成矿流体系统的性质与组成( 三 ) _海底下部流体系统的演化

呷村矿床成矿流体的∑K/∑Na摩尔比变化于0.27～0.015，取其均值，∑K/∑Na=0.143 。根据成矿流体Na-K-Ca化学与成矿温度的函数关系：(Fournier and Truesdell,1973），假定该期成矿流体温度为250～320℃，估算得∑Ca/∑Na比为0.005～1.07 。取网脉矿中石英流体包裹体的∑Na/∑Mg摩尔比来代表真正成矿流体的∑Na/∑Mg，在该成矿期流体盐度为0.5～3.5mol条件下，成矿流体的∑Na、∑K、ΣCa、∑Mg浓度见表5-8 。
表5-8　几个典型含金属热流体及海水的阳离子浓度（ρB/10-6）
计算与测试结果表明，呷村矿床成矿流体为（Na＋-K+-Ca2＋）/Cl-型，流体成分既不同于嘎衣穷矿床成矿流体，又不同于日本黑矿流体，其以不含Mg而明显区别于正常海水（表5-8）。
（3）成矿流体的稀土元素浓度：别风雷等（2001）采用ICP-MS技术对呷村矿床流体包裹体中的REE进行了详细测定。表5-9列出了流体包裹体中真实REE浓度值。所有样品（La/Yb）N和Eu/Eu*均大于1 。出现碳酸盐的4160-18样品REE含量显著较其他样品高。除4160-18外，其余样品轻稀土分馏程度明显强于重稀土（（La/Sm）N＞（Gd/Yb）N）。
表5-9　石英中流体包裹体稀土元素含量及组成特征（wB/10-6）
测试所用设备为FinniganMAT公司的ELEMENT型高分辨等离子质谱仪，由中科院贵阳地化所苏文超测定，具体参数设置详见苏文超等，1998
流体中稀土元素球粒陨石标准化配分模式（图5-11）显示LREE相对富集，具明显Eu值正异常。4160-18样品中REE的高含量，表明晚期含CO2流体中、浓度增高，可能使REE的络合富集增强（王中刚等，1989；王京彬等，1991；苏文超等，1998），致使REE含量增高，并且白云石沉淀时，可能Eu2＋替代Ca2＋进入白云石而使流体Eu2＋含量降低（Michael,1991；苏文超等，1998），也可能Eu3＋+/Eu2＋原有平衡被破坏（见后述讨论）致使Eu/Eu*低于其他样品。故碳酸盐的淀出，可能是引起4160-18与其他样品不同的原因。
图5-11　呷村矿床网脉状矿石英流体包裹体中REE配分型式
呷村矿床与现代快速扩张太平洋脊（EPR13°N,EPR21°N）（Michard et al.,1983、1986）、慢速扩张大西洋脊（Campbel et al.,1988）、弧后扩张中心劳厄盆地（Fouquet and Stackelberg,1993）及其他高温地热系统（Michard,1989）相比，既有共同特征，又有明显差异。其共有特征是，这些不同时代的热水流体均具有类似的REE配分图形（图5-11,5-12），均富LREE，具明显的Eu正异常；虽然产出于不同地质环境，但却具有较高温（＞250℃）、富Cl、低pH值＜5）、低氧逸度的共同特点（Michard et al.,1983,1984,1986,1989;Von Damm et al.,1985;Campbel et al.,1988;Michael,1991;Fouquet and Stackelberg,1993）。其差异主要体现在：①∑REE总量不同，岛弧裂谷环境的呷村矿床成矿流体较其他系统的热水流体∑REE明显偏低（图5-11,5-12），慢速扩张大西洋脊含量较快速扩张太平洋脊要低，而现代弧后Lau盆地热流体稀土含量比洋脊高（Fouquet and Stackelberg,1993）；②较高温酸性大陆地热系统的Eu/Eu＊高于大洋地热系统，具有薄陆壳基底的呷村地热系统则介于两者之间，并且较高温酸性大陆地热系统的LERR富集程度最高；③不同构造背景，初始热水流体的主水-岩反应带压力不同，呷村约为30MPa（侯增谦和吴世迎等，1996），劳厄海盆约为35～40MPa左右（Fouquet and Stackelberg,1993），太平洋中脊13°N为60～100MPa（Michard et al.,1984）,21°N为40～45MPa（Von Damm et al.,1985），而慢速扩张大西洋脊23°N主反应带比EPR21°N要深2～3km（Campbel et al.,1988;Michard et al.,1984;Von Damm et al.,1985）.
（4）呷村矿床成矿流体其他物理化学参数：侯增谦等（1995）详细估计了呷村矿床成矿流体的其他组分浓度和成矿物理化学条件，在此，列简表于下（表5-10）。
图5-12　现代中高温酸性（t＞230℃，pH＜6）地热系统热水REE稀土配分型式（据Michard,1989）
EPR—东太平洋洋中脊海隆；MAR—大西洋洋中脊；SS—美国Salton湖；Mofete—意大利Phegrean区
表5-10　呷村矿床成矿流体组分浓度及物理化学参数
温度、盐度、密度根据本文分析数据，其他数据引自侯增谦等，1995
海底下部流体系统的演化根据流体包裹体寄主矿物的结晶顺序和世代，以及流体包裹体的气/液比、成分和均一温度，可以探讨冲绳海槽海底热水流体系统的形成和演化。
1.流体混合
类型Ⅲ流体包裹体主要出现于早期阶段结晶的石英和闪锌矿以及晚阶段结晶的重晶石中，并以富水及含少量的CO2和金属离子（Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋等）为特征。在均一温度与盐度关系图中，显示明显的正相关关系，并据此可识别出两个端员流体，即，高温高盐度端员和低温低盐度端员，反映类型Ⅲ流体包裹体是两种端员流体的混合产物。高温高盐度端员主要封存于早期阶段结晶的石英和闪锌矿中，均一温度变化于354～392℃之间，盐度变化于6.7%～7.5%之间，分别高于现代海底洋脊系统和弧后系统活动流体的最大温度（350℃；Campbell et al.,1988）和盐度（2.1%～7.0%;Von Damm and Bischoff,1987）。低温低盐度端员有较低的均一温度（139～230℃），大致相当于黑矿矿床的古热水系统的水-岩反应温度（Pisutha-Arnond and Ohmoto,1983）。这意味着低温低盐度端员流体可能来自同位素组成和化学成分发生改变的海水。大多数类型Ⅲ包裹体均一温度集中于230～350℃之间，盐度介于4.0%～7.5%之间（表5-3），暗示了其流体的混合成因。