EPSL:岩体顶部热液流体循环对流对成矿的重要意义
要形成一个大型且高品位的热液矿床,富含金属的流体流动必须集中在一个有限的空间,并与有效的沉淀和捕获机制相结合。为了搞明白热液矿床形成机制,我们必须足够认识成矿流体,首先驱动流体的动力学机制是什么?进而确定流体运移的方向和速度。
在热液矿床中,由长英质岩浆侵入岩触发和驱动的矿床是重要经济金属的主要来源,包括铜、钨、锡、钼和金(Hedenquist and Lowenstern, 1994; Cerný et al., 2005)。首先,岩浆入侵,含矿流体释放,进而冷却成矿是大家目前共识之处。然而,岩浆-热液系统中金属输运的另一个重要过程是在侵入体与其宿主岩石之间的热对比驱动下,在深成岩体周围形成大型对流单元。这种对流流体流动能够从围岩中调动大量的流体,对流体流动模式有显著影响(Norton and Cathles, 1979; Eldursi et al., 2009)。更为具体的说,大的矿床往往集中在小岩体或岩株顶部,也就是小岩体成大矿,充分说明了岩体顶部热液流体循环对流对成矿的重要意义。
对矿物结构的分析对流体运移方向和速度有着重要的指示意义
在本文,作者对电气石生长环带进行了结构分析,以解释在Panasqueira(葡萄牙著名脉状钨锡矿)岩浆-热液阶段开始时的流体流动。这种结构分析与电气石生长带的微量元素分析相结合,以限制电气石结晶流体的化学特性。
Panasqueira钨矿是一个具有历史意义的世界级钨矿脉,其特点是拥有保存完好的岩浆-热液管道系统。该矿床是世界上最具记录和特征的矿床之一,是研究岩浆热过程导致锡-钨矿床形成的理想地点(Thadeu, 1951;Kelly和Rye, 1979年,1989;Polya等人,2000年;Foxford等人,2000年;Lecumberri-Sanchez等,2017;Codeco等,2017)。基于流体流动的方向和速度估计的结果,本文作者讨论了关键参数控制不同尺度下流体流动的行为,如:(1)花岗岩在成矿过程中的作用极其空间物理定位,(2)流体超压条件对静脉开放的影响,以及流体在围岩中形成蚀变晕,和(3)通过流体流速限定W-Sn成矿所需的时间。
通过对热液脉中和花岗岩中电气石进行系统采样,注意!!!采样需要记录电气石的原始产状,这一步骤对流体方向的判别具有重要意义。进而分析不同电气石不同环带中微量元素的变化,作者将该矿床的流体事件分为两个阶段:
第一阶段:电气石的核心部分结晶有关,涉及富硼流体的初始流动。在围岩中电气石结晶过程中,变质沉积岩主岩部分缓冲了这些流体的铝、镁和铁。第一次流体脉冲似乎与任何钨锡矿化无关。这与电气石核心部位中微量元素含量低是一致的。作者没有关于第一个脉冲的流体流动方向的信息。但是,化学物质脉电气石岩芯与贫锂花岗岩的平衡岩石表明,第一阶段可能与花岗岩结晶过程中岩浆流体的首次析出有关。
第二阶段:由电气石生长带记录,与矿脉系统中富含矿化(Li–K–Na–Sn)的流体流动有关。外部对流流体和花岗岩结晶释放的岩浆流体在岩体顶部,导致花岗岩顶部的大面积云英岩化。这种聚焦液体流体被注入到矿脉系统中,其显著的水平渗透率各向异性导致沿矿脉平面的水平流体流动。变质沉积岩主岩的低渗透性促进了流体压力的增加,当流体压力达到超静水压力之后,最终导致矿脉张开。矿脉(10−4至10−3ms−1)与蚀变围岩(10−6至10−5 ms−1)之间的速度对比强调了这种强烈的渗透性对比,并表明流体流动主要是通过裂隙进入矿脉系统的。成矿流体的这种渠化作用矿脉通过有效的金属迁移到构造圈闭中,有助于形成高品位矿床。矿脉中的超压条件增强了流体与岩石的相互作用,并引发了普遍的流体迁移到围岩中。根据Lecumberri Sanchez等人,(2017)提出的变质沉积岩围岩主要受电气石化和白云母化反应的影响,电气石化和白云母化反应是黑钨矿沉积的关键,通过向流体中释放铁。最后,流体向围岩逸出在这项研究中观察到的可能是黑钨矿沉积的一个关键机制,通过促进流体-岩石相互作用。



