Question

成矿流体性质与来源

Answer 1

海底热液系统中，成矿流体的性质及其对成矿的贡献一直是火山作用有关块状硫化物矿床研究中争论的主要问题。自20世纪60年代以来，热液矿物稳定同位素成分的研究认为大气降水和海水在各种热液系统中占主导地位后，导致一些研究者推定矿石中的金属是加热的海水/大气降水形成的流体通过岩石中循环大规模淋滤出来而成（Taylor，1979）。但另一方面，愈来愈多的研究者认为岩浆流体是普遍存在的，只是由于后来大量的海水/大气降水的叠加而被屏蔽或遭清洗，认为岩浆流体在成矿热液系统中可能占很小比例，但在成矿作用中占主导地位（Whitney，1984；Stanton，1994）。近20年来现代海底热液喷出流体、硫化物采样分析和直接观察，以及矿物的微量元素、挥发分同位素和矿物中火山玻璃、圈闭岩浆/流体包裹体，通过离子、质子、激光（激光消融ICP-MS）探针显微分析结果（Roedder，1990），大大推进了对海底热液成矿系统中岩浆流体的起源、演化以及在各种构造背景下对成矿热液系统作用的深入认识。

正在活动的产生黑烟囱的海底热液系统的观察，认为是类似于古代VMS矿床的形成块状硫化物的天然实验室（Rono and Scott，1993；Scott，1997），而各种构造背景火山岩岩浆包裹体的研究，直接提供了岩浆喷发前岩浆中挥发分的性状、金属的迁移，以及去（脱）气作用的信息（Lowenstem et al.，1991；Yang and Scott，1996）。自20世纪60年代中期现代海底发现含金属热卤水以来，在太平洋、大西洋、印度洋和地中海海底已发现约有140个热液矿化点（黑烟囱），其中现代块状硫化物的主要成分特点，是富铅的块状硫化物密切与覆盖于玄武岩质扩张脊的沉积和产在弧后盆地的长英质火山岩相联系，而贫铅的块状硫化物则主要发现于匮乏沉积物的洋中脊环境中。可见，铅的来源可能与壳源物质密切相关。岩浆的挥发分由海火山的去气作用而成的认识，主要来源于Bonin弧后裂谷（＞1800m海平面之下）火山角砾沉积的观察，认为火山碎屑沉积是富水岩浆在含约1.3%气泡是爆发沉积的结果（Gill et al.，1990），因此，推论大量的岩浆挥发分可由海底火山喷发释放出来。圈闭在火山气泡中的挥发分相主要以CO₂、CH₄、H₂O和N₂等组成，含有典型地幔源特点的微量气体和稳定同位素（C、D、O），这些特征提供了洋底岩浆脱气的直接证据（Fisher and Perfit，1990）。

许多上升的岩浆具有饱和的流体相，成矿金属在整个火山岩中是微量的，但却高富集于蒸气相的岩浆流体中（Scott，1997；Yang and Scott，1996）。大量挥发分和金属是岩浆上升至浅部地壳时由岩浆脱气而成，当岩浆流体从岩浆分离时，携带了岩浆中的金属，适时而富集。而且不同构造环境的岩浆流体成矿组分存在差异，与俯冲消减作用有关的汇聚型板块边界玄武岩中的熔融包裹体明显富H₂O，而离散型板块边界的岩浆作用，挥发分含量较低，以CO₂为主。