H2O-NaCl-CO2三元混合流體在巖漿、變質(zhì)和熱液系統(tǒng)中很常見，在成巖和成礦中發(fā)揮著作用。造山型金礦是重要的金礦床類型，礦化以多期H2O-NaCl-CO2±CH4流體疊加成礦為特征。衡量熱液系統(tǒng)中流體相平衡和熱力學性質(zhì)（PVTx），有助于分析成礦流體演化和成礦作用。早期大量的模擬研究多以H2O-NaCl和H2O-CO2二元系統(tǒng)近似描述地質(zhì)系統(tǒng)中的熱液流體，缺乏H2O-NaCl-CO2三元系統(tǒng)熱力學模擬計算及其地質(zhì)應用。此外，研究發(fā)現(xiàn)造山型金礦普遍存在多種結構的含金石英脈，金與石英沉淀近同時，兩者關系密切；石英中流體包裹體類型多樣，普遍賦存富CO2流體包裹體，且流體普遍發(fā)生不混溶過程。不同類型流體包裹體的形成及其能否代表成礦流體性質(zhì)，以及造山型金礦普遍發(fā)生的流體不混溶現(xiàn)象，能否通過反演石英脈形成過程限定金礦化條件等問題仍不清晰。 

針對上述問題，中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所博士后李興輝與合作導師、研究員范宏瑞，以及加拿大阿爾伯塔大學等研究人員聯(lián)合開展H2O-NaCl-CO2三元混合流體系統(tǒng)熱力學模擬和石英溶解度計算研究，系統(tǒng)正演H2O-NaCl-CO2流體在300-500℃、0.001-3.5kbar、NaCl（0-4 mol.%）和CO2（0-20 mol.%）范圍內(nèi)不同PVTx下的相行為、流體密度、NaCl和CO2在各相流體中的含量，構建石英在該系統(tǒng)中的溶解度模型。 

研究發(fā)現(xiàn)，減壓導致的流體不混溶，產(chǎn)生鹽度較高的富液相包裹體和CO2含量較低的富氣相包裹體。降溫也可導致流體不混溶，會產(chǎn)生多種類型的流體包裹體，鹽度和CO2含量較低的富液相包裹體和中-高CO2含量（最高達～65% mol.%）的富氣相包裹體。石英溶解度受溫度、壓力和CO2含量影響，隨著降溫、降壓和CO2含量增加，石英溶解度降低，但在L+V區(qū)或相邊界局部區(qū)域存在著相反的行為（retrograde）。石英溶解度在低溫時受壓力影響小，在高溫時受壓力影響大，同理，在低壓時受溫度影響小，在高壓時受溫度影響大。石英溶解度模型可解釋石英溶解-沉淀行為和不同類型石英脈的形成機制。剪切石英脈（bedding-parallel shear veins）形成過程中，降壓導致石英沉淀占主導。拉張石英脈（fault-related extension veins）形成過程中，降壓和降溫都控制著石英的沉淀。 

相關成果發(fā)表在Geochimica et Cosmochimica Acta上，有助于研究造山型及侵入體有關的金礦床中不同類型流體包裹體和石英脈形成機制以及成礦過程。研究得到第二次青藏高原綜合考察研究項目、國家重點研發(fā)計劃、中國博士后基金項目和NSERC資助。 

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016703720303689?via%3Dihub

H2O-NaCl-CO2系統(tǒng)單相和L+V相流體密度等值線  

H2O-NaCl-CO2系統(tǒng)L+V相CO2含量等值線  

H2O-NaCl-CO2系統(tǒng)中石英溶解度等值線 

H2O-NaCl-CO2流體等溫降壓和等壓降溫路徑示意圖。a：CO2含量，b：NaCl含量，c：室溫下流體包裹體類型