青海德合龍洼銅金礦床成礦流體特征

傅曉明，戴塔根

(中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

FU Xiao-ming, DAI Ta-gen

(School of Geosciences and Info-physics, Central South University, Changsha 410083, China)

德合龍洼銅金礦床位于青海省黃南州同仁縣東部，青藏高原北東端，大地構(gòu)造位置屬于松潘—甘孜褶皺系。該區(qū)又位于秦—祁—昆成礦帶的交匯部位，屬于西秦嶺成礦區(qū)。近年來(lái)，對(duì)于秦—祁—昆結(jié)合部的研究取得了許多重要的研究成果，目前傾向于認(rèn)為秦—祁—昆結(jié)合部是一個(gè)具有復(fù)雜洋陸演化歷史的復(fù)合型造山帶[1-7]。范立勇等[8]對(duì)該區(qū)火山巖地球化學(xué)及構(gòu)造背景進(jìn)行研究，認(rèn)為該區(qū)火山巖具有類(lèi)似洋島玄武巖的特征，可能是含石榴子石橄欖巖低度部分熔融的產(chǎn)物。寇曉虎等[5]對(duì)該區(qū)的火山巖地球化學(xué)及構(gòu)造環(huán)境進(jìn)行研究，認(rèn)為火山巖的巖石組合主要為玄武巖、安山巖、玄武安山巖等，構(gòu)造環(huán)境為從拉張的過(guò)渡型洋中脊環(huán)境到閉合的島弧環(huán)境的演化特征。張濤[9]對(duì)該礦床進(jìn)行成礦規(guī)律研究，認(rèn)為其成因?qū)儆谄扑槲g變巖型。作者對(duì)礦床的包裹體進(jìn)行研究，以便為進(jìn)一步探討成礦流體性質(zhì)及來(lái)源、成礦作用和成礦模式提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層為下二疊統(tǒng)大關(guān)山群上巖組碳酸鹽巖、碎屑巖，巖性主要為中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖、泥質(zhì)板巖夾砂巖、中厚層狀硅化大理巖、含礫中粗粒石英砂巖；下三疊統(tǒng)隆務(wù)河群下巖組的碎屑巖，巖性主要為粉砂巖與角巖化板巖、條帶狀硅質(zhì)板巖夾中粗粒長(zhǎng)石、石英砂巖和少量碳酸鹽巖的類(lèi)復(fù)理石建造。

礦區(qū)巖漿活動(dòng)主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的侵入活動(dòng)，侵入巖為印支期造山帶“I”型系列花崗巖類(lèi)，巖性由東向西為閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖，它們組成崗察巖體的主體。閃長(zhǎng)巖分布于區(qū)內(nèi)東段北側(cè)，因第四系覆蓋，地表由多個(gè)小巖枝組成，出露面積為0.1~1.0 km2不等。具較明顯的巖相分帶，巖體中部為中粗粒閃長(zhǎng)巖，邊緣為中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖。花崗閃長(zhǎng)巖分布于研究區(qū)中西段北側(cè)，呈巖株?duì)睿娣e為4~5 km2。區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育，主要分布于下三疊統(tǒng)，與北西向斷裂關(guān)系密切，一般分布于斷裂發(fā)育地段，巖性為閃長(zhǎng)玢巖、煌斑巖、細(xì)晶巖、輝長(zhǎng)巖和輝綠巖等，走向長(zhǎng)為幾十米至100 m，寬為幾米至十幾米，脈巖破碎后，沿碎裂面有細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀石英和碳酸巖脈充填，石英碳酸鹽脈中見(jiàn)有星點(diǎn)狀、團(tuán)塊狀的黃銅礦、黃鐵礦、毒砂和輝鉬礦化。德合龍洼脈巖與銅金礦體在時(shí)空上緊密相伴。

礦區(qū)位于崗察背斜南翼，斷裂構(gòu)造極發(fā)育，按走向分為2組：北西向斷裂組與北東向斷裂組。北西向斷裂組以F21為代表，F(xiàn)21分布于工作區(qū)中部，走向長(zhǎng)大于 5 km，走向?yàn)?NW—SE，傾向?yàn)?SW，傾角為50°~70°。受多期次擠壓和拉伸作用的影響，形成寬為300~500 m的碎裂巖和糜棱巖帶，并伴隨有強(qiáng)烈的中低溫?zé)嵋何g變。北東向組是區(qū)域謝坑至阿旦斷裂的一部分，主干斷裂呈隱伏狀，次級(jí)斷裂平行于主干斷裂呈不等距分布，斷層兩側(cè)地層有明顯位移，東盤(pán)北移，西盤(pán)南移，斷距為800~900 m，屬平移斷層。

