岩浆对热液体系的作用
马冰译
虽然现在一致同意上地壳中许多热液体系的热能来源于岩浆的观点，但关于岩浆以何种程度将其水、金属和硫作用于热液体系仍有争论．为此，1991年11月l0～16日在日本的Ebino
(在宫崎县)和鹿儿岛召开了一次多学科的研讨会，目的是明确我们现在对该课题的了解并探索一些重要的目前尚未有答案的问题及最有希望的研究方向。38名会议代表分别来自日本(1
8名)、美国(13名)，
加拿大和新西兰(各2名)，英格兰、菲律宾和俄罗斯(各1名)。所代表的学科包括火山学、地球化学(火山气、水、同位素、实验、模拟)、火成岩岩石学，地热她质学、经济地质学．流体包裹体研究地球物理学和物理模拟。
研讨会围绕着5个主题展开：与岩浆平衡的流体的成分；流体从岩浆中分离的过程及包围岩浆的热液体系的性质；岩浆及热液体系中流体流的几何形态和动力学；活动热液及火山体系中岩浆流体的特征及意义；不再活动的热液体系中岩浆流体的特征及意义。会议的主要发起者是参加日美科学合作计划的日本科学促进会和美国国家自然科学基金会，有关倡议者还有日本地调所，鹿儿岛和宫崎县鹿儿岛大学南太平洋研究中心，
日本金属矿业事业团 1985年筑渡展览会纪念基金会，美国地调所。
已有的知识背景
从定义来看，岩浆流体是与火成熔体处于化学平衡、同位素平衡及热平衡的水溶液流体，而不管这些组分的最终来源如何，在深度达数公里时，H、O常常是主要组分，但液体中还可含有大量CO2、SO2、H2S．NaCl
KC1、FeC12、CaC12．
HCl、HF及金属。实验数据表明，岩浆液体中的NaCl／HCl比值随着压力的下降(如在火山上涌时的压力下降)而下降。从岩浆中分离出的流体的盐度受压力、结晶作用程度、熔体的初始水及Cl含量控制。化学模拟表明：按形成条件有三类古盐流体，即从低水含量高压熔体中分出的早期中等盐度流体，晚期来自低压熔体的古盐度极高的流体．以及最常见的在小于数百个MPa的压力条件下由不混溶所形成的古盐度很高的液体及一种分离的气相。
业已证明：金属在熔体和水溶液流体中的分配受压力的影响比受温度的影响更为强烈。低压更有利于金属在水溶液相中富集。此外，一个侵入体周围岩浆流体与大气降水流体之间最强烈的相互作用往往发生在一个很窄的带。这个带是在350～400度C时以静岩压力(塑性裂隙)区中分离出的静水压力(脆性裂隙)区。来自活动岛弧喷气孔的δO为+7±2‰
，δD为-25±lO‰
的高温蒸汽最可能是直接岩浆成因的。这种特征性的δD范围明显不同于普遍所接受的岩浆水区间
(δD=-40-
80‰)。岩浆对不再活动的体系的作用更难以认识。酸性一硫酸盐型矿床(高硫化的浅成热液矿床)中明矾石和层状硅酸盐中δO和δD
集中于高温喷气蒸汽的成分上。从一些浅成热液矿床中共存的明矾石和黄铁矿可以推断出H2S和SO2的岩浆来源。斑岩铜矿床早期蚀变矿物的δO和δD成分及同成因的高盐度流体包裹体指示了岩浆流体。在有些情况下这些流体往往使Cu沉淀，但北美一些研究得比较清楚的矿床中与Cu矿化有关的绢英岩化蚀变表明大气降水具有重要的作用。斑岩铜矿床向上变化为酸性一硫酸盐型矿床，但在冰长石一绢云母型矿床和酸性一硫酸盐型矿床或斑岩型矿床之间没有什么渐变过程。还可清楚地了解到，火山之下热液体系的压力一温度历史明显地受诸如破火山口沉降、扇形塌陷和热液喷出之类过程的影响，这些过程使得压力迅速下降。
重要的尚未有答案的问题
查明有下列问题需要进行进一步的研究：
