廣西大瑤山金龍河地區銅礦礦物學和包裹體特征

謝卓麟，吳金銘，胡煦闞

（桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541004）

1 地質背景

金龍河地區屬于金秀縣北三角鄉管轄，位于大瑤山隆起北西側。區域上，地表主要出露南部寒武系變質砂巖和北泥盆系碎屑砂巖，兩者呈不整合接觸。SN、NW和NE向斷裂發育，具有多期活動的特征，其中，NE向斷裂為區域性深大斷裂，NW向斷裂被NE向深大斷裂錯斷，而近SN向斷層是石英脈型銅礦體的主要容礦斷層。

區域上有4條大規模的近SN向斷裂，均錯斷泥盆系和寒武系地層，具有左行走滑特征，向北延伸略向東偏斜。東側斷層控制了樸全巖珠的展布；中部F1羅蘿-金龍河斷裂SN向延伸長約35km，傾向西，傾角30°～60°，是一組重要控礦斷層，控制了長樂、寨寶等礦山的部分礦體；F2金秀-六定斷裂長約26km，傾向主體向西，局部發生倒轉，傾角62°～90°，也是一組重要地控礦斷層，沿斷裂出露六定、寨寶和龍圍等礦山的部分礦體；南部大進、樸全、祖嶺等三個酸性小巖珠，定年數據顯示為加里東期414Ma～446Ma，其形成時代早于賦礦地層下泥盆蓮花山組時限[1]。在中下泥盆系地層中出露有數十個石英脈型銅礦床，其中，蓮花山組碎屑巖和那倫組碳酸鹽巖夾碎屑巖為主要賦礦地層。金龍河地區龍圍銅礦（北部）、寨寶銅礦（中部），六定銅礦（南部）和長樂銅礦（東部）等，均屬斷層控制的礦體。

2 礦區地質及礦體特征

研究區僅出露下泥盆統組蓮花山組地層（D1l），可分為下段紫紅-淺灰色中厚層狀砂巖（633m～674m）和上段紫紅色中薄層狀砂巖、泥質砂巖夾少量頁巖、泥灰巖等（610m～740m）。地層主體傾向西，傾角10°～25°。巖石破碎，發育多組節理，沿著裂隙和層理發育蝕變現象[2]。

區內主要發育3條近SN向容礦斷層。F1羅蘿-金龍河斷裂北段約7km，斷層破碎帶寬1.5m～8m，南部SN向展布，向北延伸略偏東，傾向265°～285°，傾角75°～82°。F2金秀-六定斷裂北段在研究區長8.5km，主體走向近SN，有明顯的東西波動，破碎帶寬0.5m～3m，傾向255°～290°，傾角67°～85°。F3位于F1和F2之間，長4.5km，主體走向近SN，傾向東，南部呈NNW向，北部呈NNE向延伸，斷層寬0.5m～2.5m，傾向85°～105°。此外，還有一些小斷裂，多平行或小角度斜交主斷層，延長小于300m。少量順層逆斷層，主要為NE和EW向，一般延伸小于200m，右行錯斷礦體，斷距5m～30m，屬后期破礦構造。

石英脈型熱液銅礦主要分布在F1、F2和F3斷裂帶內或其次級小斷裂中。礦體呈脈狀或串珠狀，單個礦段一般長50m～1800m，每個塊段又由2～5個礦體組成，形成串珠。總體上，礦脈淺部較分散，深部延伸連接性較好。如F3中龍圍和寨寶段，淺部礦段分散成數個50m～300m的塊段，但在340中段以下200m下的鉆探中，已經可以連接起來了。礦體水平面上具有較顯著的等間距性（1.5m），斷層內礦體串珠狀分布[3]。淺部和地表有零星的鉛鋅礦化，氧化礦層厚20m～50m，深部主要為銅鐵硫化物礦石。石英脈與地層為侵入接觸關系，可見熱液烘烤邊和冷凝邊，在礦區和周邊無巖漿巖出露。

盡管研究區礦段較多，但主要礦石類型相同，均為石英脈型硫化物礦石。這些礦石具有塊狀、角礫狀、浸染狀、條帶狀、細脈狀、交織網脈狀構造，交代和交代殘余、碎裂結構、包含構造、蝕變殘留結構等。其中浸染、交代和碎裂結構最為典型。金屬礦物主要有黃銅礦和黃鐵礦為主，斑銅礦、輝銅礦、黝銅礦、孔雀石、銅藍和鉛鋅礦等次之。礦石中斑銅礦、黃銅礦被輝銅礦交代，黃銅礦、輝銅礦被銅藍交代，形成交代殘余結構，黃鐵礦普遍碎裂形成碎裂結構。靠近斷裂熱液蝕變特征普遍，主要有硅化（主礦脈兩側），黃鐵礦化（裂隙發育地帶），綠泥石化（較普遍）、重晶石化和褐鐵礦化（礦體和礦化體上部）等[4]。根據區域礦石礦物共生組合特征，可將礦石礦物生成順序為黃鐵礦→黃銅礦、斑銅礦、坳銅礦、輝銅礦→閃鋅礦、鉛鋅礦、重晶石、石英→銅藍、褐鐵礦等四個階段。

