成矿流体来源、演化和萤石成矿作用机制

生物学教育属于理工类专业吗?~

生物科学专业包括了生物科学和生物技术两个专业方向，这些专业学科主要培养学生学习生物科学技术方面的基本理论、基本知识。
单独的生物系属于理科，自然科学6大学科之一，毕业后是理学学士。
但是有很多生物相关专业是属于工科专业，例如生物工程，生物信息技术，生物化学工程之类的专业。

1、通信工程
通信工程专业（Communication Engineering）是信息与通信工程一级学科下属的本科专业。该专业学生主要学习通信系统和通信网方面的基础理论、组成原理和设计方法，受到通信工程实践的基本训练，具备从事现代通信系统和网络的设计、开发、调测和工程应用的基本能力。

2、软件工程
软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。
在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件有电子邮件、嵌入式系统、人机界面、办公套件、操作系统、编译器、数据库、游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，如工业、农业、银行、航空、政府部门等。

3、电子信息工程
电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。
电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。
本专业培养掌握现代电子技术理论、通晓电子系统设计原理与设计方法，具有较强的计算机、外语和相应工程技术应用能力，面向电子技术、自动控制和智能控制、计算机与网络技术等电子、信息、通信领域的宽口径、高素质、德智体全面发展的具有创新能力的高级工程技术人才。

4、车辆工程
车辆工程专业是一门普通高等学校本科专业，属机械类专业，基本修业年限为四年，授予工学学士学位。2012年，车辆工程专业正式出现于《普通高等学校本科专业目录》中。
车辆工程专业培养掌握机械、电子、计算机等方面工程技术基础理论和汽车设计、制造、试验等方面专业知识与技能。
了解并重视与汽车技术发展有关的人文社会知识，能在企业、科研院（所）等部门，从事与车辆工程有关的产品设计开发、生产制造、试验检测、应用研究、技术服务、经营销售和管理等方面的工作，具有较强实践能力和创新精神的高级专门人才。

5、土木工程
土木工程（Civil Engineering）是建造各类土地工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象。
即建造在地上或地下、陆上，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。
土木工程是指除房屋建筑以外，为新建、改建或扩建各类工程的建筑物、构筑物和相关配套设施等所进行的勘察、规划、设计、施工、安装和维护等各项技术工作及其完成的工程实体。

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一、成矿流体来源和演化

如前所述，苏-查矿床是苏-查地区萤石矿床中的典型代表，本节主要以苏-查矿床为代表，并兼顾 敖包吐矿床和贵勒斯泰矿化点，分析其成矿流体的来源和演化，探讨萤石成矿作用机制和过程。

苏-查矿床萤石流体包裹体中富液相的Ⅰ类包裹体的均一温度为120～380℃，分布在两个温度区 间，即120～260℃和340～380℃，以前者为主。其盐度分布在0.18％～10.98％ NaCleq之间，主要 分布在2％NaCleq左右，因此，富液相的Ⅰ类包裹体可能代表了低温、低盐度的流体端员。包裹体 的均一温度均小于400℃，指示在这样的温度条件下，岩石处于脆性状态下，其压力体系应该为静水 压力体系，对应的包裹体最小捕获压力为160×10⁵ Pa，其形成的深度为1600 m。苏-查矿床中含石盐 子晶的Ⅲ类多相包裹体，其子晶熔化温度小于均一温度，气泡消失后达到完全均一，包裹体的均一温 度变化范围为396～436℃，盐度分布在29.47％～47.95％NaCleq之间，主要分布在36％～40％Na- Cleq之间，因此，含石盐子晶的Ⅲ类多相包裹体可能代表了高温、高盐度的流体端员，反映了成矿 流体属于岩浆水来源。包裹体的压力估计表明，其压力属静岩压力体系，最小捕获压力为270× 10⁵Pa，对应的深度为1100 m。由此可见，苏-查矿床的成矿流体存在高温、高盐度的岩浆来源流体和 低温、低盐度的大气降水来源流体两个端员。

通常认为岩浆出溶流体的整体盐度（bulk salinities）一般在2％～10％NaCleq之间（Hedequist et al.，1997），岩浆流体组成的变化与流体从熔体中的出溶和流体的不混溶作用有关，因此，高盐度的 流体的形成可以由具有整体岩浆水组成的岩浆流体在上升过程中，通过流体的相分离演化而来（Hedequist et al.，1997）。高盐度、高温流体端员的发现从流体演化的角度，指示了苏-查萤石矿床是 与岩浆活动有关的岩浆热液矿床，而不是热水沉积矿床。

苏-查萤石矿床的各类包裹体的压力分析结果表明，流体的演化过程中经历了静岩压力和静水压 力的转换，因此，可以推测Ⅰ类富液相包裹体所代表的低温、低盐度成矿流体可能是高盐度、高温的 流体在经历了压力体系的转变后，进入苏-查层间破碎系统，并与处于静水压力体系下的大气降水混 合、降温形成的。

