河南省東溝鉬礦的成礦流體性質(zhì)及沉淀機(jī)制探討

游水鳳，柳漢豐，劉素楠

(江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000)

流體是自然界物質(zhì)和能量的載體及重要的成巖成礦介質(zhì)，通過(guò)流體包裹體研究可獲取有關(guān)古地質(zhì)流體的P-T-V-X參數(shù)，對(duì)查明各種地質(zhì)作用的物理化學(xué)條件具十分重要的意義(盧煥章，2004)。東溝鉬礦是我國(guó)東秦嶺鉬礦帶中近幾年新發(fā)現(xiàn)的超大型斑巖鉬礦床，地處華北地塊南緣。東溝鉬礦的成礦流體研究已有報(bào)道(楊永飛等，2011)，但是該文章中得出的成礦壓力，并沒(méi)有顯示出是何種條件下計(jì)算的，計(jì)算結(jié)果意義不明。另外，文章僅給出了流體的單個(gè)包裹體的激光拉曼成分，并沒(méi)有進(jìn)一步具體說(shuō)明成礦流體沉淀時(shí)的環(huán)境及流體性質(zhì)。本文根據(jù)東溝鉬礦各成礦期次的流體測(cè)溫研究計(jì)算流體在沸騰條件下的壓力條件；群體包裹體的成分分析及成礦流體的氧逸度、二氧化碳逸度、pH、Eh值等的計(jì)算，研究成礦流體在成礦時(shí)的環(huán)境及性質(zhì)，以期對(duì)東溝鉬礦的成礦機(jī)制提供依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

東溝鉬礦位于華北地塊南緣南以洛南-欒川-方城斷裂(簡(jiǎn)稱欒川斷裂)為界與北秦嶺中元古界寬坪群呈斷層接觸，其北以秦嶺造山帶現(xiàn)今北界潼關(guān)-三門峽-魯山斷裂為界與華北地塊相鄰(圖1)(葉會(huì)壽等，2006)。

礦區(qū)主要出露中元古界雞蛋坪組玄武安山巖、安山巖、英安巖、凝灰?guī)r。賦礦巖石主要有玄武安山巖、杏仁狀安山巖、英安巖、安山質(zhì)火山角礫巖、凝灰?guī)r。

礦區(qū)位于拔菜坪寬緩背斜東端南翼近軸部位，掘頭村-王坪區(qū)域性斷裂的西南側(cè)。區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主。控礦構(gòu)造主要為東溝花崗斑巖侵入形成的裂隙系統(tǒng)。

圖1 東溝鉬礦地質(zhì)(引自葉會(huì)壽等，2006)

主要有中元古代石英閃長(zhǎng)玢巖(δμ22)和燕山晚期東溝花崗斑巖(γπ53)。前者分布于礦區(qū)西南角，與熊耳群雞蛋坪組火山巖呈侵入接觸。巖石呈淡綠色，塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)?；|(zhì)為半自形粒狀和包含微晶結(jié)構(gòu)。后者出露于礦區(qū)中部下鋪村東的山坡上，巖石呈肉紅色，塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)依據(jù)賦礦巖石類型和空間位置的不同，分為內(nèi)、外接觸帶兩種類型礦體。外接觸帶中的礦體位于斑巖體頂面以上安山巖類輝鉬礦礦石中，內(nèi)接觸帶中的礦體位于斑巖體頂面以下花崗斑巖型輝鉬礦礦石中(葉會(huì)壽等，2006)。

礦石中金屬礦物組成比較簡(jiǎn)單，主要為輝鉬礦，少量磁鐵礦、黃鐵礦、鈦鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等。脈石礦物原巖成分主要有斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母、鉀長(zhǎng)石、石英等，熱液形成的礦物主要有石英、鉀長(zhǎng)石、絹云母、方解石及螢石等。礦石構(gòu)造主要有細(xì)脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、薄膜狀構(gòu)造。礦石以自形葉片狀、鱗片狀結(jié)構(gòu)為主，次為半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)。

根據(jù)礦石礦物共生組合、礦脈穿插關(guān)系，將熱液期成礦過(guò)程劃分為石英-鉀長(zhǎng)石化階段、石英-輝鉬礦階段、石英-碳酸鹽化階段等3個(gè)成礦階段。

3 成礦流體的物理、化學(xué)條件

3.1 成礦溫度、鹽度

流體包裹體顯微測(cè)溫在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。顯微測(cè)溫工作使用的儀器為英國(guó)產(chǎn)LINKAM THMSG 600冷熱臺(tái)，可測(cè)溫范圍為-196～600℃，均一溫度重現(xiàn)誤差±1℃，冰點(diǎn)溫度誤差±0.1℃。東溝鉬礦床中的原生包裹體可分為3類：氣液兩相包裹體、含CO2三相包裹體和含子晶三相包體，測(cè)溫結(jié)果及鹽度顯示(表1)。

