礦床地球化學-4實驗

主講人：范宏瑞中國地質(zhì)與地球物理4.實驗地球化學在礦床學中的應用(12月11日)第四講實驗地球化學研究－板塊俯沖過程中流體的實驗地球化學研究－熱水溶液中礦物的溶解度實驗地球化學研究－H2O-NaCl-CO2體系熱力學性質(zhì)實驗地球化學研究－硫化物體系相關系實驗地球化學是地球化學的一個研究領域，它應用化學原理和現(xiàn)代實驗技術，在

中模擬自然條件，研究地球化學過程中元素的行為和化學反應的機理

(

百科全書-地質(zhì)學卷)實驗地球化學實驗巖石學實驗礦物學礦床學礦床形成的化學過程礦石沉淀的溫度、壓力…….H2O體系相圖H2O-CO2體系相圖2

實驗地球化學高溫高壓實驗技術溫度的測量溫度的測量自緊式密封壓力的測量常用高溫高壓設備防止固體物質(zhì)的粘結(jié)靜態(tài)壓裝置石壓腔d水熱反應中逸度的控制－氧逸度水熱反應中逸度的控制H-O-S體系氣體逸度控制HF逸度控制水熱反應中逸度的控制3

板塊俯沖過程中流體的粘度溫度“俯沖工廠”初始物質(zhì)產(chǎn)物殘余物流體的遷移含水“幕”的形成被向下拖迤的含水橄欖巖綠泥石／角閃石的脫水金云母的脫水Smidt

&

Poli,

1998,

EPSL金云母黝簾石大洋巖石圈俯沖－脫水－交代地幔楔－島弧綠泥石斜方輝石樣品

–

火山巖硅酸鹽中可以多少H2O?Al2O3

in

H2O SiO2

in

H2OAl2O3

in

H2O

Al2O3

in

H2O

+

KOH示意圖實驗:花崗巖-H2O壓力和組成的影響溫度與組成的影響Arc

magmatism

at

convergentplate

marginsSlab

dehydration:Slab

fluids:Aqueous

solutions

rich

in

Cl,

S,

large

ionlithophile

elements

(LILE:

Rb,

K,

Cs,

Ba,

andSr),

Li,

B,

Pb,

As,

and

Sb,

and

metals.Oxidizing

(seafloor

alteration).Partial

melting

ofthe

mantle

wedge:Primary

melts:High-Mg

basalts

(Arculus,

1994;

Thirlwall

et

al.,

1996).1.2–2.5

wt.

%

H2O

(Sobolev

&

Chau on,

1996).Oxidized

(up

to

FMQ+2)

(Brandon

&

Draper,

1996).S-rich

(up

to

3000

ppm)

(de

Hoog

et

al.,

2001).Metalliferous

(undepleted).High

oxidation

stateand

S

content

of

arcmagmas,

and

relatedporphyry

Cu

deposits:Sulfur

is

predominantlydissolved

in

arc

magmasas

SO2,

so

magmaticsulfides

arenot

formed

inabundance.Chalcophile

andsiderophile

elementstherefore

behavepatibly,

and

remainin

the

melt

until

late-stagevolatile

exsolution.Hedenquist

&

Richards

(1998)Behaviour

of

chalcophile

and

siderophile

metals

(Cu,Au,

PGE)

in

pri rc

magmas

is

strongly

controlledby

the

presence

and

amount

of

sulfide

phases

(meltsor

minerals)

in

the

mantle,

into

which

these

elementswill

preferentially

partition

(vs.

a

silicate

melt

or

mineral).Chalcophile

andsiderophile

metal(Cu,

Au,

PGE)content

of

primaryarc

magmasCu-ri

agmascan

form

inthepresence

of

upto

1wt.%

S

in

themantlesource(R

≥

100).Au-ri

agmasform

when

residualsulfideabundancefalls

below

~10ppm

(R

≥

105).Partitioning

of

chalcophile

metals

between

magmaand

sulfideSubductionPorphyry

Cu

potentialmagmas,

high

sulfidationepithermal

Cu-Audeposits.造山帶型金礦床成礦模式板片反轉(zhuǎn)軟流圈上涌俯沖反轉(zhuǎn)

大陸地殼伸展AuAu增生洋殼島弧Hg-SbAu地殼加厚

地幔柱/俯沖地幔柱洋脊俯沖伸展Au造山帶型金礦床成礦模式軟流圈上涌地幔巖石圈拆沉軟流圈上涌Au軟流圈上涌AuAu地幔巖石圈侵蝕造山帶型金礦床成礦模式造山帶型金礦床的分布造山帶型金礦床的分布板塊俯沖與

造山帶型金礦床的形成板塊俯沖與

造山帶型金礦床的形成4

熱水溶液中礦物的溶解度礦物溶解度與礦石結(jié)構(gòu)礦物溶解度與礦石結(jié)構(gòu)極度過飽和：膠狀顆粒近平衡：等軸或長軸狀晶體礦物溶解度與礦石結(jié)構(gòu)花崗巖型鈮鉭礦床巖漿成因的實驗F：對與巖漿作用有關礦床的主要圍巖蝕變的解釋logmSiO2012345678SiO2NaAlpHMg400

oC5

kbar450

oC10

kbar500

oC15

kbar550

oC20

kbar-log

concentration

(mol/kg)Ca綠片巖相綠簾藍片巖相榴輝巖相m=0.001+0.0254

(aNaCl

)1/4(aH2O)1/25

流體體系熱力學性質(zhì)人工流體體-實驗技術人工流體體-實驗技術人工流體體-實驗技術人工流體體-實驗技術人工流體體-實驗技術人工流體體-研究流體相平衡人工流體體-研究流體PVT性質(zhì)H2O-NaCl-CO2體系理想相圖S idt,

1997H2O-NaCl-CO2體系相圖實驗驗證H2O-NaCl-CO2體系相圖研究：礦床形成壓力的估算6

硫化物體系相關系硫化物是金屬礦床中十分常見礦物：Kullerud(1953)通過實驗研究提出，與FeS平衡的閃鋅礦

的含量可用于確定礦物的形成溫度干體系Fe-Zn-S“干體系”和熱液體系實驗研究基本否定了利用閃鋅礦含量作為地質(zhì)溫度計的可能性，實驗中又發(fā)現(xiàn)閃鋅礦＋磁黃鐵礦＋黃鐵礦組合中的閃鋅礦成分和壓力關系密切閃鋅礦

地質(zhì)壓力計閃鋅礦地質(zhì)壓力計的應用實例閃鋅礦地質(zhì)壓力計的應用實例閃鋅礦地質(zhì)溫度和壓力計的應用注意事項趙斌等.

1995.

高溫高壓實驗地球化學. :

科學Valyashko

VM.

2008.

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