斑岩铜矿热液流体的K-Mg同位素示踪
发布时间：2021-02-27 19:02
文章系统分析了德兴斑岩铜矿热液蚀变岩的K-Mg同位素组成,发现蚀变斑岩和围岩的K-Mg同位素组成变化显著,其中δ41K值为-1.02～0.38‰,δ26Mg值为-0.49～0.32‰.除少量蚀变岩具有异常低的K-Mg同位素值外,大多数蚀变岩的K-Mg同位素值都高于相应的上陆壳基线值.这指示了在热液蚀变过程中,蚀变产物尤其是层状硅酸盐矿物优先富集重的K-Mg同位素.德兴斑岩铜矿蚀变岩的K-Mg同位素值与其K-Mg含量以及矿物学特征之间无相关性,可能指示了具有不同物理化学性质或同位素组成的流体作用.基于蚀变岩的K-Mg同位素特征,在德兴斑岩矿床中识别出了至少三种不同的热液流体.研究显示K-Mg同位素可用于示踪复杂热液体系中的不同地质流体.
【文章来源】：中国科学:地球科学. 2020,50(02)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
德兴斑岩矿床地质简图
白云母和金云母具有不同的晶体结构,前者为二八面体型云母,后者为三八面体型云母(Bailey,1984).如果岩石热液蚀变过程中K同位素分馏主要受矿物结构控制,则有理由推测二八面体型白云母和三八面体型金云母的Δ41K矿物-溶液分馏系数显著不同.然而,两个蚀变围岩样品主要含K矿物分别为白云母和金云母,但却同时具有极低的δ41K值,这种现象似乎不支持矿物学因素控制了德兴斑岩矿床热液蚀变过程中的K同位素分馏.我们需要更多的研究工作来深入探讨热液蚀变过程中K同位素分馏的矿物学因素制约.5.1.2 水岩反应过程中的K同位素分馏的流体性质因素
大量针对岩石风化过程的Mg同位素研究表明次生层状硅酸盐矿物比水溶液富集重的Mg同位素(Teng,2017),这主要是因为层状硅酸盐矿物中Mg-O键的键能比水溶液中Mg-O键更强(Li等,2014).德兴斑岩矿床中蚀变岩的δ26Mg值普遍高于新鲜岩浆岩,这与重Mg同位素优先富集在次生层状硅酸盐矿物中(如伊利石、绿泥石、白云母)相吻合.蚀变岩δ26Mg值偏离岩浆岩基线值最大可达+0.57‰(图4和6).热液实验研究显示在250℃时层状硅酸盐矿物与含水溶液之间的Δ26Mg矿物-溶液分馏系数可达+0.59‰,且这一分馏系数与层状硅酸盐矿物的结构不相关(Ryu等,2016).这些证据强有力地支持斑岩矿床中蚀变岩较高的δ26Mg值是由蚀变产物层状硅酸盐矿物比热液流体相对富集重Mg同位素所致.绿泥石族矿物和云母族矿物均含Mg,但是绿泥石的Mg含量高于白云母和伊利石(朱训等,1983).蚀变岩δ26Mg值与绿泥石(002)XRD衍射峰强度不相关(图6d),指示了绿泥石丰度并非δ26Mg变化的控制因素,这也与层状硅酸盐矿物结构与δ26Mg分馏无关的实验结果(Ryu等,2016)相吻合.值得一提的是,本研究所分析的样品中有一个蚀变斑岩样品的δ26Mg值低于岩浆岩基线值.XRD结果显示该样品中无钠长石,指示了该样品遭受了强烈的蚀变作用(图6e).这一异常低的δ26Mg值可能反映了与该样品所对应热液流体的δ26Mg值与主阶段热液流体显著不同.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Geological cycling of potassium and the K isotopic response:insights from loess and shales[J]. Weiqiang Li,Shilei Li,Brian L.Beard. Acta Geochimica. 2019(04)
[2]Molecular simulation study on K+-Cl- ion pair in geological fluids[J]. Mengjia He,Xiandong Liu,Xiancai Lu,Rucheng Wang. Acta Geochimica. 2017(01)
[3]非传统稳定同位素地球化学的创建与发展[J]. 朱祥坤,王跃,闫斌,李津,董爱国,李志红,孙剑. 矿物岩石地球化学通报. 2013(06)
[4]德兴铜厂斑岩铜（钼金）矿床蚀变—矿化系统流体演化:H-O同位素制约[J]. 潘小菲,宋玉财,李振清,胡保根,朱小云,王增科,杨丹,张天福,李岩. 矿床地质. 2012(04)
