岩浆-热液系统中铟的成矿作用

铟作为支撑新兴高科技产业发展的关键金属,主要应用于电子工业、半导体、焊料合金及航空航天等领域,对国家安全和经济发展至关重要。当前铟的重要来源是与花岗质岩浆有关的锡多金属矿床,其中铟的富集程度远超其他类型矿床。文章在简要概括铟矿床类型的基础上,探讨了铟在岩浆-热液系统各演化阶段的富集过程以及锡、铟同步富集的原因。在岩浆演化过程中,如果有黑云母、角闪石等铟的主要载体矿物发生分离结晶,铟的成矿潜力便会被大大削弱。当铟进入成矿流体后,铟的氯化物、氟化物和氢氧化物对铟的搬运有重要作用,流体的温度、pH值以及金属配体的种类和浓度是控制铟迁移和沉淀的重要因素。而当铟从流体中沉淀时,因四次配位的In3+与贱金属硫化物(闪锌矿、黄铜矿、黝铜矿等矿物)中四次配位的金属离子更相似,造成大量的铟以类质同象替换的方式进入硫化物而与锡发生分离;沉淀后的含铟矿物在后期地质过程中可能经历铟的重新活化、迁移和扩散等过程,导致铟再次富集。铟的富集过程与锡有关,这可能是由于铟和锡具有相似的地球化学性质,二者在表生环境中活动性弱,会滞留在经历化学风化的富黏土的沉积岩中,这样的沉积岩经变质作用会形成大量的云母类矿物,而黑云母作...     

岩浆热液出溶和演化对斑岩成矿系统金属成矿的制约

岩浆热液过渡阶段对于与岩浆热液有关矿床的形成非常重要。以往的研究多侧重于岩浆结晶阶段和低于固相线的热液阶段过程和演化 ,但对于流体从熔体出溶到熔体最后固结过程的理解却很有限。基于流体包裹体冷热台研究、单个流体和熔体包裹体原位无损成分分析技术 ,并结合挥发份和成矿元素在共存相间分配的实验和质量平衡计算模拟 ,岩浆热液出溶和演化对金属成矿制约的研究取得了很大进展。文中从岩浆中挥发份的出溶和演化、成矿元素在岩浆热液过渡体系各相之间的分配、斑岩矿床成矿流体及与金属成矿的关系、浅成热液矿床成矿流体及与金属成矿的关系几个方面进行了阐述。研究表明 :( 1)岩浆熔体不仅含有足够的挥发性组分 ,而且出溶的挥发份能够被圈闭在流体包裹体中而成为岩浆出溶热液的实物证据。 ( 2 )挥发份和成矿元素不仅在岩浆熔体和出溶的溶液间分配 ,还将在熔体与盐水溶液、熔体与气相以及盐水溶液与气相间进行分配。Cu在岩浆蒸气中比在共存的熔体中要富集数百倍 ,而Cu ,As,Au(可能作为HS配合物 )则偏向于分配进入与液体相共存的蒸气相中。 ( 3 )成矿元素在熔体 /溶液间的分配系数受控于熔体中初始水含量与饱和水含量之比值和岩浆熔体与共存出溶水溶液的w(Cl) /w(H2 O)和w(F) /w(Cl)比值。 ( 4 )斑岩     

宁芜地区两种主要类型铁矿床中铁的热液富集机制探讨

在宁芜地区中三叠统层状一层控和次火山热液两种类型铁矿床的成矿过程中，深色蚀变、碳酸盐化蚀变、隐爆作用、碳酸盐围岩、围岩中的铁矿胚层、裂隙构造等因素之所以能控制热液矿体的定位，一个重要的原因是这些因素能加速铁羰络合物的分解，从而促使铁质从热液中沉淀。     

