长白山地区幔源捕虏体的硫化物相及其演化

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.05.002 第23卷第5期 北京科技大学学报 Vol.23 No.5 2001年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct2001 长白山地区幔源捕虏体的硫化物相及其演化 徐九华)谢玉玲)Bodnar R J2)王立权l,刘艳) I)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)Vinginia Polytechnic Instituteand State University,Blacksberg.VA24061-0420,USA 摘要长白山地区新生代玄武岩的一些层位广布地幔岩捕虏体在其橄榄石、辉石等矿物内 发现有较多的硫化物相，按产出特征可鉴别出3种类型，即早期硫化物颗粒、疏化物包裹体和 裂隙中硫化物.硫化物包表体可以单相硫化物、疏化物一硅酸盐熔体、C0一疏化物一硅酸盐熔 体形式存在.早期硫化物颗粒以磁黄铁矿为主，并发现有方黄铜矿：硫化物包裹体以镍黄铁矿 为主，并有黄铜矿、硫铜铁矿出现：裂隙中硫化物均为镍黄铁矿，并具有比硫化物包裹体高的 Ni/Fe和(Fe+N)/S值.地幔岩中存在自早期硫化物颗粒、疏化物包裹体至裂隙硫化物，Ni/Fe和 (Fe+Ni)/S比值逐渐增加的规律.这种演化不仅受温度和压力制约，而且受Ni,Fe,Cu的地球化学 特性和硫逸度的控制. 关键词地幔岩；硫化物；包表体；长白山 分类号P588.125 长白山地区不仅以中朝边境的天池火山而 物经历了局部熔融. 闻名，而且以广布的新生代火山岩和丰富的幔 本次研究的地幔岩捕虏体样品主要采自汪 源捕虏体引起中外研究者极大的兴趣.迄今为 清、二道白河、辉南等地挑选不同地区样品50 止，对该区火山岩及其幔源捕虏体的岩石学、岩 余件磨制了单面抛光的探针片，部分样品磨制 石化学、构造环境、微量元素地球化学、火山岩 成两面抛光的包裹体片.确定硫化物成分的电 年代学等都已取得了重要认识.在地幔流体 子探针(EPMA)测试在中国地质大学（北京）电 研究方面也获得了初步成果刷.但是作为地幔 子探针室进行.实验仪器为JCXA-733电子探针 流体重要组成部分的硫化物特征，至今却还无 和Link860-2能谱仪；实验加速电压15kV,探 人问津，本文将首次报道对长白山地区地幔岩 针电流2×10-A,激发束斑直径0.5mm;数据误 硫化物包裹体及其他硫化物相的研究成果. 差小于1%.确定CO2流体包裹体成分的激光拉 曼探针(LRM)和冷冻法在美国弗吉尼亚理工学 1地质概况及研究方法 Virginia Polytechnic Institute and State Univer- 长白山地区区域构造位于鸭绿江一珲春裂 sity)流体实验室进行，实验仪器是S.A.U-1000/ 谷带中，新生代以来，火山活动强烈，喷出了大 Dilor X.-Y激光拉曼探针和Linkam600冷热台. 量碱性玄武质熔岩，形成了广阔的玄武岩台地. 晚第三纪、第四纪碱性玄武岩或玄武质熔岩的 2地幔岩中硫化物相及成分 一些层位含有较多超镁铁质地幔岩捕虏体.它 2.1硫化物相和包裹体特征 们主要分布在图门江上游的延边汪清、长白山 在一些地幔岩样片中发现了各种类型的硫 北坡二道白河、西麓的辉南一靖宇等地境内地 化物相.按产出特征有3种情况：(1)寄主矿物中 幔捕虏体大小不等，直径从几厘米至几十厘米. 孤立出现的大颗粒，粒径可自10-100m.这类 捕虏体主要岩石类型为尖晶石二辉橄榄岩，部 硫化物在辉石中较常见（图1a),它们可能是寄 分为橄榄辉石岩.主要地幔岩矿物为橄榄石、斜 主矿物内早期出溶的产物或是寄主矿物形成过 方辉石、单斜辉石和尖晶石等橄榄石和辉石边 程中被捕获的早期颗粒.常为磁黄铁矿、方黄铜 部常见海绵状、不规则状玻璃质，反映了地幔矿 矿(Cubanite;(2)裂隙充填物，产于橄榄石等矿 收稿日期200002-26徐九华男，49岁，教授，博士 物晶粒边界、次生裂隙中或呈海绵状玻璃质中 ★国家自然科学基金资助课题No.49972031,49673175) 不混溶产物（图1b,c).粒径为几至几十微米不

