《表2 LA-ICP-MS测试花岗质熔体中流体包裹体数据及包裹体信息a)》

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《基于新的合成流体包裹体方法对成矿金属在熔体-流体相间分配行为的实验研究》


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a)表中Sn的含量单位为ppm,其他为wt%.“<”表示低于检测限;“–”表示无法计算.到边部距离指流体包裹体到淬火硅酸盐玻璃珠边缘的距离

由于锡容易与实验采用的贵金属容器形成合金,尤其是高温下长时间的反应会使体系中的Sn大量丢失,且因锡在熔体中扩散速率较慢,缩短实验时间则可能导致实验体系内部不平衡,因而以往对锡在熔体-流体相间分配的实验数据较少.从有限的分配系数数据来看,Nekrasov等(1980)开展的锡在熔体-流体相间分配实验受锡与贵金属合金效应影响明显,导致所获数据重现性很差(Keppler和Wyllie,1991);而尽管Keppler和Wyllie(1991)在实验过程中通过在铂管内壁镀锡膜的形式,试图阻止锡与铂之间的合金效应,但实验过程中仍难以避免锡与铂的合金效应,从而导致实验数据较为离散(Keppler和Wyllie,1991).Hu等(2008)则采用了与Keppler和Wyllie(1991)类似的实验方法和流程开展了熔体组分变化对锡分配系数的影响,尽管作者提出由于熔体中锡含量很低(<(561±30)ppm),质量平衡计算显示合金效应很小,对实验结果影响很小,但该项研究也没有深入评估合金效应的影响,尤其是实验本身分配系数很小的情况下,低程度的合金效应也会对实验结果产生重要影响.而如前述及,Sch?fer等(1999)和Schmidt等(2020)采用的方法合成流体包裹体体积太大,实验及分析测试过程亦存在不少问题,难以保证实验结果的准确性和精度.为了在硅酸盐玻璃中合成体积较小的包裹体,以便于在短时间内达到流体-熔体相平衡,并能使用匹配的激光斑束对整个包裹体进行剥蚀分析,我们通过一系列对比实验研究发现,初始硅酸盐玻璃颗粒的大小是控制硅酸盐玻璃中合成流体包裹体体积大小最重要的因素,当初始硅酸盐玻璃颗粒的大小为200~400μm时淬火硅酸盐玻璃中流体包裹体的直径主要集中于10~40μm,并且数量适中,便于开展LA-ICP-MS分析.我们使用这一新的实验方法初步开展了锡在熔体-流体相间的分配系数测定实验,在全面评估方法有效性的基础上,获得与自然体系成锡花岗岩流体出溶时,锡在流体相与熔体相间分配系数(5.4±0.7,表2)比以往相近物化条件下获得的锡在流体-熔体间分配系数高1~2个数量级(Keppler和Wyllie,1991;Hu等,2008;陈子龙和彭省临,1994;彭省临等,1995;王玉荣等,2007;唐勇等,2010),而与相似条件下自然体系共存流体包裹体和熔体包裹体获得的锡的分配系数接近(6.7±2.6,Zajacz等,2008)(图4d),说明我们采用的方法可以有效获得锡在熔体-流体相间分配系数,同时也初步为大多数锡矿床的岩浆热液成因提供科学依据.但针对富含F、B等挥发组分成锡矿花岗岩浆体系,锡在熔体-流体相间的分配系数如何受体系氧逸度、挥发分及岩浆组分的制约,出溶流体中锡以何种络合物形式存在仍需要基于控制变量法开展系统的研究.