河南吉家洼金礦成礦流體演化特征及地質意義

顏正信，韓新志，張興康，高學峰，高繼拴

（1.河南省地礦局第一地質礦產調查院·河南省金銀多金屬成礦系列與深部預測重點實驗室，河南洛陽471000；2.河北省地質調查院，河北石家莊050081）

河南吉家洼金礦成礦流體演化特征及地質意義

顏正信*1，韓新志1，張興康2，高學峰1，高繼拴1

（1.河南省地礦局第一地質礦產調查院·河南省金銀多金屬成礦系列與深部預測重點實驗室，河南洛陽471000；2.河北省地質調查院，河北石家莊050081）

吉家洼金礦床產于熊耳山變質核雜巖中東部新太古界太華群片麻巖系中，為一構造蝕變巖—石英脈復合型金礦床。其金礦化過程分為4個成礦階段。通過對各成礦階段石英、方解石中流體包裹體均一溫度、鹽度、成分及氫氧同位素組成等測試結果的分析研究，確定了流體演化特征和流體來源，成礦早階段（Ⅰ），流體以中高溫、中鹽度為特征，反映其來源可能來自深部；在主成礦期（Ⅱ），流體包裹體均一溫度降低，鹽度總體呈現略為降低，但變化范圍較大，介于1.74‰～17.34‰；次成礦期（Ⅲ），流體包裹體均一溫度再次略為降低，鹽度總體略為降低，但變化范圍較大，介于0.70‰～17.26‰，至成礦晚期（Ⅳ），成礦流體進一步演化，均一溫度降低，鹽度減少。氫氧同位素研究表明，早階段成礦流體的δDV-SMOW為-78‰～-65‰，應來源于巖漿熱液，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ階段明顯偏離巖漿水，向大氣水方向漂移。

成礦流體；氫氧同位素；吉家洼金礦；河南省

河南省洛寧縣吉家洼金礦為一隱伏—半隱伏陡傾斜的中型金礦床，也是河南省地礦局第一地質礦產調查院（原為第一地質調查隊）多年在熊耳山區地質普查找礦成果之一。目前，礦區及外圍已發現構造帶70余條，已發現含礦構造蝕變帶數18條，主要礦種為金，伴生銀、鉛鋅、硫等。含礦構造蝕變帶按走向分為北東向和近南北向兩組，而近南北向東傾含礦構造蝕變帶為區內主要含礦構造帶，反映出近南北向構造控礦特點［1］。為了對該區金成礦規律進一步深入了解，借助該區開展的礦床地質特征及成因研究科研專題項目，總結出該區金礦成礦流體演化特征，供大家參考或借鑒。

1　成礦地質背景

吉家洼金礦位于河南省洛寧縣城西南約60km，大地構造位置處于華北地臺南緣、華熊臺隆、熊耳山隆斷區之中部，花山—龍脖背斜核部偏南翼。區內出露地層主要為新太古界太華群和中元古界熊耳群，太華群（Ar3Th）分布于象君山—干樹凹拆離斷層以北，為一套古老的變質結晶巖系，呈近東西向構成花山—龍脖背斜核部，平面形態為中間窄，兩頭寬的“啞鈴”狀，西部被關上斷裂所截，東端多被花山斑狀含角閃黑云二長花崗巖侵蝕，南部被熊耳群不整合覆蓋，北側分別與熊耳群、第三系呈斷層接觸。太華群是一套以片麻巖為主的深變質巖系，其變質程度普遍達角閃巖相，局部達麻粒巖相，主要巖性為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖—淺粒巖、角閃斜長片麻巖和石榴黑云斜長片麻巖，局部夾有大理巖、白云質大理巖和磁鐵石英巖等小夾層或透鏡體。根據地層構造形態和巖石組合特征，自下而上將太華群分為草溝、石板溝、龍潭溝、龍門店和段溝等五個巖組，各巖組均為整合接觸漸變過渡關系。