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 扮 ” 山 玩卜 口 长 白山地区慢源捕虏体的硫化物相及其演化 徐九华 ‘ 〕 谢玉玲 ” ， 王 立权 ” 刘 艳 ” 北京科技大学土木与环境工程学院 ， 北京 晚如 难 恤 朗 落 认 一 ， 摘 要 长 白山地区新生代玄武岩 的一些层位广 布地 慢岩捕虏体 在 其橄榄石 、 辉石等矿物 内 发现有较多 的硫化物相 ， 按产 出特征可 鉴别出 种类型 ， 即早期硫化物颗粒 、 硫化物包裹体和 裂隙中硫化物 硫化物包裹体可 以 单相硫化物 、 硫化物 一 硅 酸盐熔体 、 一 硫化物 一 硅酸盐熔 体形 式存在 早期硫化物颗粒 以磁黄铁矿 为主 ， 并发 现有方 黄铜矿 硫化物包裹体 以镍黄铁矿 为主 ， 并有黄铜矿 、 硫铜铁矿 出现 裂隙中硫化物均 为镍黄铁矿 ， 并具有 比硫化物包裹体高的 许 和 十刊 值 地 慢岩中存在 自早期硫化物颗粒 、 硫化物包裹体至 裂隙硫化物 ， 许 和 叶 比值逐渐增加的规律 这种演化不仅受温度 和压力制约 ， 而且受 ， ， 的地球化学 特性和 硫逸度 的控制 关键词 地慢岩 硫化物 包裹体 长 白山 分类号 长 白山地 区 不仅 以 中朝边境 的天 池火 山而 闻名 ， 而且 以 广布 的新 生代火 山 岩和 丰富 的慢 源捕虏体引起 中外研究者极 大 的兴趣 迄 今为 止 ， 对该 区火 山岩及其慢源捕虏体的岩石 学 、 岩 石 化学 、 构造环境 、 微量 元素地球化学 、 火 山岩 年代学等都 已 取得 了重 要认识 〔，间 在 地慢流 体 研究方面也获得 了初 步成果 汇， 但是作为地慢 流体重要组 成部分的硫化物特征 ， 至 今却还无 人 问津 本 文将首次报道对长 白山地 区 地慢岩 硫化物包裹体及其他硫化物相 的研究成果 地质概况及研究方法 长 白山地 区 区 域构造位于 鸭绿江 一 挥春裂 谷带 中 新生 代 以来 ， 火 山 活动强 烈 ， 喷 出 了大 量碱性玄武质熔岩 ， 形成 了广阔的玄武岩 台地 晚第三纪 、 第 四 纪碱性 玄武 岩或玄武质熔岩 的 一些层位含有 较多超 镁铁质地慢岩捕虏体 它 们 主要 分 布在 图 门江 上游 的延边 汪 清 、 长 白山 北坡二道 白河 、 西麓 的辉南 一 靖宇 等地境 内 地 慢捕虏体大小不 等 ， 直径从几厘米 至几 十厘米 捕虏体主要岩石 类型 为尖 晶石 二辉橄榄岩 ， 部 分为橄榄辉石岩 主要地慢岩矿物 为橄榄石 、 斜 方辉石 、 单斜 辉石 和 尖晶石 等 橄榄石 和 辉石 边 部常见海绵状 、 不规则状玻璃质 ， 反 映 了地慢矿 收稿 日期 刁 一 徐九华 男 ， 岁 ， 教授 ， 博士 国 家 自然 科学基金资助课题困 一 ， 物经历 了局 部熔融 本次研究的地慢岩捕虏体样 品 主要 采 自汪 清 、 二道 白河 、 辉南等地 挑选 不 同地 区样 品 余件磨制 了单面抛光 的探针 片 ， 部分样 品磨制 成两 面 抛 光 的包裹体片 确定硫化物成分的 电 子探针 测试在 中国地质大 学 北 京 电 子探针室进行 实验仪器为 刀 电子探针 和 能谱仪 实验加速 电压 ， 探 针 电流 一 ， 激发束斑直径 们。 数据误 差小 于 确定 流体包裹体成分的 激光拉 曼探针 和冷冻法在美国弗吉尼 亚理工学 院 咫 俪 流 体实验室进行 ， 实验仪器是 一 激光拉曼探针 和 川伍 冷热 台 地慢岩中硫化物相及成分 硫化物相和包裹体特征 在一 些地慢岩样 片 中发现 了各种类 型 的硫 化物相 按产 出特征 有 种情况 寄主矿物 中 孤立 出现 的大颗粒 ， 粒径 可 自 一 阿 这类 硫化物在辉石 中较 常见 图 ， 它们可 能是寄 主矿物 内早期 出溶 的产物或是寄主矿物形成过 程 中被捕获 的早期颗粒 常为磁黄铁矿 、 方黄铜 矿 翻 裂 隙充填物 ， 产 于橄榄石 等矿 物 晶粒边 界 、 次生裂 隙中或呈 海 绵状玻璃质 中 不 混 溶 产物 图 ， 粒径 为几至 几十微米不 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．05．002

