江西省徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體研究

周文婷， 潘家永， 張 勇， 張淑梅

(東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 撫州 344000)

地質(zhì)流體是地球科學(xué)的前言研究領(lǐng)域之一，近年來對地質(zhì)流體的研究已經(jīng)有了越來越多的成果。聶榮鋒等(2007)研究認(rèn)為地質(zhì)流體的形成主要與各種地質(zhì)作用有關(guān)，它是在特定地質(zhì)環(huán)境中形成的產(chǎn)物。

對于徐山鎢礦的研究，前人在巖石地球化學(xué)、年代學(xué)、構(gòu)造等方面已經(jīng)做了不少工作，也取得很好的成果(王顯華等，2010;鐘文華，1989)，但流體包裹體方面的研究成果甚少。本文將介紹筆者在徐山鎢礦床研究工作中獲得的流體包裹體研究結(jié)果和初步認(rèn)識。

1 礦床地質(zhì)概括

李光來等(2011)在徐山鎢礦礦床定年研究中認(rèn)為徐山鎢礦礦床形成于燕山中期，大地構(gòu)造位置屬于江南古陸南緣，華南加里東褶皺帶武功山隆起東端(圖1)，黃金嶺-老虎山向斜軸部。區(qū)域內(nèi)出露地層以震旦系為主，其次有上泥盆-下石炭統(tǒng)的峽山群、上三疊-下侏羅統(tǒng)的安源群、第三系的衢江群以及第四系的紅土礫石層與沖積層。本區(qū)燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，在燕山早中期發(fā)育有3期花崗巖漿的侵入活動(dòng)。徐山石英脈型鎢礦體主要產(chǎn)于震旦系淺變質(zhì)巖中，走向NE-NEE，傾向SE，大致可以分成北組、中組和南組3組(李光來等，2011)。

2 樣品準(zhǔn)備與測試

研究樣品主要采自石英脈鎢礦中，先將樣品磨制成厚度約為0.3 mm雙面拋光的薄片，然后對石英脈中的流體包裹體進(jìn)行詳細(xì)的巖相學(xué)觀察，擇其典型者進(jìn)行包裹體測溫研究。測溫儀器為東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室包裹體實(shí)驗(yàn)室的英國產(chǎn)Linkam THMSG600地質(zhì)型冷熱臺，溫度測試范圍為－198～+600℃，升溫/降溫速率為10℃/min，均一溫度與冰點(diǎn)誤差分別在±1℃與±0.1 ℃。

3 測試結(jié)果與討論

3.1 流體包裹體特征

流體包裹體巖相觀察表明，徐山鎢礦含礦石英脈石英中的流體包裹體主要發(fā)育富液兩相流體包裹體(圖2)，即是氣液兩相包裹體。在此類包裹體中，氣相與液相共存。氣相一般呈圓球狀氣泡，與液相的界限是一條黑色圓圈。在一些較小的包裹體中，可以發(fā)現(xiàn)氣泡呈黑點(diǎn)，而且不斷的跳動(dòng)，這是氣相的有力證明。包裹體形狀一般為不規(guī)則狀、橢圓形、長條形或石英負(fù)晶形，大小約2～35 μm，氣液比為6% ～50%，多數(shù)集中在15% ～30%。絕大部分包裹體無色透明，由于光線折射等原因，氣泡有時(shí)為棕褐色或灰黑色等色調(diào)。

1.徐山鎢銅礦;2.斷裂;3.構(gòu)造邊界;4.背斜軸;5.地名;6.華北板塊;7.楊子板塊;8.華夏板塊

3.2 均一溫度與鹽度

本文利用均一法和冷凍法對徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體進(jìn)行顯微測溫，所得數(shù)據(jù)見附表1。均一溫度范圍為190.4～446℃，平均溫度為290.8℃(圖3)。所測得冰點(diǎn)溫度利用Hall等(1988)提出了NaCl-H2O體系鹽度-冰點(diǎn)公式計(jì)算流體包裹體鹽度:

式中，W為NaCl的重量百分?jǐn)?shù)，Tm為冰點(diǎn)下降溫度(℃)。測得流體包裹體鹽度范圍為3.87 NaCl.wt% ～21.26 NaCl.wt%，平均鹽度為 13.20 NaCl.wt%(圖4)。