[5]成矿流体对德兴斑岩铜矿床中伊利石结晶度的制约[J]. 金章东,朱金初,季峻峰,卢新卫,李福春. 中国科学（D辑:地球科学）. 2000(05)
博士论文
[1]德兴铜厂斑岩铜矿床成矿流体地球化学及演化[D]. 金章东.南京大学 1999
本文编号：3054665
【文章来源】：中国科学:地球科学. 2020,50(02)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
德兴斑岩矿床地质简图
白云母和金云母具有不同的晶体结构,前者为二八面体型云母,后者为三八面体型云母(Bailey,1984).如果岩石热液蚀变过程中K同位素分馏主要受矿物结构控制,则有理由推测二八面体型白云母和三八面体型金云母的Δ41K矿物-溶液分馏系数显著不同.然而,两个蚀变围岩样品主要含K矿物分别为白云母和金云母,但却同时具有极低的δ41K值,这种现象似乎不支持矿物学因素控制了德兴斑岩矿床热液蚀变过程中的K同位素分馏.我们需要更多的研究工作来深入探讨热液蚀变过程中K同位素分馏的矿物学因素制约.5.1.2 水岩反应过程中的K同位素分馏的流体性质因素
大量针对岩石风化过程的Mg同位素研究表明次生层状硅酸盐矿物比水溶液富集重的Mg同位素(Teng,2017),这主要是因为层状硅酸盐矿物中Mg-O键的键能比水溶液中Mg-O键更强(Li等,2014).德兴斑岩矿床中蚀变岩的δ26Mg值普遍高于新鲜岩浆岩,这与重Mg同位素优先富集在次生层状硅酸盐矿物中(如伊利石、绿泥石、白云母)相吻合.蚀变岩δ26Mg值偏离岩浆岩基线值最大可达+0.57‰(图4和6).热液实验研究显示在250℃时层状硅酸盐矿物与含水溶液之间的Δ26Mg矿物-溶液分馏系数可达+0.59‰,且这一分馏系数与层状硅酸盐矿物的结构不相关(Ryu等,2016).这些证据强有力地支持斑岩矿床中蚀变岩较高的δ26Mg值是由蚀变产物层状硅酸盐矿物比热液流体相对富集重Mg同位素所致.绿泥石族矿物和云母族矿物均含Mg,但是绿泥石的Mg含量高于白云母和伊利石(朱训等,1983).蚀变岩δ26Mg值与绿泥石(002)XRD衍射峰强度不相关(图6d),指示了绿泥石丰度并非δ26Mg变化的控制因素,这也与层状硅酸盐矿物结构与δ26Mg分馏无关的实验结果(Ryu等,2016)相吻合.值得一提的是,本研究所分析的样品中有一个蚀变斑岩样品的δ26Mg值低于岩浆岩基线值.XRD结果显示该样品中无钠长石,指示了该样品遭受了强烈的蚀变作用(图6e).这一异常低的δ26Mg值可能反映了与该样品所对应热液流体的δ26Mg值与主阶段热液流体显著不同.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Geological cycling of potassium and the K isotopic response:insights from loess and shales[J]. Weiqiang Li,Shilei Li,Brian L.Beard. Acta Geochimica. 2019(04)
[2]Molecular simulation study on K+-Cl- ion pair in geological fluids[J]. Mengjia He,Xiandong Liu,Xiancai Lu,Rucheng Wang. Acta Geochimica. 2017(01)
[3]非传统稳定同位素地球化学的创建与发展[J]. 朱祥坤,王跃,闫斌,李津,董爱国,李志红,孙剑. 矿物岩石地球化学通报. 2013(06)
[4]德兴铜厂斑岩铜（钼金）矿床蚀变—矿化系统流体演化:H-O同位素制约[J]. 潘小菲,宋玉财,李振清,胡保根,朱小云,王增科,杨丹,张天福,李岩. 矿床地质. 2012(04)
[5]成矿流体对德兴斑岩铜矿床中伊利石结晶度的制约[J]. 金章东,朱金初,季峻峰,卢新卫,李福春. 中国科学（D辑:地球科学）. 2000(05)
博士论文
[1]德兴铜厂斑岩铜矿床成矿流体地球化学及演化[D]. 金章东.南京大学 1999
本文编号：3054665
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