熊耳群（Pt2Xn）廣泛分布于太華群南北兩側，構成花山—龍脖背斜的兩翼。北翼熊耳群與太華群呈斷層接觸，南翼熊耳群分布于象君山—干樹凹拆離斷層以南，以角度不整合覆蓋于太華群之上（不整合界面可見構造碎裂巖、蝕變巖類）。該群由大古石、許山、雞蛋坪和馬家河四組構成，大古石組為陸源碎屑沉積巖系，巖性為含泥質砂礫巖，其余三組為陸相火山噴發熔巖系，巖性有安山巖、杏仁狀安山巖、紫紅色流紋斑巖和灰綠色大杏仁狀安山巖等，為一套中基性—中酸性火山巖系，形成于大陸裂谷環境條件下［2］。

該區構造主要為熊耳山變質核雜巖和由一系列北東—北北東向及近南北向次級斷裂構造。以北東向和近南北向壓扭性斷裂構造最發育，且控礦明顯，經歷了壓—張扭—壓扭性演變過程［3］。變質核雜巖基底由太華群深變質地層和分布其中的不同方向的侵入脈體（如輝綠巖、輝綠玢巖、閃長巖、石英閃長巖）及燕山期酸性巖漿巖等構成，蓋層為熊耳群火山—沉積巖系，構成拆離斷層上盤［4］，上述構造對本區金礦床形成和分布有重要控制作用。

區內巖漿活動頻繁，巖漿作用具多期、多樣式、多類型的活動特點。據其規律性可劃分為太古代、元古代和中生代構造巖漿旋回。以中元古代火山巖類和中生代燕山期花山似斑狀花崗巖為主，在花山巖體西邊分布有吉家洼、虎溝、上宮、干樹凹、七里坪等金礦床及鉛銀礦床（點），南邊分布有青崗坪、萑香洼金礦床，東邊分布有祁雨溝、雷門溝鉬金礦，這些礦床通常分布于花山巖體邊部，或巖體外圍1～5km范圍內［5］，或與石英斑巖、正長斑巖相伴產出。這些足以說明本區巖漿作用和礦床之間存在成因聯系，是本區金礦床形成的重要熱動力條件和熱夜來源。

2　礦床地質特征

目前礦山深部探采結果表明，吉家洼金礦有價值的金礦化或工業礦體均受控于蝕變構造破碎帶內［6］。這些破碎帶主要由蝕變碎裂巖、蝕變構造角礫巖及泥礫巖組成，構造帶寬度一般為0.3～1.2m，最寬達3m。構造巖呈深灰色、綠灰色，氧化程度較甚者為褐紅色。構造帶頂底界線十分清晰，內部充填的蝕變構造角礫、蝕變碎塊輪廓較清晰，多呈棱角狀、次棱角狀，少量為團塊和圓狀。巖石碎屑成分與構造帶通過的圍巖巖類有關，一般為片麻巖類，少量為輝綠巖及安山巖。角礫及碎塊大小在0.3～5cm，少數在10～35cm，偶見有50cm以上者。膠結物為不同階段不同程度熱液蝕變礦物，致使構造角礫、碎塊膠結堅固，沿角礫、碎塊邊緣有細脈浸染狀黃鐵礦化，局部出現石英脈、石英團塊、黃鐵礦脈和方解石脈。礦區內含礦斷裂構造發育，常成群成帶密集出現，大致以近南北向（切層產出）和北東向（順層產出）分布。近南北向東傾構造帶為礦區主要控礦構造，傾向80°～110°，傾角70°～85°，寬0.2～3.0m，長220～2280m，沿走向和傾向均呈舒緩波狀或豆莢狀。破碎帶內構造巖類型主要有蝕變構造角礫巖、蝕變碎裂巖、石英脈等，礦化蝕變主要有硅化、鉀化、絹云母化、螢石化、黃鐵絹英巖化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、方鉛礦化、黃銅礦化、孔雀石化。金礦化主要與黃鐵絹英巖化、硅化關系密切［7］。

北東向構造帶為礦區次要控礦構造，傾向300°～310°，傾角60°～84°，寬0.3～2.89m，長250～1200m，沿走向和傾向均呈舒緩波狀。破碎帶內構造巖類型主要有蝕變碎裂巖、泥礫巖、石英脈等，礦化蝕變主要有硅化、鉀化、絹云母化、黃鐵礦化、褐鐵礦化。金礦化主要與黃鐵礦化、硅化關系密切。

