河南湯家坪斑巖鉬礦床流體包裹體地球化學特征

漆富勇，范會虎，趙　磊，黃　誠

（1.南京大學地球科學與工程學院，江蘇南京210008；2.江西省地質礦產勘查開發局贛南地質調查大隊，江西贛州341000；3.北京勘察技術工程有限公司，北京100192；4.武警黃金第九支隊，海南海口100192）

河南湯家坪斑巖鉬礦床流體包裹體地球化學特征

漆富勇*1，2，范會虎3，趙磊2，黃誠4

（1.南京大學地球科學與工程學院，江蘇南京210008；2.江西省地質礦產勘查開發局贛南地質調查大隊，江西贛州341000；3.北京勘察技術工程有限公司，北京100192；4.武警黃金第九支隊，海南海口100192）

位于大別造山帶上的湯家坪鉬礦床屬典型的斑巖型鉬礦床。湯家坪鉬礦石石英中流體包裹體可劃分為3類：氣液包裹體、富（含）二氧化碳包裹體和含子晶多相包裹體。經實驗測定，流體包裹體均一溫度范圍為107.3℃～515.6℃，以220℃～375℃對成礦最為有利；鹽度集中于（0.53～16.91）wt%和（26.24～60.32）wt%2個區間。激光拉曼顯微探針分析表明，成礦流體中含有少量C2H6和SO2氣體。流體成礦過程具沸騰現象，不同包裹體中CO2含量差異很大，顯示流體沸騰發生在開放體系之中。穩定同位素特征表明，湯家坪斑巖鉬礦成礦流體為高溫高鹽度初始巖漿水，中后期有大氣降水加入；而硫來源于花崗斑巖區，具深源硫特點。

斑巖鉬礦；流體包裹體；成礦深度；拉曼光譜

河南湯家坪大型斑巖型鉬礦床位于大別造山帶北麓，屬秦嶺造山帶東延部分。前人對該礦床的研究多集中在礦床地質特征及找礦標志［1-3］、礦床成因［4］、礦體地球化學特征與圍巖蝕變特征、成礦年齡［5-7］等。近來則主要對礦床成礦流體特征進行研究，分析并總結了湯家坪斑巖鉬礦床成礦流體特征［8］。本文以礦床石英脈為研究對象，通過流體包裹體巖相學、顯微測溫及激光拉曼光譜分析，研究湯家坪斑巖鉬礦床成礦流體地球化學特征，并結合穩定同位素特征探討成礦流體來源。

1　區域地質背景及礦床地質特征

大別造山帶基本構造格架表現為北西—北北西向弱應變域和線狀強應變帶相間排列，且被北東—北北東向脆性斷裂截切（圖1）。帶內發育多期巖漿巖，早古生代—三疊紀，華北陸塊和揚子板塊相向俯沖擠壓碰撞造山，陸塊俯沖楔斷離重熔，鉬元素隨之富集而形成含鉬花崗巖漿；燕山期，秦嶺造山帶褶皺回返，在伸展機制下，富鉬花崗巖漿沿北西西向斷裂帶與近南北向斷裂交匯處侵入，形成一系列深源淺成型花崗斑巖體［5］。

湯家坪鉬礦床位于曉天—磨子潭斷裂南側、商麻斷裂東側的變質核雜巖帶內（圖1）。巖漿巖主要出露早白堊世的湯家坪細粒二長花崗斑巖體，圍巖主要為元古代大別片麻雜巖。礦體主要賦存于花崗斑巖內外接觸帶中，呈似層狀，總體走勢向南西方向傾伏，向東北翹起，傾伏角為20°左右［6］。礦床自斑巖中心向外大致呈現出鉀化—絹英巖化—硅化—青磐巖化，呈同心環狀。

2　流體包裹體特征

流體包裹體測溫工作在中國地質大學（北京）流體包裹體實驗室完成，所用儀器為Linkam600型冷熱臺；包裹體激光拉曼光譜測定在中國科學院地質與地球物理研究所包裹體實驗室完成，所用儀器為Raman2000型激發光源、共焦顯微鏡拉曼光譜儀。本次工作10件樣品采自鉆孔和坑道（表1）。

2.1流體包裹體巖相學特征

湯家坪鉬礦流體包裹體十分發育，大多為孤立分布的原生包裹體，少量呈線性分布的次生包裹體。形態以橢圓形為主，大?。?μm×2μm）～（14μm×20μm），氣液比5%～60%。

包裹體類型很豐富，根據室溫下包裹體的形態，主要分為以下3種類型：Ⅰ普通氣液包裹（V-L FI）；Ⅱ含二氧化碳包裹體（CO2-FI）；Ⅲ含子晶多相包裹體（S-FI）。Ⅰ型包裹體幾乎分布于所有的樣品中，形態多為橢圓形，大小（2μm×2μm）～（10μm×12μm），氣液比5%～20%。Ⅱ型包裹體大多為原生包裹體，形態以不規則形態和負晶形居多，大?。?μm×8μm）～（14μm×20μm），氣液比20%～60%。Ⅲ型包裹體主要分布于較淺的無礦石英脈及較深的螢石脈中，多為不規則形態，大?。?μm×6μm）～（10μm×14μm），氣液比5%～20%。

