硅酸盐熔体-流体共存体系中Cu分配系数的实验研究

硅酸盐固相与液相共存体系中Cu分配系数研究近年来取得重大进展，但大部分工作主要集中在研究流体组分的变化对Cu分配系数的影响。而固相组成的变化对Cu分配系数的影响则少有涉及。本文作者在相同实验条件、实验流程下成功合成了数个硅酸盐组分初始凝胶。初始凝胶基于精确改变AIUAI，Na/K的相对摩尔比值及SiO_2，Na+K的摩尔含量分为四组，而且同一组内其它组分的相对摩尔含量控制不变。分配实验条件设定为温度800℃，压力Ikbar，时间5天，在此实验条件下讨论了不同成分的初始硅酸盐固相与共存流体相（0.1mol／l的HCI）中Cu的分配系数。通过上述研究，主要得出如下初步认识。在初始固相组成中，Alk＋Al所占的总相对摩尔含量不变，改变初始固相Alk/Al的摩尔比。实验结果表明：在本文实验条件下，铜的分配系数明显地受Alk/Al比值改变的制约。随着Alk/Al的比值从0.666增大到1.500，铜的分配系数由54.16线性下降到16.55。即Al／Alk比值增大有利于硅酸盐固相与液相共存体系中铜在流体相中富集。控制Na＋K在初始固相中的摩尔百分含量不变，改变Na/K的比值。实验结果表明：尽管Na/K的比值在一个较大的范围内变化，但Cu的分配系数值在10上下很小一个范围内摆动，基本上可以认为是不变的。即在本文实验条件下，初始固相组成中Na/K比值的变化不影响硅酸盐固相与液相共存体系中Cu的分配系数。故可初步认为：初始固相中Na、K对Cu分配作用的贡献可能是一致的。单独改变初始固相中Na＋K的总摩尔含量，实验表明：随着Na＋K．的总相对摩尔含量增大，铜的分配系数线性下降。我们还可以结合Al/Al的改变对铜分配系数的影响可得到相似的结果。又上一小段结论认为：在Na＋K含量不变的情况下，Na/K比值改变不影响铜的分配系数。综合上述几方面进一步认为：在可能制约Cu分配系数的因子中，Na＋K的总含量变化是影响铜分配系数的一个重要因素；而Na＋K的总含量不变的情况下，Na/K的相对改变并不会影响铜的分配系数。改变SiO_2的初始摩尔相对含量，实验结果的规律性不是很明显，但从整体上分析分配系数，仍可发现一些可能的趋势：SiO_2的相对摩尔含量越高，铜的分配系数有下降的趋势。该组实验结果的不确定性，可能与SiO_2初始含量的基数大有关。铜的分配系数受流体的pH值的的制约。实验结果认为，酸性流体有利于铜在分配过程中进入流体相。虽则所有实验初始流体浓度及量是一样的，但实验后流体组成中铜的浓度与氯的浓度却呈正相关线性关系。本文实验与前人通过改变初始流体氯的浓度来讨论铜的分配系数实验相比，虽然实验体系各异，但在流体相中却得到相同的铜与氯的浓度关系。从而更有力地说明了流体相中铜与氯之间的互相依存关系，很可能流体相中铜与氯结合成络合物的形式存在。

