典型岩浆热液矿床实验矿床学进展

知自然

作者

典型岩浆热液矿床实验矿床学进展

刘星成^1,2，张磊^1,2，黄芳芳¹，魏春霞^1,2，李兰琴^1,2，李元¹，熊小林^1,2

1. 中国科学院广州地球化学研究所，同位素地球化学国家重点实验室，广州510640；

2. 中国科学院大学，北京 100049

引用此文：刘星成，张磊，黄芳芳，魏春霞，李兰琴，李元，熊小林. 2024. 典型岩浆热液矿床实验矿床学进展. 矿物岩石地球化学通报, 43(6): 1171–1181. doi: 10.3724/j.issn.1007-2802.20240111

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Liu X C, Zhang L, Huang F F, Wei C X, Li L Q, Li Y, Xiong X L. 2024. Unraveling typical magmatic-hydrothermal ore deposits: progresses of the experimental metallogeny. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 43(6): 1171–1181. doi: 10.3724/j.issn.1007-2802.20240111

摘要：岩浆-热液矿床作为有色和稀有金属等战略性关键矿产资源的重要来源，其成矿过程涉及岩浆与热液的形成和演化，以及成矿元素的迁移和富集等。成矿元素在岩浆熔体中的溶解度，以及它们在矿物、流体和岩浆熔体间的分配系数，是控制这些元素地球化学行为的关键因素。本文针对铜、金、银、钨、锡、钼等典型岩浆-热液矿床成矿过程，综述了实验矿床学近年的相关研究进展，系统阐述了不同岩浆-热液演化阶段影响成矿元素富集的关键物理化学条件，为深入理解这类矿床的成因和成矿过程及相关矿产资源勘探和开发提供重要理论支撑。

本文提纲

0 引言

1 铜、金、银、钨、锡、钼在硅酸盐熔体中的种型及溶解度

2 成矿元素在矿物/熔体/流体间分配系数

2.1 铜的分配系数

2.2 金的分配系数

2.3 银的分配系数

2.4 钨的分配系数

2.5 锡的分配系数

2.6 钼的分配系数

3 硫化物稳定性及其溶解度

4 流体饱和出溶时机

5 岩浆演化过程中成矿金属元素的行为

6 总结和展望

图1 Cu、Au、Ag、W、Sn和Mo在矿物/硅酸盐熔体与流体/硅酸盐熔体间的分配系数。

结论

近年来，实验矿床学领域取得了显著进展，尤其是在采用新的实验设计和分析测试方法方面，这些方法能够更精确地测定铜、金、银、钨、锡、钼等元素在铁镁矿物、铁钛氧化物、硫化物以及岩浆熔体间的分配系数。这些分配系数作为基础数据，极大提高了我们对于成矿元素行为的认识。

挥发分和氧逸度在典型岩浆-热液矿床成矿过程中扮演重要角色。尽管学界已经普遍认识到水和氧逸度在成矿过程中的决定性作用，但关于深部流体在成矿中的角色，目前尚未形成统一的认识。在下地壳条件下，深部流体出溶的过程缺乏直接的天然样品证据，这限制了我们对这一过程的理解。同时，对于成矿元素在下地壳条件下，特别是不同氧逸度条件下的流体/熔体间分配系数，目前的研究还相对空白，亟需进一步的探索和研究。此外，硫、氯、水、CO₂等挥发分在共存时的相互作用，以及它们对成矿元素迁移的影响，目前尚不明确，这将是实验矿床学今后需要进一步研究的重要方向。

作者简介

刘星成，1987年生，中国科学院广州地球化学研究所特任研究员，入选中国科学院青年创新促进会会员，长期从事实验矿床学与实验地球化学，相关铜分配系数学术成果入选国际权威工具书Encyclopedia of Geochemistry。以第一/通讯作者在GCA、JGR、AM和中国科学等国内外主流地球科学期刊发表论文10篇。任Scientific Reports编委，The Innovation、《地球化学》青年编委。