(I)岩浆中挥发分的溶解度是多少?硅酸盐熔体中含硫相(蒸气，晶体和不混溶熔体)的溶解度和行为需要系统地确定。为了实际地模拟熔体，需要更多的关于混合的挥发分溶解度的其它资料。
(2)金属在熔体和岩浆流体之间是如何分配的?需要一项综合性的实验计划，强调硫及含硫物种的作用。需要加强天然熔体包裹体中的金属的有希望获得成果的研究。
(3)在较宽的温度、压力及CO2浓度范围内，含盐溶液的热力学性质如何？现有数据主要限于NaCl-H2O体系并且是不完整的,尤其是在高温低压条件下,为了解释流体包裹体观察结果，需要温度2oo～900"C，压力lO～200MPa以及一系列流体成分(包括KC1、CaCl2、FeCl2、NaCl、CO2、H2S、SO2、CH4和N2的作用)条件下的p—V—T—x数据。
(4)地壳环境中岩浆流体的成分是什么?应该将重点放在单个流体包裹体中稳定同位素和气体成分的显微采样方法上。
(5)在岩浆边缘带和直接邻近岩浆的部位，渗透性的性质和成因是什么?需要确定在200～900"C、5O～300MPa条件下控制岩浆和岩石流动及破裂的流变学特征，需要进行更多的野外研究，以便确定边缘带中孔隙和渗透的起因及性质。
(6)从高温近岩浆环境向低温热液体系的物理和化学转变是什么?在一个封闭的火山—
热液体系如新西兰怀特岛进行浅钻表明特别有望解决这一问题。
(7)成矿岩浆和无矿岩浆的成分和挥发分演化之间有什么相似性或差异?需要进行含矿和无矿斑岩侵入体岩浆和热液演化的综合对比研究，重点是原生相和热液相的流体及玻璃包裹体和共生情况。
(8)斑岩侵入体形成的力学、动力学和速度如何？需要进行有地质限定因素的数值模拟，其中涉及到岩浆成分和性质、压力、应力、应变释放及水力压裂的可能的非线性相互作用。
(9)来自岩基的岩浆流体的集中影响较浅部矿体和地热体系的体积和型式吗？需要进行大斑岩型矿床火成环境和大地构造环境的区域地质和地球物理研究。
(10)热液体系的边缘看起来象什么以及它们如何与邻近的其它类型的体系相结合?大多数的热液体系尤其是矿床的热液体系的研究，均将注意力放在体系中部强烈受影响的带，而忽视了可以提供重要成因制约因素的边缘带。
(11)矿化过程的持续时间如何?随着对单个流体包裹体精确的同位素年龄测定的出现，已有可能区别出年龄差距很小的事件，由此而提出了关于热液体系整个活动时期的问题。
(12)矿体、套叠(或译缩合)的地质因素是什么?综合研究应该提出浅部火山和地热环境中突出事件对深部压力的影响，伴随着挥发分从岩浆中出溶的相应变化及金属在熔体和水溶液相之间分配的相应变化。
(13)一些活动地热环境深部存在的高温高压环境代表了向可能的矿化斑岩环境的转变吗?
在世界上4个地热区约3公里深处已遇到了这些环境，但除了近似温度(>400t2)和压力(>24MPa超过静水压力)数据外，没有其它的定量资料，需要执行一个项目来确定压力转变带的温度、流体成分和岩石性质。
(14)岩浆和热液体系的相互作用如何影响或诱发火山喷发?需要进行研究以评价和充实以下看法，即内瓦多德尔鲁伊斯和皮纳图博火山产物中的硬石膏和高SO2物质与由岩浆侵入造成的热液体系的汽化作用有关。
结 论
迄今为止的调查研究已形成了一个关于岩浆和热液体系相互作用的总的框架，简单地增加各个学科之间的联系和合作，并从许多不同的角度来研究这一复杂的课题，就可以取得一些重要进展，不过，从根本上讲，了解岩浆对热液体系的作用将需要更多的实验研究、数值模拟、野外研究和钻探。
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