硼在流体–花岗质熔体体系中的赋存方式与分配行为

作     者：刘学敏 丘靥 章荣清 张术清 严济池 王小林 

作者机构：南京大学地球科学与工程学院 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室 内蒙古黄岗矿业有限责任公司 江西漂塘钨业有限公司 

出 版 物：《地球化学》 (Geochimica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFF0800403) 国家自然科学基金面上项目(42173038)联合资助 

主　　题：热液金刚石压腔 拉曼光谱 流体–花岗质熔体体系 硼 赋存方式 分配行为 

摘      要：硼在岩浆演化和稀有金属成矿过程中扮演了重要角色， 探究硼在流体和熔体体系中的地球化学行为是认识相应成岩和成矿过程的关键。本文应用热液金刚石压腔（HDAC）和拉曼光谱分析技术， 收集了高温（≤700 ℃）、高压（≤1.2 GPa）条件下花岗质熔体（铝饱和指数ASI=1.17）和共存流体的原位拉曼光谱。光谱解析结果表明， 硼在花岗质熔体中主要以硼酸(H3BO3)形式赋存。而在流体中， 硼的赋存方式受pH影响显著。在酸性体系中， 除H3BO3外， 还可以检测到HBO2; 而在碱性体系中， 硼可以B（OH）4-和B3O3（OH）4-形式存在。硼的赋存形式影响了硼同位素在流体和花岗质熔体间的分馏（-0.1‰～2.5‰）以及硼在流体–花岗质熔体间的分配系数（Dfluid/melt B）。在酸性体系中， 硼的分配系数Dfluid/melt B介于30.47～9.99之间（550～700 ℃; 0.36～0.84 GPa）; 而在碱性体系中， 硼的分配系数Dfluid/melt B为11.34～3.85（550～650 ℃; 0.59～0.79 GPa）。因此， 硼在流体出溶过程中倾向于进入流体相， 且Dfluid/melt B随着温度、压力的降低逐渐增大。在岩浆结晶分异过程中， 硼倾向于进入共存的富水熔体相/流体相。考虑到硼能提高熔体中水溶解度， 降低熔体黏度， 因而有利于共存的富水熔体相/流体相的远距离迁移， 实现远端成矿。