湖南黃金洞金礦成礦流體包裹體特征

李杰，陳必河，安江華，譚仕敏，張孝國，姚宇軍

（1.湖南省地質調查院，長沙 410011；2.湖南省七寶山硫鐵礦，湖南瀏陽 410306）

湖南黃金洞金礦成礦流體包裹體特征

李杰，陳必河1，安江華1，譚仕敏1，張孝國2，姚宇軍1

（1.湖南省地質調查院，長沙 410011；2.湖南省七寶山硫鐵礦，湖南瀏陽 410306）

黃金洞金礦位于湖南省平江縣黃金鄉。金礦(化)體賦存于薊縣紀淺變質板巖及變質砂巖中，同時受控于斷裂構造。金礦體呈脈狀、透鏡狀、扁豆狀產于斷裂帶擴容地段。流體包裹體資料確定的成礦流體性質為中溫(成礦溫度下限為336～339℃)、中低鹽度〔w(Na-Cl)eq＜10.98%〕的變質熱液。金的沉淀與溫度降低和成礦流體的混合作用有關。

流體包裹體；變質熱液；黃金洞金礦

黃金洞金礦床開采歷史悠久，是湖南省有名的金礦山之一。幾十年來，先后開展過不同目的、不同性質、不同程度的地質工作及相關科研工作。前人對于此礦區的研究主要集中在構造、地層等控礦因素、礦床地球化學特征和礦床成因等方面，而成礦流體相關的研究相對匱乏。本文主要是對該區所采集樣品中的流體包裹體進行了測溫和相關研究，得出有用信息，為探討礦床成因提供新的依據。

1 區域地質概況

黃金洞金礦位于湖南雪峰弧形褶皺隆起的東延部分,江西九嶺復式背斜西南傾伏端,平江-劉陽大斷裂的東南段,黃金-膽坑復向斜北倒轉翼部，分布有金塘、金枚、楊山莊等礦段[1]。

根據區域成礦學劃分，黃金洞金礦位于揚子成礦區域著名的江南地塊金-銻-鎢-鉛-鋅-錫成礦帶，為江南隆起金礦成礦帶中部的湘東北-贛西金礦成礦區。區內廣泛分布的中元古代地層為一套厚度較大、巖性單一、以泥砂質為主夾少量凝灰質的復理式建造。黃金洞金礦位于九嶺造山帶西端與長壽斷陷盆地交接處的東側。九嶺造山帶作為揚子板塊一條內造山帶，在長期的構造演化過程中，形成了豐富的構造形跡，區內構造變形強烈，褶皺、韌性斷層、劈理、面理廣泛發育，構成了本區復雜的地質構造。

2 礦區地質

區內地層簡單，除山梁第四系殘坡積外，只出露了長城系雷神廟組地層（圖1）。雷神廟組巖性以輕度變質板巖、條帶狀板巖、砂質板巖夾透鏡狀變質砂巖組成，厚350～780 m。按巖性又可細分為6個大層11個小層。

礦區構造復雜，斷裂構造尤其發育，為本區金礦的就位提供了良好的儲存空間。區內褶皺構造較發育，多為緊密線型的倒轉背、向斜，軸向NWW或者NW，部分向SE或者NW方向傾伏。區內斷裂構造主要有近EW向與NE向兩組，其中近EW向斷層與礦體的形成與富集密切相關[2～6]。

區內沒有巖漿巖分布，在礦區南西方向20 km外，有加里東期巖體大面積出露，其與本區的礦化關系不詳，礦區南西7～9 km處有隱伏巖體存在。

礦區圍巖蝕變有（砷）黃鐵礦化、絹云母化、硅化、白云石化和綠泥石化等，分帶現象不明顯，常構成混合蝕變帶。

圖1 湘東北地區黃金洞金礦地質圖[2]Fig.1Geological map of Huangjindong gold deposit,Northeastern Hunan Province

3 礦體地質特征

礦區含金礦脈的產出強烈受近EW向的系列倒轉背向斜及其伴生斷裂的控制。礦脈中礦化不均勻，礦化體呈斷續狀分布，常出現無礦段。礦體呈脈狀、透鏡狀、細脈狀、扁豆狀分布于礦化體中。一條礦脈中常有多個礦體產出。礦化體最長170 m，最短10 m，一般20～40 m。礦體最長約70 m，最短10 m，一般20～30 m。礦體厚度最大達2 m，最小0.1 m，平均厚度為0.4～0.8 m。

