青海阿斯哈金礦流體包裹體特征及礦床成因

查道函 ，賴健清 ，陶斤金 ，鞠培姣 ，張辰光

(1.中南大學 有色金屬成礦預測教育部重點實驗室，長沙 410083；2.中南大學 地球科學與信息物理學院，長沙 410083；3.湖南省地質科學研究院，長沙 410007)

阿斯哈金礦位于東昆侖昆中金多金屬成礦帶上，該帶是我國著名的成礦帶之一，素有“金腰帶”之稱[1-2]。近10年來，在該成礦帶內獲得了令人矚目的勘查成果，新發(fā)現(xiàn)和評價了大中型礦床8處，其中包括五龍溝金礦、駝路溝鈷-金礦床及果洛龍洼金礦。

阿斯哈金礦與其中的果洛龍洼金礦相鄰，二者大地構造背景相同[3]。從區(qū)域地質背景和礦區(qū)的成礦條件分析，該礦產(chǎn)成礦條件良好，具有一定的潛力。但該礦床發(fā)現(xiàn)時間較短，基礎地質工作程度低，研究工作薄弱，從而制約了對礦床成因和找礦預測的深入認識。本文作者通過對礦物流體包裹體的研究，揭示成礦流體系統(tǒng)特征，探討礦床的成因類型及成礦機制。

1 礦床地質概況

礦區(qū)位于東昆侖構造帶東段(見圖1)。在構造單元區(qū)劃上地處昆侖前峰弧及昆侖前峰弧南緣古生代消減雜巖帶兩個Ⅲ級構造單元的結合部位。

礦區(qū)內出露地層為古元古代金水口群白沙河組：該套地層為中-高級變質巖，地層巖性有：① 黑云母斜長片麻巖，局部夾斜長角閃片巖和少量的黑云(二云)母石英片巖；② 斜長角閃片麻巖與大理巖互層；③ 斜長角閃片麻巖夾大理巖。

圖1 溝里地區(qū)阿斯哈地質簡圖(據(jù)文獻[4]修改)：1—第四系；2—古元古界金水口群白沙河組；3—早中生代鉀質花崗巖；4—晚古生代-早中生代花崗閃長巖、閃長巖；5—晚古生代-早中生代花崗巖、鉀質花崗巖；6—早古生代斜長花崗巖；7—地層界線；8—斷層；9—金礦Fig.1 Geological map of Asiha deposit, Gouli area(Modified from Ref.[4]): 1—Quaternary; 2—Palaeoproterozoic Jinshuikou group Baishahe Formation; 3—Early Mesozoic potash granite;4—Neopaleozoic-Early Mesozoic granodiorite, diorite;5—Neopaleozoic-Early Mesozoic granite, potash granite;6—Early Paleozoic plagiogranite; 7—Geological boundary;8—Fault; 9—Gold deposit

礦區(qū)構造主體為走向東西向斷裂及次一級斷裂。礦區(qū)內地層及巖體的展布都受到主干斷裂的控制。區(qū)內主體構造為走向東西—近東西向斷裂及不同等級的次級斷裂。主干斷裂控制地層及巖體的展布。區(qū)內的斷裂構造以壓性或壓扭性斷裂為主，張性和扭性斷裂居從屬地位。斷裂構造從其展布方向可分為二組：即北西西—近東西向和北西向，其性質多為壓扭性，具多期活動的特點。

區(qū)內巖漿活動強烈，巖漿巖分布較廣，類型復雜，其中以華力西-印支期花崗質巖類的侵入體最為發(fā)育，巖石有花崗閃長巖、花崗巖、石英閃長巖，花崗斑巖、斜長花崗巖等。與礦區(qū)地層呈斷層接觸或侵入接觸，接觸部位局部呈片麻狀構造，而在斷裂發(fā)育地區(qū)，多呈破碎構造，并伴有多種圍巖蝕變。