岩浆 热液过渡型矿床的若干特征

摘　 要　 在内生成矿作用中成矿流体有 3 种:岩浆、 热液和岩浆 热液过渡性流体。 从地质研 究、 矿物包裹体、 成矿实验 3 个方面简介了岩浆 热液过渡型矿床研究的进展。 指出岩浆 热 液过渡性流体有 2种形成方式:一是在岩浆结晶过程中挥发分不断集中而形成, 另一是由熔 离作用所形成。 并从矿体与岩浆岩的关系、 矿体与围岩的关系、 矿石的结构构造、 围岩蚀变、 分带现象、 矿物包裹体 6 个方面总结了岩浆 热液过渡型矿床的特征。     

氯在岩浆-热液系统演化过程中的行为

岩浆-热液系统中氯的地球化学行为对于金属矿床的形成具有重要的意义。本文系统综述了氯在岩浆-热液系统中的地球化学研究的最后成果,重点探讨了氯溶解度的变化机制,以及对于成矿具有重要控制作用的高盐度水盐流体的形成机理。最后指出了现阶段氯的研究仅限于简单体系,氯对多组分复杂体系流体出溶的影响有待进一步研究。     

岩浆到热液演化的包裹体记录——以骑田岭花岗岩体为例

骑田岭花岗岩是燕山期花岗岩早期多阶段侵入复式岩体,岩石化学的研究表明它是富碱的、高分异的A型花岗岩,形成于板内拉张的构造环境。在其第二阶段中细粒黑云母花岗岩内广泛发育着厘米级至米级似伟晶岩囊状体和石英晶洞, 它们是富挥发份岩浆固结的产物,代表岩石形成过程经历了明显的岩浆-热液过渡阶段。包裹体显微岩相学研究在骑田岭黑云母花岗岩的石英中发现熔体-流体包裹体和流体包裹体共存,这一结果进一步证实骑田岭中细粒黑云母花岗岩中的似伟晶岩囊状体和石英晶洞是花岗质熔体在岩浆-热液过渡阶段的产物。显微测温结果显示,熔体-流体包裹体的捕获温度大于530℃,说明岩浆热液过渡阶段的温度不低于该温度;闪锌矿中流体包裹体的均一温度在285~417℃之间,盐度为11.7% NaCleqv,代表了成矿流体的温度和盐度;流体包裹体的均一温度为172~454℃,代表热液阶段流体的温度。从中细粒黑云母花岗岩到似伟晶岩囊状体再到石英晶洞,岩浆-热液体系经历了富挥份熔体→熔体+高盐度流体→高盐度流体→低盐度流体的完整演化过程,形成了CaCl₂-NaCl-H₂O-CO₂体系的岩浆热液流体。包裹体岩相学及激光拉曼探针分析结果显示,在流体包裹体和多晶熔体-流体包裹体中含有长石、方解石、金红石及金属氧化物等子矿物,暗示其所捕获的流体具有较强的成矿能力。     

相山铀矿田火山岩浆期后成矿热液系统

文章系统论述了相山铀矿田的成矿特征,从时空尺度对成矿物质来源进行了探讨,结合成矿的构造-岩浆-地球动力学背景分析,研究了相山火山盆地成矿热液系统的形成和演化,认为相山铀矿田成矿流体系统是受区域构造环境制约、火山岩浆期后热液系统演化的客观产物。火山岩浆期后成矿热液系统在时间上延续了大约50 Ma,但在不同时间域内其活动空间有异,并由此制约着矿田内铀矿化的时空分布。文章还对矿田内深入找矿提出了建议。     

初论元素富集成矿的地球化学机理：—以岩浆热液矿床的形成为例

元素富集成矿的过程实质上是元素在地球不同圈层和不同相以及不同集合体之间分配的结果。元素的富集起始于地球形成的初期。对于大多数金属成矿元素，地壳特别是上地壳是大多数矿石和矿胎的储库，地壳丰度是元素富集成矿的物质基础。元素在地质体系演化共存相同的分配是元素订成矿的关键过程。对于以侵入体为中心的热液矿床的形成。岩浆部分熔融、结晶分异、液态分离、挥发分分离以及气液相不混溶等过程能够导致金属元素最终达到矿石级的富集。挥发分则是元素富集成矿的重要制约因素。     