金礦體主要賦存于斷裂帶中的擴容地段,如斷裂的分支交匯部位、斷裂帶內強烈破碎和由窄變寬的地段、以及斷裂帶的走向或傾向由陡變緩處。礦石類型主要有含金石英脈型和含金板巖型兩種，以前者為主，后者較少，一般兩種礦石類型混合出現。不同礦體中，礦石品位最高（4.90～88.36）×10-6，最低（3.00～9.40）×10-6，平均品位（4.14～19.26）×10-6。礦石中金屬礦物主要是自然金、毒砂、黃鐵礦，次為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、車輪礦、黝銅礦、輝銅礦等。脈石礦物主要為石英、絹云母，次為白云石、綠泥石、方解石、長石、白云母等。含金石英脈型主要有不等粒鑲嵌結構、交代殘余結構、花崗變晶結構等，塊狀、條帶狀、角礫狀、網狀構造。含金板巖型主要有鱗片變晶結構、顯微鱗片花崗變晶結構。條帶狀、片狀構造及角礫狀、浸染狀構造等。

4 流體包裹體特征

大部分熱液礦床都是在地質流體中形成的。礦床的成因與流體特征密切相關[7～10]。包裹體是成巖成礦流體在礦物結晶生長過程中，被包裹在礦物晶格缺陷或穴窩中，至今尚在主礦物中封存并與主礦物有著相的界限的那一部分物質[11]。包裹體一旦被捕獲便不受外來物質的影響，所以成礦流體的成分、溫度和壓力最直接證據就是礦物流體包裹體。

4.1 樣品采集和加工

包裹體的測溫方法有爆裂法和均一法兩種。爆裂法主要是指將樣品加熱而使包裹體爆裂得到爆裂溫度。均一法則是測包裹體的均一溫度，包裹體形成之后，由于所處的物理化學條件的變化，使均一的液相變為兩相或多相，通過加熱使其相態均一，就得到了流體包裹體形成時的均一溫度[12]。

在野外采集具有代表性的樣品，磨制成厚度約0.25～0.3mm的測溫片，然后在偏光顯微鏡下觀察樣品的巖相特征，了解成巖、成礦期次，并與野外觀察所對應。其后進行測溫片卸片工作(溫度控制在80℃以下)，最后在顯微鏡下尋找待研究的包裹體，確定研究方案。

研究采用英國產LinkamTHMSG600型地質用冷-熱臺。測溫時，儀器的使用溫度為-196～600℃。在0～600℃溫度范圍內精度為±1℃，在-196～0℃范圍內時，精度為±0.1℃。升降溫的速率在測溫過程可控可調可預設。設置的溫度變化速率一般為10℃/min，在相變點溫度附近，溫度變化率設置1℃/min，甚至0.1℃/min。

通過顯微冷熱臺測定了水溶液包裹體的凍結溫度Tf、冰的初始熔化溫度Ti(ice)、冰的最終熔化溫度Tm(ice)、氣液均一溫度Th及子礦物的融化溫度。利用Brown(1989)的FLINCOR計算機程序，采用Brown and Lamb(1989)的等式計算出流體包裹體的鹽度。

4.2 包裹體形態

研究所采樣品均為含金石英脈。所采樣品的石英中包裹體較為發育，但大小極不均勻，一般的包裹體普遍較小，多數小于5μm，部分在3 μm以下。為數不多的包裹體可達5～10μm甚至以上。＜3 μm的包裹體太小，無法清晰觀察其內部相變過程，失去研究意義。黃金洞金礦的礦物流體包裹體可大致分為三個類型：類型Ⅰ為與液體包裹體共生的鹽水包裹體；類型Ⅱ為與氣體包裹體共生的鹽水氣液包裹體；類型Ⅲ為H2O-CO2三相包裹體。三個類型的包裹體或成群分布，或孤立狀分布，外形多較規則，偶見不規則者（圖2）。類型Ⅰ的包裹體呈無色-灰色，大小在2×3～2×12μm，V/T＜5%。類型Ⅱ的包裹體呈無色-灰色，大小在3×5～8×4μm，V/T＜10%。類型Ⅲ的包裹體呈淺灰-深灰色，粒徑較大，在15×20～20×40μm，V/T＜20%。

4.3 測溫結果

黃金洞礦區2件含金石英脈樣品的石英主礦物中觀察和測定了21個各類包裹體的特征及相變溫度，結果見表1、表2。從表中可看出，鹽水包裹體的均一溫度在168～215℃之間。鹽水氣液包裹體均一溫度較集中，為225～233℃。H2O-CO2三相包裹體的CO2部分均一溫度在26.3～26.7℃之間，完全均一溫度在336～339℃。三個類型的包裹體全部均一為液相，各類型包裹體的均一溫度統計直方圖和包裹體鹽度統計直方圖見圖3、圖4。

圖2 黃金洞金礦石英脈中的流體包裹體Fig.2Photomicrograph of fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