中元古代昆阳群Fe-Cu-REE矿床地球化学研究-以武定迤纳厂矿床为例

稀土元素成矿与地壳的构造运动密切相关，稀土在中元古代具有大规模暴发性成矿特征。云南武定迤纳厂稀土铁铜矿床为昆阳群因民组出现稀土富集成矿的典型代表。本论文选择迤纳厂矿床为主要研究对象，系统研究矿床不同类型岩（矿）石和矿物的稀土元素地球化学特征，探讨富稀土的成矿流体、成矿物质来源和稀土元素成矿时代，揭示昆阳裂谷初期因民组稀土元素富集的地球化学机制。主要认识如下：1、迤纳厂矿床产于昆阳裂谷初期形成的禄丰一武定火山断陷盆地中。早中元古界昆阳群分布于绿汁江岩石圈断裂和小江一易门断裂的夹持地带，呈狭长状展布。迤纳厂矿床赋矿地层为昆阳群因民组上段的硅质白云岩和碱性火山岩（粗面安山岩）。矿体产出形态和矿石的结构构造等均显示矿体与赋矿地层同沉积特征；出现独立矿物氟碳饰矿、独居石及褐帘石，磷灰石、萤石、菱铁矿等矿物中也含有一定量的稀土，沿矿体走向和垂向稀土元素变化不大。2、矿体顶、底板围岩（石榴石黑云母片岩、钠长黑云母片岩等）的原岩为碱性火山岩（粗面安山岩），相对富集大离子亲石元素Ba、Cs、Rb、K、LRE日及贫Zr、Sr、Ti、Hf、HEE，为早元古代末期一中元古代早期交代富集地慢低程度部分熔融所形成的碱性火山岩。矿石稀土总量高（645-4443）×10-6，强烈富集轻稀土（（La/Tb）N＝17.3-81.1），稀土元素分布特征明显不同于矿区正常沉积的硅质白云岩和后期侵入的钠长石英斑岩及火山角砾岩，而与矿体顶、底板碱性火山岩中稀土元素配分特征基本一致，暗示稀土成矿物质来源与碱性火山岩有密切的关系；3、矿石中微量元素组合及变化特征与现代海底正在喷出的热液和热液沉积物中元素组合有较大的可比性，明显不同与火成碳酸岩型稀土矿床中的特征元素组合；在微量元素判别图解（Al-Fe-Mn、Fe／Ti-Al／（Al+Fe＋Mn）、U-Th、Y-P2O5等）中，逸纳厂矿石均投影在热水沉积区，矿石的Y／Ho值与黑烟囱值接近，表明成矿流体为高温、还原性质，稀土成矿可能以热水沉积作用方式为主；4、对矿石中主要矿物萤石、菱铁矿、磁铁矿、石英、方解石的稀土元素特征研究表明，矿石沉积时不同矿物中稀土元素分布特征基本相同，主要受成矿流体中稀土分布特征制约。而后期变质作用形成的矿物，其稀土元素分布主要受矿物晶体结构控制。同期成矿流体从早期到晚期（块状矿石→条带状矿石），轻重稀土分异变小，稀土总量增加，条带状矿石中稀土含量最高；矿石黄铜矿6345值变化在一任3％0到2g％。范围，显示慢源硫特征；菱铁矿6r3C（8％-9.1%）、δ18O（-11.17%-15.37）‰指示成矿流体具岩浆来源和有机质的脱梭酸分解作用参与；成矿流体中稀土元素可能主要以（RE（CO3）3F）4-、（既（CO3）3F2）、（RE（F，Cl万等形式迁移，当温度降低时沉淀出氟碳饰矿等稀土矿物；5、矿石和萤石单矿物 Sm-Nd等时线年龄分别为1621士110Ma和15：38士43Ma，与矿区碱性火山岩错石的U-Pb年龄1676Ma、因民组顶部石英正长斑岩的错石U-P1。年龄1685Ma基本一致，也与因民组地层年龄1765M。较为接近，反映成矿时代为早元古代晚期和中元古代早期：这一时间也与一早元古代晚期一中元古代早期昆阳裂谷初始裂陷阶段，大量来自于地幔的碱性火山岩喷发事件相吻合。矿石。Nd（t）:-2.87-3.60，萤石单矿物εNd（t）：-3.93-5.90，变化范围较窄并全为负值，接近0，指示源区为富集地幔。同时结合矿床形成的构造一地质环境及矿体产出的地质形态，认为逛纳厂稀土铁铜矿床可能是在昆阳裂谷初期，在碱性火山岩浆喷发的间歇期，来自地幔富稀土、挥发份的成矿流体由火山喷流一同生沉积方式形成的矿床。6、昆阳群因民组地层中出现的稀土富集、成矿与我国的白云鄂博稀土REE-Fe-Nb超大型矿一床和澳大利亚的olympic Dam Cu-U-Au-Ag-REE超大型矿床，在成矿时代、产出大地构造背景、成矿物质来源等方面具有较大的相似性，均体现成矿受控于中元古代1.5Ga超大陆聚合前或随后裂解初始阶段伴随的非造山型碱性岩浆或热液作用，稀土来源于超大陆拼合前因板块俯冲交代而形成的富集地幔。