錫田礦田石英脈型鎢礦床成礦流體

熊伊曲，邵擁軍，劉建平，隗含濤，趙睿成

錫田礦田石英脈型鎢礦床成礦流體

熊伊曲1， 2，邵擁軍1， 2，劉建平1， 2，隗含濤1， 2，趙睿成1， 2

（1. 中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083；
2. 中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 有色資源與地質(zhì)災(zāi)害探查湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083）

采用“流體包裹體組合（FIA）”的研究方法，對(duì)礦田主成礦期早、中、晚階段的流體包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫和拉曼探針的分析。結(jié)果表明：早階段流體包裹體主要為水溶液包裹體和CO2三相包裹體，中階段主要為富液相水溶液包裹體和CO2兩相包裹體，晚階段主要發(fā)育水溶液包裹體。從早階段到晚階段，流體包裹體的均一溫度逐漸降低，鹽度先升高再降低。3個(gè)階段中水溶液包裹體的組分主要為水，除CO2外，還檢測(cè)到少量H2S、CH4和N2。早階段成礦流體在演化過程中發(fā)生以CO2逸失為特征的流體不混溶作用，是該階段含礦流體中絡(luò)合物分解并沉淀成礦的主要因素；中階段成礦元素沉淀的主導(dǎo)因素則是流體的混合作用；而晚階段成礦元素沉淀的主導(dǎo)因素推測(cè)為流體體系的自然冷卻。

成礦流體；石英脈型；鎢礦床；錫田

錫田超大型鎢錫多金屬礦田的發(fā)現(xiàn)是近 10年來南嶺地區(qū)鎢錫找礦工作的重大進(jìn)展之一［1］（Sn+W 儲(chǔ)量≥30×104t）。該礦田位于欽-杭成礦帶中部，該帶是揚(yáng)子與華夏兩大古陸塊碰撞拼貼形成的巨型板塊結(jié)合帶［2-3］，為中國(guó)一條極為重要的北東向成礦帶。該帶內(nèi)及其兩側(cè)分布有一大批大型-特大型的W、Sn、Cu、Au、Pb、Zn、Ag等多金屬礦床，如柿竹園、黃沙坪、芙蓉、新田嶺、香花嶺、九嶷山、姑婆山等。前人對(duì)錫田區(qū)花崗巖體的地球化學(xué)特征［4-6］、成巖成礦時(shí)代［7-8］、礦床地質(zhì)特征和礦床成因［9-14］等方面做了較為詳盡的工作，取得了一系列的認(rèn)識(shí)和成果。姚遠(yuǎn)等［6］對(duì)錫田巖體樣品進(jìn)行鋯石 U-Pb定年顯示巖體年齡有印支期和燕山期兩期，通過主量、微量、稀土元素分析認(rèn)為錫田巖體為A型花崗巖，是華夏地塊古元古代地殼物質(zhì)在伸展的構(gòu)造背景下部分熔融的產(chǎn)物；郭春麗等［8］選取錫田輝鉬礦樣品進(jìn)行Re-Os定年，得出成礦年齡為160 Ma左右。但前人對(duì)礦田成礦流體的研究相對(duì)較少，相關(guān)的工作僅限于壟上鎢錫礦床的流體包裹體的顯微測(cè)溫方面［15］，缺少從成礦流體角度來解釋礦田成礦機(jī)制方面的研究，且對(duì)于荷樹下鎢礦床和狗打欄鎢礦床，還未開展過流體方面的研究工作。隨著研究方法的進(jìn)步和該地區(qū)地質(zhì)工作進(jìn)一步的開展，對(duì)錫田礦田的成礦流體進(jìn)行深入、系統(tǒng)的研究工作可以有助于對(duì)該礦田的成因機(jī)制進(jìn)行合理的解釋。

流體包裹體組合（FIA）理論是近年來流體包裹體研究的重要進(jìn)展之一，F(xiàn)IA是指通過巖相學(xué)方法能夠分辨出來的、代表了一個(gè)在時(shí)間上分得最細(xì)的包裹體捕獲事件的一組包裹體［16］。FIA的研究方法可以使測(cè)試的數(shù)據(jù)更具有效性、數(shù)據(jù)的結(jié)果更具代表性［17］。

本文作者以石英及螢石中流體包裹體為研究對(duì)象，在詳細(xì)的巖相學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，采用流體包裹體組合（FIA）的研究方法對(duì)壟上鎢錫礦床、荷樹下鎢礦床和狗打欄鎢礦床的主要成礦階段，即石英-（輝鉬礦） -黑鎢礦脈、石英-（黑鎢礦）-硫化物脈和石英-黃鐵礦-螢石脈中流體包裹體進(jìn)行了顯微測(cè)溫和激光拉曼光譜學(xué)測(cè)試，并據(jù)此對(duì)該地區(qū)成礦流體的性質(zhì)和流體中金屬元素的沉淀機(jī)制進(jìn)行探討。