圖1　湯家坪斑巖鉬礦位置及大別造山帶地質圖略（據楊澤強，2007）

表1　流體包裹體樣品描述

2.2流體包裹體測溫及鹽度

（1）Ⅰ型包裹體（V-L FI）。顯微測溫數據表明，Ⅰ型包裹體的均一溫度范圍比較大，范圍為107.3℃～515.6℃，平均均一溫度為254.8℃（圖2）。

圖2　Ⅰ型包裹體均一溫度直方圖

在冷凍試驗過程中，冰晶的消失溫度范圍為-0.3℃～-12.9℃，均值為-5.49℃，相應的鹽度范圍為0.53%～16.91%，鹽度的均值為8.49%。不含礦石英脈及斑晶石英脈（成礦期前）中流體包裹體均一溫度為122.2℃～515.6℃，均值為284.5℃；鹽度范圍為2.96%～16.91%，均值為9.34%。含硫化物石英脈（主成礦期）中流體包裹體均一溫度范圍為107.3℃～410℃，均值為237.1℃；鹽度范圍為0.53%～14.52%，均值為7.53%。含螢石脈樣品中（成礦期后）流體包裹體均一溫度范圍為107.3℃～373.3℃，均值為196.9℃；鹽度范圍為4.17%～9.60%，均值為6.96%（圖3）。依據鹽水溶液包裹體溫度—密度、溫度—壓力關系方程［10］，估算無礦石英脈、含硫化物石英脈和含螢石石英脈中流體的密度分別為：0.30～0.99g/cm3、0.58～1.02g/cm3、0.65～1.01g/cm3。

圖3?、裥桶w鹽度直方圖

（2）Ⅱ型包裹體（CO2-FI）。本實驗中Ⅱ型包裹體含量不多，且氣液比都比較高，因此常發生爆裂。從顯微測溫的結果看，大多數的此類包裹體都形成了籠形物。在觀察中發現，其初溶溫度范圍為-57.8℃～-63.7℃，平均的初溶溫度為-60.5℃，這一初溶溫度范圍低于標樣標準值CO2標準值-56.6℃，反映CO2相中可能有微量的N2、CH4、H2S等成分的存在［12］。在升溫的過程中，籠形物的消失溫度范圍為3.2℃～9.4℃，利用此溫度得到其相應的鹽度范圍為1.23%～11.7%，均值為6.83%。繼續升溫，發生二氧化碳相的部分均一，其均一方式多為由CO2液相（L）→CO2氣相（V）。二氧化碳的部分均一溫度范圍為23.6℃～31.1℃，均值為28.0℃，其中有2個部分均一溫度直到CO2的臨界溫度31.1℃才發生均一。進一步升溫，Ⅱ型包裹體完全均一，其均一方式有2種，其一為CO2相→水溶液相（aq）；其二為水溶液相（aq）→CO2相。Ⅱ型包裹體完全均一的溫度較高，其范圍為250.7℃～441.5℃，均值為319.8℃（圖4）。這一溫度值大大高于Ⅰ型包裹體的均一溫度。Ⅱ型包裹體的爆裂溫度250.7℃～370℃。

（3）Ⅲ型包裹體（S-FI）。Ⅲ型包裹體是本次研究中一類比較重要的包裹體類型。在冷凍試驗中，含子晶多相包裹體在完全均一以前，表現出與Ⅰ型包裹體相似的特點，即降溫氣泡消失或被壓扁變形，體系慢慢結冰，在回溫過程中，氣泡出現，系統恢復到原來狀態。Ⅲ型包裹體在升溫過程中會先部分均一然后再達到完全均一。其均一的方式有3種：部分均一時由氣相→液相，然后再由石鹽消失達到完全均一；氣相和固相同時消失而達到均一；部分均一時石鹽子晶先消失，然后由氣相均一到液相而達到完全均一。在本實驗中，絕大多數Ⅲ型包裹體的均一方式為第一種，極個別的為第二種均一方式，未見第三種均一方式。

圖4?、蛐桶w均一溫度直方圖

由石鹽子晶的最終融化溫度（即完全均一溫度）計算得到Ⅲ型包裹體的鹽度26.24%～60.32%，均值為38.65%（圖5）。據顯微測溫結果，Ⅲ型包裹體的部分均一溫度范圍為77.7℃～380.0℃，均值為194.4℃。完全均一溫度范圍230.8℃～504.1℃，均值為313.1℃（圖6）。

圖5　Ⅲ型包裹體鹽度直方圖

圖6?、笮桶w均一溫度直方圖

綜合上述3種類型包裹體的顯微測溫數據可以看出，湯家坪斑巖鉬礦流體包裹體成礦期均一溫度為107.3℃～410℃，其平均的均一溫度為237.1℃，表明成礦的最低溫度應為237.1℃。

