[特邀报告]岩浆热液体系中萤石和磷灰石对钨迁移沉淀控制机制的实验和模拟研究

岩浆热液体系中萤石和磷灰石对钨迁移沉淀控制机制的实验和模拟研究
编号:1986 稿件编号:1120 访问权限:私有 更新:2023-04-10 23:21:10 浏览:699次 特邀报告

报告开始:2023年05月07日 15:25 (Asia/Shanghai)

报告时间:15min

所在会议:[16A] 16A、矿产与资源 » [16A-3] 16A-3 矿产与资源>构造控矿;成矿实验

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摘要
脉石矿物通常记录了成矿流体的物理化学条件,然而,它们是否能够以及如何直接影响矿石矿物的溶解沉淀目前少有研究报道。在很多大型-超大型钨矿床中,常见大量的萤石/磷灰石交代或者伴生白钨矿/黑钨矿,这些脉石矿物的存在反映出成矿热液富F/P特征;虽然酸性富F成矿热液(pH<5, mF>0.05m)能通过形成H3WO4F2-络合物而>10倍地提高钨的溶解度,但是对于萤石和磷灰石的生成是否可以直接影响白钨矿的溶解沉淀一直缺乏实验或定量研究。
针对上述问题,本研究开展了白钨矿在含氟和/或含磷溶液中的水岩反应实验,发现萤石和磷灰石的生成会从白钨矿中抢夺大量的钙离子,进而极大地提高了白钨矿的溶解度;尤其在近中性溶液中,白钨矿的溶解释放出数百ppm的钨。实验还发现萤石和磷灰石的相对含量受到流体中氟、磷含量和pH值的共同控制。在钨矿床中,萤石和磷灰石是两种重要且普遍存在的脉石矿物,因此该实验结果表明在含氟、磷的钨成矿热液中,由于磷灰石和萤石的生成会抑制白钨矿的生成乃至促使白钨矿的溶解,进而使成矿热液保持较高的钨浓度。为进一步理解该机制对钨迁移和富集的控制作用,我们对钨成矿过程开展了两阶段的模拟计算,模拟中我们将富F和P的岩浆热液(0.2m F,0.005m P,450 °C),首先与低品位矿化的花岗岩(含~368 ppm W)在400 °C的条件下发生水岩反应,然后将反应后的热液以三种机制降温至300°C促使钨矿物沉淀,分别为简单冷却、与200 °C的大气降水混合或者与不同岩石发生水岩反应;作为对比同时也开展了不含F和P热液的两阶段模拟。结果显示富氟、磷的岩浆热液相对于不含氟、磷的热液,在第一阶段高温云英岩化或者钠长石化蚀变过程中,可富集近220倍的钨;在第二阶段冷却过程中最多可多沉淀近125倍的钨,并且冷却作用可能是黑钨矿沉淀的主要控制因素,而与灰岩等富钙岩石发生水岩反应则是白钨矿沉淀的主控因素。因此,成矿热液中氟、磷的含量以及pH值等均是影响钨迁移沉淀机制的重要因素,在一定条件下,富氟和磷的岩浆热液体系将高度富集钨进而有利于形成富矿。并且,这种脉石矿物和矿石矿物之间对成矿元素的竞争机制在其他成矿热液体系中也可能存在,今后的研究可能需要更多地关注这种控制机制。
关键字
钨矿,氟,热液
报告人
王新松
中国科学院地球化学研究所

稿件作者
王新松 中国科学院地球化学研究所
Williams-JonesA.E. McGill University
胡瑞忠 中国科学院地球化学研究所
蒋子琦 中国科学院地球化学
尚林波 中国科学院地球化学研究所
毕献武 中国科学院地球化学研究所
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