青海省祁漫塔格地區牛苦頭鉛鋅礦成礦流體特征

蔣斌斌，祝新友，王新雨，李加多，吳錦榮，蔡亞偉，郭天軍

（1.北京礦產地質研究院有限責任公司，北京 100083；2.青海鴻鑫礦業有限公司，格爾木 816099）

0 引言

牛苦頭鉛鋅礦位于青海省格爾木市以西260 km，隸屬于格爾木市烏圖美仁鄉，目前探明333以上鉛+鋅儲量超過100 萬t（王新雨等,2020），是近年來在祁漫塔格地區取得的重要找礦成果之一。牛苦頭鉛鋅礦是一典型的夕卡巖型鉛鋅礦床（蔣成伍,2013;姚磊等,2016;王新雨等,2020），礦體主要產在奧陶系灘間山群大理巖中以及大理巖與成礦巖體的接觸帶上。目前礦山已經在投產運營中，但該礦的科研工作相對滯后，已有的研究內容主要關于礦床地質特征（白洪溪等,2020;蔡亞偉和郭天軍,2020;阮菊華等,2012）、礦物學（李加多等,2019a,2019b;王新雨等,2020）和礦區花崗巖（姚磊等,2016）以及礦床成因（李加多等,2013,2019a;范增林等,2012;蔣成伍,2013;賈建團等,2015）方面，對于礦床的成礦流體特征研究尚屬于空白，礦床的成礦流體演化機制尚不明確。本文在野外調查基礎上，通過巖相學觀察及實驗對成礦各階段的流體包裹體開展研究，探討牛苦頭鉛鋅礦的成礦流體特征和成礦作用過程。

1 區域地質

牛苦頭鉛鋅礦地處青海祁漫塔格地區，位于東昆侖造山帶西段，西北以阿爾金走滑斷裂為界，東北以昆北斷裂為界，南部以昆中斷裂為界，為夾持于三者之間的楔狀區域（圖1a）。區內出露的地層主要有古-中元古界—上三疊統。其中，金水口群白沙河組、薊縣系狼牙山組、奧陶系—志留系灘間山群、石炭系締敖蘇組和大干溝組是本區多金屬礦床的主要賦礦圍巖（豐成友等,2012;趙一鳴等,2013）。區內受昆北和昆中兩斷裂控制，主構造線為NW或近EW向，褶皺以NWW向的復式背斜和向斜構造為主，NWW向、NW向和近EW向斷裂的交匯聚合部位是成巖成礦的有利部位。區內巖漿侵入活動頻繁，主要以泥盆紀—二疊紀和三疊紀為主（圖1-b）。泥盆紀—二疊紀侵入巖呈NWW向展布，巖性包括英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖等。三疊紀侵入巖呈NW向展布，與區內夕卡巖型多金屬礦床關系密切相關（毛景文等,2012;趙一鳴等,2013;圖1b），主要巖性有石英二長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、花崗斑巖和閃長巖等。祁漫塔格是我國重要的夕卡巖型多金屬成礦帶（毛景文等,2012;楊寶凱等,2019;鐘世華等,2017），區內已發現多個大中型礦床，其礦床成因類型以夕卡巖型為主，包括野馬泉、肯德可克鐵礦，卡而卻卡銅礦，虎頭崖、四角羊-牛苦頭鉛鋅礦。

圖1 東昆侖地區大地構造簡圖（a）與祁漫塔格地區地質礦產圖（b）（據豐成友等,2012;鐘世華,2018）

2 礦床地質特征

牛苦頭鉛鋅礦礦區出露的地層主要為灘間山群，巖性為一套淺變質碎屑巖、火山巖及碳酸鹽巖，碳酸鹽巖主要為灰白色-深灰色大理巖、結晶灰巖，是礦區重要的含礦圍巖。受區域構造影響，礦區構造以NWW向為主，其次為NE向和EW向。礦區地表大面積出露海西期花崗閃長巖（396～401 Ma，未發表數據），鉆孔揭露深部存在海西期花崗閃長巖（姚磊等,2016）和印支期二長花崗巖（250 Ma，未發表數據）兩期花崗巖（圖2）。

圖2 牛苦頭鉛鋅礦礦區地質簡圖

礦區根據磁異常分為M1～M7等7個異常區，目前M1、M4已探明資源儲量已>100 萬t，達到了大型規模，M1已露天開采。M1圈出不同規模的鐵鉛鋅礦體共22條，M4磁異常區內共圈出鐵鉛鋅礦體7條，礦體多為透鏡狀或似層狀產在巖體和大理巖的接觸帶上，為夕卡巖型礦體，礦石分為致密塊狀、稠密浸染狀、稀疏浸染狀和條帶狀礦石。金屬礦物主要有磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、毒砂、黃鐵礦、黃銅礦等，非金屬礦物主要為石榴子石、透輝石、黑柱石、綠簾石、陽起石、石英和方解石。