2 礦體特征

礦區(qū)的礦體均分布于花崗閃長巖體的破碎蝕變帶中，共圈出10條礦體。礦體的長度變化于40～1 040 m，真厚度為0.8～8 m，礦體走向為北東向，傾向于南東，產(chǎn)狀較陡為75°～80°，品位變化較大，變化于1.4～100 g/t之間。

礦體的圍巖蝕變主要有黃鐵礦化、硅化、絹云母化、綠泥石化、褐鐵礦化、鐵白云石化。其中與礦體關系密切的是硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化。圍巖蝕變具有分帶性，礦體附近主要為硅化和黃鐵礦化；而向外側則主要為絹云母化、綠泥石化。

礦區(qū)內礦石類型比較簡單，金屬礦物主要有自然金、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦和毒砂，另外有少量的銅藍、孔雀石、褐鐵礦、黃鉀鐵礬。脈石礦物主要有石英、白云母、黑云母，其次為絹云母、綠泥石和鐵白云石。礦石的結構主要有粒狀結構、碎裂結構、包含結構等。礦石的構造主要有浸染狀、角礫狀、塊狀、脈狀等。

通過對坑道中礦體的觀察和分析研究，將阿斯哈礦床分為熱液成礦期和風化成礦期。其中熱液成礦期由早到晚又可以劃分為石英硫化物階段(Ⅰ)、石英鐵白云石多金屬硫化物階段(Ⅱ)、和石英鐵白云石階段(Ⅲ)。其中第Ⅱ階段為金的主要成礦階段。

3 流體包裹體

3.1 樣品采集及測試方法

本次 8件樣品采取于阿斯哈礦區(qū)含礦石英脈中(見表1)。室內將樣品磨制成雙面拋光的厚片，厚度約0.06～0.08 mm。流體包裹體的測試由中南大學流體包裹體實驗室承擔，并由本文作者親自操作完成。實驗儀器為從英國進口，由Linkam公司生產(chǎn)的THMS-600型地質用冷熱臺。該儀器可操作的溫度范圍在-196～600 ℃之間。經(jīng)校準，溫度范圍為-196～30℃時，精度為0.1 ℃；溫度范圍為30～600 ℃時，精度為1 ℃。包裹體的均一溫度由顯微熱臺直接測定，而鹽度是通過測得的水溶液包裹體的冰點溫度或二氧化碳絡合物的熔化溫度，根據(jù) FLINCOR程序[5]，采用 BROWN等[6](1989)的等式計算得到。

表1 阿斯哈礦區(qū)測溫樣品特征Table 1 Characteristics of measuring temperature samples in Asiha deposit

3.2 流體包裹體巖相學特征及分類

通過顯微鏡對石英中包裹體的觀察發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內含礦石英中原生包裹體發(fā)育(見圖2)。根據(jù)室溫下(20℃)的相態(tài)特征，礦區(qū)含礦石英中的流體包裹體可分為兩種主要類型。

氣液兩相水溶液包裹體(Ⅰ型)：室溫下(20℃)由鹽水溶液及氣泡組成(見圖2(a))，大部分水溶液兩相包裹體氣相比(V/T)多在15%～70%，平均在29%，該類包裹體形態(tài)一般多呈不規(guī)則狀，其大小在3～11 μm，平均為6 μm，大部分隨機孤立分布于主礦物(石英)中。

圖2 阿斯哈流體包裹體特征圖：(a)水溶液兩相包裹體；(b)CO2-水溶液三相包裹體(20 ℃)；(c)CO2-水溶液三相包裹體(15℃)；(d)成群出現(xiàn)的包裹體Fig.2 Characteristics and microphotographs of fluid inclusions in Asiha deposit: (a)Two-phase aqueous inclusions;(b)Three-phase CO2-aqueous inclusions (20 ℃); (c)Three-phase CO2-aqueous inclusions(15 ℃); (d)Clustered inclusions

