滇西地区富碱斑岩中地幔流体作用踪迹及其成矿作用意义

滇西地区大量产出的富碱斑岩及其包体岩石的形成和演化与该区新生代陆内变形、构造作用、幔源岩浆和深源流体活动,及其与此有关而广泛发育的内生多金属矿产存在必然的联系。本文通过岩相学、岩石化学、电子探针、扫描电镜和能谱分析,较为系统地分析论证了这一关联的内在统一制约和联系的纽带即深部地质过程和由此相伴的含矿地幔流体作用,初步揭示了这种深部过程和地幔流体作用的微观踪迹和方式可以直接表现为:(1)呈脉状和浸染状穿插于深源包体岩石中的富钠玻璃,透光镜下呈微晶和雏晶,颜色随成分差异而不均匀,化学成分以高硅、铝、钠、铁,低钾、钙、镁为特征,矿物成分以钠长石、角闪石、磁铁矿(镜铁矿)、钛铁矿组合为特征,是富碱岩浆携带包体岩石之前即已存在的上地幔流体;(2)呈脉状、团块状和浸染状穿插于主岩和各类包体岩石的富铁玻璃;(3)呈独立包体产出于霓辉正长斑岩中的富铁熔浆包体。后两者物质在透光镜下无光性,呈黑色不透明,反光镜下不反光,但在电子显微镜下呈显微晶质结构,化学成分以高硅、铝、铁,低钙、镁、钠、钾为特征,矿物组成上以硅酸盐和石英为主,含有碳硅石、含铬自然铁、钛铁矿、磷灰石等地幔标志矿物,其中微晶金属和非金属矿物之间呈熔离结构交生,反映了地幔流体的熔浆性质及其与富碱岩浆不混溶的特征;由地幔流体对岩石的交代浸染作用,引起主岩和包体岩石中普遍发育各种蚀变作用,如角闪石化、硅化和绿泥石化等,并导致矿物组合总体上表现为暗色矿物由辉石→角闪石→黑云母→绿泥石的退变序列。该地幔流体微观踪迹的三种表现形式与富碱岩浆共存,并共同运移,但两者由于组成和性质的差异而互不混溶;结合透岩浆流体成矿作用理论和本文论证的综合分析认为,当富碱岩浆和地幔流体系统封闭较好,地幔流体则伴随富碱岩浆的结晶过程对富碱斑岩进行同步自交代蚀变,在斑岩体或其深部形成矿床,构成正岩浆成矿体系,典型成矿实例如马厂箐斑岩钼矿床;若在此成岩成矿过程中发生构造作用扰动,则地幔流体进入岩体与围岩的接触带,或紧邻接触带的地层围岩中进行交代蚀变成矿,构成接触带成矿体系,典型成矿实例如马厂箐矿区中赋存于夕卡岩—大理岩带中的斑岩型铜矿和主要赋存于地层围岩中的斑岩型金矿,若金矿出现在斑岩体内,则一般受控于穿切斑岩体的成岩后断裂;若岩浆和流体运移通道的深大断裂体系发育,环境相对开放,则地幔流体伴随富碱岩浆的成岩过程而脱离岩浆沿分支断裂通道进入远离岩体的不同地层岩石中进行交代蚀变成矿,构成远程热液成矿系统,典型成矿实例如兰坪金顶超大型铅锌矿床;在这一成矿过程中,地幔流体可以随深度和环境变化引起的物理化学条件变化,其性质由熔浆→超临界流体→液相流体转化,并运载和沿途活化成矿物质至适宜容矿部位集中,促使幔壳物质叠加成矿;进而有利于深部成矿并形成大型和超大型矿床。

地幔流体及其成矿作用

地幔流体及其成矿作用的研究是当前地学界倍受关注的前沿课题。地幔流体是一种以CO2和H2 O为主、同时含有一定量的溶质成分、相对富集大离子等不相容元素的超临界流体 ,具有独特的溶解和输运能力 ,主要来源于俯冲板块的脱水、脱气作用和地核及地幔脱气作用。地幔流体在许多大型—超大型金属、非金属、油气矿床和矿集区形成过程中具有重要意义。地幔流体成矿作用主要表现为本身成矿、提供成矿物质、成矿流体和成矿热动力。地质构造背景、岩浆活动、矿床地质、矿床地球化学等方面的研究均可提供地幔流体成矿作用的证据。地幔流体成矿作用的主要特征是矿床具有深大断裂构造背景、伴随幔源岩浆活动、成矿物质和成矿流体具有幔源性。