394 北京科技大学学报 2001年第5期 等，主要为镍黄铁矿：(3)呈流体-熔体包裹体产 裹体（图1fg),硫化物相与透明玻璃熔体相共存 出地幔矿物中流体一熔体包裹体按主要成分特 于包裹体中.(3)CO2一硫化物-玻璃（含硅酸盐子 征有3种基本类型，即CO,包裹体、硅酸盐熔体 矿物)多相包裹体（图1h),与CO,包裹体伴生产 包裹体和硫化物包裹体.C0,包裹体和硫化物包 出.透射光下可由折射率和颜色区别硫化物相 裹体与硅酸盐熔体包裹体可组合成为CO,一熔 和CO2流体相. 体包裹体和硫化物一熔体包裹体.因此，按硫化 冷冻法实验表明图1h中各类包裹体气泡 物包裹体相态可分为3种：(1)单相硫化物包裹 相在-100℃时明显冻结收缩，缓慢升温至-56 体（图1d,e),透射光下呈黑色，反射光呈浅黄白 ℃左右解冻，说明气泡相为较纯的CO,组成例， 色亮点，尺寸一般很小，2~10μm,常呈滴状、蠕 LRM分析也证明这些气泡具有很高的CO,拉 虫状或不规则状成群产出.(2)硫化物-熔体包 曼特征峰 50m 20um 图1长白山地区地幔岩硫化物相和流体一熔体包熹体照片 Fig.I Fluid-melt inclusions and sulfide assemblages in mantle xenoliths from Changbaishan Mt area

VoL23 No.5 徐九华等：长白山地区幔源捕房体的硫化物相及其演化 ·395· 2.2硫化物的矿物及其化学成分 分数，%)为47.72-50.03，CuFe为0.41-0.53，(Fe+ 硫化物相化学成分电子探针测定结果：寄 Ni+Cu)/S为0.99-1.08，其化学成分与已报道的 主矿物中早期硫化物颗粒(17个点)的Fe,Ni, 方黄铜矿(CuFe.S,)一致.这些颗粒在反射光下 Cu和S含量（摩尔分数，%）分别为20.44777， 呈浅玫瑰色，也是方黄铜矿的特征方黄铜矿也 0.47-27.36,0-16.85和44.15-54.13；硫化物包裹 称古巴矿，为高温产物，温度下降时多分解为磁 体(19个点)的Fe,Ni,Cu和S含量（摩尔分数， 黄铁矿和黄铜矿©在地幔岩硫化物中还未见报 %)分别为17.30-33.82,0.47-34.85,0-37.52和 道过，其意义有待进一步研究. 44.2749.45,裂隙中硫化物(8个点)的Fe,Ni,Cu (2)硫化物包裹体主要为镍黄铁矿，也有黄 和S含量（摩尔分数，%）分别为18.62~31.65， 铜矿、硫铜铁矿(Cu(Fe,Ni)S6).样号WQ12(2)1, 20.36-37.07,0-3.78和39.2452.52.这些数据范 WQ12(2)2、WQ12(2)3和WQ12(2)4为产于橄横 围和数据分布直方图（图2）表明，从早期颗粒、 石中的单相硫化物包裹体，它们的S含量（摩尔 硫化物包裹体至裂隙中硫化物，Fe和S含量降 分数，%)为44.27~4913，CuFe>1(为1.05~2.17)， 低，而Ni含量则增加.大部分测点Cu含量很 (Fe+Ni+Cu)/S>1（为1.03-1.26)，与已报道的硫 低，即小于5%（摩尔分数）.Cu的高含量出现在 铁铜矿资料一致，据资料，黄铜矿的(Fe+Nit 硫化物包裹体中，对应的矿物为黄铜矿和硫铜 Cu)/S>l,但Cu/Fe<1,因此这些包裹体的矿物成 铁矿，其次出现在早期颗粒中，对应的矿物为方 分定为硫铁铜矿更合适. 黄铜矿就矿物成分而言，有以下特点. (3)裂隙中硫化物均为镍黄铁矿，未见磁黄 (I)早期颗粒主要为磁黄铁矿，Ni/Fe(摩尔 铁矿产出.