湖南衡陽鹽田橋銅多金屬礦床地質特征及成礦流體研究

李文博，邵擁軍，劉忠法

（1.中南大學地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410012；2.有色金屬成礦預測與地質環境監測教育部重點實驗室（中南大學），湖南 長沙 410083；3.資源與地質災害探查湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410083）

鹽田橋銅礦床大地構造位置位于揚子板塊和華夏板塊的結合部位上的南嶺多金屬成礦帶北緣衡陽中生代陸相紅層盆地內，目前為止，通過地質特征分析，物化探分析，地球化學研究，前人已在礦區開展一系列的研究工作（何友宇等，2016；何友宇等，2016；王賓海等，2017），但對礦床成礦機理及成礦流體的研究還缺乏進一步的研究。

本文在全面的搜集了本地區有關的地質資料的基礎上，對該礦床的地質背景，礦區地質特征，進行了系統的歸納和總結，并借助于流體包裹體顯微測溫技術探討了成礦流體的演化，為進一步的成礦機理研究提供了科學依據。

1 區域地質背景

鹽田橋銅多金屬礦位于湘南地區衡陽縣境內，衡陽縣城北東部，距縣城48km，衡陽盆地北緣的茶恩寺鉛鋅多金屬成礦區。區域性長壽--觀音閣-雙牌斷裂帶穿越礦區中部，沿此斷裂往北，有南岳、白石峰燕山早期花崗巖體，往南有堰堪、龍秀橋、泉湖、雞籠街等花崗巖體。該北東向隆起帶區域構造活動強烈，地層缺失多，巖漿活動頻繁，多期次構造巖漿活動為多金屬元素富集成礦創造了良好的地質條件（圖1）。礦區南部有白鶴鋪銅鈷礦床、龍秀橋銅礦床、譚子山重晶石銅礦床，北部有界牌高嶺土礦床、馬跡鈉長石礦、馬跡鉛鋅礦床、羅渡銅礦床。是近年來衡陽盆地找礦成果較顯著的一條北東向成礦帶（李福順，2012）。

出露的地層由下至上，由老至新為中元古界冷家溪群第二段灰綠色板巖，白堊系戴家坪組紫紅色砂巖，上覆第三系沖積，殘坡積物，組分與所處的基巖巖性有關，厚度0m～10m。

區域內構造以斷裂構造為主，褶皺構造不發育。區域內褶皺以小型褶曲為主，主要出露于斷裂構造帶附近。區域性長壽—衡陽—觀音閣深大斷裂通過本區，受該斷裂控制，本區斷裂構造以NE向斷裂為主；福里庵-招兵山斷裂（F1）為區域性—衡陽—觀音閣深大斷裂的一部分，分布于工作區中部福里庵—招兵山一帶，斜穿整個工作區，長約500m，寬20m～100m不等，為一張扭性斷裂構造。燕山早期以擠壓為主，形成了北東向斷裂，燕山中晚期以伸展為主，在伸展作用下，轉變為正斷層，控制盆地一側的邊界。

圖1 衡陽地區區域構造圖

2 礦區地質特征

鹽田橋銅礦床位于湖南衡陽盆地北緣茶恩寺鉛鋅多金屬成礦區，礦區出露地層為中元古界冷家溪群第二段的灰綠色砂質板巖；白堊系上統戴家坪組的紫紅色砂巖，砂礫巖；上覆第四系沉積物，主要為沖積、坡積物。礦區主要構造發育北北東向（NNE）福里庵—招兵山斷裂，F1斷裂是銅、鐵、鉛、鋅礦體的主要賦存空間，礦化圍巖蝕變與成礦關系密切的主要有黃鐵礦化、硅化、重晶石化、輝銅礦化（圖2）。