圖2 包裹體鏡下特征Fig.2 Fluid inclusions under Micrscope

從徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體溫度-鹽度關(guān)系(圖5)，溫度從高到低，流體鹽度也有高至低的演化趨勢，但變化不是太明顯，只是呈現(xiàn)出相對寬的區(qū)域。出現(xiàn)這種結(jié)果可能是成礦溶液從早到晚，隨著溫度的降低，也就是成礦后期成礦流體的鹽度也逐漸降低。圖中橢圓區(qū)域有一定傾斜，略出現(xiàn)高溫時(shí)的鹽度相對高一些，低溫時(shí)鹽度低一些。然后在在同一個(gè)溫度線上來看，不同鹽度跨度較大，接近13 NaCl.wt%，同樣的，在同一鹽度線上，溫度跨度也較大，最大的可達(dá)300℃左右，這可能是成礦流體具有多期次的結(jié)果，已有的研究結(jié)果也已證明該地區(qū)該與成礦有關(guān)的的流體活動(dòng)具有多期次多階段的特點(diǎn)。

表1 徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體均一溫度、鹽度Table1 Homogenization temperature and salinity of the fluid inclusions in the Xushan tungsten deposit

圖3 徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體均一溫度直方圖Fig.3 Histogram showing homogenization temperature of fluid inclusions in Xushan tungsten deposit

圖4 徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體鹽度直方圖Fig.4 Histogram showing salinity of fluid inclusions in Xushan tungsten deposit

3.3 流體包裹體壓力估算

圖5 徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體均一溫度與鹽度散點(diǎn)圖Fig.5 The homogenization-salinity diagram of the fluid inclusions in Xushan tungsten deposit ρ=A+Bt+Ct2

除此之外，筆者通過測定包裹體的冰點(diǎn)和均一溫度，還對流體包裹體的壓力進(jìn)行了估算，進(jìn)而計(jì)算礦床的成礦深度。對于中低鹽度的NaCl-H2O溶液包裹體，根據(jù)劉斌(1987)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)了NaCl-H2O體系不同鹽度流體包裹體的密度式:式中，ρ為流體密度(g/cm3);t為均一溫度(℃);A，B，C為無量綱參數(shù)，不同鹽度流體對應(yīng)不同值。通過上式計(jì)算得到徐山鎢礦成礦流體密度在0.589 ～0.976 g/cm3之間，平均值為 0.851 g/cm3與前人(Roedder E，1976)研究認(rèn)為的大多數(shù)巖漿熱液流體密度(＜1.0 g/cm3)相當(dāng)，說明在整個(gè)成礦過程中，巖漿熱液流體起著主導(dǎo)作用。本文由包裹體等容式(Zhang，1987;Bodnar，1994)進(jìn)行壓力計(jì)算，得出流體包裹體的平均壓力約為21.2 MPa。由等容式進(jìn)行壓力估算，當(dāng)時(shí)流體主要受靜巖壓力作用，按靜巖壓力公式(楊光樹等，2008):

式中，ρ為巖石平均密度(2.7 g/cm3)，g為重力加速度(9.8 m/s2)，h為上覆巖石厚度(m)，即成礦深度，可估算出其形成深度約為0.80 km，表明其為淺成熱液礦床。但如此淺的成礦深度，卻有相對較高的成礦溫度，說明徐山鎢礦為為巖漿熱液成礦，這與該地區(qū)存在強(qiáng)烈的中生代火山-次火山活動(dòng)相吻合(張勇，2010)。

4 結(jié)論與認(rèn)識

(1)筆者研究了徐山石英脈型鎢礦床流體包裹體特征，獲得礦床的平均成礦溫度為290.8℃，平均鹽度為13.20 NaCl.wt%，并計(jì)算了成礦溶液的密度(平均為0.851 g/cm3)和礦床的成礦深度(平均約為0.80 km)，表明徐山鎢礦為淺成中溫?zé)嵋旱V床，成礦作用與該地區(qū)中生代火山-次火山活動(dòng)強(qiáng)烈密切相關(guān)。

(2)結(jié)合該礦區(qū)構(gòu)造背景和巖性特征，認(rèn)為徐山鎢礦是成礦深液在內(nèi)力的作用下沿著各種裂隙向上移動(dòng)，在外接觸帶裂隙中以充填方式形成脈狀鎢礦。

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