裂隙中的镍黄铁矿比包裹体中的镍 比)为0.010.45，(Fe+Ni)/S为0.84-0.95，其中3 黄铁矿具较高的Ni含量和较低的Fe,S含量，前 个测点的Ni/e在0.2~O.71间、(Fe+Ni)/S均小 者的Ni/Fe和(Fe+Ni)/S分别为0.75-l.99和 于1的为富镍磁黄铁矿，偶见镍黄铁矿.样号 0.90-1.52,而后者的分别为0.49-1.83和0.90- WQ22(3)2,WQ22(3)3,WQ22(3)4的S含量（摩尔 1.24.注意到早期颗粒（磁黄铁矿)的Ni/Fe和 0 10 ■1 1 2 口2 6 3 1520253035404550 0510152025303540 ,% XN 14 12 12 厚1 10F ■1 10 ▣2 2 母3 8 3 6 6 4 4 2 2 0510152025303540 363942454851545760 xc:/% xs/% 图2流化物电子探针成分分析数据分布直方图(x为摩尔分数) 1一早期硫化物颗粒；2一硫化物包裹体；3一裂隙中硫化物.纵坐标为测点数，横坐标为数据分布的区段范围 Fig.2 Histogram showing sulfide composition from electron microprobe analysis

匕 徐 九华等 长 白 山地 区 慢 源 捕虏体的硫 化物相 及 其演化 硫化物的矿物及其化学成分 硫化物相化学成分 电子探针测 定结果 寄 主矿物 中早期硫化物颗粒 个点 的 ， ， 和 含 量 摩尔分数 ， 分别 为 ， 一 ， 一 和 料 一 硫化物包裹 体 个 点 的 ， ， 和 含量 摩 尔分数 ， 分别为 一 ， 一 ， 价 和 科 ， 裂 隙中硫化物 个点 的 ， ， 和 含 量 摩尔分数 ， 分别 为 一 ， 一 ， 一 和 小 这些数据范 围和 数据分布直方 图 图 表 明 ， 从早期颗粒 、 硫化物包 裹体至 裂隙中硫化物 ， 和 含量降 低 ， 而 含量则增加 大 部分测 点 含量 很 低 ， 即小 于 摩尔分数 的高含量 出现在 硫化物包裹体 中 ， 对应 的矿物为黄铜矿 和硫铜 铁矿 ， 其次 出现在早期颗粒 中 ， 对应 的矿物 为方 黄铜矿 就矿物成分而 言 ， 有 以下 特点 早期颗粒 主要 为磁黄铁矿 ， 评 摩 尔 比 为 ， 一 ， 为 小 ， 其 中 个测 点 的 评 在 一 间 、 ’ 均小 于 的为 富镍磁黄铁矿 偶 见 镍黄铁矿 样 号 ， ， 的 含量 摩 尔 分数 ， 为 一 ， 叮 为 刁 ， 为 一 ， 其化学成分与 已 报道 的 方黄铜矿 ， 一致 这 些颗粒在反 射光 下 呈 浅玫瑰 色 ， 也是方黄铜矿 的特征 方黄铜矿也 称古 巴矿 ， 为高温产物 ， 温度下 降时多分解为磁 黄铁矿 和 黄铜矿‘ 在地慢岩硫化物 中还 未见报 道 过 ， 其意义 有待进一 步研究 硫化物包裹体主要 为镍黄铁矿 ， 也有黄 铜矿 、 硫铜铁矿 场 ， ，。 样号 ， 、 和 为产于 橄榄 石 中的单相硫化物包裹体 它们 的 含 量 摩尔 分数 ， 为 一 ， 为 一 ， 为 一 ， 与已 报道 的硫 铁铜矿资料一 致 ‘， 据资料 ， 黄铜矿 的 习 ， 但 叮 ， 因此 这些包裹体的矿物成 分定为硫铁铜矿更合适 裂 隙 中硫 化物均 为镍黄铁矿 ， 未见 磁黄 铁矿 产 出 裂隙 中的镍黄铁矿 比包裹体 中的镍 黄铁矿 具较高 的 含 量 和较低 的 ， 含 量 ， 前 者 的 许 和 分别 为 一 和 一 ， 而后 者的分别为 一 和 一 注意到早 期颗粒 磁黄铁矿 的 许 和 介 丹白 … 。 帽〕 里， …引 。 … ’ ，‘凡 口口 。 脱 月么 圈 硫化 物 电子探针成 分 分析数据分布直方 圈《 为康尔分数 一早期硫化物 顺粒 一硫化物 包 襄体 一裂隙 中硫化 物 纵坐标为 测点数 ， 擞坐 标为数据分布的 区段范围 峪 口 ， 脚 价 口 门 阳

