西藏雄村礦區(qū)Ⅲ#礦體成礦流體特征

郎興海 唐菊興 胡正華 謝富偉 黃 勇

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330100；4.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081)

西藏雄村礦區(qū)Ⅲ#礦體成礦流體特征

郎興海1唐菊興2胡正華3謝富偉1黃 勇4

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330100；4.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081)

為了查明雄村Ⅲ#礦體成礦流體特征以及成礦機制，通過詳細(xì)的地質(zhì)特征分析，結(jié)合主成礦階段脈石英的流體包裹體及氫、氧同位素的測試進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，主成礦階段的成礦流體均一溫度主要為170～310 ℃(峰值220 ℃)，鹽度變化范圍為1.20%～30.1%；成礦流體的氫同位素含量為-134.3‰～-118.5‰，氧同位素含量為-0.8‰～-0.2‰，表明成礦流體為巖漿水和大氣降水的混合，具有中溫、中低鹽度的特征。雄村Ⅲ#礦體成礦物質(zhì)的沉淀與巖漿水和大氣降水混合以及鉀硅酸鹽化蝕變過程中磁鐵礦的結(jié)晶有關(guān)。

斑巖 成礦流體 氫氧同位素

西藏雄村礦區(qū)位于西藏謝通門縣榮瑪鄉(xiāng)境內(nèi)，自2004年開始，西藏天圓礦業(yè)資源開發(fā)有限公司在雄村礦區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的礦產(chǎn)勘查工作，取得了巨大的找礦突破，先后發(fā)現(xiàn)了Ⅰ#、Ⅱ#和Ⅲ#斑巖型銅金礦體，3個主礦體呈北西向大致等距分布，彼此相距約2.4 km。Ⅰ#、Ⅱ#礦體已經(jīng)完成了勘探工作，規(guī)模達(dá)大型—超大型；Ⅲ#礦體正在進(jìn)行普查，規(guī)模有望達(dá)大型以上。前人對雄村礦區(qū)Ⅰ#、Ⅱ#礦體進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究[1-2]，對于Ⅲ#礦體，僅黃勇等[3-4]分別利用鋯石U-Pb LA-ICP-MS法和輝鉬礦Re-Os 測年獲得了Ⅲ#礦體含礦斑巖體的年齡為172±2.2 Ma和輝鉬礦成礦年齡為172 Ma，而Ⅲ#礦體的成礦流體性質(zhì)、成礦機制等方面還沒有進(jìn)行過研究。為此，本次通過流體包裹體以及氫、氧同位素的研究，對Ⅲ#礦體成礦流體特征以及礦床成礦機制進(jìn)行了初步淺析。

1 礦床地質(zhì)概況

1.1 賦礦圍巖

礦區(qū)位于拉薩地體中段南緣，出露地層為中下侏羅統(tǒng)雄村組(J1x)，巖性主要為凝灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、泥巖、泥質(zhì)板巖和少量的灰?guī)r，其中凝灰?guī)r普遍具鉀硅酸鹽化、黃鐵絹英巖化和青磐巖化，是礦區(qū)的主要賦礦巖石之一[2]。

1.2 構(gòu) 造

礦區(qū)褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺構(gòu)造出現(xiàn)在礦區(qū)的南部，軸線EW走向。逆斷層走向呈EW向，位于礦區(qū)南部的Ⅰ#礦體，構(gòu)成疊瓦狀組合樣式；平移斷層在整個礦區(qū)均有分布，呈NW向和NE走向。

1.3 含礦斑巖

Ⅲ#礦體含礦斑巖體為早侏羅世角閃石英閃長玢巖，呈巖株狀產(chǎn)出。巖石呈灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶主要為斜長石、角閃石和少量石英，基質(zhì)成分與斑晶相似。巖石蝕變較強，可見硅化、黑云母化、絹云母化、陽起石化、綠泥石化、鈉長石化和綠簾石化。常見成礦后中侏羅世的早期含眼球狀石英斑晶的角閃石英閃長玢巖侵入含礦斑巖中。