地幔岩中不同产状的流体-熔体包裹体及地幔流体交代作用

地幔捕虏体中存在不同产状的熔体包裹体和各种硅酸盐玻璃相,包括主矿物内部的蠕虫状、长圆形、圆形、不规则状包裹体(I型)、边部的连通的管状包裹体(T型)、主矿物边部和粒间的片状熔融体——“浆胞”(C型),三者可见明显过渡关系,它们是地幔流体交代地幔岩石过程中由交代重熔形成的,是研究地幔流体的特征和地幔交代作用的对象之一.从I型、T型到C型,其成分呈规律变化,其中S、Cu、Ni,K、Na含量呈明显的降低趋势.包裹体中玻璃相的成分较主矿物富Si、Al、S、Cu、Ni、K和Na,再加上CO2包裹体的发现,表明地幔流体的成分富碱金属、Si、Al、S、Cu、Ni和CO2.地幔交代作用可以使交代产物中Si、Al含量升高而形成中酸性岩浆,也可由于硫化物熔体聚集而形成矿浆.不同地区的地幔流体性质可能存在差异,这些不同性质的地幔流体可能与不同类型的地幔成矿作用有关.

地幔流体与地球的放气作用

地幔流体的形成、聚集和渗透是引起地幔交代作用的主要营力。地幔交代作用发育的强弱决定着所生成岩浆的碱性程度。地幔流体和部分熔融体高度富集不相容元素，它们与亏损地幔的相互作用可以使后者发生ＬＲＥＥ和不相容元素的局部富集。通过板块俯冲作用使地球表层的ＣＯ２进入地幔，参加地球的碳循环。热点岩浆来源的ＣＯ２中含有部分循环的ＣＯ２，而大洋中脊玄武岩中的ＣＯ２主要是原始地球的ＣＯ２。携带ＣＨ４和Ｈ２Ｏ的流体渗透至被俯冲带带入地幔的物质，使碳酸盐化的榴辉岩还原而形成含金刚石的榴辉岩和富水流体，并诱发局部熔融，所形成的熔体以火山喷发的形式上升到地表。地幔岩石中含有大量的流体，它们主要以流体包裹体的形式存在于地幔矿物中。几乎在所有的上地幔环境下形成的矿物中均找到了流体包裹体。包裹体内流体的成分主要是ＣＯ２，ＣＨ４，Ｈ２Ｏ及少量Ｈ２，Ｎ２等。

峨眉山地幔柱岩浆矿床成矿流体介质组成及意义

<正>地幔柱岩浆作用是地球深部挥发分脱出的重要通道,形成了Fe-Ti-V氧化物与Cu-Ni-PGE硫化物岩浆矿床。二叠纪时期的峨眉山地幔柱(~259 Ma,Zhong et al.,2014)与西伯利亚地幔柱(~250 Ma,Kamo et al.,1996)形成世界级超大型的Noril’sk Cu-Ni-PGE硫化物矿床和攀枝花、红格、太和、白马、新街等Fe-Ti-V氧化物矿床,而峨眉山地幔柱硫化物矿床的规模较小。

地幔流体作用与成矿的关系

1.地幔流体作用简述1.1地幔流体成矿作用定义最早明确提出地幔交代作用的是Bailey,他指出在不发生部分熔融的情况下,通过富CO2或者富H2O的流体与地幔矿物或岩石相互作用而发生的物质交换的现象。之后地幔交代的定义逐渐被人们所丰富,涉及范围从流体的交代扩宽到了熔体的交代。刘显凡等(2010)对地幔交代作用与地幔流体交代作用进行了区分。

滇西富碱斑岩中特殊包体岩石的流体包裹体幔源不混溶特征

滇西地区沿金沙江-哀牢山断裂带产出了一套新生代富碱斑岩,其中发现了与镁铁-超镁铁质深源包体岩石共生的含石英的方解石包晶(体)、石英钠长石伟晶岩包体和含玻璃包裹体的纯石英包晶(体)以及富铁熔浆包体。流体包裹体地球化学研究表明,该四类特殊包体的形成与富含CO2流体持续减压而造成的不混溶作用有关;而玻璃包裹体与水溶液包裹体以及CO2包裹体共生,表明它们被捕获时是一种熔体与液体共存的不混溶状态。稀土和微素元素地球化学研究显示流体源自富集地幔;纯石英包晶(体)和富铁熔浆包体的Zr、Hf含量呈现相反的异常,表明这些特殊包晶(体)为同一地幔流体(熔体或流体)伴随上升减压引发不混溶作用的产物,同时也显示了地幔流体在上涌至地表的过程中由熔体向液体转化的可能事实。

