流体包裹体研究进展及其在矿床学中的应用

流体包裹体是近年来研究地质流体,尤其是成矿流体的关键途径,各种与之相关的测试技术与方法及理论成果日新月异。流体包裹体研究不仅可以获得成矿流体的物理化学条件,还可以示踪成矿物质来源与组成,为识别矿床类型、构建成矿模式提供直接证据。本文从流体包裹体岩相学、均一温度与盐度、成分分析、pH测试与计算、P—V—T—x状态方程、热液金刚石压腔及其在矿床学上的应用等7个方面对流体包裹体的研究与发展进行全面的梳理。首先,系统总结了近年来流体包裹体各方面的最新研究进展和发展趋势,分析了流体包裹体成分测试中存在的主要问题,为其发展提供了一定的方向性;其次对各类矿床的成矿流体和流体包裹体特征进行了归纳整理,对分析矿床的成因类型具有重要意义;最后,提出了流体包裹体在矿床学研究中的发展方向。     

湘南香花岭锡铅锌多金属矿田的云母类型及对成矿的指示

湘南癞子岭花岗质复式岩体是香花岭锡铅锌多金属矿田的主要成矿岩体,其中云母广泛出现在各期次岩（矿）体之中。笔者等在对癞子岭岩体岩相学研究的基础上,开展全岩主微量元素地球化学分析,同时对岩浆成因云母（花岗岩中的云母）、热液成因云母（矿化云英岩、晶洞矿物集合体以及条纹岩中的云母）进行了电子探针分析。结果表明,癞子岭岩体为一套高钾钙碱性—钾玄质、准铝质—过铝质花岗岩,癞子岭岩体中的云母主要为铁锂云母,从早期到晚期,呈现出FeO和Al2O3含量降低,K2O、F、MnO和Rb2O含量升高,且Pb、Zn、Fe等成矿元素含量逐渐增加的特征。热液成因云母分为以下两种： ① 产于矿化云英岩和晶洞矿物集合体中的云母主要形成于流体出溶的早期,无围岩组分参与,云母类型由铁锂云母演化为锂云母,主要沉淀Fe、Zn、Pb、Mo等成矿元素;② 产于条纹岩中的云母晚于矿化云英岩和晶洞矿物集合体中的云母,有围岩组分参与,云母类型由黑鳞云母变为富镁黑云母和富铁黑云母再变为金云母,主要沉淀Fe、Sn和W等成矿元素。随着流体演化,云母呈现SiO2、F、K2O含量逐渐降低,MgO含量逐渐升高,相应的成矿元素从富Fe 、Zn、Pb、Mo逐渐过渡到富Fe 、Sn和W。     

造山型金矿中富CO_(2)高内压流体包裹体完全均一温度的有效测定实验研究——以东天山玉峰金矿床为例SCIEI北大核心CSCD

形成于中-深成条件下的造山型金矿的成矿流体属于H_(2)O-NaCl-CO_(2)体系,金矿化阶段的石英中发育大量的富CO_(2)流体包裹体。长期以来,用常规冷热台对其进行显微测温热力学研究时,较高的内压力会造成绝大多数CO_(2)充填度>0.4的包裹体在尚未达到完全均一状态前就发生爆裂或泄露,导致所测的完全均一温度值明显偏离真实值,甚至无法测得完全均一温度,这制约了对造山型金矿床成矿条件的认知。针对该问题,本文以东天山玉峰金矿床富金矿石中的H_(2)O-NaCl包裹体(A型)和H_(2)O-NaCl-CO_(2)包裹体(AC型)为研究对象,介绍了利用最新型热液金刚石压腔(HDAC-VT型号)测试富CO_(2)高内压的AC型包裹体完全均一温度的实验流程与结果,并将实验数据与Linkam THMSG600冷热台测得的A型、AC型包裹体的完全均一温度进行了对比分析。实验结果表明,热液金刚石压腔能够有效阻止富CO_(2)流体包裹体在升温过程中发生爆裂、泄露等非弹性体积改变现象的发生,从而获得有效的完全均一温度。同时,本文还提出了一个新的压力-温度拟合线两线相交法,对热液金刚石压腔所测富CO_(2)流体包裹体的完全均一温度数据进行校正,以最大程度上减少外压力造成的影响,获得更为接近真实成矿流体的完全均一温度。基于此,获得玉峰金矿床的成矿温度和成矿压力分别为312~343℃和181~268 MPa。本文的实验研究工作显示了热液金刚石压腔在中-深成造山型金矿富CO_(2)成矿流体的研究领域具有重要应用前景。     

