湖北宜昌白竹坪金礦流體包裹體特征及成礦機理探討

向 萌， 張權緒， 牟宗玉， 聶開紅， 李方會

(湖北省地質局 第七地質大隊，湖北 宜昌 443100)

黃陵背斜核部是湖北重要的巖金產地之一，已發現含金礦脈312條，金礦床(點)76個。白竹坪金礦位于核北部東緣，隸屬宜昌市夷陵區霧渡河鎮白竹坪村，作為核北部變質巖區典型石英脈型金礦床，尚缺乏對其成礦流體的系統研究。本文通過對白竹坪金礦床流體包裹體類型、均一溫度、流體密度以及成分分析等研究，對礦床的成礦物質來源及成礦機理進行探討。

1 區域地質背景

白竹坪金礦區處于揚子準地臺上揚子臺坪鄂中褶斷區黃陵背斜核北部東緣。核北部主要出露中太古界東沖河片麻雜巖巖體(TTGAr2)及元古界黃涼河巖組(Pt2h)、力耳坪巖組(Pt2l)變質地層。區內變質巖系地層經受了鐵鋁榴石角閃巖相以上的區域變質作用和普遍的混合巖化作用。根據巖石組構特征還可看出各組段地層曾遭受多次變質作用和退變質作用影響，致使地層中的巖石組合十分復雜。

2 礦床地質特征

礦床位于風箱坪—韓家河背斜北西翼及彭家河向斜南東翼，主要出露東沖河片麻雜巖(TTGAr2)及輝長輝綠脈巖。變質巖地層走向北東，傾向北西，局部由于斷裂作用關系，走向北西，傾向北東，地層傾角50°～78°，為一被破壞了的單斜構造。區內斷裂構造發育，區域性大斷裂殷家溝斷層(F10)于礦區北東角通過，礦床位于該斷層南西側次級北西向韌—脆性斷層F1、F2中，分別控制Au-1號和Au-2號含金石英脈。含金石英脈是一條由多個含金石英脈體斷續分布組成的脈帶，脈體形態主要為透鏡狀、脈狀，其中南端多為透鏡狀及厚脈狀，北段則以薄脈狀為主。沿走向和傾向常有分支復合、尖滅再現及膨縮現象，脈壁則常顯舒緩波狀(圖1)。

圖1 白竹坪金礦區地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of Baizhuping gold mining area1.第四系；2.混合巖夾黑云斜長片麻巖；3.黑云斜長片麻巖；4.黑云片巖；5.斜長角閃片巖；6.陽起透閃石巖；7.輝長輝綠巖；8.英安斑巖；9.含金石英脈及編號；10.石英脈；11.地質界線；12.第四系界線；13.漸變地質界線；14.斷層及編號；15.已施工鉆孔位置。

礦床工業類型為含金石英脈巖型。礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦及自然金，次為纖維鋅礦、白鐵礦、磁黃鐵礦、黝銅礦、鈷鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦。次生礦物有銅藍、斑銅礦、輝銅礦。脈石礦物主要為石英，次為鐵白云石、方解石。此外含有黑云母、綠泥石、絹云母、綠簾石及榍石、白鈦石、電氣石等，含量均低微，在礦石中時有時無。通過顯微觀察主要金屬礦物的鑲嵌關系，其生成順序為：黃鐵礦→閃鋅礦→黃銅礦→方鉛礦→金。礦石構造主要有脈狀構造、團塊狀構造、浸染狀構造等，礦石結構主要為自形粒狀結構、半自形—他形粒狀結構、填隙結構等(圖2)。

圖2 白竹坪礦體光片中金屬礦物鑲嵌關系Fig.2 Mosaic relationship of metal mineral in Baizhuping mineralPy.黃鐵礦；Cp.黃銅礦；Sp.閃鋅礦；Gl.自然金；Gn.方鉛礦。

脈體圍巖有輝長輝綠巖、混合巖或其它變質巖，以輝長輝綠巖體為直接圍巖時石英脈段的含金性好。碳酸鹽化蝕變作用在輝長輝綠巖中表現明顯，其次有絹云母化、硅化及黃鐵礦化。

3 包裹體樣品采集及分析方法

4 流體包裹體特征

4.1 流體包裹體類型

測片中脈石礦物主要為石英(90%～95%)，少量方解石(2%)。由于應力作用，石英顆粒多數具有波狀消光，且顯微裂隙發育，系重結晶作用形成的，結晶較自形，且透明度較好，見有較多流體包裹體發育(圖3、表1)，以單相鹽水溶液包裹體(LH2O)及兩相鹽水溶液包裹體(LH2O+VH2O)為主。片中見到少量礦化，黃鐵礦5%，黃銅礦1%，方鉛礦3%，閃鋅礦1%。選擇透明度較好的石英進行測定，其類型特點和測定結果如下：

(1) 單相鹽水溶液包裹體。占包裹體總量的60%～70%；包裹體大小為2～12 μm；形態以米粒狀、多邊形為主，其次是近圓形、橢圓形和不規則狀，呈自由狀、小群狀分布，主要沿石英顯微裂隙分布。