地幔流体研究进展

介绍了在地幔流体的成分、源区、形成机制、运移方式和分异模式以及地幔流体与地幔交代作用、岩浆作用和成矿作用的关系等方面研究的一些新进展 ,总结了地幔流体的研究途径和方法的一些新突破 ,并指出了今后的重点研究方向。

东营凹陷平南地区火山岩中发现含石盐子晶流体包裹体及其对岩浆脱气的启示

本文报道在东营凹陷平南地区滨古斜15井火山岩岩心中发现含石盐子晶流体包裹体。流体包裹体赋存于石英闪长玢岩的石英矿物之中，经显微观察和-185℃低温原位拉曼光谱分析．确定子晶为石盐矿物。显微测温分析结果显示．原生包裹体的均-温度在359～496℃，流体的盐度为43．26%～54．51％。研究样品中5种类型流体包裹体共生．说明流体发生了不混溶作用。岩浆上升过程中温度和压力的降低导致流体发生强烈的不混溶作用．并促进岩浆脱气。由于富CO2流体以岩浆脱气的方式逃离岩浆．而高盐度流体作为脱气之后的残余流体保存在包裹体中．所以包裹体中以高盐度流体（NaCl-H2O体系）为主，而另一端元组分（富CO2流体）较少。含石盐子晶流体包裹体的发现证实平南地区岩浆中存在高盐度流体．研究结果表明该区的岩浆脱气过程与高盐度流体不混溶作用有关。这个发现对进一步了解岩浆脱气机制和中国东部无机成因CO2成藏有重要的启示意义。

地幔流体揭开油气等诸多矿种成因的奥秘

1987年，杜乐天先生首先提出了幔汁概念，即碱金属与气体（或挥发份）合称的“HACONS”理论。多年来地质学界总以为岩浆作用和热液作用彼此截然相分．其实此浆此液都是幔汁的反应产物．仅在反应温度上有所差异。

超级喷发(超级侵入)后成矿作用

本文仿照超级喷发的概念定义了超级侵入,并将超级火山对应于大型岩基。文章聚焦于这样一个科学问题:为什么大规模成矿作用发生在紧接着超级喷发和超级侵入之后?为此,首先探讨了峨嵋山地幔柱系统的活动规律。尽管少数学者对玄武质岩浆大规模喷出之前的千米级地壳隆升提出了质疑,峨嵋山火山岩系第一旋回底部玄武岩直接覆盖在喀斯特之上的新观察支持千米级隆升的认识。这表明,峨嵋山地幔柱快速上涌之初期,岩石圈子系统在相当长一段时间没有作出伸展响应,尽管局部已经发生了地壳岩石的部分熔融。因此,岩浆通道形成之后,首先喷出了巨厚层玄武岩,并且后者裹挟了部分长英质岩浆。此后,岩浆喷发的规模振荡性减小,直至消失和地表沉降。斜长石巨斑玄武岩和苦橄岩中橄榄石斑晶与基质间的不平衡表明这些晶体属于循环晶,暗示岩浆曾经在深部岩浆房滞留了相当长的时间,这将导致岩石圈受热膨胀和再次隆升以及岩浆的冻结。因此,下一阶段岩浆活动的开始要求有一个冻结岩浆房的活化机制。依据野外地质学和岩相学观察,文章详细描述了流体活化机制,并强调了提出这种机制的必要性。虽然多数作者偏好升温活化机制,流体活化机制对长英质和镁铁质岩浆成矿系统都是必需的。进而,结合地幔名义无水矿物的H2O丰度及其对岩浆产生过程的贡献,提出岩浆产量与减压速率正相关而与流体产量反相关的观点。尽管水流体可以有效降低地幔橄榄岩的固相线温度从而有可能提高岩浆产量,新生代玄武岩中橄榄岩包体依然含有未分解的角闪石和云母且名义无水矿物依然含有较多的H2O,表明快速减压条件下含水暗色矿物的分解反应和名义无水矿物的脱水作用都是低效的。将这种认识与峨嵋山地幔柱系统的振荡性运动结合在一起,结合成矿作用的基本解是成矿金属从流体中析出的认识,可以得出超大型矿床必然形成于超级喷发和超级侵入之后。攀枝花式铁矿的观察表明,两类代表性矿床都具有铁矿浆侵位发生在成矿系统演化最后阶段的特点。因此得出结论:超大型矿床的形成取决于岩浆通道向流体通道的转换。如果岩浆通道在尚未完全封闭之前被含矿流体所利用,大规模流体快速上升将产生超大型矿床。含矿流体透过残留于通道中的熔体上升,不仅冲刷通道中的残留熔体并使其聚集在火山岩系之下或侵位于其下部形成含矿小岩体,而且持续注入于小岩浆体中的含矿流体可以导致岩浆强烈分异形成层状岩体。当通道中残留熔体被消耗殆尽,沿着通道上升的只有含矿流体。这些含矿流体充填在自生长裂隙中并强烈排气,最终可形成矿浆型富矿体。考虑到通道的规模与关闭速率的关系,推测超级喷发/侵入发生时的岩浆主通道更容易转换为含矿流体通道,因而是圈定找矿靶区的首选目标。该模型似乎与观察结果相吻合,并可与岩浆成矿系统的复杂性、小岩体成大矿理论、透岩浆流体成矿理论和通道成矿假说有机地结合在一起,较合理解释了超级喷发/侵入后成矿作用的地球动力学背景和成矿过程。由于长英质和镁铁质岩浆系统中均可见岩基,我们建议将这类成矿作用统称为岩基后成矿作用。

