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广州地化所提醒下地壳流体出溶在斑岩型矿床成矿过程中的效果 返 回 列 表
2024-10-14 卫浴空间

  巨型斑岩型矿床为全世界供给了绝大部分的铜和很多的金。这些矿床的构成需求岩浆将巨量的硫(S)、铜、金从下地壳深部岩浆房迁移至浅部成矿。斑岩型铜金矿床多构成于岛弧和大陆边际等会聚板块鸿沟,其玄武质成矿母岩浆一般富含蒸发分(HO、S、Cl等)且具有高氧逸度特征(FMQ+0.5~FMQ+2)。现在共同以为高氧逸度可能是成矿要害,由于在复原条件下,S在岩浆中将以S方式存在且溶解度较低,导致硫化物易饱满结晶以及S难以很多运移;另一方面,在岩浆演化过程中,假如很多硫化物别离结晶,将构成岩浆中铜金等成矿元素亏本。而高氧逸度条件能够将硫化物(S),然后按捺硫化物构成或许损坏硫化物堆晶,然后促进岩浆中S和金属元素富集。基于此,成矿母岩浆高氧逸度特征的发生机制成为斑岩矿床成矿范畴研讨的前沿和热门。

  但是,近年试验研讨标明在高压或许低温条件下,岩浆中硫化物能够在更高氧逸度条件下保持安稳存在(如Matjuschkin et al., 2016; Nash et al., 2019),意味着仅凭高氧逸度难以按捺硫化物饱满。尤其是在爬升带高压低温情况下,在大多数情况下要极高氧逸度才干按捺岩浆硫化物饱满或许损坏已有硫化物,因而有必要探究其他按捺岩浆硫化物饱满的机制。例如深部岩浆流体饱满出溶,由于S在流体/熔体间分配系数远大于1(相较于熔体,流体愈加富集S),假如岩浆与流体共存,那么将极大添加硫化物与硬石膏的溶解度,然后防止硫化物饱满的一起有用运移S。质量平衡核算可知富水玄武岩(~6 wt% H2O)鄙人地壳深部岩浆房结晶分异将发生富水长英质岩浆,并到达流体饱满。下地壳作为斑岩型矿床成矿母岩浆演化重要场所,富水长英质岩浆与流体是否能有用按捺硫化物结晶并运移巨量S和金属元素至浅部成矿尚不清楚,其间要害的物理化学操控要素还短少试验岩石学限制。

  针对以上问题,来自中国科学院广州地化所的国科大博士研讨生许婷,与广州地化所刘星成特任研讨员、熊小林研讨员与王锦团副研讨员展开了一系列高温度高压力试验(图1为代表性试验产品相片),取得了以下新知道:(1)当压力为1.0 GPa,温度为950 ℃条件下,硫化物能够安稳存在于FMQ+3.3的高氧逸度环境,意味着在爬升带条件下,硫化物难以彻底被氧化为硬石膏并开释成矿元素。(2)当硫化物和硬石膏共存时,比较氧逸度,硅酸盐熔体中S的溶解度受水含量的影响更大:在相同氧逸度条件下,熔体中的S溶解度跟着熔体中的水含量添加而快速上升(图2)。当氧逸度为FMQ+2时,富水长英质熔体中S溶解度可高达8000 ppm。(3)试验产品中均发现了出溶流体,质量平衡核算可得S在流体/熔体间分配系数为5~257。所以岩浆富水不只明显地添加了S溶解度,并且促进了富S流体(~5 wt% S)的出溶。

  该研讨标明,鄙人地壳岩浆演化过程中,跟着岩浆中水含量继续不断的添加,乃至到达流体饱满时,现已结晶的硫化物将再次溶解。因而,下地壳条件下,流体饱满的长英质富水岩浆不光能够按捺硫化物饱满,一起还具有极高的运移S的才能。该研讨提出下地壳流体出溶在巨型斑岩型矿床成矿过程中扮演重要人物。有关效果近期发表于世界地球化学威望期刊Geochimica et Cosmochimica Acta。该研讨受国家重点研制方案、国家自然科学基金委、中科院青促会以及广州地化所“涂光炽优秀青年学者”方案的联合赞助。

  图1. 代表性试验产品背散射相片。(po:硫化物,anh:硬石膏,mag:磁铁矿,fluid:流体)

  图2. 950°C与1.0 GPa条件下,长英质熔体中S的溶解度受氧逸度与熔体水含量影响;中高氧逸度条件下,水的效果比氧逸度愈加明显。(po:硫化物,anh:硬石膏)