3 測試與分析方法及結果

3.1 采樣與測試

本次主要在四個塊段采集礦石和含礦石英脈包裹體樣品。其中F1斷層中⑦礦段的450和380平硐，采集標本BGT10-1和BGT10-2兩件石英包裹體樣品和數件礦石樣品；在F2斷層中①塊段820中段，采集BGT02-1，BGT02-2兩件石英脈和部分礦石樣品；在②號塊段平硐中，采集BGT06-1和BGT06-2石英包裹和礦石樣品；在F3斷層④塊段275中段，采集BGT01-1石英脈和部分礦石樣品。所有樣品均為含礦石英脈和新鮮礦石。樣品送北京領航測試中心進行制作成包裹體片和探針片。

電子探針測試方法：先在光學顯微鏡下觀察，然后選取典型礦物黃鐵礦、黃銅礦、銅藍和礦脈石英進行電子探針分析，探討膠結物與碎裂斑晶結晶信息。分析在桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室進行。儀器采用日本電子公司產JXA8230，加速電壓15kV，束流1×10-7A，束斑直徑1μm，對礦物薄片中礦物微區的化學組成進行分析。

包裹體測試方法：流體包裹體測溫工作在桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室進行，所用儀器為英國Linkam公司生產的THMS600，測試溫度范圍-196℃～600℃，最大加熱速率150℃/min，可控溫度精度0.1℃。測試過程升溫、降溫速率為0.5℃/min～15℃/min，相變點附近速率為0.5℃/min～1.5℃/min。

3.2 測試結果

本次共計測試電子探針123個點，其中斑晶黃鐵礦40個點。膠結物中黃銅礦45個點，斑銅礦12個點，石英26個點。原生石英包裹體7件合計測試72組數據，采用前人經驗公式，計算鹽度、壓力、密度和距離地表等參數一并列入表1。

表1 流體包裹體顯微測溫數據分析表

4 數據分析

4.1 電子探針

黃鐵礦中Fe和S的含量變化較大，Fe在43.987%～46.941%之間；S含量在51.159%～53.76%之間。Fe/S有12件（30%）略大于理論值0.871，平均比值0.862。其它的金屬元素主要有As、Cu、Pb、Mo、Ni等。As平均0.128%，Pb平均為0.022%，Mo平均0.933%，Co平均0.124%，Ni平均0.04%。黃鐵礦具有含量相對較高As、Co、Ni和Mo等元素，相對低的Zn為0.007%。大部分測點Pb/Zn比值大于1。

黃銅礦中Cu含量在33.186%～36.169%。Fe在28.311%～30.996%，S在33.908%～35.704%，顯示出較大的波動，平均34.805%比理論值34.92%略低，Fe平均29.665%，比理論30.52%低，Cu平均34.575%比理論值34.56%略高。As平均0.006%，Pb平均0.024%，Mo平均0.65%，Co平均0.051%，Ni平均0.002%，Zn平均0.031%。黃銅礦具有相對較高的Zn，低As、Co、Ni和Mo等元素特征。大部分測點Pb/Zn比值小于1。

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斑銅礦中Cu和Fe含量變化相對較大，S相對穩定。微量元素與黃銅礦特征基本一致，低As、Co、Ni和Mo等元素，高Zn達到0.051%。大部分測點Pb/Zn比值小于1。

含礦石英中，As含量為0.005%，與黃銅礦和斑銅礦相當，Zn含量0.006%與黃鐵礦相當。Sb在石英和金屬礦物中含量大體一致，Co和Mo在金屬中明顯比石英中富集，Ni在銅礦物中最少，在黃鐵礦中最多。石英中Cu∶Fe∶S=18∶39∶6，與主要金屬礦物黃銅礦理論比值94∶114∶83相差大，顯示殘留熱液中金屬元素比S含量高的多。石英中單個點Pb和Zn含量形成此消彼長特征，數量相當。Ni在石英中含量變化比金屬礦物穩定，具有高Ni低Co的特征。

4.2 包裹體

原生石英流體包裹體分析顯示，研究區樣品主要為富氣包裹體，石英礦物內包裹體粒度較小，多呈線狀排布。氣體含量10%～43%，平均24%。包裹體粒度較小，2.33μm～11.21μm，平均4.29μm，主要呈近圓形和橢圓形。72件包裹體均一溫度在108.5℃～256.9℃，主要集中在130℃～220℃之間，具有連續性，屬中低溫范圍。包裹體冰點溫度在-1.5℃～-20.7℃，變化范圍比較大，其中大于-8℃有4件，小于-20℃僅有2件，1件冰點溫度-21.3℃，達到飽和狀態。

