贛西蒙山地區多金屬-非金屬礦床成礦流體性質與成礦物質來源分析

熊 鐘，張緩緩

（江西省地質局能源地質大隊，南昌 330200）

贛西蒙山地區多金屬-非金屬礦床屬于欽杭東段成礦帶的矽卡巖型礦床。該地區內已發現多個大中型、超大型的多金屬、非金屬礦床，如太子壁矽卡巖型錫銅礦床、豬頭山鎢鉛鋅多金屬礦床、七寶山鉛鋅多金屬礦床、石竹山超大型硅灰石礦床、曹坊廟硅灰石礦床和豬頭山透輝石礦床等。該地區顯示巨大的非金屬、多金屬找礦潛力。然而，目前對于蒙山地區多金屬-非金屬的研究多涉及礦床的地質特征、礦體特征[1-3]，少數涉及巖體地球化學特征、構造背景、成巖時代、成礦模式等方面[4-5]，該地區礦床成礦流體性質及成礦物質來源的研究很少。而成礦流體是影響礦床形成的重要因素，成礦流體的來源和演化一直是研究礦床成因的重要地質問題之一[6-7]。在礦床成礦流體的研究中，流體包裹體通常被學者認為是最為完整原始的成礦熱液，是成礦流體在演化階段的最直接代表，對其采用巖相學及測溫等研究方法，可以有效闡釋成礦階段流體的演化物化性質及作用過程[8-9]。在礦床學上，C、O 穩定同位素研究方法能夠很好地用于探討成礦流體與成礦物質來源、水-巖反應過程。因此，本文從巖石樣品流體包裹體、C 與O 穩定同位素兩方面進行分析，揭示礦床成礦流體性質與成礦物質來源，以更好地對該地區礦床成因進行研究。

1 礦床地質背景

礦床大地構造處于欽杭結合帶內的萍樂坳陷帶中西段，礦床內礦體主要形成于早中生代花崗巖與晚古生代碳酸鹽巖的接觸帶中。區內出露的地層以中二疊統灰巖地層為主，礦體主要賦存在碳酸鹽巖中，這些碳酸鹽巖具有化學性質活潑、脆性大的特點，而且灰巖硅化后比較容易破碎，會形成化學性質活潑的地帶，有利于成礦元素的沉淀富集，進而有利于矽卡巖型礦床的形成。

2 礦體特征

礦體受構造控制明顯，其中非金屬礦床主要產于蒙山花崗巖體的內接觸帶，金屬礦床主要產于蒙山花崗巖體的外接觸帶。因受接觸帶形態控制，礦體主要呈脈狀、似層狀、透鏡狀。從巖體到接觸帶再到圍巖，其具有鉬鎢、鉬銅、鉛、鋅（銀、金）、銀、金錳的分帶特點。接觸帶內側形成以透輝石、硅灰石、石榴子石等為主的干矽卡巖非金屬成礦系列，接觸帶外側形成以銅、錫、鉛、鋅、鎢、銀為主的濕矽卡巖型金屬礦成礦系列。

3 測試結果分析

3.1 流體包裹體巖相學分析

對礦床內不同成礦階段的硅灰石、石英、方解石樣品進行流體包裹體測試分析，結果顯示，該礦床中的包裹體大小不均，包括單相、兩相和三相，以單相和兩相為主，除少量生長在礦物裂隙中的包裹體可能為次生包裹體，絕大多數為原生包裹體，多分布在石英與方解石中。

3.1.1 純液相包裹體

純液相包裹體（L）多數呈星散狀分布，部分呈線性排列，如圖1（a）所示，其占包裹體總量的80%左右，均由液體組成，呈無色透明，在正交偏光下，其光性變化與主礦物變化一致。它常呈橢圓狀、渾圓狀、長條狀以及各種不規則狀，長軸大小一般在3～15 μm，存在于成礦晚期。

圖1 流體包裹體顯微照片

3.1.2 富液相氣液兩相包裹體

富液相氣液兩相包裹體（LV）數量較少，多為獨立分布，約占包裹體總量的20%，由液體與氣體組成，常呈無色透明，包裹體大小不均，以橢圓狀、渾圓狀、長條狀為主，長軸大小主要在5～15 μm，最高可達20 μm，如圖1（b）、圖1（c）、圖1（d）和圖1（e）所示。氣液比為5%～10%。包裹體中，氣相常呈圓球形，部分包裹體中可見氣泡跳動，氣相大小一般在1～3 μm。主要存在于矽卡巖、大理巖、灰巖中的石英與方解石內，分布于成礦的各個階段，如圖1（b）所示。

3.1.3 CO2三相包裹體

3.2 C、O 同位素分析

對礦床內的6 件大理巖型賦礦圍巖進行C 與O同位素分析，分析結果如表1所示。碳與氧同位素分析顯示，根據維也納石榴石標準（V-PDB），13C 同位素豐度（δ13CV-PDB）的范圍為-2.2‰～4.1‰，平均值為0.72‰；18O 同位素豐度（δ18OV-PDB）的范圍為-15.21‰～-10.90‰，平均值為-13.64‰；根據維也納標準平均海水標準（V-SMOW），18O 同位素豐度（δ18OV-SMOW）的范圍為15.06‰～19.54‰，平均值為16.69‰。成礦流體來源主要有巖漿水（δ18OV-SMOW值5‰～13‰）、變質水（δ18OV-SMOW值5‰～25‰）、大氣水（δ18OV-SMOW值-55‰～10‰）和海水等四種[10]，由此可以說明石竹山硅灰石礦床成礦流體屬于變質水。