表1 東溝鉬礦床不同成礦階段流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果

3.2 成礦流體壓力

在測(cè)溫過(guò)程中，輝鉬礦-石英階段的包裹體片中，同一視域下不同類型包裹體常常共生，均一溫度相近且均一方式多樣，應(yīng)為沸騰作用形成(圖2)。利用流體包裹體數(shù)據(jù)處理Flincor程序(Brown，1989)計(jì)算獲得輝鉬礦石英脈形成壓力為18M～95MPa，鉀長(zhǎng)石石英脈和方解石石英脈缺乏適合參與計(jì)算的包裹體未獲得形成壓力。采用Shepherd(1985)計(jì)算公式獲得輝鉬礦石英脈的形成深度為0.7～3.7km，推測(cè)石英-鉀長(zhǎng)石階段的最大成礦深度應(yīng)大于3.7km，而從均一溫度及鹽度數(shù)值上看，晚期石英-碳酸鹽化階段屬于成礦后期，流體的成礦深度應(yīng)接近于近地表?xiàng)l件。同時(shí)，沸騰包裹體的出現(xiàn)，也表明東溝鉬礦中流體的沸騰作用是導(dǎo)致鉬礦沉淀的重要機(jī)制之一。

圖2 東溝鉬礦床沸騰包裹體群

3.3 成礦流體成分

3.3.1 單個(gè)包裹體成分

激光拉曼分析研究在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，單個(gè)流體包裹體的激光拉曼分析采用Reinishaw invia型激光拉曼掃描光譜儀，激發(fā)波長(zhǎng)為λ=514.5nm，光譜范圍為100～4000cm-1。氣液兩相包裹體的液相成分拉曼圖譜顯示出強(qiáng)烈的液相水譜峰，氣相顯示出強(qiáng)烈的CO2譜峰，表明氣液兩相包裹體型包裹體的氣泡成分為CO2，液相成分為H2O。含子晶三相包裹體液相成分拉曼圖譜顯示出強(qiáng)烈的液相水譜峰，子晶由于粒度太小而難以進(jìn)行拉曼光譜分析。含CO2三相包裹體的拉曼譜圖中除石英的特征峰外，僅含CO2征峰和液相H2O峰，未見其他組分。

3.3.2 群體包裹體成分

3.4 流體的物理化學(xué)條件

東溝鉬礦床石英-輝鉬礦階段流體成分主要為CO2、CH4、SO2、H2S、H2O等，可以認(rèn)為此階段流體屬于CO2-H2O-NaCl體系，石英-碳酸鹽階段流體以H2O為主，極少量CO2，可以看做H2O-NaCl體系。由于水溶氣體相互反應(yīng)，在一定條件下達(dá)到平衡，根據(jù)其平衡時(shí)的流體組成，可以確定其物理化學(xué)條件(Crerar et al.,1978；徐文炘，1991)。根據(jù)相關(guān)方程(徐文炘，1991；Crerar，1978)計(jì)算得到fO2、fCO2、pH值、Eh值如表3所示，結(jié)果表明，東溝鉬礦床氧逸度從早到晚具有依次降低的趨勢(shì)，鉬礦床的形成總體屬于弱還原環(huán)境，至晚階段硫化物沉淀殆盡時(shí)，氧化性略增強(qiáng)，石英-輝鉬礦階段pH值具有明顯降低的趨勢(shì)。

表2 東溝鉬礦床流體包裹體氣相、液相成分/(μg/g樣品)

表3 東溝鉬礦床氧逸度、二氧化碳逸度、pH和Eh值

4 結(jié)論

東溝斑巖鉬礦的成礦流體早期具有高溫、高鹽度，晚期溫度及鹽度均降低的特征。由沸騰包裹體群計(jì)算得到，石英-輝鉬礦階段的形成壓力為18M～95MPa，對(duì)應(yīng)的成礦深度為0.7～3.7km，石英-鉀長(zhǎng)石階段的最大成礦深度應(yīng)大于3.7km，而晚期石英-碳酸鹽化階段的成礦深度接近于近地表?xiàng)l件。東溝鉬礦的成礦流體含有CH4、C6H6等還原性氣體且其氧逸度從早到晚具有依次降低的趨勢(shì)，pH值范圍從早至晚，也具有明顯降低的趨勢(shì)。表明東溝鉬礦的主成礦階段，成礦流體處于一種相對(duì)還原的環(huán)境。流體演化過(guò)程中，流體性質(zhì)不斷變化，且流體發(fā)生沸騰作用，因此共同導(dǎo)致鉬元素的沉淀。

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