流体地球化学 报告
成矿流体的地球化学特征与矿床成因分析
成矿流体的地球化学特征与矿床成因分析引言：矿床是地球内部的宝库，它们是地壳深部成矿作用的产物。
而成矿流体作为矿床形成的必要条件，具有着极其重要的地球化学特征。
本文将着重探讨成矿流体的地球化学特征及其对矿床成因的影响。
一、成矿流体的来源成矿流体主要来自地幔、地壳及地下水系统。
地幔来源的成矿流体富含各种金属元素，如Cu、Pb、Zn等；地壳来源的成矿流体则富含稀土元素、钨、砷等。
地下水系统提供了矿床形成过程中重要的输运媒介。
二、成矿流体的物理化学特征1. 温度与压力成矿流体的温度与压力与矿床成因密切相关。
高温高压条件下的成矿流体更容易溶解矿物，形成热液矿床；相反，低温低压条件下的成矿流体容易析出矿物，形成富矿物沉积矿床。
2. pH值成矿流体的pH值对金属元素的溶解性起着重要作用。
低pH值环境下，成矿流体中的金属元素更容易溶解形成矿床；而高pH值环境则促使金属元素析出沉积。
3. 氧化还原状态成矿流体的氧化还原状态直接影响金属元素的赋存形式。
强还原条件下，金属元素以单质态存在或形成硫化物矿物；而强氧化条件下，金属元素则以卤化物或氧化物等形式富集。
三、成矿流体的主要物质成分成矿流体中的主要物质成分包括水、气体、离子以及各种溶质。
其中，水是成矿流体的主要组成部分，可溶解和输运大量的金属元素。
此外，气体成分如CO2、H2S等也对矿床成因起到重要影响。
四、成矿流体对矿床成因的影响1. 成矿流体的迁移作用成矿流体的迁移作用决定了矿床的形成位置和类型。
成矿流体在地下岩石中的迁移路径、速度和方式直接决定了矿床的分布模式。
2. 成矿元素的赋存与沉积成矿流体中的金属元素赋存状态与矿床成因密切相关。
它们可以以离子形式溶解在流体中，也可以以矿物颗粒形式悬浮于流体中，最终在特定的地质条件下沉积形成矿床。
五、矿床成因分析与矿产找矿通过分析成矿流体的地球化学特征，可以为矿床的成因提供重要线索。
矿床成因分析是矿产勘探的关键环节，对于找矿工作具有重要指导作用。
中条山铜矿流体碳、氧同位素示踪
2 0 ×10 ～ 5 0 ×2 5
a ( d)
20 ～ 50 150 ～ 196
177
12 ×6 ～ 4 0 ×5
385 ～ 357 362 a ( d) 10 ～ 20
233 ～ 144 183
387 ～ 301 338
Lp5
绿泥片岩不含矿石英脉 石英 24 ×22 ～ 12 ×12 a, d
5
四个铜矿床的均一温度并不相同 ,但在中低 温是一致的 ,略呈正态分布 ,频率峰值为 150 ～ 200 ℃之间 ,而高温並不一致或基本不一致 (图 1)。
图 1 中条铜矿床包裹体的均 —温度频率直方图 F ig. 1 H istogram for hom ogen iza tion tem pera tures of inclusion in copper deposit from the Zhongtiao r ift zone
中条山是我国重要的铜矿基地之一 ,经过 五十多年的勘查 ,已经确认有铜矿峪斑岩型铜 矿床 、胡篦型铜矿床 、落家河型铜矿床和横岭关 型铜矿床 。关于这些矿床的成因类型 ,本文第 一作者在“八五 ”期间参与“全国铜矿找矿攻 关 ”科研项目时 , 曾提出前者为古斑岩型铜矿 床 ,后三者为典型的变质海底喷流型铜矿床 ( SEDEX) ,亦即与深部流体有关的变质热水沉 积型铜矿床 ( HYSED ) [ 1 - 3 ] 。所谓深部流体 ,主 要包括地幔流体 、板块俯冲过程中岩石脱水产 生的流体 、深变质过程中由脱水作用 ( dehydra2 tion)形成的流体 、以及与地幔物质上涌有关的 岩浆水 [ 4 ] 。深部流体通常被视为地幔来源的流 体 ,也称地幔流体 (与铜矿成因关系密切 ) 。本 文试图从中条山铜矿床的流体包裹体地球化学 特征入手 ,由其碳 、氧同位素的组成探讨其深部 流体的示踪意义 ,以有助于新一轮的铜矿普查 和寻找 。