德合龍洼銅金礦位于崗察巖體南接觸帶東段，賦存于三疊系下統(tǒng)碎屑巖中的北西向 F21斷裂破碎蝕變巖帶內(nèi)。礦區(qū)共圈出9條銅金礦體。礦體產(chǎn)于F21斷裂破碎蝕變帶內(nèi)碎裂巖和節(jié)理密集處，橫向上平行產(chǎn)出，走向尖滅再現(xiàn)，出露標(biāo)高為3 432~3 539 m。研究區(qū)規(guī)模較大的礦體圈出3條，由南往北分別編號(hào)為Ⅰ號(hào)、Ⅱ-1號(hào)和Ⅱ-2號(hào)。

圖1 德合龍洼銅金礦床地質(zhì)略圖[9]Fig.1 Sketch geological map of Dehelongwa copper-gold deposit[9]

2 樣品特征與分析方法

研究樣品均采自Ⅰ號(hào)礦體，將其磨制成厚度約為0.2 mm雙面剖光的薄片用于巖相學(xué)與流體包裹體觀察。

包裹體成分測(cè)定對(duì)象為石英，由中南大學(xué)地質(zhì)研究所流體包裹體氣液相成分測(cè)定實(shí)驗(yàn)室完成。將純度大于99%的包裹體樣品放入燒杯中，加入HCl(體積比為1:1)，在電熱板80~100 ℃保溫1 h，在室溫下保留12 h，倒掉酸，用去離子水清洗樣品數(shù)次，超聲震蕩5 min，再用離子水反復(fù)漂洗，在80 ℃烘箱內(nèi)烘干樣品。

流體包裹體的氣相成分分析采用加熱爆裂法提取氣體，其測(cè)試程序?yàn)椋簩⑶逑锤蓛舻?00 mg樣品放入石英管內(nèi)，逐漸升溫到100 ℃排氣，待分析管內(nèi)真空度為6×10-6Pa以下時(shí)，將100 ℃以?xún)?nèi)的次生包裹體和樣品吸附氣體去除。以1 ℃/s的速度升溫到500 ℃，記錄壓力計(jì)的讀數(shù)，用液氮冷凍 5 min，再用干冰冷凍5 min，記錄壓力計(jì)的讀數(shù)(用來(lái)計(jì)算水的含量)后測(cè)定。分析儀器為Varian-3400型氣相色譜儀(美國(guó))，分析誤差＜5%。流體包裹體的液相成分分析程序?yàn)椋瑢⑶逑锤蓛舻?1 g樣品放入石英管中，于 500 ℃爆裂15 min，冷卻后加5 mL水，超聲震蕩10 min。分析儀器為美國(guó)戴安公司生產(chǎn)的 DX-120Ion Chromatograph離子色譜儀。淋洗液是濃度為2.5 mmol/L鄰苯二甲酸和 2.4 mmol/L三(羥)甲基氨基甲烷；陰離子流速為1.2 mL/min，陽(yáng)離子流速為1.0 mL/min。重復(fù)測(cè)定精度＜5%。

流體包裹體測(cè)溫工作主要在中南大學(xué)地質(zhì)研究所流體包裹體測(cè)溫實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。本次測(cè)試使用儀器為英國(guó)產(chǎn)的Linkam THMS600型冷熱臺(tái)，均一溫度重現(xiàn)誤差小于2 ℃，冰點(diǎn)溫度重現(xiàn)誤差小于0.2 ℃。冷凍測(cè)溫時(shí)，利用液氮對(duì)包裹體降溫，在溫度下降過(guò)程中觀察包裹體的變化，包裹體冷凍后，緩慢升溫，至冰晶剛剛?cè)刍涗洷c(diǎn)溫度。對(duì)氣液兩相包裹體均一溫度測(cè)定時(shí)，開(kāi)始的升溫速度為10 ℃/min。在氣液兩相接近均一時(shí)，降低升溫速度，將其控制在1 ℃/min，并及時(shí)記錄均一溫度。