水溶液-CO2包裹體(Ⅱ型)：此類包裹體在常溫下一般呈三相產(chǎn)出(見圖2(b)和(c))，CO2相占包裹體總體積比例多數(shù)在 10%～70%，平均在 30%，氣相 CO2占CO2相比例一般為0～60%，平均20%；該類型流體包裹體在石英中發(fā)育最多，占總數(shù)量的70%左右，其大小一般為3～24 μm，平均為7 μm。該類包裹體形態(tài)較多，主要有橢圓形、長條形和不規(guī)則狀，孤立或成群分布于石英中。此類型包裹體又可分為兩種亞類型，Ⅱ1型以水溶液占優(yōu)勢，碳質相比例(C/T)為15%～50%，為含 CO2包裹體，在常溫下 CO2相分為氣液兩相；Ⅱ2型CO2相占優(yōu)勢，常溫下可見兩相CO2和比例很小的水溶液相，C/T為60%～70%，為富CO2包裹體。

3.3 流體包裹體測溫結果

據(jù)測試結果(見表2)，阿斯哈礦區(qū)流體包裹體均一溫度介于 170～381 ℃之間(見圖3)，平均均一溫度為290 ℃；鹽度為0.22%～14.76%(等效NaCl質量分數(shù)，%，下同)，平均鹽度為6.04%(見圖4)。

圖3 流體包裹體均一溫度直方圖Fig.3 Histograms of homogenization temperature of fluid inclusions

圖4 流體包裹體鹽度直方圖Fig.4 Histograms of salinity of fluid inclusions

Ⅰ型包裹體均一溫度在170～310 ℃之間，平均均一溫度為229 ℃，均一為液相；鹽度在1.40%～8.41%之間，平均鹽度為5.15%。流體的密度介于0.716～0.927 g/cm3，平均為0.863 g/cm3。

Ⅱ型包裹體 CO2相的部分均一溫度在 17.8～24.6℃之間(見圖5)，大部分均一為液相，部分均一為氣相；固相CO2熔化溫度在-60.1～-55.1 ℃之間(見圖6)，平均為-57.8 ℃；包裹體完全均一溫度位于173～381 ℃，平均為296 ℃，大部分均一為液相，少部分均一呈氣相。CO2絡合物消失溫度在0.7～9.9 ℃之間，對應的鹽度為0.22%～14.76%，平均鹽度為6.11%。流體的密度介于 0.825～0.998 g/cm3。

圖5 流體包裹體CO2相部分均一溫度直方圖Fig.5 Histograms of CO2 homogenization temperatures of fluid inclusions

圖6 CO2包裹體的三相點溫度直方圖Fig.6 Histograms of triple point temperatures of CO2 inclusions

4 討論

4.1 成礦流體特征

阿斯哈金礦成礦流體的氣相成分主要以 CO2為主，其次為H2O，含少量CH4、N2[7]。利用CO2初熔溫度也可大致判斷流體的成分，礦區(qū)的Ⅱ型包裹體CO2的熔化溫度-60.1～-55.1 ℃，主要集中在-58.8～-57.0 ℃，低于純 CO2熔化溫度(-56.6 ℃)，說明包裹體中除CO2外，還含有CH4等組分。包裹體的巖性學特征顯示礦區(qū)的包裹體主要有3種類型富CO2包裹體即水溶液包裹體、含CO2水溶液包裹體和水溶液包裹體，鹽度較低(0.22%～14.76%)，屬于低鹽度、富CO2的流體包裹體[8]。礦區(qū)流體包裹體組分特征與區(qū)域內果洛龍洼金礦和三色溝鉛鋅礦一致[9-10]，與區(qū)域造山變質環(huán)境比較吻合[11-13]。礦區(qū)內同一礦物中出現(xiàn) CO2-H2O包裹體和水溶液包裹體，這是相分離現(xiàn)象的典型特征[14-15]。同時 CO2-H2O型包裹體的充填度變化較大，這種現(xiàn)象也被認為是由相分離所導致[16]。在th—x(CO2)關系圖上(見圖7)，礦區(qū)內 CO2-H2O包裹體的x(CO2)值大部分投點落在不混溶曲線附近，反映了包裹體捕獲于不混溶體系中，并且均一溫度與CO2的含量成一定的線性關系。

