矿床地质

作者：王续文,李宇轩,安芳

单位：大陆动力学国家重点实验室 西北大学地质学系, 陕西 西安 710069

关键词：Fe同位素,岩浆-热液成矿系统,地球化学行为,应用研究现状,

基金：本文得到国家自然科学基金项目（编号：42273062、42130102）和西北大学地质学系科研基金项目的联合资助

铁元素是岩浆-热液成矿系统中参与成矿的重要金属元素之一，岩浆-热液矿床中富铁矿物（黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、斑铜矿、毒砂、菱铁矿）的δ56Fe值变化较大（-2.07‰~+1.58‰），指示铁同位素在岩浆演化、流体出溶和热液演化过程中均存在明显的分馏，因此，在约束岩浆-热液成矿系统中成矿金属的迁移-富集-沉淀过程和示踪成矿物质来源方面具有巨大的应用潜力。通过整理和分析前人研究资料，文章总结了岩浆-热液成矿系统岩浆演化、流体出溶和热液演化过程中铁同位素地球化学行为的研究现状。岩浆演化过程中铁同位素会发生显著分馏，如部分熔融过程中，熔体相比残余固相富集重铁同位素；矿物分离结晶会引起残余熔体铁同位素组成的变化，主要受含Fe2+或Fe3+矿物结晶的影响，如磁铁矿分离结晶会导致残余熔体铁同位素组成变轻，总体反映岩浆氧化还原状态对铁同位素分馏的主要控制作用，因此，含矿岩体铁同位素组成及其变化可用于确定岩浆的氧化还原状态。流体出溶是含矿岩浆演化成为岩浆热液矿床的关键过程，出溶流体相对于母岩富集轻铁同位素，但实验研究表明出溶流体铁同位素组成可能受其中铁的迁移形式、与流体平衡的含Fe2+或Fe3+矿物的比例、相分离和流体混合等多种因素影响。热液演化过程中，含铁热液矿物沉淀会引起流体铁同位素组成的变化，磁铁矿沉淀会导致流体富集轻铁同位素，而含铁硫化物（如磁黄铁矿）沉淀则会使得流体逐渐富集重铁同位素，显示热液流体氧化还原状态对铁同位素分馏的控制作用。由于黄铜矿被认为可以有效记录流体的铁同位素组成，其铁同位素值被用于区分热液流体氧化还原状态。铁元素作为岩浆-热液成矿系统中直接参与成矿的元素，为直接示踪成矿物质来源提供了可能性，然而，岩浆演化、流体出溶和热液演化过程中铁同位素的明显分馏，导致利用铁同位素示踪成矿物质来源的特殊性。进一步明确流体出溶、热液演化等地质过程中的分馏规律，是利用铁同位素示踪成矿物质来源的关键。

来源：2023年第6期

《矿床地质》期刊编辑部

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