1 成礦地質(zhì)背景

錫田錫多金屬礦田位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊間的欽（州）-杭（州）結(jié)合帶中部，南嶺成礦帶中段北緣，居NE向炎陵-郴州-藍(lán)山與NW 向安仁-龍南深大斷裂的交匯部位，具有獨(dú)特而又優(yōu)越的成礦大地構(gòu)造背景。出露的地層主要有下古生界奧陶系板巖、長(zhǎng)石（石英）砂巖，上古生界泥盆系灰?guī)r、石英砂巖和礫巖，石炭系砂頁巖夾煤層，二疊系硅質(zhì)巖、結(jié)核狀灰?guī)r。地區(qū)西北部出露白堊系紅色礫巖。

礦田斷裂分布廣、規(guī)模大，且較復(fù)雜，大多成組分布，同時(shí)切割地層和花崗巖體。斷裂以NE向和近SN向斷裂最為發(fā)育，與成礦關(guān)系密切。在錫田巖體內(nèi)部發(fā)育多組裂隙構(gòu)造，這些裂隙控制了區(qū)內(nèi)石英脈的產(chǎn)出。礦田內(nèi)褶皺為一復(fù)式向斜，軸向?yàn)镹E 30°～50°。錫田巖體從中部將該向斜分割為東西兩部分，中部地段仰起，兩端傾伏。

圖 1 錫田鎢錫多金屬礦田地質(zhì)圖（1—第四系；2—石炭系下統(tǒng)；3—泥盆系上統(tǒng)錫礦山組上段；4—泥盆系上統(tǒng)錫礦山組下段；5—泥盆系上統(tǒng)佘田橋組；6—泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組；7—泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組；8—奧陶系上統(tǒng)；9—采樣位置；10—燕山早期細(xì)?；◢弾r；11—印支期中粒斑狀花崗巖；12—地質(zhì)界線；13—斷層；14—復(fù)式向斜；15—石英脈型鎢礦脈；16—矽卡巖型礦體；17—破碎帶蝕變巖型鎢錫多金屬礦脈；18—研究區(qū)大地構(gòu)造位置；QCZ—?dú)J杭結(jié)合帶）：（a）據(jù)文獻(xiàn)［2］改編；（b）據(jù)礦田1:50000地質(zhì)圖改編Fig. 1 Geological sketch map of the Xitian ore field （1—Quaternary； 2—Lower series of Carboniferous； 3—Upper member of Xikuangshan group of upper Devonian； 4—Lower member of Xikuangshan group of upper Devonian； 5—Shetianqiao group of upper Devonian； 6—Qixinqiao group of middle Devonian； 7—Tiaomajian group of middle Devonian； 8—Upper Ordovician； 9—Sampling location； 10—Fine-grained granite in early Yanshanian； 11—Medium-grained porphyritic granite in Indosinian； 12—Geological boundary； 13—Faults； 14—Complex syncline； 15—Quartz-tungstem vein； 16—Skarn type ore body； 17—Altered rock type W-Sn-Pb-Zn vein in fracture zone； 18-Tectonic position of study area； QCZ—Qinhang Combined Zone）: （a） Modified by Ref. ［2］；（b） Modified from 1:50000 geological map

本區(qū)巖漿巖主要為錫田復(fù)式巖體，空間形態(tài)似啞鈴狀，呈NNW向展布，出露面積約230 km2，花崗巖主體呈巖基產(chǎn)出，其余大小侵入體以巖株、巖枝形式侵位，有近40個(gè)。本區(qū)巖體主要分為兩期，前人對(duì)錫田巖體成巖年齡做了較多測(cè)試表明錫田花崗巖主體黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成于印支期（228 Ma），補(bǔ)體花崗巖形成于燕山早期（155 Ma）［18］。巖體的內(nèi)外接觸帶和構(gòu)造復(fù)合部位控制著礦產(chǎn)的分布和產(chǎn)出（見圖1），尤其巖體中部港灣地帶是含礦的富集部位。礦田內(nèi)與巖體有關(guān)的鎢錫礦化主要類型：接觸交代矽卡巖型鎢錫多金屬礦、斷裂破碎帶充填型鎢錫多金屬礦、石英脈型鎢錫多金屬礦、云英巖型鎢錫多金屬礦、蝕變巖體型鎢錫多金屬礦。此外，巖體的西北和南部發(fā)育少量鉛鋅礦化點(diǎn)。

2 典型礦床地質(zhì)特征

錫田礦田石英脈型礦床包括錫田巖體西部的壟上鎢錫礦床部分礦體、巖體東部的荷樹下石英脈型鎢礦床和東部南段的狗打欄石英脈型鎢礦床（見圖1）。3個(gè)礦床均產(chǎn)在錫田巖體內(nèi)部或圍巖接觸帶附近，且礦石類型類似，礦物組合及圍巖蝕變相同?；谝巴庥^察的礦脈穿插關(guān)系及鏡下礦物共生組合關(guān)系，本文作者將錫田礦田與石英脈型礦體的熱液成礦作用分為3個(gè)階段，即石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦階段（早階段）、石英-（黑鎢礦）-硫化物階段（中階段）和石英-黃鐵礦-螢石階段（晚階段）。