●396· 北京科技大学学报 2001年第5期 (Fe+Ni)/S分别为0.010.71和0.840.996，就不 根据Kullerud等的Fe-Ni-S体系相图u, 难看出从早期颗粒、硫化物包裹体至裂隙充填 650℃以上存在Fe-Ni完全混溶的单疏化物固 物Ni/Fe和(Fe+N)/S比值逐渐增加的规律.这一 溶体(Mss),镍黄铁矿只是在650℃以下才成为 特点在苏皖六合的地幔流体研究及汉诺坝、广 稳定相因此，橄榄石和辉石等地幔矿物中疏化 东麒麟、德国West Eifel等地资料中已获得初步 物包裹体成分多为镍黄铁矿，说明它们是以硫 认识-切 化物熔体形式被捕获的，当温度下降至650℃以 下镍黄铁矿才从包裹体中固结下来.当硫化物 3硫化物成分的演化 熔体中Cu含量较高时出现富Ni黄铜矿或硫铜 将硫化物相化学成分的电子探针测定结果 铁矿至于裂隙中硫化物均为镍黄铁矿，且具有 中的Ni/Fe和(Fe+Ni)/S数据作图，可看出辉石 比包裹体中镍黄铁矿更高的Ni/Fe和(Fe+Ni)/S 中早期硫化物颗粒主要分布在较低的Ni/Fe和 的现象，也与N的亲硫性强有关.随着地幔交 (Fe+Ni+Cu)/S区域，而裂隙硫化物则分布在较 代作用的进行，挥发分和硫逸度进一步增加，地 高的Ni/Fe和(Fe+Ni)/S区域（图3）.硫化物成分 幔矿物晶格中Ni,Cu等元素被萃取出来进人流 的演化是与上地幔流体演化过程的P一T条件 体，在裂隙中再沉淀出Ni/Fe较高的镍黄铁矿， 是一致的我们知道，磁黄铁矿是上地幔P-T条 有些裂隙硫化物与次生硫化物包裹体呈伴生过 件下的稳定矿物，其平衡温度在800℃以上. 度关系，说明地幔局部熔融进程中由次生硫化 所以，那些孤立出现的磁黄铁矿颗粒很可能是 物包裹体扩展成为裂隙充填物的过程，Ni/Fe也 寄主矿物形成时捕获的固态颗粒.值得注意的 逐渐增高， 是，这些磁黄铁矿颗粒多产出在辉石中，而不 总之，地幔岩硫化物成分的演化受多方面 因素制约，即受到温度、压力、Ni(及Fe,Cu)的 是在橄榄石中，这与镁铁矿物中橄榄石结晶温 地球化学特性和硫逸度等各种因素控制.从而 度最高、在熔体中先于辉石结晶有关，因为N 表现为从早期硫化物颗粒、硫化物包裹体至裂 地球化学特征表明，N在岩浆结晶分异早期伴 随Mg优先进入橄榄石晶格，使残余熔体相对 隙硫化物，它们的Ni/Fe,(Fe+Ni)/S呈规律性地 贫N,形成了一些与辉石同期或稍早的磁黄铁 增加.这一规律对岩浆铜镍硫化物矿床的成因 机制也有重要的启示， 矿颗粒.但是，i又具有强亲硫性，当上地幔流 体中挥发分和硫逸度增加时，可夺取硅酸盐矿 物中Ni,Cu等亲硫元素，形成富Ni,Cu的流 4结论 体一熔体，所以在包裹体和裂隙中硫化物以镍 (1)长白山地区新生代玄武岩中的地幔岩捕 黄铁矿为主，且常见黄铜矿 虏体橄榄石、辉石内发现有较多的硫化物相，按 2 产出特征可鉴别出3种类型，即早期硫化物颗 粒、硫化物包裹体和裂隙中硫化物，硫化物包裹 1.5 体可以单相、硫化物-硅酸盐熔体、CO2一硫化 物一硅酸盐熔体形式存在. (2)早期硫化物颗粒以磁黄铁矿为主，并发 2 现有方黄铜矿：硫化物包裹体以镍黄铁矿为主， ob 0.5 Ac 并有黄铜矿、硫铜铁矿产出；裂隙中硫化物均为 Ad e 镍黄铁矿，并具有比硫化物包裹体高的Ni/Fe和 0 (Fe+Ni)/S值. 0 0.5 1 1.5 2.5 (3)地幔岩中自早期硫化物颗粒、硫化物包 Ni/Fe摩尔比) 裹体至裂隙硫化物，Ni/Pe和(Fe+Ni)/S比值逐渐 图3不同类型硫化物的Ni/Fe和(Fe+N)/S分布特征 增加.这种演化不仅受温度、压力制约，而且受 :一橄横榄石中硫化物包裹体；山一辉石中硫化物包裹体； Ni,Fe,Cu的地球化学特性和硫逸度的控制. c一橄榄石裂骤中硫化物：心一辉石裂隙中硫化物；e一早 期硫化物顺粒 致谢：本文野外调查研究得到中国地震局地质研究所樊 Fig.3 Ni/Fe and(Fe+Ni)/S distribution of sulfides 祺诚研究员、林传勇研究员，福州大学汤德平教授和中