跃进沟铜多金属矿床流体包裹体地球化学研究
ｔ ｏ ｇ ｎ ｚ ｔｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｆｆｕ ｄ ｉ ｃ ｕ ｉｎ ｉ ｉｈｅ ，ｒ ｎｇｎ ｒ ｍ ０ （ ｏ４ ０￣ ｉ ｈ ａ ｌ ｅ ｉｄ， ｈｅ ｈ ｍｏ ｅ ｉａｉ ｎ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓｏ ｉ ｎ ｌ ｓｏ ｓｈ ｇ ｒ ａ ｉ ｇ ｆｏ ４ ０￣ ｔ ３ Ｃ ｎ ｔ ｅ ｅ ｒｙ ｐ ｒｏ ｌ ２
ｅ ｉ ｂ ｉ ｏ ｈ ｕｔ ｅ ｅｅ ｒｈ ｓｏ ｅｉｇ ｕ ｃ ｐ ｅ ｏｙ ｔｌ ｃｄ ｐ ｓｔ ｎ Ｔ ｂ ｔ ｈ ｅｕｔ ｈ ｗ ｔａ １ ｓ ｕｌ ｆｒｔｅｆｒ ｒｒｓ ａｃ ｅ ｎ Ｙｕ ｊ ｏ ｏ ｐ ｒｐ ｌｍｅａｌ ｅ ｏ ｉ ｉ ｉｅ，Ｔ ｅｒ ｓｌ ｓ ｏ ｈ ｔ ｔ ｈ ｎ ｉ ｓ
关 键 词 ： 流 体 包 裹 体 ； 均 一 温 度 ； 盐 度 ；热 液 型 矿 床
中 图 分 类 号 ：Ｐ ９ ５５
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： １７ ９ ８ （ ０ ０ ０ ０ ５ ０ ６ ３— ７ ７ ２ ｌ ） ６— ７ ７— ９
Ｓｕ ｙｏ ｅ ｃ ｅ ｉｔ ｆ ｕｄｉｃｕｉｎｉ ｕｊ ｇｕｃ ｐ ｅ ｏｙ ｔｌｃｄ ｐ ｓ ｔｄ ｎｇｏ ｈ ｍ ｓ ｙｏ ｉ ｎ ｌｓ ｎＹ ｅｉ ｏ ｏ ｐ ｒｐ ｌｍｅａｌ ｅ ｏｉ ｒ ｌ ｆ ｏ ｎ ｉ ｔ
Ｄｅ ２ Ｏ ｃ． ０１
跃 进 沟铜 多金 属 矿 床 流 体 包 裹 体 地 球 化 学 研 究
山东高青县沉积盆地型地热流体地球化学特征及成因探讨
本文 研 究 收 集 了 ７ 处 地 热 水 的 分 析 数 据，并 在 ２０１９年采集了 Ｒ６ 地 热 井 水 样 进 行 了 常 规 分 析、微 量元素分析、氢氧 同 位 素 分 析。 收 集 的 ７ 个 地 热 水 的水质分 析 测 试 由 青 岛 地 矿 工 程 勘 察 院 完 成。Ｒ６ 地热井常规分析和微量元素分析由青岛地矿工程勘 察 院 完 成，氢 氧 同 位 素 由 美 国 Ｂｅｔａ 实 验 室 （Ｂｅｔａ Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｉｎｃ．）测 试 完 成。 本 次 研 究 所 采 用 的 ８ 眼 地 热 井 的 分 布 见 图 １，地 热 水 化 学 特 征 见 表 １。
关 键 词 ：高 青 县 ，沉 积 盆 地 型 ，水 化 学 特 征 ，氢 东 省 淄 博 市 北 部，因 地 热 资 源 丰 富，于２０１６年５月 被 中 国 矿 业 联 合 会 命 名 为 “中 国 温泉之城”。高青 北 依 黄 河，地 处 黄 泛 冲 积 平 原 区， 位于济阳坳陷中。 据 地 热 井 揭 露，地 层 自 上 而 下 发 育第四系、新近系 明 化 镇 组、新 近 系 馆 陶 组、古 近 系 东营组 （部 分 地 段 缺 失 ）、古 近 系 沙 河 街 组 （图 １）。 高青断裂是惠民潜断陷和博兴潜断陷的分界断层， 西 侧 凸 起 区 ，新 近 系 馆 陶 组 直 接 覆 盖 在 中 生 界 之 上 ， 在 青 城 北 部 斜 坡 带 ，古 近 系 由 南 向 北 层 层 遭 受 剥 蚀 ， 使得高青断裂以西 东 营 组 发 育 不 完 整，且 尚 未 有 地 热井勘探，目前高 青 县 勘 探 的 地 热 井 均 分 布 在 高 青 断裂以东，高青断 裂 以 东 区 域 也 是 高 青 县 地 热 资 源 主要赋集区。