根據蝕變、礦化的礦物組合和脈體穿插關系，本區金礦化過程可分為4個礦化階段：Ⅰ黃鐵礦—石英階段：主要形成粗粒的自形程度較高的黃鐵礦和白色的石英。礦化較弱，是礦化的前期；Ⅱ石英—黃鐵礦階段：是金礦化的主要階段，形成了細粒的五角十二面體、立方體或他形黃鐵礦和煙灰色石英，并伴有弱黃銅礦化，是工業礦體的形成階段；Ⅲ石英—多金屬硫化物階段：是金礦化的次要階段，在吉家洼礦段金礦脈中局部地段發育，外圍礦段少見，形成了立方體和細粒他形黃鐵礦及青灰色、灰白色石英，伴有弱黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦；Ⅳ石英—碳酸鹽階段：是礦化的晚期，形成了鐵白云石—石英和鐵白云石—方解石及少量黃鐵礦，金礦化極弱。

3　成礦流體特征

3.1流體包裹體類型及特征

共采集22件樣品進行流體包裹體測定和研究。研究發現包裹體多呈負晶形、橢圓形、長條形、近四邊形、不規則狀等，大小為5～13μm，多集中在6～12μm之間，個別達30μm。根據常溫下相態包裹體可分為：CO2三相包裹體（Ⅰ型）、氣液兩相包裹體（Ⅱ型）、純氣相包裹體和純液相包裹體4種類型，其中后兩類未作研究。Ⅰ型包裹體為CO2三相包裹體，由氣相CO2（VCO2）、液相CO2（LCO2）和液相H2O（LH2O）組成，且VCO2+ LCO2占整個包裹體的體積百分比大于50%者為Ⅰa型和小于50%者為Ⅰb型；Ⅱ型包裹體為氣液兩相包裹體，由氣相H2O（VH2O）和液相H2O（LH2O）組成，分氣體占整個包裹體的體積百分比大于50%者為Ⅱa型和小于50%為Ⅱb型。經分析研究，在不同的礦化階段包裹體類型及包裹體類型組合不同［8］。

第Ⅰ階段，Ⅰ、Ⅱ型包裹體都發育。其均一溫度為232℃～333℃，峰值為240℃～280℃，冰點為-12.1℃～-2.9℃，對應的鹽度w（NaCleqv.）為3.76%～16.05%，包裹體大小在5～13μm，密度平均0.86g/cm3。反映出成礦流體早期具有高溫、高鹽度的特點。

第Ⅱ階段，主要發育Ⅱ型包裹體，Ⅰ型包裹體較少。其均一溫度為143℃～266℃，峰值170℃～240℃，冰點為-13.5℃～-1.0℃，對應的鹽度w（NaCl eqv.）為1.74%～17.34%，包裹體大小在6～12μm，密度平均0.94g/cm3。鹽度的變化范圍較大，說明成礦作用的多期性。

第Ⅲ階段，主要發育Ⅱ型包裹體，偶見Ⅰ型包裹體。其包裹體的均一溫度為135℃～227℃，峰值140℃～180℃，冰點為-13.4℃～-0.4℃，對應的鹽度w（NaCl eqv.）為0.7%～17.26%，密度平均0.96g/cm3。包裹體大小一般為5～10μm。鹽度的變化范圍進一步擴大，說明成礦作用的多期性在延續。

第Ⅳ階段，僅發育Ⅱb型包裹體。其均一溫度為106℃～166℃，峰值120℃～140℃，冰點為-7.7℃～-0.2℃，對應的鹽度w（NaCl eqv.）為0.35%～11.34%，包裹體大小在4～6μm，密度平均0.97g/cm3。

總之，從成礦早期到成礦晚期，流體包裹體類型逐漸減少，包裹體大小逐漸變小，氣相所占百分比降低，均一溫度和鹽度也有降低的趨勢，反映了成礦流體演化的連續性、繼承性特征［8］。成礦早期（Ⅰ），流體以中高溫度、中鹽度為特征，反映出其來源可能來自深部；在主成礦期（Ⅱ），由于發生強列的流體混合作用（深部流體與大氣降水的混合）以及水—巖反應，造成流體的物理化學性質改變，流體包裹體則表現為均一溫度的降低，鹽度總體呈現為降低，但變化范圍較大，從w（NaCl eqv.）為0.7%～17.34%；到了成礦晚期（Ⅳ），成礦作用較主成礦期弱的多，但仍有一些較弱的成礦作用和圍巖蝕變，成礦流體進一步演化，溫度降低，鹽度減少。這一點與周邊金礦床（如上宮）成礦流體的演化特征極為相似［9］，反映出區域成礦作用的相似性。

