河南湯家坪斑巖鉬礦床流體包裹體地球化學(xué)特征

漆富勇，范會虎，趙　磊，黃　誠

（1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210008；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊，江西贛州341000；3.北京勘察技術(shù)工程有限公司，北京100192；4.武警黃金第九支隊，海南海口100192）

河南湯家坪斑巖鉬礦床流體包裹體地球化學(xué)特征

漆富勇*1，2，范會虎3，趙磊2，黃誠4

（1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210008；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊，江西贛州341000；3.北京勘察技術(shù)工程有限公司，北京100192；4.武警黃金第九支隊，海南海口100192）

位于大別造山帶上的湯家坪鉬礦床屬典型的斑巖型鉬礦床。湯家坪鉬礦石石英中流體包裹體可劃分為3類：氣液包裹體、富（含）二氧化碳包裹體和含子晶多相包裹體。經(jīng)實驗測定，流體包裹體均一溫度范圍為107.3℃～515.6℃，以220℃～375℃對成礦最為有利；鹽度集中于（0.53～16.91）wt%和（26.24～60.32）wt%2個區(qū)間。激光拉曼顯微探針分析表明，成礦流體中含有少量C2H6和SO2氣體。流體成礦過程具沸騰現(xiàn)象，不同包裹體中CO2含量差異很大，顯示流體沸騰發(fā)生在開放體系之中。穩(wěn)定同位素特征表明，湯家坪斑巖鉬礦成礦流體為高溫高鹽度初始巖漿水，中后期有大氣降水加入；而硫來源于花崗斑巖區(qū)，具深源硫特點。

斑巖鉬礦；流體包裹體；成礦深度；拉曼光譜

河南湯家坪大型斑巖型鉬礦床位于大別造山帶北麓，屬秦嶺造山帶東延部分。前人對該礦床的研究多集中在礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志［1-3］、礦床成因［4］、礦體地球化學(xué)特征與圍巖蝕變特征、成礦年齡［5-7］等。近來則主要對礦床成礦流體特征進(jìn)行研究，分析并總結(jié)了湯家坪斑巖鉬礦床成礦流體特征［8］。本文以礦床石英脈為研究對象，通過流體包裹體巖相學(xué)、顯微測溫及激光拉曼光譜分析，研究湯家坪斑巖鉬礦床成礦流體地球化學(xué)特征，并結(jié)合穩(wěn)定同位素特征探討成礦流體來源。

1　區(qū)域地質(zhì)背景及礦床地質(zhì)特征

大別造山帶基本構(gòu)造格架表現(xiàn)為北西—北北西向弱應(yīng)變域和線狀強(qiáng)應(yīng)變帶相間排列，且被北東—北北東向脆性斷裂截切（圖1）。帶內(nèi)發(fā)育多期巖漿巖，早古生代—三疊紀(jì)，華北陸塊和揚子板塊相向俯沖擠壓碰撞造山，陸塊俯沖楔斷離重熔，鉬元素隨之富集而形成含鉬花崗巖漿；燕山期，秦嶺造山帶褶皺回返，在伸展機(jī)制下，富鉬花崗巖漿沿北西西向斷裂帶與近南北向斷裂交匯處侵入，形成一系列深源淺成型花崗斑巖體［5］。

湯家坪鉬礦床位于曉天—磨子潭斷裂南側(cè)、商麻斷裂東側(cè)的變質(zhì)核雜巖帶內(nèi)（圖1）。巖漿巖主要出露早白堊世的湯家坪細(xì)粒二長花崗斑巖體，圍巖主要為元古代大別片麻雜巖。礦體主要賦存于花崗斑巖內(nèi)外接觸帶中，呈似層狀，總體走勢向南西方向傾伏，向東北翹起，傾伏角為20°左右［6］。礦床自斑巖中心向外大致呈現(xiàn)出鉀化—絹英巖化—硅化—青磐巖化，呈同心環(huán)狀。

2　流體包裹體特征

流體包裹體測溫工作在中國地質(zhì)大學(xué)（北京）流體包裹體實驗室完成，所用儀器為Linkam600型冷熱臺；包裹體激光拉曼光譜測定在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所包裹體實驗室完成，所用儀器為Raman2000型激發(fā)光源、共焦顯微鏡拉曼光譜儀。本次工作10件樣品采自鉆孔和坑道（表1）。

2.1流體包裹體巖相學(xué)特征

湯家坪鉬礦流體包裹體十分發(fā)育，大多為孤立分布的原生包裹體，少量呈線性分布的次生包裹體。形態(tài)以橢圓形為主，大小（2μm×2μm）～（14μm×20μm），氣液比5%～60%。