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。

福建牛头山新近纪碱性玄武岩中地幔岩包体内硫化物研究

福建牛头山一带新近纪碱性玄武岩中含有尖晶石二辉橄榄岩包体。这些地幔岩包体内普遍存在有硫化物。硫化物按产状和成因分为两类:1)分布于寄主矿物内部,未与裂隙相连,是地幔岩浆作用的产物;2)分布于颗粒内或颗粒边部,在裂隙上或与裂隙相连,是地幔流体交代作用的产物。电子探针分析表明,15个硫化物测点中,除2个黄铜矿、1个硫铜铁矿外,其余为不同Ni/Fe(mol比)比值的铁镍硫化物:6个测点为富镍镍黄铁矿,其Ni/Fe=0.98～2.79,(Fe+Ni)/S=1.03～1.08;2个为针镍矿,其Ni/Fe=5.5,(Fe+Ni)/S=1.01;4个测点为富镍磁黄铁矿,其Ni/Fe=0.29～0.49,(Fe+Ni)/S=0.79～0.94。4粒单一硫化物矿物的成份是不均一的,多数表现为自中心到边部Ni含量和Ni/Fe值呈增加趋势,而Fe和Cu含量呈减少趋势。本研究还发现单一硫化物中由中心到边部金与镍大致有相同的变化趋势。

碱长花岗岩与液态分异及钨多金属矿成矿作用

南岭地区钨矿床的成矿作用主要与燕山早期花岗岩成因演化有关。南岭花岗岩是我国研究程度最高的地质学领域之一,大量的研究工作尤其关注于岩浆岩成因的研究,早在80年代初已建立起重熔、同熔型岩浆岩的成因理论,近年来有关其A型、S型的成因也一直争论不休,但对于这些花岗岩名称等一些基本地质问题长期被忽视。南岭花岗岩系列包括斑状黑云母花岗岩、细粒斑状花岗岩、花岗斑岩等。对南岭地区瑶岗仙、杮竹园、黄沙坪、新田岭等20余处钨矿区系统的岩浆岩分析测试工作发现。

滇西地区深部地质作用与金多金属成矿效应

长期以来,人们对成矿作用的认识主要局限和倾向于地壳系统内的循环。随着地壳深部矿床及大型和超大型矿床的陆续发现和开采,人们开始从地幔成矿叠加的思路和深度去分析和认识复杂的矿床成因机制。源于地幔等地球深层次的构造控制影响了地壳上部矿床的形成和分布。

地球中流体研究的一些热点

介绍了当前地球流体研究中的三个热点 :地幔柱 ,地壳中流体的大规模迁移和岩浆热液。地幔柱是以溢流玄武岩 ,地表的热点 ,大规模的碱性基性侵入体 ,大洋中脊的几何形状和蚀变作用来确定的。地壳中流体的大规模流动是当前研究的另一个重点 ,涉及到流体流动的尺度、速度和流体体系的持续时间以及不同地质构造单元和环境中流体的流动等方面。另一个热点是岩浆热液和成矿作用 ,涉及到研究岩浆热液的成分与Cu ,Mo和Au等矿床成矿作用的关系等。