成矿热液分类兼论岩浆热液的成矿效率

根据流体中H2O、CO2、NaCl三组分的相对含量,结合H2O-NaCl体系临界压力和石盐融化曲线温度,可以将地壳中的成矿流体分为5类：大气降水、海水、盆地卤水、变质流体和岩浆流体。这种基于地壳环境中普遍存在的三元系结合流体临界性和石盐融化温度的分类,对于理解地壳中沿地温地压梯度流动流体的多样性和流体混合与不混溶具有重...     

在岩浆热液流体和高度演化的花岗质岩浆之间氟和氯的分配

在0．5－5千巴、775－1000℃条件下，实验测定了水流体与细岗岩、黄玉流纹岩成分的熔融体之间F和CI的分配。F和CI的分配系数Di已经计算出来。DC1为0．8－85；然而，在典型的地质条件下，相对于含F花岗质熔融体来说，CI更强烈地分配进入水流体。由于流体和岩浆中的F减少而H2O^fl（流体中H2O／（H2O＋CO2）体积摩尔数）、温度、压力以及流体和熔融体中的CI增加，因此愈来愈有利于CI分配进入流体。在1000℃和2千巴条件下，CI有利于分配进入含F＞7wt%和CI≤1200ppm的细岗岩熔融体中。DF为0．2－1．0；但是相对于水流体来说，F在花岗质熔融体中更富集。由于压力及熔融体中的F、温度以及XH2O^fl减少，F在黄玉流纹岩熔融体中更强烈地富集。然而，在800℃和2千巴条件下，如果熔融体含F≥7wt%，那么相对于黄玉流纹岩熔融体来说，F有利于分配进入水流体。计算结果表明，如果岩浆中初始H2O、CaO和铁镁含量低，而所产生的水饱和压力高。那么在黄玉流纹岩岩浆及与克莱马克斯（Climax)型钼矿床有关的岩浆结晶作用的最后阶段，在岩浆以及共生的岩浆热液流体中可以出现F（＞4wt%)和CI（＞5000ppm)的极大富集。     

富铜斑岩岩浆形成机制与演化过程

斑岩铜矿在现代经济和科学中扮演了重要的角色,已成为一种最重要的铜矿床类型。自Schwartz(1947)首次使用"斑岩铜矿(porphyry copper deposit)"术语以来,地质学家对其开展了系统研究,取得一系列重要进展。本文对斑岩铜矿成矿岩浆形成机制及演化过程的研究进展进行了总结与回顾。结果显示,富铜斑岩岩浆的形成经历了在洋壳俯冲或大陆岩石圈地壳拆沉机制下形成含矿岩浆,中间岩浆房岩浆的结晶分异与成矿流体、成矿物质的富集,以及富成矿流体与成矿物质的岩浆(富矿斑岩岩浆)上侵至地壳浅部结晶固化并与围岩、地下水相互作用等过程,斑岩铜矿是该"生产线"的"终端产品"。最后,本文对斑岩铜矿形成机制待进一步研究的一些问题进行了思考与概括。     

Magmatic evolution and rare earth element enrichment of Saima alkaline complex,Liaoning, ChinaSCIEI北大核心CSCD