一 北 京 科 技 十 分别 为 司 和 ， 就不 难看 出从早期颗粒 、 硫化物包裹 体至裂 隙充填 物 评 和 比值逐渐增加 的规律 ， 这一 特点在苏皖 六合的地 慢流 体研究及汉诺坝 、 广 东麒麟 、 德 国 七 等地资料 中已 获得初 步 认识 ‘ 】 一 硫化物成分的演化 将硫化物相化学成 分的 电子探针测 定结果 中的 评 和 数据作 图 ， 可 看 出辉石 中早期硫化物颗粒主 要分布在较低 的 订 和 区域 ， 而裂 隙硫化物则分布在较 高 的 评 和 区 域 图 硫化物成分 的演化是 与上地慢流体演化过 程 的 一 条件 是一致的 我们知道 ， 磁黄铁矿是上地慢尸一 条 件下 的稳定矿物 ， 其平 衡温度 在 ℃ 以 上 ‘，叼 所 以 ， 那些孤立 出现 的磁黄铁矿颗粒很 可 能是 寄 主矿物形 成时捕获 的 固态 颗粒 值得 注 意的 是 ， 这些磁黄铁矿颗粒多产 出在辉石 中 ， 而不 是在橄榄石 中 这 与镁铁矿物中橄榄石 结 晶温 度最 高 、 在熔体 中先 于辉石结 晶有关 ， 因为 地球化学特征 表 明 ， 在岩浆结 晶分异 早期伴 随 优先进人橄榄石 晶格 ， 使残余熔体相对 贫 ， 形 成 了一些 与辉石 同期或 稍早 的磁黄铁 矿颗粒 但是 ， 又 具有 强 亲硫性 ， 当上 地慢流 体 中挥发 分和 硫逸度增加 时 ， 可 夺取硅酸盐矿 物 中 ， 等亲硫元素 ‘，，，， 形 成 富 ， 的流 体 一 熔体 ， 所 以在包裹体和 裂 隙中硫化物 以镍 黄铁矿 为主 ， 且 常见黄铜矿 大 学 学 报 年 第 期 根据 等的 一 一 体系相 图 ‘， ，， ℃ 以 上 存在 一 完全混溶 的单硫化物 固 溶体 ， 镍黄铁矿 只是在 ℃ 以下 才成为 稳定相 因此 ， 橄榄石 和辉石等地慢矿 物中硫化 物包裹体成分多为镍黄铁矿 ， 说明它们是 以硫 化物熔体形式被捕获的 ， 当温度下 降至 ℃ 以 下镍黄铁矿才从包裹体 中固结下 来 当硫化物 熔体 中 含量较高时 出现富 黄铜矿或硫铜 铁矿 至 于 裂隙中硫化物均 为镍黄铁矿 ， 且具有 比包裹体 中镍黄铁矿更 高的 评 和 的现象 ， 也与 的亲硫性强 有关 随着地慢交 代作用 的进行 ， 挥发分和硫逸度进一 步增加 ， 地 慢矿物 晶格 中 ， 等元 素被 萃取 出来进人流 体 ， 在 裂 隙 中再沉淀 出 评 较高的镍黄铁矿 有些裂 隙硫化物与次生硫化物包裹体呈伴生过 度 关 系 ， 说 明地 慢局 部熔融 进程 中由次生硫化 物包裹体扩展 成 为裂隙充填物 的过 程 ， 评 也 逐渐增 高 总之 ， 地 慢岩硫化物 成分 的演化受多方面 因素制约 ， 即受到温 度 、 压力 、 及 ， 的 地球化学特性 和硫逸度等各种 因 素控制 从 而 表现为从早期硫化物颗粒 、 硫化物包裹体至 裂 隙硫化物 ， 它们 的 许 ， 呈 规律性地 增 加 这一 规律对岩浆铜镍硫化物 矿床 的成 因 机制也有 重要 的启示 ， ‘ 矫 口 ，六冬 “ 。 △ 钧 汤锻︵五︶、艺巴乞 」 一 土一 － 一」 摩尔 比 图 不 同类型硫化物 的 盯 和 分布特征 一橄揽石 中硫化物 包 襄体 辉石中硫化物 包 裹体 卜橄橄石 裂除 中硫化物 辉石裂赚 中硫化物 卜早 期硫化 物 顺粒 啥 评 叶 价 结论 长 白山地 区新生代玄武岩中的地慢岩捕 虏体橄榄石 、 辉石 内发现有较多 的硫化物相 ， 按 产 出特征可 鉴别出 种类型 ， 即早期硫化物颗 粒 、 硫化物包裹体和 裂 隙中硫化物 硫化物包裹 体可 以单相 、 硫化物 一 硅酸盐熔体 、 一 硫化 物 一 硅酸盐熔体形 式存在 早期硫化物颗粒 以磁黄铁矿为 主 ， 并发 现有方黄铜矿 硫化物包裹体 以镍黄铁矿 为主 ， 并有黄铜矿 、 硫铜铁矿产 出 裂隙中硫化物均为 镍黄铁矿 ， 并具有 比硫化物包裹体高的 评 和 值 地慢岩 中 自早期硫化物颗粒 、 硫化物包 裹体至裂 隙硫化物 ， 评 和 比值逐 渐 增 加 这 种演化不 仅受温度 、 压力 制约 ， 而且受 ， ， 的地球化学特性 和 硫逸度 的控制 致谢 本文野外调查研究得到 中国地震局地质研究所樊 棋诚研 究员 、 林传勇研究员 ， 福州 大学 汤德平教授和 中