礦區內褶皺及斷裂構造發育。礦區內褶皺主要以小型褶曲為主，常見于斷裂構造帶附近；礦區內部構造帶發育，但以北東向斷裂構造發育規模最大，區域性長壽-衡陽-觀音閣深大斷裂經由衡陽盆地在此處形成的福里庵-招兵山斷裂（F1斷層）斜穿整個工作區，該斷裂長約5000m，寬20m～100m不等，為一張扭性斷裂構造。該斷裂構造大部分沿山脊分布，構造帶破碎發育，包含板巖砂巖及被石英膠結的鐵硅質角礫，也可見少量重晶石，南東側為板溪群泥質板巖，北西側則為風化嚴重的白堊系砂巖；其中可見礦體被不同時代的角礫及石英細脈穿插膠結，表明了此構造活動的多期次的特點，為含礦熱液的運移和儲存提供了極為有利的條件（李香資等，2012）。

圖2 鹽田橋銅多金屬礦床礦區地形構造圖

3 礦體特征

鹽田橋礦區Cu礦體嚴格受北東向構造，礦體呈脈狀、透鏡狀，礦化品味中等，但礦化較連續，厚度大，且向深部有變好的趨勢。礦區共圈定4個銅礦體，主要為Cul礦體，礦體賦存于F1硅化角礫巖帶內，礦體控制長度為510m，礦體厚度2.03m～13.98m，平均厚度7.07m，礦體品位0.45%～2.57%，平均品位0.91%，礦化分布較均勻。在ZK7202局部共生有鎢礦體，厚度0.99m，品味0.175%（圖3）。基于野外觀察的礦脈穿插關系及鏡下礦物共生組合關系，本文作者將鹽田橋銅礦與熱液型銅礦的熱液成礦作用分為三個階段：即鐵硅質-黃鐵礦-黃銅礦階段；石英-黃鐵礦-黃銅礦階段；石英-黃銅礦-方鉛礦階段。

圖3 銅礦與熱液型銅礦三階段對比分析

鹽田橋礦床礦石的工業類型主要為脈狀銅礦石，脈狀鐵礦石，含銅石英脈礦石，含鐵石英脈礦石，角礫巖型銅礦石、角礫巖型方鉛礦石，主要礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦，偶見磁鐵礦、斑銅礦、方鉛礦、鏡鐵礦；脈石礦物主要為石英，含少量長石、綠泥石、白云母、絹云母；次生礦物為褐鐵礦、孔雀石等。礦石構造主要有浸染狀構造、細脈狀構造，角礫狀構造以及網脈狀構造。礦石結構主要有他形粒狀結構和交代溶蝕結構。圍巖蝕變主要有重晶石化，黃鐵礦化和硅化。

4 樣品及分析測試方法

本次研究所需的樣品采于鹽田橋銅多金屬礦床礦體的地表露頭和鉆孔巖心，樣品類型涵蓋了三個階段形成的礦物組合，筆者對采集的樣品先選擇代表性部位進行切片和包裹體片的制備，然后進行巖相學觀察，再進行流體包裹體顯微測溫。

流體包裹體顯微測溫工作在中南大學地球科學與信息物理學院有色金屬重點實驗室流體包裹體實驗室完成。測試所采用的儀器為Linkam THMSG 600型顯微測溫冷熱臺進行測溫實驗。儀器的測溫范圍為-196℃～600℃，儀器測試精度為0.1℃，樣品XY軸向移動距離16mm，加熱面積22mm2，加熱速率0.01℃/mi～130℃/min，冷凍速率0.01℃/min～100℃/min，配備圖像采集系統可以實時記錄包裹體的相變過程，準確記錄均一化溫度和冰點溫度。

