地幔流體及其成礦作用研究淺述

鄧志強 段磊

摘要：地慢流體是一種以CO2-H20或C-H-O和堿金屬元素以及其他揮發分F、C1、S、P、鹵素等組成的流體系統。地幔流體本身具有很強的物質溶解能力、充足的物質儲量、龐大的流體庫和穩定的熱源供給，可以為成礦作用的持續進行和形成大型和超大型礦床以及大型礦集區提供物質和能量。

關鍵詞：地幔流體；成礦作用；

中圖分類號： P611 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）04（c）-0000-00

第1章 地幔流體的基本特征

1.1地幔流體的物質組成

Bailey（1978）最早提出主要是CO2、堿質成分，H2O、Al、Fe、Mn、Ca、Ti、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Y、La等，及高濃度C、鹵素和N2；更多學者（Wyllie，1987； Pasteris，1987；孫豐月等，1995）傾向于C-H-O體系。總體上可以認為地幔流體是一種以C-H-O或CO2—H20為主、含揮發組分F、Cl、S、P、鹵素等組成的流體系統。

1.2地幔流體的識別特征

地幔中含有一定數量的碳元素，實驗表明地幔包體中δ13C數據變化很大，其范圍大致與金剛石中含量相同。另外，δ13CPDB和δ18OSMOW的值分別在-4‰～-8‰和6‰～10‰之間，可以判定CO2氣體源于地幔；稀有氣體中，3He/4He的值在大氣中為1.4×10-6，殼源3He/4He的值為2×10-8～n×10-7的范圍，3He/4He的值在幔源為1.1×10-5，因此根據包裹體的3He/4He值可以判斷流體的來源，40Ar/36 Ar也有相似的規律。脈石礦物中REE的含量，不同稀土元素含量等標志也能作為判別流體來源的手段。

第2章 地幔流體的成礦原理

地幔流體本身具有很強的物質溶解能力、充足的物質儲量、龐大的流體庫和穩定的熱源供給，可以為成礦作用的持續進行和形成大型和超大型礦床以及大型礦集區提供物質和能量，因此地幔流體一方面可以本身成礦。另外地幔流體在成礦過程中提供成礦物質：作為超臨界流體，地幔流體具有極強的溶解和運輸能力，可以溶解和遷移地幔中成礦元素并在地表有利位置形成大型、超大型礦床。

地幔流體交代作用的基本類型為：（1）原地地幔交代作用：地幔流體在地幔中進行的交代作用。（2）上升過程中的地幔交代作用：地幔巖包體被寄主巖漿攜帶上升過程中所遭受的地幔流體交代作用。（3）地殼中的地幔交代作用：地幔流體穿過莫霍面在相應于巖石圈地殼的物理化學條件下對地殼物質產生的交代作用和成巖成礦過程。

第3章 地幔流體參與成礦的實例研究

地質學家們發現相當多的大型、超大型礦床的形成都離不開地幔流體的作用，在我國最具代表性的礦床包括四川冕寧稀土礦床。

冕寧稀土礦床位于攀西裂谷帶的北段，礦區出露地層僅有中泥盆紀的泥砂碎屑巖、碳酸鹽巖和第四紀的洪積、坡積物。構造以北東向斷裂為主。巖漿巖廣布，有燕山期的冕西花崗巖體，喜馬拉雅期的碳酸巖與正長巖，以及少量時代不明的玄武巖和流紋巖。礦石類型主要為偉晶巖型，少量為細網脈型，礦石礦物主要為氟碳鈰礦，脈石礦物以螢石、重晶石、方解石、石英、云母和霓輝石為主。（劉叢強，2004）

能夠證明地幔流體參與了該礦床成礦的證據有：

（1）有深大斷裂構造背景：礦區哈哈斷裂帶控制著本區幔源巖漿活動和稀土成礦作用；（2）伴隨幔源巖漿活動：與稀土礦化時空上密切相關的巖石為碳酸巖和正長巖。碳酸鹽巖組合為碳酸巖一正長巖，礦物組合為方解石-霓石-霓輝石-鈉鐵閃石-云母-正長石；巖石富含Sr、Ba、REE等不相容元素，C、O、Sr、Pb同位素比值的研究均證明巖石源于交代富集地幔；（3）大型一超大型礦床或礦集區：該礦床規模達大型，同時該區與喜馬拉雅期正長巖-碳酸巖有關的稀土礦化已形成了大型礦床和礦集區；（4）多種圍巖蝕變作用并存：圍巖蝕變強烈，類型多樣、具多期多階段性。區內圍巖蝕變分為四個階段：1）巖漿晚期或巖漿期后的K、Na交代作用（黑云母化、鈉鐵閃石化和鈉長石化）；2）巖漿期后中低溫熱液交代作用（霓石-霓輝石化、方解石化、硅鈦鈰礦和氟碳鈰礦化）；3）低溫熱液交代作用（包括絹云母化、黑云母化）；4）表生變化（氧化作用和溶解淋失作用）；（5）該礦床為中-高溫熱液礦床：包裹體測溫結果顯示，流體-熔融包裹體的均一溫度一般大于450℃，變化范圍較寬，且不同礦物中的流體包裹體的均一溫度差別較大，石英、螢石和氟碳鈰礦中的流體包裹體的均一溫度一般大于250℃，方解石中的流體包裹體的均一溫度在200℃左右；（6）H2O和CO2是成礦流體的重要組分：不同礦石類型、不同礦物中各類包裹體的氣相成分以H2O和CO2為主；成礦流體總體為Na+-K+-CI--F—SO42--CO2-H2O溶液；表明H2O和CO2是成礦流體的重要組分；（7）成礦物質和成礦流體幔源性：結合礦區碳酸巖、正長巖、稀土元素含量分析及其對應的Pb、Sr同位素比值的比較，綜合得出冕寧稀土礦床的成礦物質及成礦流體均源于地幔。

綜合以上證據，不難得出地幔流體廣泛參與了四川冕寧稀土礦床的成礦作用，而且是其最主要的成礦物質和流體來源。

總結

地幔流體是一種極為重要的成礦流體，流體本身具有很強的物質溶解能力、充足的物質儲量、龐大的流體庫和穩定的熱源供給，可以為成礦作用的持續進行和形成大型和超大型礦床以及大型礦集區提供物質和能量。地幔流體一方面可以本身成礦，另一方面在成礦過程中提供成礦物質、提供成礦流體、還為成礦過程提供堿質和硅質。地幔流體在四川冕寧稀土礦床的形成過程中起到了極為重要的作用。

由于時間有限和個人對地幔流體及其成礦相關知識研究的深入遠遠不夠，在對地幔流體的認識以及其參與成礦的過程的理解上有不夠全面的地方，懇請讀者進行批評、指正。

參考文獻

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