5 討論與結論

5.1 流體成分

本次研究采用含金石英脈中的樣品進行拉曼光譜測試，流體包裹體中含有CO2、N2和CH4。劉英俊等[13]曾對黃金洞金礦的流體物理化學性質進行過研究（表3）。含金石英中陽離子主要為Na+、K+、Ca2+、Mg2+及Fe3+等，陰離子主要為S2-、F-及Cl-等。根據流體的成分特點可初步確定流體來源。一般認為χNa/χK＜1，χF/χCl≥1的流體與巖漿熱液有關，

χNa/χK＞2，χF/χCl≥1的流體與沉積或熱鹵水有關[9～10]。從成分分析可知本礦區的Na+/K+為18.33，F-/Cl-為3.2。故本區流體可能來源于熱鹵水或者沉積巖。

表1 樣品H1中流體包裹體測試結果Table 1Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz fromsample H1

表2 樣品H2中流體包裹體測試結果Table 2Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz fromsample H2

5.2 流體溫度和鹽度變化關系

樣品中各類型流體包裹體的鹽度-均一溫度關系圖如圖5所示。鹽水包裹體因個體太小，無法測得冰晶的融化溫度，無法估算其鹽度值。鹽水氣液包裹體由冰晶融化溫度估算的鹽度值為3.55～4.65 wt%NaCl equiv，為低鹽度。H2O-CO2三相包裹體通過CO2籠和物的融化溫度估算其鹽度值為10.73～10.98 wt%NaCl equiv，鹽度較高，可能反應高鹽度流體來源。鹽水包裹體和鹽水氣液包裹體的均一溫度跨度較大，并且其鹽度很低，在4.655 wt.%NaCl equiv以下。隨著溫度的降低，流體鹽度急劇下降，可能表示成礦過程后期有地表水的加入，使得溫度鹽度較高的流體在短時間內溫度和鹽度都急劇下降。

圖3 黃金洞金礦流體包裹體均一溫度直方圖Fig.3Homogenization temperature histogramof fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

圖4 黃金洞金礦流體包裹體鹽度直方圖Fig.4Salinity histogramof fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

5.3 成礦溫度

從圖5和表2可見，H2O-CO2三相包裹體的均一溫度和鹽度都很集中，這說明包裹體后期未經很大的變化，可以代表原始流體的均一溫度。流體的均一溫度只能代表成礦的最低溫度，故黃金洞金礦的成礦溫度最低限度為336～339℃。

圖5 黃金洞金礦流體包裹體均一溫度-鹽度散點圖Fig.5Homogenization temperature-salinity scatter-gramof fluid inclusions in quartz in Huangjindong deposit

表3 黃金洞金礦成礦流體成分[13]Table 3Composition of ore-forming fluid fromHuangjindong gold deposits

5.4 礦床流體來源及礦床成因分析

根據以上特征分析，黃金洞金礦床屬中溫熱液型礦床，工業類型為含金石英脈型。從成礦流體的鹽度變化推斷，成礦熱液主要來源于變質熱液，含鹽度較高，局部達到10.98%；但隨著成礦過程演化，有地下水不斷涌入使得熱液成分有所改變，鹽度降低到4%附近，同時，流體溫度相應降低，這可能是成礦作用的重要因素[14～15]。此外，成礦流體中還含有CO2。CO2是一種弱酸，對緩沖調節成礦流體pH值的作用不可忽視。當含礦流體所處外界環境的PH值、EH值及溫度壓力等任何一個因素發生變化時，都會引起流體中金元素的沉淀[16]。隨著成礦流體溫度的降低和成分的改變，流體中攜帶的成礦元素在構造裂隙中沉淀形成礦體。

野外工作中得到湖南地質調查院領導和同事的大力支持和通力合作；測試工作得到核工業部北京地質研究院分析測試研究中心張敏的大力支持，在此表示感謝！

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Characteristics of Fluid inclusions of the Huangjindong Gold Deposit, Hunan Province

LI Jie,CHENBi-he,ANJiang-hua,TANShi-min,ZHANG Xiao-guo,YAO Yu-jun
（Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 410011,China）

Huangjindong gold deposit is located in Pingjiang county,Hunan province.The mineralization was controlled by faulted structure,and emplaced in Jixianian period slate and sandstone.The ore bodies are vein-like and lenticular formed at the expansion space of the fault zone.Fluid inclusion data of the Huangjindong gold deposit showthat the metamorphic fluid was characterized by lowtemperature(higher than 336～339℃),and relatively lowsalinities(w(NaCl)eq＜10.98%).Gold precipitation was caused by cooling and mixing of the different source fluids.

fluid inclusion;metamorphic fluid;Huangjindong gold deposit

P618.51

A

1007-3701(2011)02-0163-006

2011-04-06

國土資源部南嶺地區錫多金屬礦調查評價項目(編號：1212010781073)，湖南省地質勘查開發局“湘東北地區與長江中下游斑巖型銅礦成礦地質條件對比及選區研究”項目（編號：2009002）.

李杰（1986—），男，助理工程師，主要從事地質調查工作.