表2 阿斯哈礦區(qū)流體包裹體的特征與參數(shù)Table 2 Characteristics and parameters of fluid inclusions of Asiha deposit

礦區(qū)中水溶液包裹體出現(xiàn)較少，并且大部分x(CO2)＞0.1，相分離作用形成的含水相大部分為CO2-H2O型流體，而純水溶液相流體較少，這說明母液CO2含量高。

由圖8可知，Ⅰ型包裹體的均一溫度與鹽度呈正相關性。Ⅱ型包裹體均一溫度與鹽度關系的總體特征卻與此相反，隨溫度的下降，鹽度出現(xiàn)增高的特征，并且在高溫時鹽度較集中，低溫時鹽度趨向于分散。這可能是由于流體運移到淺部時壓力降低，導致流體中氣體的逸失，致使流體濃縮，鹽度增高。

圖7 CO2-H2O三相包裹體th—x(CO2)關系圖(據(jù)文獻[8]修改)Fig.7 Curves of total th—x(CO2)of three-phase CO2-H2O inclusions (Modified from Ref.[8])

圖8 包裹體均一溫度—鹽度散點圖Fig.8 Diagrams of homogenization temperature—salinity of fluid inclusions

4.2 成礦溫度

一般認為，在不混溶包裹體群中，純H2O相的包裹體和純CO2相的包裹體分別是從原先均勻的H2O相和CO2相流體捕獲而得，包裹體捕獲時的溫度與實驗室測得的均一溫度相一致；而CO2-水溶液包裹體是從不混溶的CO2-H2O流體中同時捕獲了H2O相和CO2相的包裹體，因此，實測的均一溫度高于捕獲溫度[14,17]。如前所述，該地區(qū)金礦床石英中的富CO2包裹體和 H2O包裹體是從不混溶流體中捕獲的兩個端元，因此，可以利用它們的均一溫度來估算流體捕獲的溫度。該礦床的流體捕獲溫度介于 170～310℃，為中低溫。

4.3 成礦壓力及深度

礦區(qū)的包裹體為 CO2-水溶液包裹體和水溶液包裹體，研究認為，這兩種包裹體在相同物理條件下捕獲，并且流體發(fā)生不混溶，因此采用等容線相交法估算其捕獲壓力。其中水端元密度由Ⅰ型包裹體計算得到，CO2密度由Ⅱ型包裹體計算得出。將兩端元流體密度投影p—t圖[18]上，如圖9所示。由圖9可看出，礦區(qū)的包裹體捕獲壓力介于85～154 MPa。

由流體壓力換算成深度，受多種影響因素。孫豐月等[19]根據(jù) Sibson斷裂帶的深度－流體壓力垂直分帶規(guī)律曲線，擬合出4段不同壓力條件下的深度計算回歸方程，當測得的壓力p為40～200 MPa，H=0.086 8/(1/p+0.003 88)+2，由此估算出成礦深度為 7.5～10.4 km。

4.4 礦床成因

圖9 H2O和CO2體系聯(lián)合p—t圖解(據(jù)文獻[18]修改)Fig.9 p—t diagrams of H2O-CO2 system(Modified from Ref.[18])