苏-查矿床中存在富CO₂的Ⅱ类包裹体，其气相分数变化较大，具有不同的部分均一方式，指示 了原始流体发生了不混溶分离（卢焕章等，2004）。造成流体相分离的作用机制可能有流体的突然减 压，或者高温、高压流体与大气降水（或其他低温流体）的混合，或者是流体成分的变化导致流体 中某些组分的增加或减少造成流体的不混溶分离大量气体逸出，矿物捕获了这种沸腾的流体（液相 ＋气相），形成了一系列充填度变化较大的包裹体群。对苏-查萤石矿床来讲，CO₂包裹体的捕获可能 是岩浆流体与大石寨组第三岩性段底部的大理岩透镜体反应的结果。流体的不混溶现象表明包裹体的 均一温度就是形成温度，而包裹体中的压力就等于在此温度时的蒸气压。该类包裹体由于测试数量较 少（只有2个），其均一温度在280～312℃之间，对应的捕获压力在70×10⁵Pa附近，其捕获深度为 700 m。

对于敖包吐萤石矿床而言，其萤石的流体包裹体类型单一，为富液相的气-液包裹体。包裹体的 显微测温结果表明，均一温度分布在148～355℃之间，主要集中在148～260℃之间，其峰值温度为 160～180℃；根据冰点温度计算的包裹体的盐度基本上都小于1％NaCleq，因此，可以认为敖包吐矿 床的成矿流体为低温低盐度的流体。包裹体类型单一，没有发现富气相包裹体类型，指示了成矿流体 没有发生过相的分离作用，所有的包裹体测试数据点在T-w-ρ图解中（见图5-6）均沿着温度降低 的方向排列，说明温度的变化是敖包吐成矿流体演化的主要特点；包裹体的均一温度小于400℃，指 示了流体的演化过程中，围岩处于脆性状态，其包裹体的压力体系应该为静水压力体系。在上述认识 的基础上，可以推测，敖包吐萤石矿床的成矿流体同样可能是高温、高盐度的成矿流体在经历了静岩 压力体系向静水压力体系转换后，沿大石寨组第二、第三岩性段之间的层间破碎带迁移，同时与大气 降水混合、降温形成的。

贵勒斯泰萤石流体包裹体的研究结果表明，萤石中包裹体全部为气-液二相包裹体，其均一温度 在152 ～217℃之间，其盐度分布在0.18％～2.24％NaCleq之间，反映了其成矿流体与敖包吐矿床一 样是低温、低盐度的流体，经历了相同的流体演化的过程。在这个过程中流体温度的降低是主要特征（见图5-8）

二、萤石的成矿作用

苏-查萤石矿床的包裹体显微测温结果和气、液相色谱群体分析表明，成矿流体属于NaCl-H₂O -CO₂体系，存在高温、高盐度和低温、低盐度两种端元流体类型。CO₂包裹体的存在指示流体发生 了不混溶作用，流体静岩压力和静水压力的交替，指示了流体体系的相分离是CaF₂从流体中沉淀的 重要机制。而造成流体的相分离的主要原因可能是成矿流体与大石寨组火山岩和大理岩发生水岩反应 的结果。

包裹体的液相离子色谱分析结果表明，成矿流体阳离子以Na^＋为主，阴离子以

内蒙古苏莫查干敖包超大型萤石矿集区产出环境、地质特征和成矿机理

为主，大量

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的存在表明流体在成矿期间处于高氧化状态（高氧逸度），这与苏-查矿床萤石稀土元素配分形 式具有普遍的Ce的负异常相一致（见第四章）。包裹体的气相色谱分析结果表明流体中气相成分主 要是H₂O（＞96％），并且含有一定的CO₂（1％左右）、少量的O₂。

萤石的包裹体氢-氧同位素研究表明（见图5-7），成矿早期的萤石的δ¹⁸O呈现水平的交换趋势，反映了流体的混合作用以及成矿流体与围岩的水岩反应是其成矿的主要机制（Hedenquist et al.，1994）。相比之下成矿晚期的萤石样品主要分布在大气降水线附近，反映成矿流体主要是大气降水为 主要来源的混合流体。所有包裹体样品在均一温度和盐度协变图上（见图5-4）沿降温方向分布，表 现出晚期的萤石成矿作用中起主导作用的是流体中温度的下降。

苏-查矿床萤石矿脉的上、下盘围岩发生了广泛的围岩蚀变，主要蚀变类型为大石寨组流纹斑岩 和碳质板岩的高岭土化和大理岩的萤石化（见第三章）。矿脉围岩蚀变带的矿物组合和蚀变程度是由 围岩的矿物组成和流经围岩的成矿流体的性质、组成和数量决定的，代表了热液流体的活动路径，是 不同矿床类型的找矿勘查标志，同时是深入研究成矿流体的性质、组成和沿控矿构造迁移的标志和载 体，是理解成矿物质从成矿流体中沉淀析出、富集堆积机理和过程的一把有力的钥匙（Meyer et al.，1967；Rose et al.，1979；Reed，1997；Robb，2005）。高岭土蚀变现象指示了成矿流体具有酸性和氧 化的特点，流体与大石寨组的中酸性火山岩发生了高比值水岩反应，是流纹斑岩中钾长石水解作用的 结果，这个过程是等化学反应（isochemical）的过程。其机制如下：