热力学计算模拟对初始月幔结构的约束SCIEI北大核心CSCD

月球岩浆洋结晶形成的初始月球内部结构是其后续演化过程的开端,其结晶过程受月球岩浆洋的初始深度和物质组成这两个参数的制约。由于缺少直接来自月球深部的岩石样品,目前关于月球岩浆洋演化过程的探讨主要依赖实验和计算模拟手段。岩浆洋模型中形成的月壳厚度是否与探测结果一致是月球岩浆洋演化模型合理性的重要约束。最新的GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory)探测数据推算月壳厚度为34~43km,低于阿波罗时期认为的约70km,这对已有的月球岩浆洋演化模型提出了挑战。本文采用并修正FXMOTR程序包,针对月球岩浆洋在不同的初始深度和物质组成情况下的结晶过程,进行了一系列热力学计算模拟。通过量化月球岩浆洋的初始深度和物质组成对月壳厚度的影响,结合关于月球内部微量元素分配的研究结果,对比了月球岩浆洋结晶后期的残余熔体与原始克里普组分(urKREEP)的成分。本文的模拟结果显示,一个全月幔熔融且初始成分为月球初始上月幔组成(LPUM)的岩浆洋将在其深部结晶2.5%石榴子石,形成的月壳厚度符合GRAIL的约束,并且结晶出了合适的urKREEP成分。在此模型的基础上获取了月球初始的内部成分和密度结构,并对后期月幔翻转(Overturn)的程度进行了探讨。     

地壳内的岩浆动力学过程及其资源与环境效应SCIEI北大核心CSCD

岩浆是将地球内部物质传送到表层系统的主要载体,并造成显著的资源聚集和环境效应。岩浆动力学是研究岩浆的迁移、储存、演化、就位以及喷发过程,侧重物理机制。这些岩浆过程主要发生在岩浆通道系统中,包括岩浆储库和岩浆管道。本文对目前国际岩浆动力学领域一些热点和前沿进行了介绍,这包括从岩浆房到岩浆储库概念的转变、岩浆储库的生长和动力学演化过程、岩浆过程的时间尺度以及岩浆中晶体的生长。然后阐述了岩浆中挥发分的种类和溶解度、获取天然岩浆挥发分含量的方法、一些典型镁铁质岩浆中的挥发分含量、岩浆去气的化学和物理机制,并简要梳理了热液金属矿床的形成过程和岩浆挥发分进入地表圈层系统引发的环境气候效应。最后列举了一些岩浆动力学有关的重要科学问题并建议了进一步的研究方向。     

安徽铜陵胡村南铜钼矿床流体成矿过程

胡村南铜钼矿床是在安徽铜陵铜(金)矿集区中发现的第一个矽卡岩-斑岩复合型铜钼矿床,在长江中下游成矿带具有特殊性和典型性。文章对该矿床进行了矿床地质和流体包裹体研究,旨在查明该矿床的流体成矿过程。胡村南铜钼矿床流体成矿过程可以划分为高温气成热液期、中高温热液期和低温热液期3个成矿期。高温气成热液期发育钾长石化和矽卡岩化,中高温热液期发育绿泥石化、绿帘石化和绢云母化,而低温热液期主要发育碳酸盐化。其中,中高温热液期为主要矿化期,形成辉钼矿和黄铜矿等多种硫化物网脉。高温气成热液期矿物中发育富液相和含子晶多相包裹体,中高温热液期矿物中也主要发育富液相包裹体和含子晶多相包裹体,但可见少量的富气相包裹体,低温热液期矿物中只发育富液相包裹体。从高温气成热液期经中高温热液期到低温热液期,成矿流体均一温度从435℃以上,经203~458℃,降低到156~276℃;盐度w(NaCleq)从14.0%~64.9%,经4.6%~47.5%,降低到1.0%~15.5%。成矿流体在其演化过程中发生过不混溶作用和沸腾作用。不混溶作用发生在气成热液期,使成矿流体中的成矿元素大量富集。沸腾作用发生在中高温热液期,导致成矿流体中的成矿元素卸载而沉淀出大量金属硫化物。     

激光拉曼光谱法在单个流体包裹体研究中的应用进展

激光拉曼光谱法以其非破坏性、高灵敏度和高分辨率等特性,一直以来都是研究流体包裹体的重要方法之一。近年来,围绕激光拉曼光谱在流体包裹体中的应用而展开的研究主要集中在半定量-定量测试方面,即在准确定性的基础上,采用高斯-洛仑兹去卷积分峰、低温原位等定量方法获取流体包裹体的成分和含量,从而克服了激光拉曼光谱法应用于溶液中阳离子的定量分析的灵敏度、准确度较低的问题,不仅能获得流体包裹体中一些常温下不具拉曼活性的盐类物质拉曼特征峰信息,还能根据特征峰与浓度、内压之间的线性关系,进一步对盐度和压力等性质进行测定,从而拓展了激光拉曼光谱法在流体包裹体中的应用范围。本文对激光拉曼光谱法应用于分析流体包裹体成分、盐度、同位素和压力所取得的最新进展进行了评述,并认为随着分析测试技术的不断进步,激光拉曼光谱法未来的分析方向也将继续围绕多元复杂体系及其定量方面的研究展开。     

