超临界流体对斑岩型矿床.ppt

超临界流体对斑岩型矿床 成矿作用的影响,——以紫金山铜金矿床为例,《地球物质学专题》课堂讨论,内容提纲,1 超临界流体简介 2 斑岩型矿床的基本特征 3 紫金山铜金矿床基本地质特征 4 紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统 5 结论及认识,1922年,法国科学家Baron Charles Cagniard de la Tour发现并报道 1879年Hanny 和Hogarth测量了固体在超临界流体中的溶解度 20世纪50年代以前，在流体性质及其溶解平衡方面的研究 80年代起，超临界流体萃取技术应用 21世纪，开始进入地球科学研究领域1 超临界流体简介,1 超临界流体简介,流体的临界点由一个具有固定不变的温度、压力和密度的点来标志的，该点气相和液相之间的差别刚好消失 当体系的温度和压力超过临界点值时，体系中的流体就被称作“超临界的”流体，即超临界流体（SDF）超临界,1 超临界流体简介,超临界流体的物理化学特征 稀薄的二元混合物，溶质的偏摩尔体积在溶剂中的临界点发散到无穷大 氧化性强烈，产生“水热火焰”现象 溶解度与密度成指数关系 介电常数随温度增加而减小，随压力增大而增大 对大多数固体有机物均可溶解。

具有很高的扩散系数，可以大大提高反应速度1 超临界流体简介,超临界流体在矿床学中的应用 超临界萃取作用与成矿元素富集，如金 对金属元素的有机络合物迁移，羧酸与成矿元素形成稳定络合物迁移，影响流体的酸碱度和氧化还原条件 水分子或（OH）-以及NaCl2-、NaCl+、Na2Cl2O等都可以与金属离子形成聚集体形式迁移 超临界含碳化合物流体与金属成矿作用 近由于温、压变化引起的流体体系严重“失衡”可能是许多地区成矿元素巨量堆积的起因最值得注意的是，地壳深部流体超过了流体本身的临界点（374℃，22MPa），处于超临界状态 因此，与地壳深部岩浆成因的矿床与超临界流体的关系应当引起人们的足够重视1 超临界流体简介,2 斑岩型矿床的基本特征,斑岩为浅成--超浅成产物，代表花岗质岩浆深成--火山建造的浅成--超浅成阶段 斑岩矿体赋存的空间通常为斑岩体顶部和邻近围岩 斑岩矿床常因岩浆中挥发相的过饱和，体积急剧膨胀，而引起斑岩体上部冷凝外壳和邻近围岩形成爆破角砾岩筒和网脉状裂隙，同时还形成大量侵入围岩中的岩脉2 斑岩型矿床的基本特征,水平方向上的蚀变分带模式以二长斑岩和闪长玢岩模式具有代表性 钾化带(potassic zone)石英绢云母化带(绢英岩化带、似千枚岩化带，phyllic zone)泥化带(粘土化带，argillic zone)青磐岩化带(prophylitic zone)。

600～300℃、380～280℃，300～100℃2 斑岩型矿床的基本特征,斑岩型矿床包裹体特点 钾化带往往含有富含气相的包裹体、富液相包裹体和多相包裹体 子晶中以石盐、钾盐较为常见并且含矿流体包裹体还呈现出可高达40~50％的NaCl含量，甚至可高达84％；且富气包裹体均一温度变化范围220℃~700℃ Cl-离子含量高的地段往往是矿化富集的地方 这些包裹体类型虽然不同，但是往往具有相同的均一温度，即具有沸腾群包裹体的特征，这也是超临界流体存在的一个证据3 紫金山铜金矿床基本地质特征,紫金山铜金矿床具有“上金下铜”的垂直分带特征 近矿围岩存在一套中低温热液蚀变,金矿与强硅化关系密切,铜矿与硅化—明矾石化关系密切 下部伴生金的铜矿床属岩浆期后中低温高硫热液型矿床,上部金矿床属岩浆期后中低温—低温高硫热液—氧化次生富集叠加型矿床4 紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统,紫金山铜金矿床包裹体均一法测温结果(据张德金，1990),(a)—全区总体;(b)—石英—明矾石交代岩;(c)—石英—地开石交代岩;(d)—石英-绢云母交代岩;(e)—硅化岩,4 紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统,成矿流体性质由岩浆成矿流体向次火山超临界成矿流体、热水溶液演化。

绢云母交代岩(d)和早期高温硅化岩(e)代表了早期面型热液蚀变,二期明矾石(b)温度峰值基本上代表了铜的两个主要成矿阶段,硅化岩的低温峰值代表了金的主要成矿温度引自王少怀，初论紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统，2006）,4 紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统,紫金山铜矿床δD-δ18OH2O图 （引自张江，紫金山铜金矿床地球化学特征，2001）,与成矿有关的气液蚀变时,水主要来源于燕山早期的壳源重熔型花岗岩类,其次是大气降水4 紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统,金属硫化物硫同位素组成(‰一CDT)统计表 （引自张江，紫金山铜金矿床地球化学特征，2001）,金属硫化物的矿物世代从早到晚,δ34S依次降低,这种变化反映了成矿作用过程中,随着氧逸度增加,硫化物δ34S有减少的规律 也就是说硫主要来源于燕山早期的壳源重熔型花岗岩类,其次是大气降水4 紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统,成矿流体系统的降温而引起沸腾作用进而在火山岩筒及旁侧的断裂裂隙中发生隐爆, 这种作用又促成热液流体的升温, 但此时的温度明显要低于第一阶段的超临界成矿流体系统的温度尽管如此仍然可以再次产生沸腾隐爆作用从包裹体温度和围岩蚀变特征反演铜金矿区的这种沸腾及隐爆作用至少发生3 个世代( 张德全, 2003) , 因此构成了紫金山矿区特有的叠加围岩蚀变特征和形成可供工业利用的铜金矿体。

4 紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统,5 结论及认识,斑岩型矿床富矿段沸腾群流体包裹体呈现出高盐度、均一温度以及硫同位素、氢氧同位素证据等客观事实暗示了超临界流体在温压条件骤变的条件下，有用元素从超临界流体中分离出来到最后气化结束有用金属矿物堆积这一过程中，超临界流体在成矿作用中成矿物质运移、卸载和堆积起到了举足轻重的作用5 结论及认识,报告中紫金山矿床研究已久，但是对于其成矿与超临界流体有关的观点最近才有提出 对于超临界流体目前的判断方式包括沸腾群包裹体的测温、温压计算、硫同位素及氢—氧同位素比值的计算虽然这些推断的方式并不一定完善，但是对于超临界流体是否对于斑岩型矿床乃至其他类型的矿床的成矿作用具有重要作用将会成为今后理论研究的一个新的方向主要参考文献,苏根利，谢鸿森等. 超临界水的物理化学性质及意义[J]. 地质地球化学. 1998，26(2). 张荣华，张雪彤，胡书敏. 临界区流体与矿物和岩石在地球内部极端条件下的反应[J]. 地学前缘. 2009，16(1) 芮宗瑶，秦克章，张立生等.国内外斑岩型铜矿研究进展[M]. 北京：中国地质调查局，2002. 张文淮，陈紫英. 流体包裹体地质学[M]. 北京：中国地质大学出版社，1993. 王少怀. 初论紫金山铜金矿床超临界成矿流体系统[J]. 地质找矿论丛. 2006,21(sup):5-9 张江.紫金山铜金矿床地质地球化学特征[J].地质与勘探.2001,37(2).,谢谢大家！,请多多批评指正！,,。