1.4 礦化特征

礦體主要分布在斑巖體及其接觸帶附近的凝灰?guī)r中，呈環(huán)狀圍繞斑巖體分布。礦體平面上呈透鏡狀，剖面上呈筒狀、層狀或似層狀。礦化主要呈脈狀、浸染狀和細(xì)脈浸染狀，常見的含礦脈體類型有QSV脈(石英-硫化物脈)、BMSV脈(黑云母-磁鐵礦-硫化物脈)、CSV脈(綠泥石-硫化物脈)。礦石中主要的金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦和磁鐵礦，可見少量輝鉬礦、閃鋅礦和磁黃鐵礦；主要非金屬礦物為斜長石、絹云母、黑云母、綠泥石、石英、角閃石。

黃銅礦是主要含銅礦物，含量多為0.5%～1%，呈不規(guī)則形或半自形，主要分布于鉀硅酸鹽化蝕變帶中，大小為0.4～0.9 mm。黃鐵礦主要分布于鉀硅酸鹽化和黃鐵絹英巖化蝕變帶中，常呈自形、半自形晶產(chǎn)出，粒徑多為0.1～1 mm，在黃鐵絹英巖化帶中黃鐵礦含量明顯增多，有時可見團(tuán)塊狀產(chǎn)出的黃鐵礦以及脈寬達(dá)5 cm的黃鐵礦脈。磁鐵礦主要分布在鈉化、鈣化和鉀硅酸鹽化蝕變帶中，多呈不規(guī)則狀嵌在脈石礦物間或呈脈狀產(chǎn)出，常包含黃銅礦和黃鐵礦。

1.5 蝕變特征

雄村Ⅲ#礦體蝕變分帶與典型斑巖型銅金礦床蝕變分帶相似[5]，其中礦體深部為鈉化、鈣化蝕變，向外依次為鉀硅酸鹽化和黃鐵絹英巖化蝕變，青磐巖化蝕變在礦體外圍分布。黃銅礦主要產(chǎn)出于鉀硅酸鹽化蝕變帶范圍內(nèi)，與黑云母化、磁鐵礦化關(guān)系密切。

1.6 成礦期及成礦階段

通過野外巖芯編錄和室內(nèi)鏡下觀察，根據(jù)礦脈穿插關(guān)系、礦石組構(gòu)以及礦物共生組合，可將Ⅲ#礦體成礦期劃分為熱液成礦期和表生期。熱液成礦期劃分為3 個階段，I階段與鉀硅酸鹽化蝕變關(guān)系密切，主要出現(xiàn)黑云母、石英、磁鐵礦、黃銅礦和黃鐵礦礦物組合，以發(fā)育QSV脈、BMSV脈和CSV脈為特征，可見黃銅礦呈脈狀、浸染狀、細(xì)脈浸染狀產(chǎn)出，該階段是黃銅礦的主要成礦階段；II階段與鈉化、鈣化蝕變關(guān)系密切，主要出現(xiàn)陽起石、鈉長石、綠泥石和磁鐵礦礦物組合，發(fā)育陽起石脈，少量黃銅礦呈細(xì)脈狀產(chǎn)出; III階段與黃鐵絹英巖化蝕變關(guān)系密切，主要出現(xiàn)石英、絹云母和黃鐵礦礦物組合，發(fā)育黃鐵礦脈，少量黃銅礦呈稀疏浸染狀、脈狀產(chǎn)出。表生期主要出現(xiàn)孔雀石、褐鐵礦和輝銅礦等礦物組合，雄村Ⅲ#礦體的表生(次生)富集作用較弱，主要礦體為原生硫化物礦體。

2 成礦流體特征

2.1 樣品采集及測試

為了研究雄村Ⅲ#礦體成礦流體特征，本次采集了主成礦階段QSV脈中的石英進(jìn)行流體包裹體和氫、氧同位素研究，樣品均采自鉆孔巖芯。流體包裹體巖相學(xué)研究在成都理工大學(xué)流體包裹體實驗室完成，流體包裹體溫度、鹽度和激光拉曼測試在中國科學(xué)院貴陽地球化學(xué)研究所完成。

2.2 流體包裹體巖相學(xué)