VoL23 No.5 徐九华等：长白山地区慢源捕房体的疏化物相及其演化 ·397 国科学院地质与地球物理研究所储雪蕾研究员帮助； 矿物杂志，1997,16(4)：289 LRM分析得到美国Virginia Tech流体实验室Leng J博 8樊棋诚，刘若新，徐平，等.中国东部大陆地幔存在中 士和Audeat A博士的帮助，在此表示感谢. 酸性硅酸盐熔体.科学通报，1996,41(16)：1535 参考文献 9 Roedder,E.Fluid Inclusion.Reviews in Mineralogy.Min- eral Soc Am,1984(12):644 1鄂莫岚，赵大升，国东部新生代玄武岩及深源岩石包 10王璞，潘兆橹，翁玲宝，等.系统矿物学（上册）.北京： 体.北京：科学出版社，1987 地质出版杜，1987,253 2池际尚.中国东部新生代玄武岩及上地慢研究.武汉： 1】徐九华，储雪蕾，谢玉玲，等.江苏六合新生代玄武岩 中国地质大学出版杜，1988.275 中地幔捕虏体的疏化物相研究.岩石学报，2000,16 3汤德平.吉林省白头山火山岩的岩石学研究.现代地 (4):492 质，1990,4(1)：64 12徐九华，储雪蕾，邹一民，等.汉诺坝地幔捕房体中的 4刘若新，陈文寄，孙建中，等.中国新生代火山岩的K一 硫化物包裹体.科学通报，1998,43(13)：1438 A如年代与构造环境.见：刘若新主编.中国新生代火 13 Guo J,Griffin W,O'reilly S Y.Geochemistry and Origin 山岩年代学与地球化学.北京：地震出版社，1992.1 of Sulfide Minerals in Mantle Xenoliths.Qilin,Southeas- 5解广轰，王俊文.长白山地区新生代火山岩的地球化 tern China.J Petrol,1999,40(7),1125 学岩研究.见：刘若新主编.中国新生代火山岩年代 14储雪蕾，徐九华，赵善仁.地幔矿物中硫化物包表体 学与地球化学.北京：地震出版社，1992.210 的成因.地球物理学报，1998,41（增刊），152 6崔钟燮，金东淳，李凳.长白山天池火山公元11 15刘英俊，曹励明.元素地球化学导论，北京：地质出版 99~1200年大喷发历史记载的发现及其意义.岩石学 杜，1987,113 报，2000,16(2)：191 16 Kullerud G,Yund R A,Moh G H.Phase Relations in the 7吴才来，李兆，尚如相.长白山地球新生代火山岩 Cu-Fe-S,Cu-Ni-S and Fe-Ni-S System.In:Wilson H D 及其慢源包体的矿物化学及矿物包裹体研究.岩石 ed.Magmatic Ore Deposits.1969.323 Sulfide Phases and Their Evolution in Mantle Xenoliths from Changbaishan Mountain District in China XU Jiuhua",XIE Yuling",Bodnar RP,WANG Liquan,LIU yan 1)Civil Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Virginia Polytechnic Institute and State University,Blacksberg,VA 24061-0420,USA ABSTRACT Mantle xenoliths occur widely in some strata of Cenozoic basalts in Changbaishan mountains, Jilin province.Sulfide phases are usually found in olivine and pyroxene of lherzolite,which can be identified into three typies:early sulfide grains,sulfide-melt