3.2含礦流體的氫氧同位素組成及演化

本次氫氧同位素測定是由中國地質科學院礦產資源研究所同位素實驗室測試。所用儀器為Finningan MAT 251 EM和MAT 253 EM質譜計，氫和氧同位素采用的國際標準為SMOW。氫同位素的分析精度為±2‰，氧同位素的分析精度為±0.2‰（表1）。由表1可知，δ18OV-SMOW介于10.9‰～15.7‰，計算的δ18OH2O值為-3.1‰～7.4‰。δDV-SMOW介于-78‰～-50‰。將結果投影到δ18OH2O-δD關系圖上（圖1），可以看出，第Ⅰ階段的投影點落在原生巖漿水范圍內及其附近，顯示出流體來自巖漿作用，相對而言，流體的δ18OH2O和δDV-SMOW與巖漿水范圍更接近，早期階段成礦流體δDV-SMOW為-78‰～-65‰，反映成礦流體早期應來源于巖漿熱液；第Ⅱ階段落在原生巖漿水附近，顯示成礦熱液流體以巖漿水為主，略向雨水線方向偏移；第Ⅲ階段落在巖漿水附近向雨水線明顯偏移的區域；第Ⅳ階段明顯靠近雨水線，向大氣水方向漂移，而且隨著成礦作用的深入，投影點向大氣降水線漂移程度越大，說明吉家洼金礦的成礦流體初始來源與區域內巖漿作用的關系密切，可能與巖漿熱液具有相同的來源［10］。另外，從包裹

表1　吉家洼金礦床氫氧同位素組成特征一覽表

體研究結果看，成礦流體早期的包裹體具有中高溫、中鹽度的特點，也反映出成礦流體可能來源于深部成礦熱液系統。隨著構造運動的發展，成礦系統由封閉逐漸向開放系統演變，同時大氣降水沿構造薄弱帶下滲，與深部熱流體混合，表現為成礦流體的氫、氧同位素值的減小和包裹體的均一溫度和鹽度的降低。在成礦晚期，成礦系統更加開放，大量的大氣降水沿構造薄弱帶下滲，大氣降水的組分不斷增加，顯示出包裹體的均一溫度和鹽度的大幅降低，反映出大氣降水廣泛參與熱液流體的演化結果。

圖1　吉家洼金礦成礦流體δ18OH2O-δD圖解（底圖引自Taylor［11］）

4　結論

（1）吉家洼金礦成礦流體可分為4個階段，第Ⅰ階段成礦流體以中高溫、中鹽度為特征，反映了流體來源較深，來自于深部熱液流體系統；第Ⅱ、Ⅲ階段成礦流體的鹽度、溫度較第第Ⅰ階段均明顯降低，但其值變化范圍大，反映了Ⅱ、Ⅲ階段成礦的多期性；隨著成礦作用深入及構造體系的開放度增加，到了第Ⅳ階段成礦流體中的天然水成份逐漸增加，包裹體的均一溫度和鹽度的大幅降低，反映了大氣降水廣泛參與的結果。

（2）吉家洼金礦成礦流體特征及演化規律，與鄰區上宮金礦的成礦流體特征極為相似，據此推測，他們可能形成于同一深部流體成礦系統，但由于各礦床產出的構造位置差異，從而形成了不同的礦床類型［12］。

（3）吉家洼金礦的H、O同位素研究顯示，成礦流體以巖漿水為主，隨著成礦熱液的演化，有不同比例的大氣降水的混合，且從成礦早階段到成礦晚階段，大氣降水的混合比例增加。

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1004-5716（2016）09-0140-04

2015-11-08

2015-12-09

顏正信（1966-），男（漢族），安徽淮北人，高級工程師，現從事區域地質調查及礦產勘查工作。