地幔流体组成
收稿日期:19990614作者简介:张铭杰(1965— ),男,副研究员,博士,地球化学专业。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(49233060,49133090)地幔流体组成张铭杰,王先彬,李立武(中国科学院兰州地质研究所,甘肃兰州730000)摘 要:地幔流体是当今地球科学研究中的前沿领域之一,具有重要的研究价值。
文中总结了地幔流体组成研究的手段、实验方法及近年来的进展,探讨了目前存在的问题,认为当前需进一步工作的领域有:(1)确定适宜于地幔流体组成测定的实验方法,以便进行全球数据对比;(2)开展不同类型地幔源区中地幔流体稀有气体同位素体系与Pb Sr Nd Hf Os 同位素体系的对比性研究;(3)对不同构造单元中的地幔流体进行研究,建立不同端员地幔源区的地幔流体组成和稳定同位素制约因素;(4)研究壳幔相互作用过程中的地幔流体,确定地幔流体中再循环地壳组分的鉴别标志;(5)在全球范围内探讨地质历史时期地幔流体的组成、性质、运移及演化规律;(6)开展幔源H 2及烃类的研究,为非生物成因天然气理论及勘探提供依据。
关键词:样品;实验方法;组成;地幔流体中图分类号:O35,P61 文献标识码:A 文章编号:10052321(2000)02040112地幔流体是指在地幔环境下处于平衡稳定状态的气相和液相组分,其化学成分以C ,H ,O ,N ,S 等为主,并溶有多种碱性元素、稀有气体及F ,P ,Cl 等微量组分[1,2];其挥发份的种类和含量受源区特征、构造环境、演化历程及再循环地壳组分等因素的制约[3,4],是地球内部物质和能量传输最活跃的组分,对地幔状态、物理性质有着重要的影响,与深部地幔作用及浅表地层事件有着密切的关系,是当今地球科学研究的前沿领域之一。
1 地幔流体研究的手段、方法及意义111 地幔流体研究的重要意义(1)地幔流体在地球演化过程中具重要的意义。
原始地球在分异形成地核和原始地幔及其后的上、下地幔和地壳的过程中[5,6],地幔流体组分以各种方式脱出。
从第32届国际地质大会看地球化学的现状与未来
收稿日期:2004-10-08;改回日期:2004-10-28;责任编辑:楼亚儿。
基金项目:国家自然科学基金项目(40173007,40234052);教育部重点科研项目(重点03032)。
作者简介:陈岳龙,男,教授,博士生导师,1962年出生,地球化学专业,从事同位素地质年代学、地球化学与环境地球化学的研究工作。
从第32届国际地质大会看地球化学的现状与未来陈岳龙1,唐金荣2,侯青叶3(11中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083;21中国地质调查局发展研究中心,北京 100037;31中国地质大学地球科学学院,湖北武汉 430074)摘要:对2004年8月在意大利弗罗伦萨召开的第32届国际地质大会有关生命起源、地质灾害监测、壳幔相互作用、人类采矿与生产活动、水2岩相互作用、地表过程、古气候与古环境等方面的地球化学研究及稳定同位素、地球化学动力学、有机地球化学、地球化学分析技术等方面的内容进行了较为系统的总结,并对地球化学的未来发展进行了展望。