包裹體類型很豐富，根據(jù)室溫下包裹體的形態(tài)，主要分為以下3種類型：Ⅰ普通氣液包裹（V-L FI）；Ⅱ含二氧化碳包裹體（CO2-FI）；Ⅲ含子晶多相包裹體（S-FI）。Ⅰ型包裹體幾乎分布于所有的樣品中，形態(tài)多為橢圓形，大小（2μm×2μm）～（10μm×12μm），氣液比5%～20%。Ⅱ型包裹體大多為原生包裹體，形態(tài)以不規(guī)則形態(tài)和負(fù)晶形居多，大小（6μm×8μm）～（14μm×20μm），氣液比20%～60%。Ⅲ型包裹體主要分布于較淺的無礦石英脈及較深的螢石脈中，多為不規(guī)則形態(tài)，大小（4μm×6μm）～（10μm×14μm），氣液比5%～20%。

圖1　湯家坪斑巖鉬礦位置及大別造山帶地質(zhì)圖略（據(jù)楊澤強(qiáng)，2007）

表1　流體包裹體樣品描述

2.2流體包裹體測溫及鹽度

（1）Ⅰ型包裹體（V-L FI）。顯微測溫數(shù)據(jù)表明，Ⅰ型包裹體的均一溫度范圍比較大，范圍為107.3℃～515.6℃，平均均一溫度為254.8℃（圖2）。

圖2　Ⅰ型包裹體均一溫度直方圖

在冷凍試驗過程中，冰晶的消失溫度范圍為-0.3℃～-12.9℃，均值為-5.49℃，相應(yīng)的鹽度范圍為0.53%～16.91%，鹽度的均值為8.49%。不含礦石英脈及斑晶石英脈（成礦期前）中流體包裹體均一溫度為122.2℃～515.6℃，均值為284.5℃；鹽度范圍為2.96%～16.91%，均值為9.34%。含硫化物石英脈（主成礦期）中流體包裹體均一溫度范圍為107.3℃～410℃，均值為237.1℃；鹽度范圍為0.53%～14.52%，均值為7.53%。含螢石脈樣品中（成礦期后）流體包裹體均一溫度范圍為107.3℃～373.3℃，均值為196.9℃；鹽度范圍為4.17%～9.60%，均值為6.96%（圖3）。依據(jù)鹽水溶液包裹體溫度—密度、溫度—壓力關(guān)系方程［10］，估算無礦石英脈、含硫化物石英脈和含螢石石英脈中流體的密度分別為：0.30～0.99g/cm3、0.58～1.02g/cm3、0.65～1.01g/cm3。

圖3　Ⅰ型包裹體鹽度直方圖

（2）Ⅱ型包裹體（CO2-FI）。本實驗中Ⅱ型包裹體含量不多，且氣液比都比較高，因此常發(fā)生爆裂。從顯微測溫的結(jié)果看，大多數(shù)的此類包裹體都形成了籠形物。在觀察中發(fā)現(xiàn)，其初溶溫度范圍為-57.8℃～-63.7℃，平均的初溶溫度為-60.5℃，這一初溶溫度范圍低于標(biāo)樣標(biāo)準(zhǔn)值CO2標(biāo)準(zhǔn)值-56.6℃，反映CO2相中可能有微量的N2、CH4、H2S等成分的存在［12］。在升溫的過程中，籠形物的消失溫度范圍為3.2℃～9.4℃，利用此溫度得到其相應(yīng)的鹽度范圍為1.23%～11.7%，均值為6.83%。繼續(xù)升溫，發(fā)生二氧化碳相的部分均一，其均一方式多為由CO2液相（L）→CO2氣相（V）。二氧化碳的部分均一溫度范圍為23.6℃～31.1℃，均值為28.0℃，其中有2個部分均一溫度直到CO2的臨界溫度31.1℃才發(fā)生均一。進(jìn)一步升溫，Ⅱ型包裹體完全均一，其均一方式有2種，其一為CO2相→水溶液相（aq）；其二為水溶液相（aq）→CO2相。Ⅱ型包裹體完全均一的溫度較高，其范圍為250.7℃～441.5℃，均值為319.8℃（圖4）。這一溫度值大大高于Ⅰ型包裹體的均一溫度。Ⅱ型包裹體的爆裂溫度250.7℃～370℃。

（3）Ⅲ型包裹體（S-FI）。Ⅲ型包裹體是本次研究中一類比較重要的包裹體類型。在冷凍試驗中，含子晶多相包裹體在完全均一以前，表現(xiàn)出與Ⅰ型包裹體相似的特點，即降溫氣泡消失或被壓扁變形，體系慢慢結(jié)冰，在回溫過程中，氣泡出現(xiàn)，系統(tǒng)恢復(fù)到原來狀態(tài)。Ⅲ型包裹體在升溫過程中會先部分均一然后再達(dá)到完全均一。其均一的方式有3種：部分均一時由氣相→液相，然后再由石鹽消失達(dá)到完全均一；氣相和固相同時消失而達(dá)到均一；部分均一時石鹽子晶先消失，然后由氣相均一到液相而達(dá)到完全均一。在本實驗中，絕大多數(shù)Ⅲ型包裹體的均一方式為第一種，極個別的為第二種均一方式，未見第三種均一方式。