（1）岩浆流体的出溶遵循Burnham模式（Burnham，1967，1979），通常在岩浆结晶的早期或晚 期，在花岗岩类侵入岩的顶盖穹窿部位，形成水饱和的甲壳（H₂O_-saturated carapace）。岩浆出溶的 流体沿着岩浆房上部的角砾岩筒和石英细脉上升到周围的地层中去，然后沿地层中的构造薄弱面或大 断裂继续上升。在这个过程中水发生了水解作用（hydrolysis），即水分子中的一个或全部的O -H键 断裂，H₂O以H^＋的形式存在，从而对硅酸盐产生蚀变作用；同时大量的Si以可溶性硅酸的形式进入 流体，而流体也因此变成酸性（Robb，2007），其化学反应是：

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（2）酸性流体对大石寨组流纹斑岩和流纹质凝灰岩产生蚀变作用，其结果是流纹岩和凝灰岩中的钾长石产生破坏形成白云母，随着蚀变作用继续进行，白云母变成高岭土；而大石寨组大理岩也在 酸性流体的作用下发生分解析出Ca^2＋，同时释放出CO₂，Ca^2＋和流体中的F-反应形成CaF₂，流体中 的CaF₂则进一步饱和。这个过程随着H^＋的不断消耗，流体渐渐由酸性转化为中性，钾长石破坏性 蚀变的速率也逐渐降低，直至停止，其化学反应是：

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Reed（1982，1997）和Robb（2005）指出，热液流体沿构造通道的迁移过程伴随着流体化学梯 度演化，因此，围岩蚀变在动力学的意义上可以认为是不断变化的水/岩比值的函数。流纹斑岩中钾 长石的水解作用指示了流体与围岩水岩反应中水岩比是较高的，流体的pH较小，表现为酸性状态，并且随着水岩反应的进行，流体中H^＋不断消耗，pH逐渐加大；在这种氧化的环境中硫只能以S^6＋的 价态存在，这与包裹体的液相离子色谱的分析结果相一致，流体中主要阴离子为 。

Richardson et al.（1979a，b）指出，萤石的沉淀可以是成矿流体与围岩反应形成的，流体中pH 的变化会导致萤石的沉积。CaF₂在酸性溶体中有较高的溶解度，当流体pH从酸性变化为中性时，萤 石的溶解度会降低大约100 mgCaF₂/kg H₂O。实验表明（Richardson et al.，1979a），在200℃温度条 件下，pH为5时，在离子浓度为2.0M的NaCl-H₂O溶液中萤石的溶解度为63 mg CaF₂/kg H₂O，而 在pH为3时，其溶解度为104mg CaF₂/kg H₂O，显见流体中由于水岩反应导致的pH的变化是萤石溶 解度变化的重要因素，也是导致苏-查早期萤石沉淀、堆积的主要因素。

对于成矿晚期的流体，氢-氧同位素和包裹体测温都表明成矿流体为低盐度的（约2％）以大气 降水为主要来源的流体体系。实验表明（Richardson et al.，1979a）对于2M CaF₂饱和的NaCl-H₂O 溶液而言，在温度从266～100℃的降温过程中，溶液中CaF₂的溶解度会降低近20 mg/kg H₂O。这种 饱和流体中的溶解度的降低幅度随盐度的增加而增加，流体的盐度到4M时，同样温度的降低从流体 中沉淀的CaF₂可以达到60mg/kg H₂O。流体的混合实验表明对于CaF₂饱和的NaCl-H₂O体系，流体 的稀释过程（可以模拟高盐度流体与低盐度的大气降水的混合过程）（Richardson et al.，1979a）基 本上是一种萤石的溶解而不是沉淀的机制，饱和的流体由于稀释而变得不饱和；而对于含有CaCl₂或 者CaCl₂＋MgCl₂的卤水溶液，少量纯水的加入可以使得混合溶液变成萤石的过饱和溶液，析出0.1～ 1.2mg/kg H₂O的萤石，这个数量远小于饱和流体由于温度的降低而沉淀的萤石数量，而当更多的水 与卤水混合时，混合液又变得CaF₂不饱和。由此可见，流体的混合基本上是萤石的溶解而不是沉淀 的机制，苏-查矿床晚期萤石的结晶沉淀的主要因素是低盐度流体（大约2％）温度降低的结果。

对于敖包吐萤石矿床和贵勒斯泰萤石矿化点而言，流体包裹体研究结果表明，其成矿流体主要是 以大气降水为主要来源的低温、低盐度流体，结合上述讨论结果，认为这两个矿床（矿化点）的成 矿流体中温度的降低是CaF₂从流体中沉淀析出、堆积成矿的主要机制。

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