关键词:第32届国际地质大会;地球化学;进展;发展趋势中图分类号:P59 文献标识码:A文章编号:1000-8527(2004)04-0463-240 引 言第32届国际地质大会于2004年8月20日至8月28日在意大利弗罗伦萨召开,会议的主题是:从地中海地区走向全球地质复兴———地质学、自然灾害和文化遗产。
每天中午12点到12∶45安排的大会讲演主要围绕本次大会的主题,从第一天的有关地球内部呼吸———地幔挥发分、板块构造与气候至随后的比萨斜塔、火星与地球的生命、水与地质历史、与火山灾害一起生活、海洋油气、地质学对文化遗产的影响、全球温暖是否将欧洲带入冰冷期。
分会报告分为专门讨论会(S pecific symposia )、主题讨论会(Topical symposia )与一般讨论会(G eneral symposia )。
在专门讨论会中一共设了14个专题,也主要是围绕本次大会的主题,包括:地质学中的大科学、意大利深部地震探测(CROP )、文化遗产———国际途径与展望、深地质库(以废物地质处理为主)、审稿评价道德与地球科学的质量评估(主要是杂志编辑、审稿人、读者、管理者对地球科学成果的评价)、地中海地区的古地球演化与地质解剖、地质灾害———国际途径与展望、地中海地区从历史视角到新发展在沉积地质学中的主要发现、全球构造中的新概念、国际地质科学计划的进展、地质时代表———最新发展与全球对比、地中海、铀矿床———勘探、地质与环境问题、地下工程建筑与设计中工程地质与岩土工程间的沟通。
深部流体作用的元素地球化学研究——稀有气体同位素研究进展
【 键词】 关 深部 流 体 ； 有 气体 ； ／ 稀 Ｈｅ Ｈｅ
０
引言
裂 和岩 浆 活 动 直 接 释 出 地 表 的 构造 单 元 ． 大 洋 中 脊 玄 武 岩（ Ｒ ） 如 ＭＯ Ｂ 、 大 洋 岛屿 、 山 弧及 陆 内高 热 流地 区 。大 洋 中 脊玄 武 岩 具 有 较 稳 定 的 火
深部 流 体是 现 阶 段 比较 前 沿 且热 门的 话 题 。 过 对 深 部 流体 的 研 通 Ｈ ／Ｈｅ比值 ， 空 气 ｅ ４ｅ值（ ａ的 ８倍 左 右 ［１ 山弧 的 ｅ ｅ４ 为 Ｈ ／Ｈ Ｒ） ３； １火 ４ Ｈ Ｈｅ 究 ， 可 以更 清 楚 的 认 识 地 球 内 部 世 界 。 为 深 部 流 体 是 解 决 地 球 我们 因 值 ６ ８ ａ 表 明 氦 主要 来 自上 地 幔１ 存 在地 幔 柱热 点 的地 区 如夏 威 夷 、 —Ｒ ， ５ １ ： 深 部 问题 的 一把 钥 匙 。 冰 岛和 黄石 公 园 ， Ｈ Ｈ ｅ值 可达 １— ０ ａ［ ；而大 陆地 热 系 统如 长谷 ５３Ｒ ５ Ｉ ｑ 盆 地 深 部流 体 的 活动 近 年 有不 少 报 道 ， 们 在越 来 越 多 的 油 气 田 人 （ｏ ｇ ａｌｙ、 拉 斯 火 山（ａｌｓ ａｄｒ 赛 罗 ・ 雷 托 Ｃ ｒｏＰｉｔ 地 Ｌ ｎＶ ｌ ）维 ｅ Ｖ ｌ ｌｅ） ｅＣ 和 普 ｅｒ ｒ ｏ ｅ） 中 找 到了 深部 流 体 参 与成 藏 的证 据 。尤 其 是 天 然气 藏 ，如 济 阳 坳 陷 、 区 ３ｅ４ 值 ５ ６ ａｍ 。我 国 云南 腾 冲 、元 江 等温 泉 气 中 ／ Ｈ／ Ｈｅ —Ｒ Ｈｅ Ｈｅ值 ￣ 莺一 盆地 、 水锰 地 、 琼 三 四川威 远 、 里木 柯 克 亚 和 雅 克拉 气 田 、 辽 盆 塔 松 ２８ — ． Ｒ ￣东 北 五 大 连 池 与 第 四纪 富 集 型 地 幔 岩 浆 活 动 有 关 的 冷 ．６ ５ ４ ａ ： ２ 地 ， 至 东 海某 些钻 井 ， 钻 获 了 深 部 来 源 天 然 气 （ 乐 平 等 ， ９ ； 乃 都 郑 １ ５戴 ９ 泉 气 中 ｅ４ ｅ 为 ２ ８ ３１ Ｒ ｔ。 