平衡。实验研究则是条件间单化和受时间的限制,难以模拟天然存在的岩浆过程,也同样存     

熔-流包裹体的特征及成因

针对目前熔—流包裹体研究中对其成因性质重视不够的现象,指出在使用这一术语时,首先应以其成因性质为原则;认为只有那种在硅酸盐熔体与Ｈ２Ｏ（ＣＯ２）流体不混溶体系中,同时捕获硅酸盐熔体相与流体相的那些异常包裹体才适于称作熔—流包裹体;至于那种仅捕获了硅酸盐熔体相,由于圈闭后发生演化,从中分异出流体相的包裹体是一种正常熔融包裹体,不宜将其与异常熔—流包裹体同归一类;并以尖峰岭似伟晶岩黄玉中的熔—流包裹体为例,说明其主要特征。     

硅酸盐熔体和流体中金的性质及行为研究进展

岩浆演化过程中岩浆—流体阶段发生的相转变过程控制了元素在两相之间的分配行为。作为与岩浆热液活动有密切成因联系的金矿床,其在硅酸盐熔体和流体中的性状及两相间的分配行为是控制该类矿床成矿的重要物理化学因素。介绍了金在流体、熔体中的性状,论述了其在流体/硅酸盐熔体间的分配行为不仅受温度、压力、氧逸度等物理化学条件的影响,还受流体组分(阴离子、阳离子)、熔体组成(Na2O+K2O/Al2O3,Na/K,SiO2,NBO/T)的制约;最后对目前实验研究存在的问题、改进方法以及今后的研究方向进行了探讨。     

花岗岩—KBF4—Na2MoO4—WO3体系的实验研究及其矿床学意义

为探讨长英质岩浆作用过程中金属成矿元素的地球化学行为及其成矿意义，我们进行了常压下花岗岩－ＫＢＦ３－Ｎａ２ＭｏＯ４－ＷＯ３体系的实验研究。结果表明，高温（１２５０℃）条件下呈均一状态的花岗岩－ＫＢＦ４－ＮａＭｏＯ４－ＷＯ３体系，当温度降低时发生液态不混溶，从中分离出含矿熔体的小液滴，体系中的Ｍｏ（Ｗ）几乎全部富集在这种小液滴中。含矿熔体中极富含Ｃａ、Ｍｇ和Ｐ，而贫Ｓｉ、Ａｌ和Ｋ，Ｈ２Ｏ和Ｆ富集在含矿熔体中。此实验结果表明：长英质岩浆中液态不混溶作用的发生可以使成矿元素Ｗ和Ｍｏ富集到与硅酸盐熔体不混溶的独立的非硅酸盐熔体中。这种熔体在适当的地质条件下继续演化可形成类似镁铁质岩浆演化过程中常出现的岩浆熔离型矿床。本实验结果可能为斑岩矿床的形成机理提供一种新的解释。     

热扩散驱动的元素分异和同位素分馏:一种不容忽视的硅酸盐成分分异机制

热扩散在地质过程中是否发挥重要作用一直存有争议。本文回顾了热扩散的研究历史和现状,重点总结了热扩散驱动的元素和同位素行为规律,并探讨了温度、硅酸盐组分、压力和氧逸度等因素对热扩散行为的影响。已有的研究表明,稳定热梯度下的硅酸盐热扩散效应类似于结晶分异或AFC过程,可以造成轻、重同位素分别在高温端和低温端富集,而主、微量元素的扩散方向则取决于两端化学势的高低和熔体中的电价平衡。从基性岩浆到酸性岩浆,熔体聚合度增大,黏度增加,热扩散速率明显降低,成网元素的热扩散效应减弱,变网元素则反之;水、氟、氯和硫化氢等挥发组分能增加熔体的非桥氧比例,降低熔体聚合度,因而能显著增强硅酸盐熔体中元素和同位素的热扩散效应。在此基础上,本文提出了当前硅酸盐体系热扩散研究中存在的五个亟需解决的问题,即:1)对不同硅酸盐体系的热扩散规律的研究还不够全面;2)对微量元素的热扩散行为认识不足;3)硅酸盐体系热扩散作用的影响因素及尺度还不够明确;4)热扩散作用的地质与地球化学关键识别标志有待确立;5)硅酸盐体系热扩散作用的理论模型有待建立。尽管硅酸盐体系热扩散的研究还存在诸多不足,但越来越多的证据表明,热扩散是地质过程中不容忽视的一种成分分异机制。这种机制会造成岩浆房或岩浆通道中的元素分异和同位素分馏,可能对于一些成分分异的岩石和矿床的形成具有重要的意义。     

水对硅酸盐岩体系部分熔融行为的影响：第二临界端点的重要意义

水对硅酸盐岩体系的许多物理-化学行为有着非常重大的影响.具体对部分熔融过程来说,水可以显著地降低熔融温度、改变熔体性质、影响微量元素在固-液相之间的分配.近年来,科学家们就大量水对硅酸盐岩体系的部分熔融过程的影响进行了许多的高压实验,他们主要关注第二临界端点对熔融过程的重要作用:第二临界端点的出现极大地改变着部分熔融过程中的基本相关系.本文主要针对这些高压实验研究做一总结,并对未来研究方向做一初步探讨.     