inclusions and sulfides in fractures.Sulfide-melt inclusions occur as single-phase sulfide,sulfide-silicate melt,or CO:-sulfide-silicate melt inclusions.Early sulfide grains are mainly composed of pyrrhotite,but cubanite was found occasionally.Sulfide-melt inclusions are mainly composed of pentlandite,with small amounts of chalcopyrite and talnakhite.Sulfides in fractures are pentlan- dite without exception,which have higher Ni/Fe and (Fe+Ni)/S(molar ratio)than those of sulfide inclusions. Ni/Fe and (Fe+Ni)/S are gradually increased from early grains,sulfide inclusions to sulfides in fractures.These changes were not only controlled by temperatures and pressures,but by geochemistry of Ni,Fe and Cu,and sulfur fugacity as well. KEY WORDS mantle xenolith:sulfide;inclusion;Changbaishan mountains

徐九 华等 长 白山地 区慢源 捕虏体的硫 化物相 及 其演化 一 ， 国科学 院地 质与地球物理研究 所储雪曹研究员 帮助 分析得到美国 玛 流体实验室 博 士 和 叱 博士 的帮助 ， 在此表示 感谢 参 考 文 献 鄂莫岚 ， 赵大升 国东部新生代玄武岩及深源岩石 包 体 北京 科学 出版社 ， 池 际 尚 中国东部新生代玄武岩及上地 慢研究 武汉 中国地质大学出版社 ， 汤德平 吉林省 白头 山火 山岩的岩石 学研究 现代地 质 ， ， 刘若新 ， 陈文 寄 ，孙建 中 ，等 中国新生代火 山岩的 一 年代与构造环境 见 刘若新主编 中国新生代火 山岩年代学与地球化学 北 京 地震 出版社 ， 解广轰 ， 王 俊文 长白山地 区 新生代火山岩的地球化 学岩研究 见 刘若新主编 中国新生代火 山岩年代 学与地球化学 北京 地震 出版社 ， 崔钟 燮 ， 金 东淳 ， 李霓 长 白山 天 池火 山公元 一 年大喷发历史记载的发现及其意义 岩石学 报 ， ， 吴 才来 ， 李兆鼎 ， 尚如相 长 白山地球新生代火山岩 及 其慢源包体的矿物化学及矿物包裹体研究 岩石 矿物杂志 ， ， 樊棋诚 ， 刘若新 ， 徐平 ， 等 中国东部大陆地 慢存在 中 酸性硅酸盐熔体 科学通报 ， ， ’ ， 王璞 ， 潘兆槽 ， 翁玲宝 ， 等 系统矿物学 上册 北京 地质出版社 ， 徐 九华 ， 储雪蓄 ， 谢玉 玲 ， 等 江苏六 合新生代玄武岩 中地梭捕虏体的硫化物相研究 岩石学报 ， ， 徐九华 ， 储雪蓄 ， 邹一 民 ， 等 汉诺坝地 慢捕虏体中的 硫化物包裹体 科学通报 ， ， ， ， ， 丫 甸 助 ， ， ， ， 储雪蕾 ， 徐九华 ， 赵善仁 地慢矿物中硫化物包裹体 的成因 地球物理学报 ， ， 增刊 ， 巧 刘英俊 ，曹励明 元素地球化学导论 北京 地质出版 社 ， ， ， ， · 一 ， 一 一 一 一 介 尤 ，， 刀百 ，，， 尹，， 恻刀 ，，， 州 ， ， ， 玛 俪 ， ， 一 ， 】 廿‘ 双 ， ， 访 廿廿 ， 一 加 一 】 一 ， 一 ， 一 一 比 ， 一 ， 公由 印 ， 评 许 下 】 ， 叮 比幼 ， ， ， 佃