Ｈ ／Ｈ 值 ． — ．６ ａＯ ９ ｌ 金 星 等，９５徐 永 昌等 ，９６， 外 也在 许 多 天 然 气 藏 中 发 现 有 深 源 气 １９； １９ ） 国 相 反 ， 多 天 然 气 或地 壳 深 循 环 地 下 水 等 壳 源 流 体 的 ３ ／Ｈｅ 很 Ｈｅ４ 值 体 的￣ Ａ． ｉｏ ｅ 等 ，９０Ｈｏ ｔ １ （ ｍ ｎ ｉ １９ ； ｒａ等，９ ９￣ 景廉 等 ， ０ ） １ Ｓ ｔ ｉ １９ ； ２ ０。 ０ 般低 于 ０１ ａ ”』 源 系 统 的氦 组 分 主 要 来 自 Ｕ、ｈ放 射 性 衰 变 产 ．Ｒ Ｉ ２ “ ． 壳 Ｔ 目前 对 深部 流 体 的含 义 还 没有 统 一 的 标 准 和 明确 的认 识 ， 之 钧 金 生 的 ４ｅ及 少量 由 Ｉ － ｌ 热 中子 （， 应 生 成 的 ４ ｅ 因此 除 少 数 富 理 矿 ｎ∞反 Ｉ ， － ［ 等 针 对沉 积 盆地 的研 究对 象 ．将 基 底 以 下的 流 体 统称 为深 部 流 体 ， 主 物 ， 征 的 壳 源 流体 ３ｅ４ ｅ值 为 ３ ｌ－或 ００ Ｒ ｔ 特 Ｈ ／Ｈ ｘ ０８ ． ａ３ 。我 国西 北 诸 盆 ２ １ 要 包括 地 幔 流体 和 深 部地 壳 流 体 。 于各 种 不 同来 源 的 流 体 ． 们 可 １对 我 地 及鄂 尔 多 斯盆 地 天 然 气 中典 型壳 源 氦 的 ｅ ４ｅ值 ０１０３ 。 壳 Ｈ ／Ｈ ．－ ．Ｒ 以 通 过元 素 地 球 化 学 方 法 加 以 区 分 ， 目前 ， 采 用 稀 有 气 体 同 位 素 方 多 源 与幔 源一 浆 系统 中 ，ｅ ｅ的 差 异 ，为 确 定 幔 源 物 质 对 地壳 系 统 岩 Ｈ Ｈ
成矿流体活动的地球化学示踪研究综述_倪师军
第14卷第4期1999年8月地球科学进展ADVANCE IN EART H SCIENCESVo l.14 No.4Aug.,1999成矿流体活动的地球化学示踪研究综述倪师军,滕彦国,张成江,吴香尧(成都理工学院,四川 成都 610059)摘 要:成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。
通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。
对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法——同位素地球化学示踪、元素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。
关 键 词:成矿流体;流体地球化学;地球化学示踪中图分类号:P595 文献标识码:A 文章编号:1001-8166(1999)04-0346-07 地球化学示踪研究是查明元素、矿物等在地质地球化学作用过程中的来源、演化及其最终发展状态,是揭示地球化学作用机理和过程的重要途径和有效手段。
成矿流体地球化学是当前国际地学界研究的前沿和热点之一,成矿流体活动的地球化学示踪研究已成为一个新的趋势,通过流体来源示踪、运移示踪和定位可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动的历史、演化历程具有积极意义。
1 同位素地球化学示踪由于同一元素不同同位素的原子质量不同,其热力学性质有微小的差异。
正是这种差异导致同位素组成在物理、化学作用过程中发生变化,引起同位素分馏,包括热力学平衡分馏和动力学分馏2种类型〔1〕。
经过长期的分异、分馏、衰变演化,地球不同层圈、不同地质单元具有明显不同的同位素组成特征。