根據所有3類包裹體均一溫度數據，經統計認為最有利成礦溫度為220℃～375℃。包裹體的鹽度變化范圍也比較大為0.53%～60.32%，但鹽度分布相對集中大概在10%左右，表明湯家坪斑巖鉬礦成礦流體鹽度不是很高。同時包裹體鹽度具有典型的雙配分模式特征（圖7），其中含鹽度介于32.6%～48.54%（NaCl）之間的含子礦物的多相包裹體基本代表含水的“巖漿”［1］。

圖7　流體包裹體總鹽度直方圖

2.3流體包裹體成分分析

湯家坪鉬礦不同石英脈中的流體成分不同，表現為：在主要成分上，主成礦階段流體成分以H2O和CO2為主且無論氣泡還是液體中都含有大量CO2；而主成礦階段前則以H2O為主，氣態成分中不含或含少量CO2。微量成分上，主成礦階段流體含C2H6、SO2和少量的。無礦化石英脈中流體不含C2H6氣體，但也含有SO2氣體和陰離子（圖8，圖9）。

圖8　成礦前期流體成分拉曼光譜圖

圖9　成礦期流體成分拉曼光譜圖

3　穩定同位素特點

3.1氫氧同位素特點

湯家坪鉬礦早期與鉀長石化伴生的輝鉬礦—石英脈的δ18O值與母巖中石英的δ18O值基本相同，一般在10‰～12‰之間。成礦期的石英δ18O值在8.6‰～11.1‰之間，平均9.47‰，而湯家坪單元花崗斑巖全巖δ18O值為7.79‰（河南省地礦廳區調隊，1994），明顯低于一般含鉬花崗斑巖。主成礦期的流體氫氧同位素組成中大氣降水的含量高于上房鉬礦床，而低于金堆城鉬礦床［9］，由此可見湯家坪鉬礦成礦流體為高溫高鹽度的初始巖漿水，中后期逐步有大氣降水加入。根據湯家坪斑巖鉬礦鹽度均溫度關系圖（圖10），發現成礦流體經歷了表面流體加入、沸騰或者增壓降溫的過程。

圖10　湯家坪斑巖鉬礦鹽度均一溫度關系圖

3.2硫同位素特征

湯家坪鉬礦的黃鐵礦δ34S值為3.15，輝鉬礦中δ34S值為3.13。這一結果比楊澤強等測定的結果偏低，但與河南省區調隊所測結果基本一致（表2）。其變化范圍在3.0‰～3.9‰之間，具深源硫的特點［1］，因此認為硫來源于花崗斑巖源區。

4　結論與討論

成礦期流體包裹體均一溫度范圍大，氣體包裹體和高鹽度包裹體共存，因此成礦過程中存在沸騰現象。礦床的最有利成礦溫度為220℃～375℃。

成礦的各個階段均含有SO2氣體，成礦期含有少量的CO2和C2H6氣體，說明成礦環境為還原環境，且富含揮發份。初溶溫度反映CO2中可能存在微量的N2、CH4、H2S等。

表2　湯家坪斑巖鉬礦成礦期礦物硫同位素測定結果

含子晶多相包裹體在均一過程中，子晶不消失（消失溫度超過500℃）。說明流體來源于巖漿直接分異，成礦是一個溫度降低、成礦物質不斷析出的過程。流體包裹體鹽度具有典型的雙配分模式特征，其中含鹽度介于32.6%～48.54%（NaCl）之間的含子晶多相包裹體基本代表含水的“巖漿”。

礦床成礦流體為高溫高鹽度的初始巖漿水，中后期逐步有大氣降水加入，具深源硫的特點。

［1］楊澤強，萬守全，馬宏衛，等.河南商城縣湯家坪鉬礦床地球化學特征與成礦模式［J］.地質學報，2008，82（6）：788-794.

［2］徐友靈.湯家坪鉬礦床地質特征［J］.礦業快報，2005，433（7）：27-29.

［3］高明.河南商城縣湯家坪鉬礦床地質特征及找礦標志研究［J］.礦業快報，2008，24（7）：73-75.

［4］袁德志，趙瑞強，李吉林.河南省商城縣湯家坪鉬礦床成因研究［J］.礦業快報，2008，24（8）：21-24.

［5］楊澤強.河南省商城縣湯家坪鉬礦成礦模式研究［R］.中國地質大學（北京），2007.

［6］楊澤強.河南商城縣湯家坪鉬礦輝鉬礦錸—鋨同位素年齡及地質意義［J］.礦床地質，2007，26（3）：289-295.

［7］楊澤強.河南省商城縣湯家坪鉬礦圍巖蝕變與成礦［J］.地質與勘探，2007，43（5）：17-22.

［8］王運，陳衍景，馬宏衛，等.河南省商城縣湯家坪鉬礦床地質和流體包裹體研究［J］.巖石學報，2009（2）：468-480.

［9］徐兆文，陸現彩，楊榮勇，等.河南省欒川縣上房斑巖鉬礦床地質地球化學特征及成因［J］.地質與勘探，2000，36（1）：14-16.

P618

A

1004-5716（2016）08-0191-05

2016-04-08

2016-04-11

漆富勇（1986-），男（漢族），江西高安人，工程師，南京大學在讀碩士研究生，研究方向：礦物學、巖石學、礦床學。