福建省紫金山矿田龙江亭矿床地质和成矿流体特征及成因意义

龙江亭矿床地处福建省紫金山矿田的西南部,矿体受北西向断裂控制,产于燕山早期中细粒花岗岩中。含矿岩体整体遭受硅化-绢云母化-伊利石化-蒙脱石化,浅部为强硅化-迪开石化,深部保留有钾化;后期蚀变主要分布在地表,为硅化-高岭土化和褐铁矿化,偶见萤石化、重晶石化、石膏化。矿物组合和穿插关系显示,成矿前为无矿石英脉;成矿期脉体矿物组合为石英-绢云母-黄铁矿-铜硫化物;成矿后脉体矿物组合为石英-方解石±石膏。根据矿石组构和铜硫化物类型,成矿期脉体可细分为3个亚类或阶段:早阶段为黄铁矿-黄铜矿组合,浸染状和网脉浸染状构造,见于矿体深部;中阶段为黄铁矿-黄铜矿-斑铜矿-硫砷铜矿组合,具梳状、胶状或皮壳状构造,见于矿体中部;晚阶段为蓝辉铜矿-铜蓝组合,浸染状或晶簇构造,见于浅部坑道和地表。早阶段脉体矿物含大量富液相包裹体,少量富气相包裹体,均一温度为262~403℃,w(Na Cleq)介于0.2%~18.6%,显示中-高温热液的特征;中阶段脉体中的包裹体几乎全部均一到液相,完全均一温度为201~302℃,峰值为250℃,w(Na Cleq)介于0.2%~10.1%,总体显示中-低温热液的特征;晚阶段包裹体全部均一到液相,均一温度为117~250℃,w(Na Cleq)介于0.4%~9.5%之间,表现出低温、低盐度大气降水热液的特征。根据蚀变类型确定成矿期logf(O2)=-42~-38,p H值=3~5;根据金属矿物组合估算出中阶段logf(S2)=-9±,晚阶段logf(S2)=-6.5±。龙江亭矿床硫逸度-温度变化规律不同于世界上其他岩浆-流体成矿系统,可能经历了2次成矿事件,后期的高硫型浅成低温热液成矿作用叠加在早期的斑岩型矿床之上,一方面造成了复杂多样的蚀变类型、矿物组合和矿石组构,另一方面继承、残留了斑岩型矿床的特征。因此,其属于叠合成因的斑岩型-浅成低温热液型矿床,而非斑岩型与浅成低温热液型之间的过渡。     

新城金矿稳定同位素地球化学特征及成矿物质的来源

新城金矿是胶东金矿集区招远—莱州成矿带的一个"焦家式"蚀变型金矿床。本文主要通过C、H、O、S、Pb同位素研究,对新城金矿成矿流体、物质来源和成矿作用进行探讨和研究。新城金矿矿石中δD值范围为-116‰~-91‰,δ18O水值范围为3.8‰~7.2‰,表明成矿流体早期来源于岩浆水,成矿晚期混入大气降水。矿石硫化物、郭家岭花岗闪长岩、玲珑花岗岩和胶东群δ34S平均值分为7.9‰、6.5‰、8.5‰和6.2‰,认为矿石硫具有对矿区地层及岩浆岩硫的继承性。硫化物矿石206Pb/204Pb=17.115~17.414,207Pb/204Pb=15.460~15.577,208Pb/204Pb=37.912~38.196,显示铅具有壳幔混合来源的特征。碳、氢、氧、硫、铅同位素反映新城金矿成矿物质和流体主要来源于深部岩浆。     

辽宁小佟家堡子金矿床成矿流体特征及来源讨论

小佟家堡子金矿床地处辽宁青城子矿田东南部,为一大型蚀变岩型矿床。矿床产于辽河群大石桥组三段白云石大理岩中,矿体呈层状、似层状产出。矿床由热液叠加改造作用形成,历经石英-黄铁矿、石英-碳酸盐两个阶段。流体包裹体研究表明,该矿床成矿流体属中低温、低盐Na Cl-H2O型体系热液。碳氢氧同位素地球化学的研究表明,石英-黄铁矿阶段成矿流体氧同位素δ18O组成在15.2‰~18.4‰,碳同位素δ13CV-PDB组成在-7.4‰~-13.2‰,氢同位素δD组成为-89.3‰~-92.2‰,反应该阶段成矿流体主要来自岩浆水并伴有少量的大气降水。石英-碳酸盐阶段成矿流体氧同位素δ18O组成在17‰~17.8‰,碳同位素δ13CV-PDB组成在-12.3‰~-13.5‰,氢同位素组成δD为-87.7‰~-90.4‰,表明该阶段成矿流体主要来自大气降水。