因此可以根据同位素具有基本相同的化学性质示踪成岩、成矿物质的来源、推断源区的地球化学特征。
另外还可以根据同位素分馏规律和矿物的同位素组成,示踪矿物形成时的物化条件和演化过程〔1〕。
用稳定同位素数据来定量地说明成矿介质水和其他物质的来源,开始于60年代初期〔2〕,作为独特的示踪剂和形成条件的指标,稳定同位素组成已广泛地应用于陨石、月岩、地球火成岩、沉积岩、变质岩、大气、生物、海洋、河流、湖泊、地下水、地热水及各种矿床的研究,成为解决许多重大地质地球化学问题的强大武器〔3〕。
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《流体地球化学》题目：地幔流体及其成矿作用读书报告教师：张成江教授指导老师：何明有教授**: ***学号： **********学院：核自学院专业：核能与核技术工程2011年12月15日地幔流体及其成矿作用1 地幔流体组成和特点地幔流体是指赋存于地球内部由原始气体元素(He3、A r36等)、挥发分(幔源CO 2、S、H2O等) 所组成的气体、稀溶液及具挥发分的富碱的硅酸盐熔体。
现代火山喷气、玄武岩圈闭气体、地幔镁铁质和超镁铁质包体成分分析及金刚石包裹体分析表明, 地幔流体是以C2H2O 为主的体系, 并且含有一定的金属氧化物〔6〕, 其流体种类受地幔氧逸度f O 2 及深度的制约〔7〕, 当f O 2 在Q FW —MW (氧缓冲反应限定的范围) 时, 流体种类以CO 22H2O 为主; 接近IW 时以CH42H2O为主。
W yllie〔8〕用微量CO 2、H2O 和橄榄岩(假定地幔中CO 2ö(CO 2+ H2O ) = 018) 进行的成岩试验表明, H2O、CO 2 含量在深度上是分层的, 以地盾区地热曲线、固相线位置、矿物稳定组合区间三者之间关系, 推测120 km 深度以下时金云母、白云石、橄榄石与富H2O 气相共存; 较浅处(约90 km ) 时, 随着角闪石等含水矿物形成, 大量的H2O 被消耗, 气相中CO 2 与H2O 含量比值随之增大, 形成上地幔中相对富CO 2 的区域; 在260～120 km 之间则为碳酸盐、金云母、C2H2O 挥发分溶解于熔体中, 无独立的H2O 和CO 2 相存在。
Sh iano 等〔9〕在研究Kerguelen 地区超镁铁质捕虏体时发现了富硅质熔体、富碳酸盐的熔体和富CO 2 流体包裹体共生, 显示是地幔深部均一的熔融相在到达上地幔温压条件时形成不混溶的三相, 并充填于橄榄岩形成的裂隙中。
这同样证明了C2H2O 随深度变化的推断。
包裹体一直被作为了解深部流体的重要窗口, 然而已有的资料表明地幔流体包裹体在随寄主岩上升过程中已发生了次生变化, 并且显示出几乎所有的捕虏体中多为纯CO 2 包裹体,缺少甚至没有H2O 的成分。
对此认为主要由4 种原因引起: ①在硅酸盐熔体中H2O 的溶解度比CO 2 更大, 熔融时H2O 比CO 2 优先进入熔体中, 形成相对富集的CO 2 相; ②氢的扩散作用引起在低f O 2 时流体主要成分是CH4, 在达到一定温度和压力时H 发生迁移, 留下相对较富的CO 2; ③与围岩发生水岩反应再平衡的结果,H2O 比CO 2 更易与含氧的硅酸盐发生反应, 剩下相对较富的CO 2; ④变形过程中H2O 比CO 2 更易进入位错而被泄漏掉。
因此, 多数地幔包体中的流体包裹体在被寄主岩从深部带到地表过程中已发生了次生变化, 其成分已有所改变。
由于我们对地幔流体还缺乏详细研究和了解, 大多数地幔流体性质仍是有待研究的前沿课题。
2 地幔流体的来源及成矿作用按照目前的了解, 地幔流体主要以两种方式形成: 一种由地核及下地幔脱气作用; 另一种为洋壳俯冲作用带入大量富含挥发分物质的再循环〔1, 3, 4〕。