赛马碱性杂岩体位于我国辽东半岛,是一个典型的铀-铌和稀土多金属矿化杂岩体,富含重稀土,其复杂的演化过程和稀土元素富集机制仍没有得到有效约束。本文对该碱性杂岩体中角闪辉石正长岩、正长岩、黑云正长岩、云霓霞石正长岩和异霞正长岩5类岩石及锆石的元素地球化学特征进行了系统研究,并开展了特征矿物包裹体的显微岩相学研究,旨在限定杂岩体母岩浆的演化路径,揭示稀土元素的富集机制。研究结果显示,赛马碱性杂岩体的母岩浆经历了由钾质碱性(角闪辉石正长岩、正长岩和黑云正长岩),到钾质过碱性(云霓霞石正长岩),向钠质过碱性(异霞正长岩)的充分演化。在演化过程中赛马碱性杂岩体母岩浆的体系状态发生了明显变化,碱性岩浆演化受流体不饱和的纯岩浆体系的控制,而过碱性岩浆岩则形成于流体过饱和的岩浆体系,且异霞正长岩母岩浆流体的饱和程度明显高于云霓霞石正长岩的母岩浆。研究还显示,钾质碱性岩浆稀土元素的地球化学行为主要受控于磷灰石等矿物的分离结晶,而成矿的钠质过碱性岩浆稀土、锆和铌等元素的富集成矿则主要受富CO_(2)的高盐度岩浆热液的控制。     

过铝质岩浆-热液演化体系中磷的地球化学行为

泥质岩部分熔融产生的过铝质岩浆中的P2O5含量受控于源区磷灰石含量、部分熔融程度和岩浆中磷灰石的溶解度.过铝质岩浆中的Ca、REE以及Y的活度低,阻碍了磷灰石、独居石以及磷钇矿等的结晶,碱性长石成为过铝质岩浆中P的主要寄主矿物,直到岩浆演化晚期,Li的活度增大,P才与Li形成磷铝锂石-羟磷铝锂石.进入以晶体、熔体和流体相共存为特征的岩浆-热液过渡阶段体系后,P的地球化学行为主要受流体/熔体相分配的制约,P优先进入到熔体相, 不太可能形成富P的流体.在热液阶段,长石晶体在Al-Si有序化过程中释放的结构P与流体介质所携带的Ca离子形成次生磷灰石.在热液蚀变过程中所形成的富P流体,很可能是某些Sn、W、Mn和U热液矿床的主要载体.     

河北武安西石门铁矿床Fe同位素特征及其成矿指示意义

发育于太行山造山带南段的西石门铁矿矿体和岩体、碳酸盐岩地层之间有非常明显的接触界线,且具有明显的侵入关系.矿石矿物主要以自形磁铁矿为主,矿石发育气孔构造,显示了充填-贯入的特征.全岩地球化学分析结果表明,闪长岩与钠长岩的FeO、MgO与TiO₂呈明显的线性正相关,Na₂O与SiO₂呈微弱线性正相关,而Na₂O与CaO呈线性负相关.闪长岩Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=-0.048‰~0.223‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.070‰±0.197(2SD,n=6);钠长岩Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=0.033‰~0.101‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.063‰±0.070(2SD,n=4);磁铁矿矿石Fe同位素组成的变化范围为δ⁵⁶Fe=0.008‰~0.115‰,平均值为δ⁵⁶Fe=0.065‰±0.089(2SD,n=12);两个矽卡岩Fe同位素分别为-0.085‰和0.025‰;大理岩样品的δ⁵⁶Fe为-0.320‰.磁铁矿矿石Fe同位素组成和平均火成岩接近,且较为均一,铁的来源很可能来自于高温"矿浆".本文提出西石门铁矿床为岩浆通道-"矿浆"贯入式成矿.矿体下部相比上部更偏富集Fe的重同位素,判断"矿浆"运移方向是从下部往上部运移.     

山东大张矽卡岩型铁矿床中铁的富集机制 ——来自流体包裹体和氢、氧同位素的证据

大张铁矿是鲁西地区近年来新发现的一个重要的矽卡岩型矿床.矿体主要赋存于石英二长闪长岩与奥陶系马家沟组灰岩接触带及其附近.根据脉体穿插关系和交代蚀变特征,将大张矽卡岩型铁矿床成矿过程划分为矽卡岩阶段、氧化物阶段、硫化物阶段和碳酸盐阶段.通过对透辉石、绿帘石、石英和方解石等透明矿物显微观察发现,大张铁矿中流体包裹体类型主要...     