表1 石竹山礦床樣品C 與O 同位素組成

由圖2 可以看出，δ13CV-PDB分布相對集中，具有陸相碳酸鹽巖或海相碳酸鹽巖的特征，說明熱液中的C 起源于沉積碳酸鹽巖；O 同位素組成相對均一，計算得出δ18OV-SMOW范圍為15.06‰～19.54‰，平均值為16.69‰，顯示沉積巖和變質巖的氧同位素組成特征。如圖3所示，在13C 同位素豐度（δ13C）-18O 同位素豐度（δ18O）的圖解中，6 件大理巖樣品的C、O同位素投點均落在碳酸鹽溶解作用區域附近，指示成礦流體主要為碳酸鹽溶解作用形成的變質水，成礦物質來源于碳酸鹽巖。

圖2 碳和氧的同位素特征

圖3 方解石δ13C-δ18O 圖解

4 成礦流體性質與成礦物質來源分析

4.1 成礦流體性質

流體包裹體均一溫度、冰點溫度與鹽度測試結果如表2所示。成礦早期的均一溫度在155.7～167.2 ℃，平均值為160.8 ℃。冰點溫度為-4.3～-0.2 ℃，相應的鹽度為0.35%～6.88%（以NaCl 為評價指標），平均值為3.14%，密度為0.92～0.95 g/cm3。該階段包裹體最后以氣泡消失而達到均一，其均一溫度相差不大，說明這個成礦階段成礦流體為NaCl 相對不飽和溶液，該階段流體發生不混溶或沸騰作用，成礦期流體包裹體巖相學方面也顯示在同一視野下共同存在不同氣液比的原生流體包裹體，且該流體包裹體群具有近似的均一溫度，因此暗示成礦流體發生沸騰作用[11]。成礦中期的均一溫度在171.5～229.0 ℃，平均值為184 ℃。冰點溫度為-3.8～-0.2 ℃，相應的鹽度為0.18%～6.16%，平均值為2.93%，密度為0.85～0.95 g/cm3。成礦晚期均一溫度在132.7～153.1 ℃，平均值為142.4 ℃。冰點溫度為-4.9～-1.2 ℃，相應的鹽度為2.07%～6.74%，平均值為5.02%，密度為0.90～0.98 g/cm3。

表2 石竹山礦床流體包裹體測溫數據

總體上，石竹山礦床測試的流體包裹體均一溫度在132.7～229.0 ℃，集中在140～180 ℃；鹽度在0.17%～7.72%，集中在0%～4%。綜上認為，由早成礦階段到晚成礦階段，成礦流體的溫度呈現出先增加后逐漸降低的趨勢，流體溫度的演變是中溫→中高溫→低溫，成礦流體均為中低鹽度。

眾多研究表明，高鹽度巖漿流體的形成有3 個階段，且均與流體沸騰作用有密切關系[12-14]。蒙山地區多金屬-非金屬礦床流體包裹體巖相學及顯微測溫結果表明，在同一視野下，成礦期流體共同存在不同氣液比的原生流體包裹體，且該流體包裹體群具有近似的均一溫度，暗示成礦流體發生沸騰作用[15-17]，礦質沉淀的主要機制表現為流體的多次沸騰和流體的混合。

4.2 成礦物質來源

研究區內對多金屬、非金屬具有成礦控制意義的主要為碳酸鹽巖[18-19]。錫、鎢、銅、鉛、鋅等金屬元素主要在綠泥簾石化、綠泥石化、云英巖化帶與矽卡巖帶中富集，從巖體到接觸帶再到圍巖，具有鉬鎢、鉬銅、鉛、鋅（銀、金）、銀、金錳的分帶特點。礦區內的碳、氧同位素投點均落在碳酸鹽溶解作用區域附近，指示成礦流體主要為碳酸鹽溶解作用形成的變質水，成礦物質來源于碳酸鹽巖。氧同位素指示成礦流體屬于沉積巖發生變質作用形成的變質水，結合含礦圍巖和花崗巖的常量元素特征，未發現巖漿巖中的SiO2參與反應的跡象，同時微量元素和稀土元素的特征也暗示其形成的物源不同，因此，結合礦床主要地質特征，成礦物質主要來源于含硅質碳酸鹽巖和大理巖[20-21]。

5 結論

蒙山地區石竹山礦床中的包裹體大小不均，存在單相、兩相與三相，并以單相和兩相為主。流體包裹體均一溫度在132.7～229.0 ℃，集中在140～180 ℃，鹽度在0.17%～7.72%（以NaCl 為評價指標），集中在0%～4%，它屬于低溫、低鹽度成礦流體，在成礦過程中，流體發生沸騰作用。C、O 同位素分析結果表明，蒙山地區石竹山礦床成礦流體主要為碳酸鹽溶解作用形成的變質水，成礦物質主要來源于含硅質碳酸鹽巖和大理巖。蒙山地區石竹山礦床為低溫-中高溫熱液礦床，成礦物質沉淀的主要機制為流體的多次沸騰加上流體的混合。