礦區(qū)成礦流體具有低密度、低鹽度和富CO2的特點，并且發(fā)育有硅化、絹云母化和鐵白云石化和黃鐵礦化，說明成礦熱液富硅、含鈉、鉀并存在著鐵、硫，絹云母化和黃鐵礦化的存在表明成礦流體呈酸性。CO2流體與金礦化有著密切的關系，CO2是一種弱酸，它可以對成礦流體的 pH值起到緩沖調節(jié)作用[20]。PHILLIPS等[21]通過研究比較富CO2流體(10%CO2)和貧 CO2流體(0.1%CO2)的含金性，提出金易被富 CO2流體所搬運。流體中CO2的來源可能有以下幾種：幔源、下地殼中高級變質流體(麻粒巖相、榴輝巖相等)和巖漿熱液。根據(jù)李碧樂等[7]通過對礦區(qū)Ⅰ號礦脈流體包裹體中氫、氧同位素的研究，顯示成礦流體主要為巖漿流體。礦區(qū)的流體發(fā)生不混容，金的沉淀與不混容作用有關。據(jù)研究當 CO2-H2O流體發(fā)生不混溶作用時有大量CO2溢出，CO2的流失使得成礦溶液的CO2逸度和O2逸度降低，酸堿度升高。同時由于氣相的分離要消耗能量，溶液的溫度必然隨著氣相的分離而降低[22]。此時成礦熱液中金溶解度將大大的降低，從而導致金的快速沉淀并形成礦。

礦區(qū)的流體包裹體特征與鄰近的五龍溝金礦相似，氣相成分都為H2O和CO2，兩個礦床都產(chǎn)在區(qū)域斷裂的次一級斷裂中。五龍溝金礦成礦年齡為 236.5 Ma[23]，為印支晚期，礦區(qū)的礦體賦存在晚華力西—印支期的巖體的裂隙中，應與五龍溝金礦成礦年齡相似，為印支晚期。

礦區(qū)在華力西-印支構造活動期間，經(jīng)歷了巴顏喀拉洋殼向東昆侖地區(qū)斜向俯沖，致使東西向區(qū)域型大斷裂發(fā)生左旋壓扭性活動，并使得大量的NW向壓性線性構造在昆中和昆南斷裂帶兩側形成，且多具有韌性變形作用和切割深、多期活動的特點。洋殼的俯沖作用同時使東昆侖在華力西-早印支期巖漿活動強烈，火山噴發(fā)和巖漿入侵，構成了昆中花崗質雜巖帶的主體。而到印支晚期，東昆侖地區(qū)殼-幔相互作用強烈，地幔巖漿底侵作用明顯，伸展體制逐漸變?yōu)樵摰貐^(qū)主要的構造體制，同時富含CO2和部分成礦物質的地幔流體沿著深大斷裂上侵，在此運移過中伴隨有殼幔物質交換，成礦物質進一步得到萃取，最終形成含礦流體。含礦流體進入地殼淺部，由于大氣降水的混入和溫度、壓力改變以及流體發(fā)生不混溶，致使流體的pH值、Eh值等物理化學條件發(fā)生改變，成礦物質在阿斯哈花崗閃長巖體中一系列NE向展布的張性裂隙擴張部位沉淀富集。

5 結論

1)礦區(qū)內礦體主要賦存在花崗閃長巖體的北北東和北西向破碎蝕變帶中。成礦作用分為熱液成礦期和風化成礦期，其中熱液成礦期可以分為3個階段：石英硫化物階段，鐵白云石硫化物階段，石英鐵白云石階段。

2)礦區(qū)的流體包裹體主要有水溶液兩相和 CO2-水溶液三相包裹體兩種類型。流體的鹽度為0.22%～14.76%，為低鹽度；均一溫度為170～381 ℃，為中低溫。礦區(qū)成礦流體具有低密度、低鹽度和富CO2的特點，并在成礦過程中流體發(fā)生了不混容現(xiàn)象。

3)礦區(qū)流體的捕獲溫度為170～310 ℃，屬于中低溫。成礦壓力為85～154 MPa，換算成礦深度為7.5～10.4 km，屬于中成深度。

4)阿斯哈金礦與區(qū)內晚華力西—印支期造山作用密切相關，隨著巴顏喀拉洋俯沖、閉合，到印支晚期該地區(qū)發(fā)生了強烈的殼-幔相互作用，富 CO2和部分成礦物質的地幔流體沿著深大斷裂上侵，萃取成礦物質，并在礦區(qū)一系列NE向展布的張性裂隙擴張部位沉淀成礦。

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