岩浆-热液成矿系统中铁同位素地球化学研究现状

铁元素是岩浆-热液成矿系统中参与成矿的重要金属元素之一,岩浆-热液矿床中富铁矿物(黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、斑铜矿、毒砂、菱铁矿)的δ⁵⁶Fe值变化较大(-2.07‰～+1.58‰),指示铁同位素在岩浆演化、流体出溶和热液演化过程中均存在明显的分馏,因此,在约束岩浆-热液成矿系统中成矿金属的迁移-富集-沉淀过程和示踪成矿物质来源方面具有巨大的应用潜力。通过整理和分析前人研究资料,文章总结了岩浆-热液成矿系统岩浆演化、流体出溶和热液演化过程中铁同位素地球化学行为的研究现状。岩浆演化过程中铁同位素会发生显著分馏,如部分熔融过程中,熔体相比残余固相富集重铁同位素;矿物分离结晶会引起残余熔体铁同位素组成的变化,主要受含Fe²⁺或Fe³⁺矿物结晶的影响,如磁铁矿分离结晶会导致残余熔体铁同位素组成变轻,总体反映岩浆氧化还原状态对铁同位素分馏的主要控制作用,因此,含矿岩体铁同位素组成及其变化可用于确定岩浆的氧化还原状态。流体出溶是含矿岩浆演化成为岩浆热液矿床的关键过程,出溶流体相对于母岩富集轻铁同位素,但实验研究表明出溶流体铁...     

矿浆型铁矿的氧同位素判别标志:以宁芜玢岩铁矿为例

自然界是否存在矿浆型铁矿以及如何判别矿浆型铁矿是地质学家争论探索了几十年的问题。大量地质现象和实验研究证实,中酸性岩浆在高氧逸度、富磷等挥发分和助熔剂的条件下,硅酸盐熔体与铁氧化物熔体之间可以发生液态不混熔,熔离出富铁氧化物熔体或富铁岩浆。但有些学者认为实验无法直接一次性熔离出高品位铁矿浆,因此不存在矿浆型铁矿。实际上,高品位富铁矿浆可能是经过多次熔离富集形成的,而非一次简单熔离完成;磁铁矿中钛含量偏低,可能与矿浆型铁矿遭受后期热液改造、钛大量丢失有关,最典型的例子莫过于智利拉科铁矿。长江中下游玢岩铁矿是我国重要铁矿资源类型,其中是否发育矿浆型铁矿也一直存在激烈争论。为了避免不必要的争议,本文将铁矿浆限定为由岩浆熔离形成的铁氧化物浓度30%的富铁熔体,由铁矿浆演化形成的铁矿床称为矿浆型铁矿。根据宁芜成矿岩体中锆石的钛温度计确定了岩浆的温度,根据锆石的氧同位素组成及磁铁矿与锆石之间的氧同位素分馏方程,计算出岩浆温度下直接从熔体中熔离出来的磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)值为4.2‰。据此建立了宁芜玢岩铁矿中矿浆型铁矿的氧同位素判别标志,如果矿体中磁铁矿的δ~(18)O_(Mt)≥4.0‰,则为矿浆型铁矿,否则为热液型或浆-液过渡型铁矿。判别结果表明,钟姑山矿田矿浆型和热液型矿体同时存在,梅山铁矿介于矿浆型-热液型之间,而凹山矿田铁矿则为热液型,与野外观测及前人研究结果一致。     

