地幔流体及其成矿作用研究浅述

邓志强 段磊

摘要：地慢流体是一种以CO2-H20或C-H-O和碱金属元素以及其他挥发分F、C1、S、P、卤素等组成的流体系统。地幔流体本身具有很强的物质溶解能力、充足的物质储量、庞大的流体库和稳定的热源供给，可以为成矿作用的持续进行和形成大型和超大型矿床以及大型矿集区提供物质和能量。

關键词：地幔流体；成矿作用；

中图分类号： P611 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）04（c）-0000-00

第1章 地幔流体的基本特征

1.1地幔流体的物质组成

Bailey（1978）最早提出主要是CO2、碱质成分，H2O、Al、Fe、Mn、Ca、Ti、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Y、La等，及高浓度C、卤素和N2；更多学者（Wyllie，1987； Pasteris，1987；孙丰月等，1995）倾向于C-H-O体系。总体上可以认为地幔流体是一种以C-H-O或CO2—H20为主、含挥发组分F、Cl、S、P、卤素等组成的流体系统。

1.2地幔流体的识别特征

地幔中含有一定数量的碳元素，实验表明地幔包体中δ13C数据变化很大，其范围大致与金刚石中含量相同。另外，δ13CPDB和δ18OSMOW的值分别在-4‰～-8‰和6‰～10‰之间，可以判定CO2气体源于地幔；稀有气体中，3He/4He的值在大气中为1.4×10-6，壳源3He/4He的值为2×10-8～n×10-7的范围，3He/4He的值在幔源为1.1×10-5，因此根据包裹体的3He/4He值可以判断流体的来源，40Ar/36 Ar也有相似的规律。脉石矿物中REE的含量，不同稀土元素含量等标志也能作为判别流体来源的手段。

第2章 地幔流体的成矿原理

地幔流体本身具有很强的物质溶解能力、充足的物质储量、庞大的流体库和稳定的热源供给，可以为成矿作用的持续进行和形成大型和超大型矿床以及大型矿集区提供物质和能量，因此地幔流体一方面可以本身成矿。另外地幔流体在成矿过程中提供成矿物质：作为超临界流体，地幔流体具有极强的溶解和运输能力，可以溶解和迁移地幔中成矿元素并在地表有利位置形成大型、超大型矿床。

地幔流体交代作用的基本类型为：（1）原地地幔交代作用：地幔流体在地幔中进行的交代作用。（2）上升过程中的地幔交代作用：地幔岩包体被寄主岩浆携带上升过程中所遭受的地幔流体交代作用。（3）地壳中的地幔交代作用：地幔流体穿过莫霍面在相应于岩石圈地壳的物理化学条件下对地壳物质产生的交代作用和成岩成矿过程。

第3章 地幔流体参与成矿的实例研究

地质学家们发现相当多的大型、超大型矿床的形成都离不开地幔流体的作用，在我国最具代表性的矿床包括四川冕宁稀土矿床。

冕宁稀土矿床位于攀西裂谷带的北段，矿区出露地层仅有中泥盆纪的泥砂碎屑岩、碳酸盐岩和第四纪的洪积、坡积物。构造以北东向断裂为主。岩浆岩广布，有燕山期的冕西花岗岩体，喜马拉雅期的碳酸岩与正长岩，以及少量时代不明的玄武岩和流纹岩。矿石类型主要为伟晶岩型，少量为细网脉型，矿石矿物主要为氟碳铈矿，脉石矿物以萤石、重晶石、方解石、石英、云母和霓辉石为主。（刘丛强，2004）

能够证明地幔流体参与了该矿床成矿的证据有：

（1）有深大断裂构造背景：矿区哈哈断裂带控制着本区幔源岩浆活动和稀土成矿作用；（2）伴随幔源岩浆活动：与稀土矿化时空上密切相关的岩石为碳酸岩和正长岩。碳酸盐岩组合为碳酸岩一正长岩，矿物组合为方解石-霓石-霓辉石-钠铁闪石-云母-正长石；岩石富含Sr、Ba、REE等不相容元素，C、O、Sr、Pb同位素比值的研究均证明岩石源于交代富集地幔；（3）大型一超大型矿床或矿集区：该矿床规模达大型，同时该区与喜马拉雅期正长岩-碳酸岩有关的稀土矿化已形成了大型矿床和矿集区；（4）多种围岩蚀变作用并存：围岩蚀变强烈，类型多样、具多期多阶段性。区内围岩蚀变分为四个阶段：1）岩浆晚期或岩浆期后的K、Na交代作用（黑云母化、钠铁闪石化和钠长石化）；2）岩浆期后中低温热液交代作用（霓石-霓辉石化、方解石化、硅钛铈矿和氟碳铈矿化）；3）低温热液交代作用（包括绢云母化、黑云母化）；4）表生变化（氧化作用和溶解淋失作用）；（5）该矿床为中-高温热液矿床：包裹体测温结果显示，流体-熔融包裹体的均一温度一般大于450℃，变化范围较宽，且不同矿物中的流体包裹体的均一温度差别较大，石英、萤石和氟碳铈矿中的流体包裹体的均一温度一般大于250℃，方解石中的流体包裹体的均一温度在200℃左右；（6）H2O和CO2是成矿流体的重要组分：不同矿石类型、不同矿物中各类包裹体的气相成分以H2O和CO2为主；成矿流体总体为Na+-K+-CI--F—SO42--CO2-H2O溶液；表明H2O和CO2是成矿流体的重要组分；（7）成矿物质和成矿流体幔源性：结合矿区碳酸岩、正长岩、稀土元素含量分析及其对应的Pb、Sr同位素比值的比较，综合得出冕宁稀土矿床的成矿物质及成矿流体均源于地幔。

综合以上证据，不难得出地幔流体广泛参与了四川冕宁稀土矿床的成矿作用，而且是其最主要的成矿物质和流体来源。

总结

地幔流体是一种极为重要的成矿流体，流体本身具有很强的物质溶解能力、充足的物质储量、庞大的流体库和稳定的热源供给，可以为成矿作用的持续进行和形成大型和超大型矿床以及大型矿集区提供物质和能量。地幔流体一方面可以本身成矿，另一方面在成矿过程中提供成矿物质、提供成矿流体、还为成矿过程提供碱质和硅质。地幔流体在四川冕宁稀土矿床的形成过程中起到了极为重要的作用。

由于时间有限和个人对地幔流体及其成矿相关知识研究的深入远远不够，在对地幔流体的认识以及其参与成矿的过程的理解上有不够全面的地方，恳请读者进行批评、指正。

参考文献

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