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间的分配是元素富集成矿的关键过程。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。

伟晶岩结晶动力学和热力学及稀有金属超常富集成矿机制

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及过冷条件三个因素共同制约。伟晶岩熔体的相态(超临界态)可能在伟晶岩形成和稀有金属元素超常富集中扮演重要角色。花岗伟晶岩稀有金属超常富集程度受到岩浆源区成分、岩浆结晶分异过程与熔体化学成分等因素的控制。花岗质岩浆高度分异结晶或者变质沉积岩部分熔融直接形成的成矿伟晶岩熔体均需要源岩中稀有金属元素预富集。深熔作用产生的低程度、小体积的伟晶岩熔体具有更高的稀有金属元素成矿潜力。在岩浆分异演化过程中,稀有金属元素的超常富集主要通过超临界熔体/流体、岩浆熔体作用、过冷作用实现。超临界熔体/流体发生熔体-流体不混溶作用使稀有金属元素在熔体相和流体相间再分配和富集;岩浆熔离作用使稀有金属元素选择性分配到富挥发分的熔体中,导致稀有金属元素再次富集;过冷作用降低稀有金属矿物结晶的饱和浓度,促进稀有金属矿物结晶。熔体的化学成分(如挥发分)直接影响熔体的物理、化学性质。例如,挥发分的富集能够降低熔体黏度,促进岩浆分异结晶过程。挥发分和稀有金属元素的亲和性也控制稀有金属元素在不同相熔体中的分配和富集,显著增加稀有金属元素的溶解度和迁移富集能力,有助于伟晶岩中稀有金属超常富集和成矿。

岩浆硫化物熔体中成矿金属元素的富集及迁移过程研究综述

近年来,有关岩浆热液矿床源区硫化物熔体的熔离过程及其对成矿的贡献已引起相当的重视。在系统地介绍热液矿床岩浆源区原生硫化物熔体分离机制,以及其对成矿金属元素的初始富集行为基础上,重点综述了岩浆硫化物熔体破坏分解并参与到成矿流体的具体过程和实例。同时对该领域的关键技术方法LA-ICPMS原位微区成分测试的进展进行了概述,并提出了一些研究展望,尤其是深部岩浆演化中成矿金属元素的富集迁移过程。