磁铁矿-磷灰石型铁矿的实验模拟研究进展与展望

磁铁矿-磷灰石(IOA)型铁矿,或称基鲁纳型(Kiruna)铁矿,或称陆相火山岩型铁矿,在时空上常常与碱性-钙碱性的(次)火山岩有着紧密联系。该类型矿床在世界范围内广泛产出,发育特征的磁铁矿-磷灰石-阳起石矿物组合,但其成因还存在广泛争议。文章介绍并归纳了成岩成矿实验在IOA型矿床相关的岩浆原生过程方面取得的最新进展,包括液态不混溶作用、岩浆磁铁矿-气泡悬浮模式和阳起石岩浆成因的实验验证,探讨了磁铁矿以及磷灰石通过液态不混溶作用和气泡悬浮完成超常富集形成铁矿浆的可能性。在此基础上,指出了相关实验目前尚存在的问题及未来的研究方向。     

热幔-冷壳背景下的高角度俯冲:海相火山岩型铁矿的形成

海相火山岩型铁矿指的是产于海相火山-沉积岩系的铁矿床,是中国一种重要的铁矿类型,分布于中国西部。近年来该类型铁矿找矿取得了重大突破,并已引起广泛的关注。该类型铁矿形成于与俯冲有关的活动大陆边缘,但为什么只有少数活动大陆边缘能形成海相火山岩型铁矿的机理尚不清楚,严重制约了该类型铁矿今后的找矿。过去对含矿火山岩以及矿石的同位素测年结果显示,铁矿化与火山作用同期,表明铁矿的形成与海底火山作用密切相关。对不同地区的含矿火山岩的研究表明,含矿火山岩为一套连续演化的拉斑-钙碱性系列玄武岩-玄武安山岩-安山岩-英安岩-流纹岩,具有Nb、Ta和Ti负异常的岛弧地球化学信号以及正的εNd值。岩石地球化学特征指示了岩浆起源于软流圈地幔,并在上升过程中经历了地壳岩浆房的分离结晶作用。上述特征表明,地幔发生部分熔融,而俯冲的洋壳并不发生部分熔融,因此俯冲带的热结构是"热幔-冷壳"。考虑到该类型铁矿产出于大陆边缘的海相环境,推测其为大洋岩石圈高角度俯冲作用的结果。"热幔-冷壳"背景下的高角度俯冲模式可以很好地解释海相火山岩型铁矿总的特点及其形成机制,如早期高盐度岩浆热液的形成与挤压背景下岩浆房内岩浆的分离结晶作用有关,而成矿阶段岩浆热液与海水的混合热液是由于在伸展背景下岩浆流体释放后与下渗海水混合的结果。不仅如此,该模式同样很好地解释了为什么该类型铁矿很少与斑岩铜矿产于同一大陆弧,以及即使在一些特殊条件下两者同时出现在一个弧中,为什么海相火山岩型铁矿总是分布在大陆弧靠近大洋一侧,而斑岩铜矿则出现在大陆弧的主体位置。     

氯在岩浆演化过程中的地球化学性质初探

地质过程中,氯可以影响很多元素的性质。本文利用前人的实验数据,模拟计算不同压力和初始含水量等条件下,氯在岩浆和共存富水流体相中浓度随岩浆结晶分异的变化。结果显示,在岩浆演化之初,氯在各种压力下都基本留在岩浆中,表现出高度不相容元素的特点。对于结晶分异晚期的岩浆体系,氯的行为受压力的影响较大。在低压下,氯在岩浆/富水流体之间的分配系数较高,水是否达到饱和对氯在岩浆中的含量变化影响不大。随着压力的升高,该系数迅速降低。在中等压力下,岩浆中水含量一旦达到饱和,大量的氯进入流体相,形成高盐度的流体,氯在岩浆中的含量即迅速降低。随着岩浆分异的进行,共存的流体中的氯含量也随之降低。在更高的压力下,水无法达到饱和,氯始终表现为高度不相容的特点。氯的上述性质可以很好地解释它在很多结晶分异程度较低的火山岩玻璃(如MORB和OIB)中表现为高度不相容的特点,也可以帮助理解氯在侵入岩和喷出岩中性质的差别,以及“花岗岩大岩体不成矿,小岩体成大矿”的现象。