流體包裹體稀土元素組分測(cè)定嘗試采用等離子質(zhì)譜(ICP-MS)方法測(cè)定。先將待測(cè)定的純凈單礦物樣品用蒸餾水清洗，其中石英樣品用1:1鹽酸(體積比)低溫煮30 min，清洗后用濃硝酸浸泡12 h。將處理過(guò)的單礦物樣品在爆裂儀中于 450~500 ℃爆裂(其中硫化物礦物爆裂溫度一般低于450 ℃)，用2%的稀硝酸提取包裹體中的液相組分，然后用裝備有“膜去溶”裝置的ICP-MS儀器進(jìn)行分析測(cè)試[10]。

表1 德合龍洼銅金礦床石英中流體包裹體群體氣-液相成分及相關(guān)參數(shù)Table1 Composition and correlative parameters of volatiles and ions of fluid inclusions from Dehelongwa copper-gold deposit

3 流體包裹體成分

德合龍洼銅金礦床礦石中石英的成礦溶液均是富含 Na+，K+，Mg2+，Ca2+，F(xiàn)-，Cl-，和等的復(fù)雜成分鹽水溶液。成礦流體的液相成分陽(yáng)離子以Na+，K+，Mg2+和 Ca2+為主，Na+和 K+的總含量低于Ca2+和Mg2+的總含量，表明成礦流體以變質(zhì)流體為主，部分 Ca2+和 Mg2+來(lái)自主礦物的溶解；陰離子主要以和Cl-為主，F(xiàn)-和次之。根據(jù)以上特點(diǎn)可得出本區(qū)成礦流體應(yīng)屬 NaCl-KCl-CaCl2-Mg(NO3)2-H2O體系。

氣相成分分析結(jié)果表明：氣相以H2O和CO2為主，其次為H2和CH4，N2和C2H2等含量很少。成分中富含 CO2，含有 CH4和 C2H2等揮發(fā)分，表明成礦環(huán)境為還原環(huán)境，而且生物參與了成礦作用[9]。

成礦流體的Na+/ K+和F-/Cl-可以作為判別流體來(lái)源的一個(gè)標(biāo)志[11]，在一般情況下，巖漿熱液 w(Na+)/w(K+)小于1.00，經(jīng)計(jì)算，成礦階段石英w(Na+)/w(K+)為0.47~0.97，具巖漿熱液特征。成礦階段石英陰離子中 w()＞w(Cl-)＞w(F-)，w()/w(Cl-)為 4.54~18.42，故其成礦熱鹵水應(yīng)是富鉀的硫酸鹽型熱鹵水[12-13]。

德合龍洼銅金礦床石英中流體包裹體群體氣-液相成分及相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表 1。從表 1可知：w()＞w(Cl-)，由于含量反映的是介質(zhì)中與金遷移有密切聯(lián)系的HS-的含量[14]，因此，可以推斷：金在成礦流體中主要以硫氫絡(luò)合物的形式遷移，氯絡(luò)合物次之。

而當(dāng)w(F-)/w(Cl-)比小于1時(shí)反映屬大氣降水(或地層流體)的特征。由表 1可知：本區(qū)樣品中w(F-)/w(Cl-)均小于 1.00(0.22~0.51)，表明有大氣降水加入。因此，可以得出：成礦流體是以巖漿熱液為主包含有大氣降水的混合流體。

4 流體包裹體顯微測(cè)溫學(xué)及稀土元素

4.1 流體包裹體顯微測(cè)溫學(xué)

6個(gè)樣品中，流體包裹體廣泛發(fā)育，各類(lèi)原生包裹體多呈橢圓形、圓形和不規(guī)則狀無(wú)序分布，個(gè)體較小(粒徑多為5~10 μm)，類(lèi)型多，有液體包裹體(L，氣液體積比為10%~30%)、氣液包裹體(L+V，氣液體積比為 25%~45%)及含子礦物包裹體(L+V+H)，其中以氣液包裹體為主。

均一法所測(cè)的最低溫度為267 ℃，最高溫度為468℃(見(jiàn)表2)，頻數(shù)直方圖表現(xiàn)出明顯的峰值分布，且集中分布在327~367 ℃(圖2)，表明了熱液礦化為中高溫階段。