5 測試結果

本次研究主要對不同成礦階段的熱液礦物中的原生流體包裹體進行顯微測溫分析，采用冷凍和加熱兩種常用的方法分別測定了包裹體的均一溫度，冰的最后熔化溫度，鐵硅質-黃鐵礦-黃銅礦階段鐵硅質中氣液兩相流體包裹體均一溫度范圍在288.1℃～354.1℃，平均溫度319.3℃，冰的最終熔化溫度為-11.5℃～-9.3℃，計算得到的鹽度為13.22%NaCleq～ 15.55%NaCleq（ 平 均 鹽 度 14.12%NaCleq）；石英-黃鐵礦-黃銅礦階段石英中，氣液兩相的流體包裹體均一溫度范圍為218℃～289℃，主要集中于240℃～280℃，平均溫度263.5℃，冰的最終熔化溫度為-8℃～-5.8℃，計算得到的鹽度數據為8.27%NaCleq～12.07%NaCleq（平均含量10.1%NaCleq）；石英-黃銅礦-方鉛礦階段石英中氣液兩相流體包裹體的均一溫度范圍為158.1℃～251.6℃，平均溫度209.2℃，冰的最終熔化溫度為-4.9℃～1.9℃，計算得到的鹽度數據為3.21%NaCleq～7.01%NaCleq（平均鹽度5.36%NaCleq）。

6 成礦流體分析

綜合三個階段的流體包裹體特征可以得出，鹽田橋銅多金屬礦床的成礦流體演化特征主要為，隨著成礦階段的進行，流體溫度、鹽度逐漸降低，表明成礦流體可能發生了自然冷卻或者大氣降水的混入，進而發生了成礦物質的沉淀成礦。

結合地質特征和本次研究，鹽田橋銅多金屬礦的成礦流體演化可以看出，成礦流體不僅受到流體自身影響，還會受到礦床區域內的地質特征及大地構造環境影響。在成礦作用的早期，成礦流體對原始地層的灰綠色板巖進行交代蝕變，形成大量的鐵硅質巖，局部鐵元素富集區可見浸染狀或粒狀，隨著交代作用的進行，流體的溫度不斷降低，當溫度降到319.3℃左右時，此時NaCl濃度為13.22%～15.55%流體的交代作用也基本完成，標志著早期成礦作用的開始。

在早期成礦作用開始后，由于斷裂構造的發生，巖石間的裂隙為流體的運移提供了空間，成礦流體沿裂隙上涌，這時成礦流體的溫度處于218℃～289℃，且NaCl濃度可達8.27%～12.07%，隨著溫度的降低，成礦流體逐漸冷卻，充填膠結在巖石裂隙中。

在成礦作用的晚期，隨著成礦流體的不斷運移，與外部圍巖發生水巖反應，同時由于外部大氣降水的混合作用，使成礦流體溫度鹽度進一步降低，溫度降至158.1℃～251.6℃，鹽度降至3.21%NaCleq～7.01%NaCleq，流體演變為中低溫—低鹽度流體。

根據本文對流體包裹體的類型，成礦流體，結合控礦構造的研究結果，該地區豐富的巖漿活動，廣泛的成礦作用與礦床地質特征，認為喜山期發生大規模活動的北東向斷裂是此礦區的控礦因素（陳旭等，2016），鹽田橋銅多金屬礦床的形成與喜山期活動的巖漿熱液有關。這些巖漿流體加上后期的大氣降水，為成礦物質的運移和沉淀提供了良好的基礎（李永勝等，2017；陳平波等，2018；朱成生等，2019）。

7 結論

（1）鹽田橋銅多金屬礦床成礦作用可劃分為三個成礦階段，分別是：鐵硅質-黃鐵礦-黃銅礦階段、石英-黃鐵礦-黃銅礦階段、石英-黃銅礦-方鉛礦階段。

（2）流體包裹體顯微測溫結果顯示各階段均一溫度為，鐵硅質-黃鐵礦-黃銅礦階段288.1℃～354.1℃，石英-黃鐵礦-黃銅礦階段218℃～289℃，石英-黃銅礦-方鉛礦階段158.1℃～251.6℃，鹽田橋銅礦床具有中高溫熱液石英細脈型礦床的特征。

（3）北北東向斷裂破碎帶為礦區內重要的控礦構造，對CuI礦體的形態、產出和分布起到了嚴格的控制作用，這一斷裂構造為成礦物質的運移提供了良好的基礎。

（4）鹽田橋銅礦床是一個受斷裂構造控制的熱液型銅礦床，成礦流體主要來源于巖漿流體和后期的大氣降水。