圖4　Ⅱ型包裹體均一溫度直方圖

由石鹽子晶的最終融化溫度（即完全均一溫度）計算得到Ⅲ型包裹體的鹽度26.24%～60.32%，均值為38.65%（圖5）。據(jù)顯微測溫結(jié)果，Ⅲ型包裹體的部分均一溫度范圍為77.7℃～380.0℃，均值為194.4℃。完全均一溫度范圍230.8℃～504.1℃，均值為313.1℃（圖6）。

圖5　Ⅲ型包裹體鹽度直方圖

圖6　Ⅲ型包裹體均一溫度直方圖

綜合上述3種類型包裹體的顯微測溫數(shù)據(jù)可以看出，湯家坪斑巖鉬礦流體包裹體成礦期均一溫度為107.3℃～410℃，其平均的均一溫度為237.1℃，表明成礦的最低溫度應(yīng)為237.1℃。

根據(jù)所有3類包裹體均一溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計認(rèn)為最有利成礦溫度為220℃～375℃。包裹體的鹽度變化范圍也比較大為0.53%～60.32%，但鹽度分布相對集中大概在10%左右，表明湯家坪斑巖鉬礦成礦流體鹽度不是很高。同時包裹體鹽度具有典型的雙配分模式特征（圖7），其中含鹽度介于32.6%～48.54%（NaCl）之間的含子礦物的多相包裹體基本代表含水的“巖漿”［1］。

圖7　流體包裹體總鹽度直方圖

2.3流體包裹體成分分析

湯家坪鉬礦不同石英脈中的流體成分不同，表現(xiàn)為：在主要成分上，主成礦階段流體成分以H2O和CO2為主且無論氣泡還是液體中都含有大量CO2；而主成礦階段前則以H2O為主，氣態(tài)成分中不含或含少量CO2。微量成分上，主成礦階段流體含C2H6、SO2和少量的。無礦化石英脈中流體不含C2H6氣體，但也含有SO2氣體和陰離子（圖8，圖9）。

圖8　成礦前期流體成分拉曼光譜圖

圖9　成礦期流體成分拉曼光譜圖

3　穩(wěn)定同位素特點

3.1氫氧同位素特點

湯家坪鉬礦早期與鉀長石化伴生的輝鉬礦—石英脈的δ18O值與母巖中石英的δ18O值基本相同，一般在10‰～12‰之間。成礦期的石英δ18O值在8.6‰～11.1‰之間，平均9.47‰，而湯家坪單元花崗斑巖全巖δ18O值為7.79‰（河南省地礦廳區(qū)調(diào)隊，1994），明顯低于一般含鉬花崗斑巖。主成礦期的流體氫氧同位素組成中大氣降水的含量高于上房鉬礦床，而低于金堆城鉬礦床［9］，由此可見湯家坪鉬礦成礦流體為高溫高鹽度的初始巖漿水，中后期逐步有大氣降水加入。根據(jù)湯家坪斑巖鉬礦鹽度均溫度關(guān)系圖（圖10），發(fā)現(xiàn)成礦流體經(jīng)歷了表面流體加入、沸騰或者增壓降溫的過程。

圖10　湯家坪斑巖鉬礦鹽度均一溫度關(guān)系圖

3.2硫同位素特征

湯家坪鉬礦的黃鐵礦δ34S值為3.15，輝鉬礦中δ34S值為3.13。這一結(jié)果比楊澤強(qiáng)等測定的結(jié)果偏低，但與河南省區(qū)調(diào)隊所測結(jié)果基本一致（表2）。其變化范圍在3.0‰～3.9‰之間，具深源硫的特點［1］，因此認(rèn)為硫來源于花崗斑巖源區(qū)。

4　結(jié)論與討論

成礦期流體包裹體均一溫度范圍大，氣體包裹體和高鹽度包裹體共存，因此成礦過程中存在沸騰現(xiàn)象。礦床的最有利成礦溫度為220℃～375℃。

成礦的各個階段均含有SO2氣體，成礦期含有少量的CO2和C2H6氣體，說明成礦環(huán)境為還原環(huán)境，且富含揮發(fā)份。初溶溫度反映CO2中可能存在微量的N2、CH4、H2S等。

表2　湯家坪斑巖鉬礦成礦期礦物硫同位素測定結(jié)果

含子晶多相包裹體在均一過程中，子晶不消失（消失溫度超過500℃）。說明流體來源于巖漿直接分異，成礦是一個溫度降低、成礦物質(zhì)不斷析出的過程。流體包裹體鹽度具有典型的雙配分模式特征，其中含鹽度介于32.6%～48.54%（NaCl）之間的含子晶多相包裹體基本代表含水的“巖漿”。

礦床成礦流體為高溫高鹽度的初始巖漿水，中后期逐步有大氣降水加入，具深源硫的特點。

［1］楊澤強(qiáng)，萬守全，馬宏衛(wèi)，等.河南商城縣湯家坪鉬礦床地球化學(xué)特征與成礦模式［J］.地質(zhì)學(xué)報，2008，82（6）：788-794.

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A

1004-5716（2016）08-0191-05

2016-04-08

2016-04-11

漆富勇（1986-），男（漢族），江西高安人，工程師，南京大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。