岩浆-热液体系成矿流体演化及其金属元素气相迁移研究进展

本文从火山喷气、岩浆热液矿床的成矿流体性质、金属元素在蒸汽相中的溶解及在蒸汽/卤水相的分配实验等方面概述了有关金属元素气相迁移及CO2在成矿过程中作用的研究现状。火山喷气的凝结物中高浓度的Cu、Zn、Pb、As、Ag和Au,以及斑岩型矿床中低密度流体包裹体(蒸汽相)中硫化物矿物的存在,预示着上述金属是以蒸汽相搬运的。金属元素在蒸汽相中溶解实验研究表明,金属元素在蒸汽相中以[Me Xm·(H2O)n]水合物的形式存在,其溶解度随着H2O逸度和HCl逸度的增大而增加;熔体—流体体系分配实验研究揭示,NaCl—H2O体系中存在蒸汽—卤水相分离,在含S条件下Au、As等元素通常以HS-离子络合物的形式优先溶于蒸汽相,Fe、Zn、Pb、Mn、Cs等元素以Cl-离子络合物的形式优先富集于卤水相;Cu在富S热液中优先进入蒸汽相,在富Cl贫S热液中通常富集于卤水相,表明Cu在岩浆热液中是以HS-和Cl-两种络合物的形式迁移的。CO2在Au、Cu等金属元素迁移和沉淀过程中可能起重要的作用,不仅促进NaCl—H2O体系相分离,并且促使HS-络合物在蒸汽相富集以及调节成矿流体的酸碱度。斑岩型Cu—Au矿床的矿化过程可概括为3个阶段:高侵位的斑岩分异出的少量岩浆流体主要形成了青磐岩化带和部分钾硅化带,矿化通常不成规模;深部岩浆房早阶段去气作用分异出的岩浆流体主要在斑岩体早期钾化基础上叠加蚀变并形成广泛的浸染状矿化和石英—硫化物细脉,在斑岩体上部形成高级泥化带并形成低温热液型Cu—Au矿化,此阶段为主矿化期;深部岩浆房晚阶段去气作用形成的岩浆流体可能主要使斑岩体和部分围岩形成绢英岩化,并伴随晚期石英—(方解石)—硫化物脉的沉淀。

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。

岩浆作用对岩浆热液金铜成矿制约的元素地球化学和锆石CL图像记录——以延边小西南岔富金铜矿床为例

通过对延边小西南岔大型富金铜床矿区产出的与成矿密切的角闪花岗闪长岩、黑云花岗闪长岩、黑云二长花岗岩(花岗杂岩)侵入体和闪长玢岩岩脉的地质、岩相学和元素地球化学研究,结合单颗粒锆石CL图象特征及精细测年结果,初步确定:它们的岩浆就位发生在晚中生代早白垩世末期(112 Ma^102 Ma),适值伊泽奈崎板块向古亚洲板块俯冲的大陆边缘环境;金铜矿化发生在角闪花岗闪长岩(111.7 Ma±2.8 Ma)、黑云花岗闪长岩(106.7 Ma±1.6 Ma)、黑云二长花岗岩(104.6 Ma±2.5 Ma)与闪长玢岩(102.1Ma±2.2 Ma)的就位之间;花岗杂岩是先存的岩石圈地幔受到俯冲大洋板片提供流体的交代,形成的次生岩石圈地幔,次生岩石圈地幔的部分熔融产生的埃达克质岩浆在MOSH面附近与下地壳重熔产生的钾质熔体混合,混合后的岩浆经以斜长石为主的矿物相分离结晶作用先后上侵就位形成;而闪长玢岩岩脉则是埃达克质岩浆直接上侵就位形成;矿质主要来自俯冲大洋板块,埃达克岩浆和地壳重熔岩浆的形成以及两者的混合作用、混合岩浆的结晶分离作用是导致成矿物质活化、迁移、富集的根源。

辽宁赛马碱性岩体异性石化学成分特征及其蚀变组合对碱性岩浆-热液演化的指示意义

辽宁赛马碱性岩体早年因产铀矿而闻名,该岩体主要由响岩、霞石正长岩和异霞正长岩组成,其中铀、锆和稀土等元素矿化主要集中于异霞正长岩岩浆阶段。异性石是异霞正长岩中特征的锆-稀土矿物,主要分为两期,晚期异性石表现出更加富集Nb、REE等高场强元素的特点。早期异性石经历了一系列的热液蚀变,根据蚀变强弱程度,蚀变矿物组合可分为:(1)异性石+钠锆石+霓石±钠沸石;(2)异性石+钠锆石+锆石+钠沸石±霓石;(3)异性石假晶,假晶主要由残余异性石+钠锆石+锆石+钠沸石+霓石+钾长石+铈硅磷灰石组成。相比于岩浆锆石,蚀变组合中次生锆石具有富Ca、Al、Fe的特点,与异性石本身化学成分和流体性质密切相关。通过对异性石及其蚀变组合的精细矿物学研究,我们得知假晶的形成可能是异性石"溶解-再沉淀"的结果,致使假晶形成的流体至少包括:(1)占主导的富Na(±K)、Al、F的自交代流体;(2)少量晚期富Ca流体。假晶中次生锆石和铈硅磷灰石的结晶说明了Zr和REE等高场强元素的热液活动性,自交代碱性流体和富Ca流体在此过程中起到"搬运"和"提纯"的作用,这对认识碱性岩稀有、稀土成矿机制具有重要的指示意义。

哈萨克斯坦努尔卡斯甘大型富金斑岩铜矿地质特征及金赋存状态

努尔卡斯甘富金斑岩铜矿位于中哈萨克斯坦,是中亚成矿域西段重要的早古生代斑岩型铜金矿床,其形成与早志留世花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩有关。矿体由浸染状、(网)脉状和角砾状矿石组成,主要产于花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和石英闪长岩体内以及岩体周围的火山岩地层中。矿床内发育热液磁铁矿、金红石和热液硬石膏。矿区热液蚀变强烈,早期发育青磐岩化和钾钙硅酸盐化(钾长石-阳起石化),随后广泛发育中级泥化,到晚期发育绢云母化。铜矿化与钾钙硅酸盐化和中级泥化蚀变密切相关,矿石矿物主要为黄铜矿,少量斑铜矿和蓝辉铜矿。金矿化主要与中级泥化蚀变关系密切,少量与钾钙硅酸盐化蚀变有关。金矿物主要为细粒自然金和银金矿(多小于10μm)。自然金赋存在蚀变岩中,与硅酸盐矿物关系密切,分布在它们表面、颗粒之间(粒间金)、晶体内(包裹金)和内部裂隙之中(裂隙金,少量)。银金矿主要呈包裹金的形式赋存在于与中级泥化蚀变相关的热液角砾岩的黄铜矿胶结物中。努尔卡斯甘斑岩铜金矿床属于高氧化-高硫岩浆-热液成矿体系,金的大规模沉淀很可能与SO_2歧化反应以及磁铁矿和硬石膏大量结晶而造成的高氧化-高硫成矿热液的SO_4^(2-)/H_2S比值和pH显著降低有关。