對QSV脈中石英進(jìn)行包裹體巖相學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)石英礦物包裹體數(shù)量較多，但普遍較小，將包裹體類型劃分為a型包裹體(富液兩相流體包裹體)、b型包裹體(富氣兩相流體包裹體)和c型包裹體(含子礦物多相包裹體)，見圖1。a型包裹體氣液比小于45%，為常見包裹體類型，形態(tài)不規(guī)則，成群、成帶分布，主要為次圓狀、長條狀(棱邊較直)、棱角狀、蝌蚪狀，大小為3～16 μm。b型包裹體氣液比大于45%，較少見，形態(tài)主要為圓狀、次圓狀、棱角狀、不規(guī)則狀，個體相對較大，大小為7～20 μm。c型包裹體較少見，形態(tài)較規(guī)則，主要為圓狀、次圓狀、棱角狀，大小為5～20 μm，內(nèi)部同時包裹有氣泡和子礦物，子礦物呈立方體、長方體狀，多呈現(xiàn)淡綠色，為石鹽子晶。

對石英中的單個包裹體進(jìn)行原位激光拉曼測試，發(fā)現(xiàn)Ⅲ#礦體主成礦階段的流體包裹體氣相成分以H2O為主，表明成礦流體為氯化鈉-水體系。

2.3 包裹體溫度、鹽度測試

在冷熱臺上對石英中流體包裹體進(jìn)行均一溫度、鹽度測試，測試結(jié)果顯示成礦流體具有中溫、中低鹽度的特征，均一溫度為105～550 ℃(集中于170～310 ℃，峰值220 ℃)，鹽度為1.20%～30.1%。其中，a型包裹體溫度和鹽度分別為105～450 ℃(峰值215 ℃)和1.20%～23.8%；b型包裹體溫度和鹽度分別為140～550 ℃(峰值235 ℃)和2.89%～25.8%；c型包裹體溫度和鹽度分別為165～350 ℃(峰值195 ℃)和26.5%～30.1%。

圖1 雄村Ⅲ#礦體流體包裹體類型

2.4 H-O同位素特征

對Ⅲ#礦體主成礦階段QSV脈中石英進(jìn)行H-O同位素測定。分析結(jié)果顯示，4件石英樣品成礦流體的氫同位素含量變化于-134.3‰～-118.5‰；石英的氧同位素含量變化于9.7‰～10.3‰。用公式計算得到成礦流體的氧同位素變化于-0.8‰～-0.2‰[6](T取值為220 ℃)，見表1。

3 成礦機制

在成礦流體氫、氧同位素組成圖解上，雄村Ⅲ#礦體氫、氧同位素組成均位于巖漿水與大氣降水的過渡區(qū)域，顯示出巖漿水和大氣降水混合的成礦流體特征，見圖2。成礦流體的δD值可以靈敏示蹤巖漿水與大氣降水的混合作用[7]，雄村Ⅲ#礦體熱液脈石英中成礦流體的δD值迅速降低，δ18O變化緩慢，顯示出巖漿水與大氣降水混合的氫、氧同位素變化特征[8]。因此，認(rèn)為雄村Ⅲ#礦體主成礦階段的成礦流體為巖漿水與大氣降水的混合，這與主成礦階段成礦流體為中溫、中低鹽度的特征相吻合。另外，雄村Ⅲ#礦體6件黃鐵礦和2件黃銅礦樣品的δ34S變化范圍為-1.3‰～1.4‰(均值為-0.3‰)，顯示出礦化硫主要來自深源巖漿[9]，表明巖漿水對成礦非常關(guān)鍵。