稀有气体的He2A r 同位素体系研究表明地幔流体主要有3 种源区〔10〕: ①地幔柱型源区; ②洋中脊玄武岩型源区; ③岛弧型源区。
其中最值得一提的是地幔柱源区, 推测地幔柱构造起源于地幔深部热边界层, 具有800～ 1 200km 直径的头部和100～200 km 的尾部〔11, 12〕, 由地幔深部穿越不同的上覆圈层直抵地表, 且因直接来自富集地幔, 含有大量挥发分和不相容元素, 其成矿意义值得重视。
流体在上地幔的富集是地幔流体成矿的基础, 前已述及流体是由深部地幔或地核脱气作用和再循环物质脱水作用形成, 形成的流体可能在上地幔顶部附近富集, 特别是在软流圈上隆引起减压变薄时, 溶解于地幔橄榄岩高压围岩矿物相中的挥发分出溶, 形成细小的早期流体包裹体, 并在地幔蠕变过程中往有利的部位运移〔13〕, 从而促进流体的更进一步富集。
聚集的挥发分可在上地幔形成高挥发分含量的所谓“湿斑”(w et spo t) , 这种“湿斑”可形成小尺度的对流,促使挥发分沿有利部位向上迁移〔14〕。
特别是有深切上地幔断层存在时更为明显。
地幔流体通道对成矿的重要性已广为人知, 不再赘述。
由于传统上认为地幔缺少流体, 故其成矿作用未被重视。
随着同位素技术的进步, 越来越多的地幔流体被识别并发其在某些矿床形成过程中扮演着重要角色。
如美国新墨西哥州哈丁县一口CO 2 气井中3Heö4He 比值高达414×10- 6, 显示地幔成因〔15〕。
W ak ita〔15〕在研究日本一些富CH4 天然气井, 发现3Heö4He 接近日本岛弧带火山喷气, 最高值见于416 km 深处火山碎屑岩中, 认为CH4是上地幔来源的。
M amyrin 和To lst ich in〔16〕在研究活动裂谷系时也证明地幔流体存在。
Stephen 等〔17〕根据氧同位素、碳同位素研究, 表明L izzies 盆地方解石大理岩曾与地幔流体发生过同位素交换作用。
澳大利亚Yilgarn 地块太古代金矿和加拿大Cen t ral Sup rio r省含金剪切带形成均有地幔流体参与成矿的证据〔18, 19〕。
我国的一些金矿床如小秦岭、胶东金矿田、白云鄂博稀土矿、华南铀矿带等均有证据说明地幔流体参与了成矿作用。
根据地幔流体在成矿作用中所起的重要性可总结为以下3 种成矿方式: ①地幔流体交代地幔岩石, 促使某些稀土元素富集; ②地幔流体溶解地幔物质形成含矿溶液, 迁移到浅部成矿;③地幔流体交代地壳物质, 激发、活化地壳中的成矿元素, 导致地壳物质成矿。
上述3 种方式仅是最理想的分类, 实际情况要复杂得多, 成矿过程中可以一种方式为主, 也可以多种方式联合作用。
3 地幔流体与大型、超大型矿床的形成大型、超大型矿床研究是国内外地质界关注的问题之一, 目前围绕超大型矿床形成的动力学背景和成矿机理研究已达到了一个新的水平。
由于成矿物质多来自深部或最初来自地幔, 地幔流体活动又主要受所处的构造动力学背景制约, 其主要活动在与裂谷、洋中脊及俯冲带等壳幔物质交换的构造环境中。
特定的环境下特殊流体作用可能是超大型、大型矿床形成的有利因素。
从成矿赖以发生的物质来源、热液来源和维持热液活动的热源来考察, 大型、超大型矿床形成必须具备更多的物质储备、更大的流体库和稳定的热源。
另外长时期稳定的成矿环境或多次成矿作用的同位发生也是必不可少的。