安徽铜陵地区中酸性侵入岩及其岩石包体中的矿物包裹体研究

铜陵地区是长江中、下游铁、铜、硫、金成矿带的重要组成部分。笔者对铜陵地区中酸性侵入岩及其岩石包体中的包裹体进行了较系统的岩相学、显微测温和激光拉曼光谱研究。通过岩相学观察发现了 3类包裹体 ,即晶质熔融包裹体、流体熔融包裹体和流体包裹体。显微测温资料表明 ,本区的岩浆流体成矿演化可分为 3个阶段 :岩浆阶段 ( >12 5 0～ 90 0℃± )、过渡岩浆阶段 ( 90 0～ 75 0℃± )和岩浆期后热液阶段 ( <75 0℃ )。部分熔浆的温度之高 (可达 12 5 0℃ ) ,表明其可能是底侵幔源岩浆同熔下地壳形成的。在老庙基岩体、小铜官山岩体、鸡冠石岩体和小陶家岩体中产有晶质熔融包裹体、流体熔融包裹体和流体包裹体这 3种包裹体 ,表明相应的岩浆流体演化具有连续性、继承性和阶段性 ,其对应的成矿溶液以岩浆热液为主 ;与此不同的是 ,在鸡冠山岩体和白芒山岩体中仅产有晶质熔融包裹体和流体包裹体两种类型的包裹体 ,表明相应的岩浆流体演化不具连续性 ,其对应的成矿溶液以天水热液为主。此外 ,在小铜官山岩体和鸡冠石岩体的中酸性侵入岩中 ,发现了不混溶包裹体 ,其可能是在压力释放条件下形成的。

大火成岩省的成矿效应

大火成岩省(LIPs)是地质历史上重大的地质事件,巨量的岩浆堆积形成了丰富的矿产资源。按照成矿作用与LIPs事件的关系,将其划分为两种类型:(1)成矿作用与LIPs事件直接相关,两者时间一致或者成矿作用稍晚,该类型矿床可以作为LIPs的组成部分;(2)成矿作用与LIPs事件在时间上有明显的间断,但与LIPs有间接的成因联系。与LIPs直接相关的成矿作用包括两种类型,一是LIPs岩浆作用形成的岩浆矿床;二是与LIPs有关的热液矿床。岩浆矿床指的是在岩浆形成和演化过程中金属元素富集形成的矿床,元素富集主要与分离结晶作用或/和不混溶过程有关,包括:(1)与镁铁-超镁铁质岩体有关的氧化物矿床和铜镍硫化物(±PGE)矿床,其中前者包括铬铁矿床和V-Ti-Fe矿床,后者包括与大型镁铁-超镁铁质岩体有关的PGE矿床以及与小型岩体有关的铜镍硫化物(±PGE)矿床;(2)与超基性熔岩有关的镍矿,包括与太古宙科马提岩有关的镍矿和与岩浆管道系统上覆的铁质苦橄岩有关的镍矿;(3)与碳酸岩有关的REE-Nb-P等矿床;(4)与金伯利岩(有时为钾镁煌斑岩和方解霞黄煌岩)有关的金刚石矿床(金刚石只是岩浆上升过程中捕获的捕虏晶)。与LIPs事件直接相关的热液矿床指的是LIPs形成过程中与岩浆作用和变质作用有关的热液矿床,所以该类矿床又进而可分为两个亚类:(1)与岩浆期后热液作用有关的矿床,主要是与中酸性岩浆有关的矿床,如铁氧化物-铜-金(IOCG)矿床、斑岩矿床和浅成低温热液型矿床等;(2)与变质作用有关的热液矿床,该类型主要是产在太古宙花岗-绿岩带内的脉状金矿床。与LIPs间接相关的矿床并非形成于LIPs时期,但是LIPs可能为成矿作用提供了巨量的成矿物质来源以及有利于成矿的环境和沉淀场所,包括:(1)风化壳型,主要形成于热带地区,矿床类型与源岩性质密切相关,常见的有铝土矿、Ni-(Co)、Nb-Ta-REE矿床、Nb-P矿床等;(2)热液改造型,LIPs阶段已初步富集金属元素的岩石在后期的热液作用下进一步富集成矿,包括玄武岩中的自然铜矿和卡林型金矿;(3)条带状铁建造(BIF)和锰矿,前寒武纪LIPs巨量的海底火山作用为BIF和锰矿的形成提供了物质基础;(4)与裂谷有关的以沉积岩为容矿围岩的层状矿床;(5)油气矿床。总之,LIPs为金属和能源矿床的形成提供了有利的成矿条件,并且随着研究的深入,有越来越多的矿床被证明与LIPs有着直接和间接的联系。最后,本文还指出了大火成岩省成矿研究中有待解决的几个重要问题。