根據野外調研以及室內鏡下鑒定，將M1、M4成礦作用劃分為4個階段（圖3、圖4），即進變質階段（干夕卡巖階段）、退變質氧化物階段（濕夕卡巖階段）、硫化物階段和碳酸鹽階段。進變質階段階段主要生成石榴子石、透輝石等無水礦物；退變質氧化物階段主要生成陽起石、黑柱石、透閃石等含水夕卡巖礦物，并開始出現磁鐵礦和少量的磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等，以及少量的石英；硫化物階段是金屬硫化物大量沉淀的主成礦階段，大量生成閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、石英等；碳酸鹽階段主要生成方解石。

圖3 牛苦頭鉛鋅礦床主要礦物鏡下特征

圖4 牛苦頭鉛鋅礦床主要礦物生成順序圖

3 采樣位置及測試方法

樣品采自M1和M4地表和鉆孔，共8件夕卡巖及礦石樣品。具體研究方法：首先將這些樣品磨制成厚度約為0.3 mm雙面拋光的薄片，然后在高倍光學顯微鏡鏡下觀察不同類型流體包裹體的巖相學特征，最后分別對不同寄主礦物中的流體包裹體進行均一溫度、冰點溫度和子晶消失溫度等測試，根據均一溫度計算包裹體冷卻鹽度。

流體包裹體的均一溫度、冰點溫度測試在北京礦產地質研究院有限責任公司流體包裹體實驗室進行，儀器為英國生產的Linkam-THMS600冷熱臺（溫度范圍：-190～600 ℃；分析精度為：±0.2（<30 ℃），±1（<300 ℃），±2（<600 ℃）），該儀器利用美國FLUID Inc公司提供的人工合成包裹體標樣進行溫度校正。

4 分析結果

4.1 流體包裹體鏡下特征

牛苦頭地區各礦區夕卡巖及鉛鋅礦石中，可觀測流體包裹體的礦物包括石榴子石、透輝石、綠簾石、陽起石、石英、方解石、螢石。本次測溫實驗對象主要為石榴子石、透輝石、陽起石、石英中的包裹體，基本涵蓋了主成礦的三個階段，獲得了大量的分析測試數據。

本文主要對M1和M4的流體包裹體開展研究工作，鏡下研究可以看到包裹體類型可分為兩大類，一類為純液相包裹體，另一類為氣液包裹體。氣液包裹體形狀不一，呈長條形、方形、橢圓形以及不規則形狀。其中氣液兩相包裹體又可以分為富氣相包裹體和富液相包裹體兩種：富氣相包裹體氣液比大于80%，大小4～6 μm，包裹體顏色較深，這類包裹體數量占比較少；富液相包裹體氣液比一般小于20%，大小2～15 μm，主要為4～6 μm。由于包裹體較小，對冰點溫度的觀察制造了很大困難。

根據該礦床成礦階段的劃分，結合研究區實際情況，按照寄主礦物的不同，分別從成礦作用的先后順序闡述成礦流體的變化規律。

（1）進變質階段

該階段觀察對象主要為石榴子石、透輝石中的包裹體，包裹體數量相對較少，晶型較好且環帶明顯的石榴子石中包裹體含量很少，晶型不好的相對多一些，透輝石中包裹體數量較石榴子石稍多，包裹體類型基本為氣液兩相包裹體。其中石榴子石（圖5a-b）中的包裹體一般顯示長條形，2～6 μm，氣液比一般小于20%。透輝石中的包裹體（圖5c）大多呈方形，少數呈不規則狀，大小2～6 μm。

（2）退變質氧化物階段

該階段觀察對象主要為陽起石中的包裹體（圖5d-e）。包裹體數量較多，透明度較好，沿解理分布較多，形態多樣，不規則橢圓形、三角形、長條形、不規則形等。包裹體類型以富液相包裹體為主。

（3）硫化物階段

該階段觀察對象主要為石英中的包裹體。石英（圖5f-g）中的包裹體分布廣泛包裹體形態多樣，石英中可見純液相包裹體、富氣相包裹體和富液相包裹體，同一視域下氣液比差距如此之大反映流體可能經歷了沸騰作用，包裹體以不規則橢圓形、長方形居多，大小差異較大，2～15 μm不等。