花岗岩体系中岩浆阶段金属组分的浓度(英文)

在岩浆阶段 ,富集金属元素最有效的机制是流体熔体的分离。受到硅酸盐熔体中盐的溶解度的限制 ,这种分离实为一个天然结晶过程的产物 ,所以必然发生在岩浆结晶的最后阶段。含氟的花岗岩体系中的矿物相的关系是已知的 ,并已确定了一个宽的液相不混溶区 ,其中也包括霞石标准分子的成分。该体系的不同部分 ,由多种元素在共存的硅酸盐和氟化铝两种熔体间的分配就可以得知。在这些实验中首次确定出元素分配与体系成分间的关系。这些数据也可解释一些经验数据所熟知的地球化学标志的变化。     

钨、锡流-熔分配实验结果及其矿床成因意义

本文用实验确定了钨、锡在成分不同的花岗质熔体相与共存水热流体相的流-熔分配系数(D_(Me)~(V/L))及其与介质溶液(NaF,KF,HF,NaCl等水溶液)摩尔浓度间的函数关系。实验结果表明,钨、锡的分配行为明显不同。在相同条件下,随体系的不同,D_W~(V/L)比D_(Sn)~(V/L)大几倍至二十倍。钠和钾对钨、锡的流-熔分配行为的影响基本相同,而氟和氯对钨、锡的分配行为的影响相差甚远,花岗质熔体的主成分对D_W~(V/L)和D_(Sn)~(V/L)有复杂的影响。利用这些结果探讨与花岗岩有关的钨、锡矿床的成矿机理,得出了一些与前人不同的新认识。     

Na_2O或Na_2SiF_6影响硅酸盐熔浆粘度值的实验研究

本文通过不同的熔融温度下Na_2O或Na_2Si F_6影响硅酸盐熔浆粘度值的实验研究,分析了火山岩熔浆分异的机制,提出了富铁高钠质硅酸盐熔浆分异为富铁熔浆甚至硫铁矿“流”的可能性。这一论点合理地解释了云南大红山矿区Ⅱ富铁矿体的成因。     

富锂氟含稀有矿化花岗质岩石的对比和成因思考

Li-F花岗质岩石以超酸性、过铝、富含H2O、F、B、P等挥发性组分和富含Li、Rb、Cs、Be、Ta、Nb、Sn、W等亲石稀有金属元素为主要特征，以黄玉－锂云母－钠长石花岗岩为典型代表。从该类岩石地质产状的多样性和可对比性、空间分布的规律性、矿物岩石的结构构造、硅酸盐－熔体包裹体特征以及实验岩石学的研究成果等方面，综合论证该类岩石主要是从经过分异演化而形成的残余熔浆中直接结晶而在的；充分的分离结晶作用，是产生这种残余熔浆的主要机制；岩体的空间分带特征和各带之间的渐变过渡关系，为分离结晶作用的途径和演化方向提供了重要信息；熔体中挥发性组分的大量存在，是分离结晶作用能充分进行的关键因素；亲石稀有金属元素在流／熔配分中倾向于进入熔体相，是残余熔体中逐步富集这些稀有金属元素的主要原因；岩浆－热液过渡阶段出溶的流体相与已晶出的共存固相之间的相互作用，造成了广泛的交代蚀变现象；残余熔浆在不同地质和物理化学环境中的侵位、结晶和演化，造成了Li-F花岗质岩石在产状、结构构造和矿物组合等方面的多样性。     

浅析初始样品对元素分配的影响

元素分配系数是指成矿元素在流体相和与其平衡共存的硅酸盐熔体中的浓度比,它反映成矿元素在高温下的地球化学行为,对解释矿床的成因有较大的意义。     

铅、锌流-熔分配实验结果及其在矿床成因研究中的应用

本文用铅、锌在花岗质硅酸盐熔体与流体间的分配实验确立了铅、锌的流-熔分配系数(D^V/L)与氯化钠摩尔浓度[^mNaCl]（0-6mol/L）间的3个线性关系式以及D^V/L与F/Cl、K/Na摩尔比值间的变化关系。