根據(jù) 6個(gè)樣品冰點(diǎn)溫度計(jì)算出成礦流體鹽度為1.40%~13.40%，頻數(shù)直方圖中顯示鹽度主要為3.4%~6.4%(圖2)，屬低鹽度。

根據(jù)均一溫度和冷凍法鹽度，可以查壓力－溫度－濃度－密度表[15]獲得密度。由上述不同圖解或查表法所獲得的數(shù)值較接近。可推算出德合龍洼銅金礦床的成礦流體的密度為0.55~0.88 g/cm3，為中等密度。

壓力是控制成礦作用過(guò)程最重要卻難以準(zhǔn)確獲得的參數(shù)之一，其估算方法較多，常用的有CO2包裹體的等比容法、含CO2包裹體濃度法、氣體包裹體壓力測(cè)定法等，分別適用于含CO2包裹體、氣成或沸騰條件。鑒于德合龍洼銅金礦床6個(gè)樣品中未見(jiàn)CO2包裹體，因而成礦壓力的測(cè)定不適用含CO2包裹體的壓力測(cè)定法，同時(shí)，在德合龍洼銅金礦床也未見(jiàn)到沸騰包裹體的特征，因而，成礦壓力的測(cè)定主要根據(jù)中低鹽度NaCl-H2O體系的壓力估算法[15]。采用Zhang等[16]的NaCl-H2O體系的P-T等容式以及Brown等對(duì)該P(yáng)-T等容式的修正式，由均一溫度和鹽度計(jì)算求得各樣品壓力(表2)，代表了該區(qū)成礦壓力的最低值。經(jīng)計(jì)算推算出本區(qū)壓力為2.25~20.61 MPa。

4.2 稀土元素

嘗試采用等離子質(zhì)譜方法(ICP-MS)測(cè)定包裹體中的稀土元素，取得了較好的效果。該方法靈敏度高，可以測(cè)定包裹體中的微量元素、稀土元素。國(guó)內(nèi)外有關(guān)地質(zhì)學(xué)家進(jìn)行了一些包裹體成分研究[17-20]，并對(duì)部分礦物稀土元素進(jìn)行分析。

德合龍洼銅金礦床流體稀土元素組成見(jiàn)表 3。從表3可以看出：石英和黃鐵礦中稀土總含量∑w(LREE)為 32.026×10-6~176.650×10-6，顯示了 DHLW2和DHLW4總稀土含量較高；輕稀土含量 w(LREE)為22.482×10-6~161.502×10-6；重稀土含量 w(HREE)為4.378×10-6~15.358×10-6； w(LREE)/w(HREE)為2.356~10.662，表明輕稀土富集，重稀土虧損。w(LaN)/w(YbN)除 DHLW13(1.314)外多大于 3.000，顯示輕重稀土分餾較強(qiáng)，δw(Eu)范圍為0.310~0.789，具有明顯負(fù)銪異常。

表2 德合龍洼銅金礦床流體包裹體參數(shù)Table2 Parameters of fluid inclusion of Dehelongwa copper-gold deposit

表3 德合龍洼銅金礦床稀土元素組成Table3 REE composition of Dehelongwa copper-gold deposit

圖2 德合龍洼銅金礦床均一溫度和鹽度分布直方圖Fig.2 Temperature and sanility histogram plots of Dehelongwa copper-gold deposit

5 結(jié)論

(1) 德合龍洼銅金礦床中流體包裹體主要為氣液包裹體，另有液相包裹體和少量含子礦物包裹體。成礦流體液相成分陽(yáng)離子以Na+，K+，Mg2+和Ca2+為主，陰離子主要以 SO42-和 Cl-為主；氣相以 H2O和 CO2為主。

(2) 德合龍洼銅金礦床的流體包裹體測(cè)溫研究表明：均一溫度主要為 327~367 ℃，鹽度主要為3.4%~6.4%，密度主要集中于 0.55~0.88 g/cm3，壓力主要為2.25~20.61 MPa。為中高溫、低鹽度、中等密度和中等壓力的成礦流體。

(3) 德合龍洼銅金礦床石英、黃鐵礦包裹體稀土元素特征為：輕稀土富集，重稀土虧損，具有負(fù)銪異常。

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