表1 雄村礦區(qū)Ⅲ#礦體成礦流體氫、氧同位素組成

圖2 雄村Ⅲ#礦體成礦流體氫氧同位素組成

成礦流體因減壓沸騰是成礦物質(zhì)沉淀的重要機制[10]，雄村Ⅲ#礦體主要以富液兩相流體包裹體為主，缺乏高鹽度、低鹽度流體包裹體群，不具有沸騰現(xiàn)象的流體包裹體組合特點。因此，成礦流體減壓沸騰可能不是雄村Ⅲ#礦體金屬沉淀的主要原因。Hedenquist等[11]研究表明，流體的混合作用在熱液礦床的形成過程中也起著重要的作用，雄村Ⅲ#礦體主成礦階段石英中的成礦流體顯示出巖漿水與大氣降水混合的特征，成礦流體為中溫、中低鹽度，表明巖漿水與大氣降水的混合是造成雄村Ⅲ#礦體礦質(zhì)沉淀的主要原因。雄村組凝灰?guī)r構(gòu)造裂隙發(fā)育，有利于大氣降水下滲與含礦斑巖冷凝分異出來的巖漿水混合，兩種不同性質(zhì)的流體混合，導(dǎo)致成礦流體的物理化學(xué)條件(如溫度、pH值、氧逸度等)發(fā)生變化，最終導(dǎo)致成礦物質(zhì)發(fā)生沉淀。除流體沸騰和混合之外，成礦流體與圍巖反應(yīng)也是礦質(zhì)沉淀的重要機制之一[12]，雄村Ⅲ#礦體主要產(chǎn)于鉀硅酸鹽化帶之中，該蝕變帶的主要礦物組合為黑云母、石英、磁鐵礦，磁鐵礦的結(jié)晶可以導(dǎo)致還原性的硫產(chǎn)生，從而引起硫化物的沉淀，這與礦石中黃銅礦與磁鐵礦密切共生的現(xiàn)象相符合。因此，成礦流體與圍巖反應(yīng)可能也是雄村Ⅲ#礦體礦質(zhì)沉淀的原因之一。

4 結(jié) 論

(1)雄村礦區(qū)Ⅲ#礦體主成礦階段的流體包裹體類型包括富液兩相流體包裹體、富氣兩相流體包裹體和含子礦物多相包裹體，以富液兩相流體包裹體為主。主成礦階段的成礦流體為氯化鈉-水體系，均一溫度主要分布于170～310 ℃(峰值為220 ℃)，鹽度變化范圍為1.20%～30.1%。

(2)雄村礦區(qū)Ⅲ#礦體氫氧同位素組成位于巖漿水與大氣降水混合區(qū)，礦床成礦流體為巖漿水與大氣降水的混合。

(3)巖漿水與大氣降水的混合以及鉀硅酸鹽化蝕變過程中磁鐵礦的結(jié)晶是導(dǎo)致雄村Ⅲ#礦體成礦物質(zhì)沉淀的主要機制。

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(責(zé)任編輯 鄧永前)

Characteristics of Ore-forming Fluids of the No.III Deposit in Xiongcun District,Tibet

Lang Xinghai1Tang Juxing2Hu Zhenghua3Xie Fuwei1Huang Yong4

(1.CollegeofEarthScience,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China; 2.InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China;3.JiangxiinstituteofGeologicalsurvey,Nanchang330100,China;4.ChengduCenterofChinaGeologicalSurvey,Chengdu610081,China)

In order to find out the ore-forming fluid characteristics and metallogenic mechanism of Xiongcun No.III deposit,the geological characteristics of No.III deposit is analyzed in detail and tests on the inclusions at quartz-sulfide veins and hydrogen and oxygen isotopes are conducted.The research results show that,the homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions range from 170 ℃ to 310 ℃ (peak temperature at 220 ℃) and 1.20% to 30.1% respectively.Its hydrogen and oxygen isotopes range from -134.3‰ to -118.5‰ and -0.8‰ to -0.2‰ respectively,which indicates that,the ore-forming fluid is a mixture of magmatic water and atmospheric precipitation,and has the characteristics of middle temperature and middle-low salinities.The minerals precipitated of Xiongcun No.III deposit mainly relates to mixture of magmatic water and atmospheric precipitation and the crystallization of magnetite within potassic alteration zone.

Porphyry,Ore-forming fluid,Hydrogen and oxygen isotopes

2014-05-27

國家自然科學(xué)基金項目(編號：41172077)，國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(973項目)(編號：2011CB403103)，中國地質(zhì)調(diào)查局項目(編號：[資]03-002-0557、資[2014]01-028-042)，四川省礦產(chǎn)資源研究中心項目(編號：SCKCZY2013-YB006)，四川省青年科技基金項目(編號：2014JQ0047)，“構(gòu)造成礦學(xué)理論發(fā)展與實踐”項目(編號：13TD0008)。

郎興海(1982—),男，博士，講師。

P611.1+3

A

1001-1250(2014)-09-095-04