从上述基本条件考虑, 我们认为地幔流体可能具备了形成大型、超大型矿床的可能条件, 其原因在于: ①地幔流体在深部具较高的溶解能力, 并含有丰富的矿化剂; ②有充足的流体来源和稳定的热源条件, 成矿体系能够较长时间维持; ③地幔流体向上迁移时穿越巨厚的地层岩性柱, 既可由原生流体激发、活化地壳中的矿质, 同时亦可促进浅部流体的循环对流, 萃取更多的成矿物质; ④地幔流体运移主要受深部构造作用控制, 受浅部地质因素影响较小, 流体供给稳定等等。
西澳大利亚Yilgarn 地块太古代脉金矿〔18〕和加拿大Cen t ral Sup rio r 省金矿〔19〕均与地壳规模的大型韧性剪切带有关, 依构造层次从浅表的脆性构造域到深部的韧性构造域, 变质程度对应着次绿片岩相、低绿片岩相、高绿片岩相、角闪岩相和麻粒岩相; 流体组成以地幔和下地壳来源为主, 向浅部则有更多的天水参与成矿; 矿床类型从深部层次的麻粒岩相金矿、中部的角闪岩相金矿, 到上部层次的绿片岩相金矿等, 成矿时代相同, 是峰期变质之后的产物。
成矿物质研究表明前者主要来自地幔或下地壳物质, 后者主要来自先存的围岩。
来自地幔的流体携带着成矿物质A u 或从围岩中淋滤出A u, 在流体压力驱动下向上迁移, 构成从深层次到浅层次连续变化的大型、超大型规模矿床。
金矿床形成与地幔流体形成的超级地热循环对流系统有密切的成生关系。
我国的白云鄂博稀土矿, 占世界储量的一半左右, 这个世界最大的REE2N b 矿也被认为是与地幔流体交代作用有关〔5〕。
其主要特点是富稀土、N b、碱质、挥发分和其它不相容元素; SmöN d 比值异常低(01066～01618, 平均为01107) , 不相容元素异常富集, 这些现象不可能由原始地幔或球粒陨石成分源岩的部分熔融形成, 而预示着有过流体的交代作用发生。
实验资料证明高压下富水流体是不相容元素的有效搬运介质。
同位素示踪结果也指示地幔交代作用存在, 如143N dö144N d 很低(01039～01105, 平均为01089 74) 明显低于地壳平均值(0112) ,含有稀土溶液的C2H2O 2S 同位素研究表明, 流体来源于地幔流体体系。
稀土矿物、矿石的初始锶I Sr ( t) < 01703, 初始钕ENd (T ) = 814, 表明稀土来自地幔, 而非地壳源〔20〕。
张宗清等〔21〕认为本区亏损的地幔年龄和球粒陨石模式年龄分别代表了两次地质事件的同位素示踪信息, 即在1658M a左右从交代亏损地幔中分离出富CO 2、F、碱金属和稀土元素的流体, 于1 300M a 前后上升成矿。
Sm 2N d 等时线的资料还表明本区存在另外一次成矿高峰期(424～402M a) (曹荣龙等, 1995) , 持续时间接近1 000M a。
同地区由地幔流体交代作用形成富集稀土含矿地幔流体,在持续长时间内地幔不断地供给成矿物质和流体, 造就了世界超级大矿床, 这可能正是白云鄂博矿所具有的独特特征。
P limer (1985, 1986) 对不同类型硅铝层裂谷的地幔脱气和共生岩浆作用研究后, 用富含CO 2、F、B、H2、P、M n、Fe、Pb、Zn、REE 的地幔流体沿裂谷一侧断裂上升, 解释了澳大利亚布罗肯山和Isa 山复杂气成岩的原因。
澳大利亚澳林匹克坝Cu2A u2U 2REE 矿床、罗布希尔(B roken h ill) Pb2Zn 矿床也均有证据表明这些超大型矿床的成矿与地幔流体参与有关。
另外与火山岩有关的块状硫化物矿床, 流行的模式是对流环模式, 即认为流体主要是加热的海水或大气水, 成矿元素则主要来自围岩火山岩, 成矿是由加热的下渗海水或大气水淋滤围岩中的成矿元素, 并沿火山通道再喷出到海底, 与海水混合后成矿。
然而最新的He、N e、A r、Xe同位素资料表明〔22〕, 作为海相硫化物矿床代表的黑矿与火山岩成因相似, 75% 的成矿流体来自于俯冲楔之上的幔源岩浆,源于海水的流体不超过25%。