（4）碳酸鹽階段

該階段觀察對象為方解石，方解石（圖5h-i）中包裹體主要沿解理分布，類型為純液相包裹體和富液相包裹體，包裹體以長方形、三角形居多，大小多為4～8 μm，因包裹體數量較少且體積小，未獲得有效的測溫實驗數據，且碳酸鹽階段已經接近成礦的尾聲，該階段基本不形成金屬硫化物，后文不再詳述。

圖5 牛苦頭鉛鋅礦流體包裹體巖相學特征

4.2 流體包裹體均一溫度、鹽度

對牛苦頭地區M1、M4礦區不同寄主礦物進行流體包裹體均一溫度、冰點溫度測試，測試結果見表1，受限包裹體體積較小，僅獲得少量冰點溫度。由于實驗冷熱臺的最高溫度為600 ℃，石榴子石中部分流體包裹體加熱至600 ℃仍未均一，未獲得均一溫度值，故成圖時取其溫度為600 ℃。結合表1以及溫度直方圖（圖6），各礦帶、礦物空間、時間分布和演化存在規律性，并與礦化組合相對應。

表1 牛苦頭鉛鋅礦流體包裹體均一溫度測試結果

按不同寄主礦物統計流體包裹體的均一溫度特征（圖6），石榴子石中流體包裹體均一溫度最高，獲得的數據均大于350 ℃，分布范圍為384～600 ℃，主要集中于400～600 ℃，通過少量的冰點溫度數據得到鹽度10.24%～23.18% NaCl eqv.，顯示中高鹽度的特征。

圖6 牛苦頭鉛鋅礦流體包裹體均一溫度特征

輝石中流體包裹體均一溫度數據分布和石榴子石相似，稍低于石榴子石，均一溫度范圍308～550 ℃，集中在400～550 ℃。

陽起石中流體包裹體均一溫度集中于300～450 ℃，僅測得一個冰點溫度數據顯示鹽度為1.4% NaCl eqv.，陽起石形成于退變質氧化物階段，這個階段成礦過程中開始有大氣降水的加入，引起溫度和鹽度的下降。

石英中流體包裹體均一溫度133～422 ℃，其高溫段（300～420 ℃）與退變質氧化物階段對應，低溫段（200～300 ℃）代表硫化物階段。顯示石英自退變質氧化物階段晚期開始結晶，延續至硫化物階段。雖未獲得準確的冰點溫度數據，但通過測溫過程中的觀察認為其鹽度較低，表明大氣降水已大量進入成礦體系，成礦流體被稀釋，導致硫化物大量沉淀。

5 討論

成礦流體特征

（1）進變質階段

石榴子石和透輝石是此階段的產物，石榴石中的包裹體類型主要為氣液兩相包裹體。氣液兩相包裹體的均一溫度范圍384～600 ℃，鹽度為10.24%～23.18% NaCl eqv.，顯示中高鹽度特征；透輝石中包裹體類型也以氣液兩相包裹體為主，均一溫度308～550 ℃，因此該階段溫度范圍為308～600 ℃，鹽度為中高鹽度，顯示該階段流體高溫高鹽度的特征。

（2）退變質氧化物階段

該階段主要形成陽起石，黑柱石其中包裹體類型主要為氣液兩相包裹體，其均一溫度范圍346～458 ℃，推測該階段是由于大氣降水的加入導致流體溫度和鹽度的降低，該階段開始形成磁鐵礦、少量磁黃鐵礦和石英。

（3）硫化物階段

石英中的包裹體類型主要為氣液兩相包裹體，其均一溫度范圍133～422 ℃。該階段基本未見到含石鹽子晶的包裹體，測溫過程中觀察推斷其鹽度應較低，可見該階段的溫度為133～422 ℃，推測是由于該階段發生了大氣降水的大量加入導致流體溫度和鹽度的進一步降低，該階段出現了大量的金屬硫化物，磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等都于該階段形成。

6 結論

（1）牛苦頭鉛鋅礦礦床成礦期經歷了從早階段到晚階段溫度降低的過程。進變質階段的流體包裹體均一溫度范圍384～600 ℃，鹽度為中高鹽度，退變質氧化物階段流體包裹體均一溫度范圍346～458 ℃，硫化物階段流體包裹體均一溫度范圍為133～422 ℃。

（2）牛苦頭鉛鋅礦成礦流體演化過程可描述為早階段主要為巖漿熱液，到晚階段大氣降水加入混合導致金屬礦物沉淀富集成礦。