(2) 兩相鹽水溶液包裹體。占包裹體總量的30%～35%；包裹體大小3～15 μm；形態以橢圓形、多邊形為主，其次是半自形負晶形、長方形和少量不規則狀，呈自由狀或小群狀分布，或與其它類型包裹體伴生，有的沿石英微裂隙呈線狀分布。

(3) B型兩相包裹體(LH2O+VH2O，含少量CO2成分)，少量；包裹體大小3～15 μm；形態呈橢圓形、半自形負晶形，呈自由狀或與其它類型包裹體伴生，有的沿石英微裂隙呈線狀分布。

(4) 富CO2兩相包裹體(LCO2+VCO2，可能含有少量CH4或H2S成分)，占包裹體總量的5%左右；包裹體大小3～12 μm；形態呈橢圓形、半自形負晶形，呈小群狀與其它類型包裹體伴生。

(5) 含CO2三相包裹體(LH2O+LCO2+VCO2)，少量；包裹體大小3～15 μm；形態呈橢圓形、多邊形，呈孤立狀分布或與其它類型包裹體伴生。

4.2 均一溫度、鹽度和密度

一般情況下，石英脈中氣液兩相包裹體和三相包裹體是金主成礦階段捕獲的,液相包裹體在成礦晚階段后捕獲[1]。經測試，白竹坪金礦中石英兩相氣液(LH2O+VH2O)包裹體均一溫度集中在155～260 ℃，三相氣液包裹體(LH2O+LCO2+VCO2)均一溫度240～260 ℃，即成礦溫度范圍為155～260 ℃(圖4)。鹽度范圍5.77～11.81 wt.%NaCl，平均9.17 wt.%NaCl；流體密度為0.766～0.993 g/cm3，平均0.933 g/cm3。綜上所述，白竹坪金礦成礦流體為低溫—低鹽度—低密度流體。

圖3 白竹坪金礦體石英中流體包裹體形態Fig.3 Fluid wrap form in quartz of Baizhuping gold ore body

圖4 礦床成礦流體包裹體均一溫度直方圖Fig.4 Homogeneous temperature histogram of ore-forming fluid inclusions

4.3 成礦壓力和深度

成礦溶液中化合物及金屬的溶解能力與壓力關系密切，因此壓力對成礦起重要作用。在研究礦床成礦壓力條件時，利用含CO2三相氣液包裹體來計算是比較有效的方法，得到了廣泛的應用，通過獲得的三相包裹體的初熔溫度、均一溫度、密度及鹽度等參數[2]，根據邵潔蓮提出的經驗公式(1983)計算出成礦壓力為225×105～235×105Pa，成礦深度為0.75～0.78 km，屬淺成礦床(表2)。

邵潔蓮經驗公式：T0=374+9.2×N；P0=219+26.2×N；P1=P0×T1/T0；H=P1/(300×105)

式中：N代表鹽度(wt.%NaCl)；T1代表均一溫度(℃)；T0代表初始溫度(℃)；P0代表初始壓力(105Pa)；P1代表成礦壓力(105Pa)；H代表成礦深度(km)。

表2 白竹坪礦床石英包裹體成礦壓力及深度計算表Table 2 Calculation of metallogenic pressure and depth ofquartz inclusions in Baizhuping deposit

4.4 包裹體成分

流體包裹體成分的測試結果如下：

(1) 液相部分。陽離子主要是Na+，占液相部分的28%～39%，其次是K+、Ca2+、Mg2+，占液相部分的7%～10%；陰離子主要是Cl-，占液相部分的46%～55%，其次是SO42-，占液相部分的2%～13%。

(2) 氣相部分。主要是H2O，占氣相部分的73%～84%，其次是CO2，占氣相部分的16%～27%，無游離氧。

5 成礦機理探討

黃陵地區在中元古代表殼巖系形成以后，經歷了四堡期的區域變質作用，變質巖系發生強烈構造置換和韌性—韌脆性剪切作用，促使部分礦化元素向韌性剪切帶的剪切面理遷移，形成礦質初始富集。新元古代晉寧早期隨著構造作用增強，基性—超基性巖漿噴溢活動亦增強，在白竹坪礦區沿北西向古斷裂侵位，來自地幔深源的金元素不斷活化和沉淀，成為本區金礦的初始礦源層，也為本礦區金礦形成提供了巖漿熱液及圍巖條件。晉寧期黃陵花崗巖漿多次活動，為礦質進一步富集提供熱(水)源和地殼深部礦質，此時巖漿庫中富集大量含金的巖漿期后熱液，而北西向脆—韌性剪切帶則為含礦流體提供了上移通道[3]。

表3 白竹坪金礦流體包裹體成分及參數表Table 3 Fluid inclusion composition and parameter table of Baizhuping gold mine

注：1)10-6是指在1 g單礦物樣品里包裹體爆裂后釋放出某項組分的微克量；2)H2O (10-6)是指包裹體加熱爆裂釋放出的水蒸氣的微克量。

6 結論

(2) 白竹坪金礦經歷了四堡期的區域變質作用，促使部分礦化元素向區內韌性剪切帶的剪切面理遷移，形成礦質初始富集。新元古代晉寧早期基性—超基性巖漿噴溢活動亦增強，使來自地幔深源的金元素不斷活化和沉淀，成為本區金礦的初始礦源層，也為本礦區金礦形成提供了巖漿熱液及圍巖條件。