实验测定在700-900℃和0.1-0.2 GPa条件下REE,Ba,Sr,Nb,Mo和W在碳酸岩熔体和水流体间的配分系数及其应用
幔源碳酸岩蕴藏着REE和Nb等宝贵资源.熔体/流体的不混溶作用通常被认为是碳酸岩矿化的主要机制,但目前为止还没有对碳酸岩成矿元素在流体和熔体间的配分系数测定以及相关矿床包裹体中共存熔体和流体相间的成分分析.使用快速淬火的冷封高压斧结合双舱和金刚石捕获技术首次测定了在地壳温度压力范围内(700-900℃和0.1-0.2GPa)REE,Ba,Sr,Nb,Mo和W在碳酸岩熔体和水流体间的配分系数.实验初始物质用不同比例的CaC03、MgCO3和Na2C03纯化学试剂混合物模拟碳酸岩熔体，初始物质中加入质量分数约1wt.％的REE或其它金属氧化物(以及少量的NaF)。结果表明，相对于Ca和Mg，Na更容易进入到水流体相中，与Vekslex的研究结果相一致;温度从700到900℃,REE在水流体相和碳酸岩熔体相问的总分配系数从0.02变化到0.06，DLa/DLu从0.67到0.76再到0.88;压力从0.1到0.2GPa，DREE从0.04升高到0.10;DLa/DLu从0.88变化到0.57;DBE随流体中Na含量的升高而降低。特别的是，含F体系中DREE明显升高达到0.12，且DLa/DLu为1.12，为本次实验中DLa/DLu唯一大于1值，相对于无F体系，含F体系中流体具有可忽略的轻重稀土分异。Mo(0.64)和W(0.6-0.8)则相对于Nb(0.03),Ba(0.05-0.09)和Sr(0.01-0.03)更容易进入水流体相中，温度的不同仅对W的配分具有较明显的影响。Mo和W的在水流体和碳酸岩熔体间的配分系数低于它们在硅酸岩体系中实验和天然样品中所获得的水流体和熔体间的配分系数。将配分系数结果与Oldoinyo Lengai活火山中所获取的元素在流体与岩浆间的配分对比表明:REE、Sr、Ba和Nb在水流体中的配分主要取决于流体中挥发分(如F和S)的含量;挥发分对Mo和W的配分系数在水流体相中的影响不大，其矿化很可能主要取决于这些元素在初始碳酸岩岩浆中的含量。
碳酸岩熔体 水流体 配分系数 温度控制 地壳压力
宋文磊 许成
北京大学地球与空间科学学院 北京 100871
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2120-2120
2014-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）