經計算包裹體鹽度在2.57%～22.23%，大部分鹽度超過10%。壓力在101.55P/MPa～356.35P/MPa范圍內。包裹體密度在0.95g/cm3～1.27g/cm3，絕大部分大于1g/cm3，形成時距離地表1.02km～2.86km。總體上，包裹體具有相對高鹽度，高密度和形成時距離地表近等特征。

5 討論

5.1 成礦條件

包裹體研究可以提供熱液流體中銅礦物的結晶信息。研究區原生包裹體范圍108.5℃～256.9℃，核心區集中在130℃～190℃之間，兩個小峰值區為130℃～150℃和170℃～190℃，每個塊段有1～3個小峰值區，但總體上具有連貫性，屬中低溫范圍。分析均一溫度和熱液鹽度、壓力關系。深度與均一溫度有很好的相關性，主要集中在1.2km～2.4km范圍內，顯示隨著含礦熱液從深部向淺部侵入，溫度逐漸降低。而鹽度與溫度變化不大，表明成礦熱液上侵冷凝過程中，熱液的鹽度未發生顯著變化，主要集中在10%～20%之間，屬相對高鹽度和密度的溶體。

在滲透交代作用方式下，碎裂的黃鐵礦在成礦溶液流動過程中可以被搬運遷移，這種遷移的驅動力主要是壓力差。遷移的速度與溶液的密度、粘度和通道的暢通性有關。研究區主要含銅成礦熱液在距離地表深約3km處，約260℃條件下，攜帶著碎裂的黃鐵礦顆粒，沿著近SN向的斷裂向上運移。具有中高鹽度和密度的成礦熱液上侵，壓力逐漸降低，溫度降低，平均每升高100m，溫度降低7.5℃。在此過程中，連續有金屬礦物和石英結晶析出，交代碎裂的黃鐵礦。碎裂的黃鐵礦在熱液中冷凝固結形成碎裂流。在成礦熱液上侵降溫過程中，密度和鹽度未發生顯著變化，說明其可能處于一個相對封閉的平衡體系，滲透交代作用沿著區域性大斷裂，運移到數十公里的范圍。最終，含礦熱液在距離地表1km左右的有利區段冷凝固結成礦，而被交代黃鐵礦則是早期已經存在于斷裂中的金屬礦物。

5.2 礦床形成過程

金龍河段石英脈型熱液黃銅礦的形成，至少經歷了SN向容礦斷裂的形成→巖漿作用地層在斷裂內形成黃鐵礦晶體→脆性動力作用使黃鐵礦碎裂→含銅成礦熱液充填交代成礦→地表氧化等幾個階段。

SN向容礦斷裂在加里東期已經形成雛形，后多次活動具有多期性，為成礦提供了空間位置。在巖漿作用地層過程，沿容礦斷裂形成了相對高Pb/Zn，低Ni/Co的黃鐵礦。其后，區域動力作用和斷裂多次活動，不僅造成區域巖石破碎，同時造成斷裂內結晶的黃鐵礦碎裂，具體地質作用還有待進一步研究。然后，含銅的熱液（來源有待進一步研究）沿著斷層，滲透交代、充填碎裂的黃鐵礦，并攜帶成礦熱液進入各級成礦裂隙中，在淺部中低溫條件下結晶形成礦床。由于容礦斷裂的通暢性存在差異，在淺部礦體形成豆莢狀或串珠狀分段，其深部連續性可能更好，具有更好的找礦空間。

6 結論

（1）廣西大瑤山西北石英脈型銅礦床中具有典型交代結構，礦石形成至少經歷了黃鐵礦結晶→被交代的黃鐵礦碎裂→含銅熱液充填交代→表生氧化蝕變幾個階段。

（2）礦石中，被交代的黃鐵礦形成與中淺部熱液和地層相互作用有關，具有相對高Pb/Zn，低Co/Ni的特征，而膠結物黃銅礦與斑銅礦具有相反的特征。黃鐵礦和黃銅礦來自兩類不同性質的熱液體系。

（3）含礦原生石英包裹體主要為氣液相，均一溫度在108℃～256℃之間，具有連續性，屬中低溫結晶。鹽度主要在10%～20%，距離地表1.02km～2.86km。均一溫度與深度有較好的相關性，但與鹽度和密度的相關性不大。

（4）該區礦床，早期地層和巖漿相互作用在近SN向的容礦斷層中形成黃鐵礦晶體，后經歷脆性動力作用碎裂，在含銅成礦熱液的滲透交代作用下，從近地表約3km處260℃的條件下，以平均每100m降低7.5℃的速度向上運移冷凝固結，最終在距離地表1km全部固結成礦，形成石英脈型銅礦。