2.1 壟上鎢礦床

壟上鎢錫多金屬礦床是錫田地區(qū)規(guī)模最大的礦床，其資源遠(yuǎn)景達(dá)大型規(guī)模。礦床位于錫田巖體啞鈴柄地段西部，嚴(yán)塘復(fù)式向斜與巖體接觸帶部位。礦區(qū)由3條主礦脈（體）組成，賦存在巖體與泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組內(nèi)外接觸帶，由21號(hào)矽卡巖型錫礦體和20、22號(hào)破碎帶蝕變巖型錫礦體組成，并在壟背地區(qū)、馬王山地區(qū)發(fā)育少量石英脈型礦體（見圖 2（a）和（b））。礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，矽卡巖型礦體多為規(guī)則的層狀、似層狀。22號(hào)破碎帶蝕變巖型礦體位于巖體內(nèi)接觸帶，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向近南北，傾向東，礦脈走向長(zhǎng)2700 m，厚4.48～33.11 m。平均厚11.91m，單工程Sn品位0.14×10-2～0.773×10-2，平均0.269×10-2。WO3品位0.038×10-2～0.83×10-2，平均0.281×10-2。石英脈型礦體局部出現(xiàn)分枝復(fù)合，尖滅再現(xiàn)。礦石類型主要為矽卡巖型、破碎蝕變帶型及少量石英脈型。礦石礦物主要為錫石、黑鎢礦、白鎢礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、毒砂、鈦鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等，脈石礦物為透輝石、螢石、石英等。礦石結(jié)構(gòu)為他形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代（殘余）結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為團(tuán)塊狀-脈狀-稀疏浸染狀構(gòu)造。圍巖蝕變主要有矽卡巖化、云英巖化、螢石化、硅化等。

圖2 錫田礦田石英脈型礦石手標(biāo)本照片：（a） 壟上礦床含黑鎢礦石英脈；（b） 含星點(diǎn)狀黃鐵礦螢石石英脈；（c） 荷樹下礦床含黑鎢礦石英脈；（d） 狗打欄礦床含黃鐵礦黃銅礦石英脈Fig. 2 Specimen of quartz vein type ore from Xitian ore field: （a） Wolframite-bearing quartz vein in Longshang deposit； （b）Pyrite-bearing fluorite vein； （c） Wolframite-bearing quartz vein in Heshuxia deposit； （d） Pyrite-chalcopyrite-bearing quartz vein in Goudalan deposit

2.2 荷樹下鎢礦床

荷樹下石英脈型黑鎢礦床位于錫田巖體啞鈴柄地段東部，石英脈型黑鎢礦體呈雁列式分布，走向較為一致，近180°，傾角較陡，為80°以上。礦石類型主要為石英脈型黑鎢硫化物礦石（見圖 2（c））及部分矽卡巖型硫化物礦石。礦石中主要金屬礦物為黑鎢礦、輝鉬礦、閃鋅礦、黃鐵礦，次為黃銅礦、錫石、輝鉍礦等，礦區(qū)相對(duì)富集輝鉬礦，脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石及云母。錫石呈半透明、半自形、短柱狀分布。圍巖蝕變主要為硅化、黑云母化、絹云母化及云英巖化。

2.3 狗打欄鎢礦床

狗打欄礦床位于巖體啞鈴柄地段東部南段，小田復(fù)式向斜南部與巖體接觸部位。主要發(fā)育石英脈型鎢錫礦體，礦脈賦存在巖體與泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組、泥盆系上統(tǒng)錫礦山組下段內(nèi)外接觸帶。礦脈厚度約0.2～3 m，呈似層狀、透鏡狀。530 m中段所見礦脈產(chǎn)狀為65°∠80°，345°∠80°～85°。礦石類型主要為石英脈型黑鎢礦硫化物礦石（見圖 2（d））、矽卡巖型鎢錫硫化物礦石及破碎蝕變巖型鎢錫礦石。礦石礦物主要為黑鎢礦、輝鉬礦、錫石、黃銅礦、黃鐵礦，礦石為半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)，星點(diǎn)狀構(gòu)造。黑鎢礦顆粒從1～2 mm 至2 cm不等，輝鉬礦呈薄膜狀；脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石、螢石、電氣石、綠泥石、絹云母等。圍巖蝕變主要有云英巖化、絹云母化、黑云母化及硅化等。

3 樣品采集及分析方法

測(cè)試樣品采集于錫田礦區(qū)的壟上鎢錫多金屬礦床、荷樹下石英脈型黑鎢礦床和狗打欄石英脈型黑鎢礦床。具體采樣位置如表1所列。

包裹體顯微測(cè)溫通過流體包裹體組合（FIA）對(duì)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的有效性進(jìn)行制約，另外還有少量離散分布和簇狀分布但測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)有效的包裹體。測(cè)溫工作在中南大學(xué)地球物理與信息工程學(xué)院的包裹體實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)溫儀器為英國(guó) Linkam THMSG 600型顯微冷熱臺(tái)（-196～600 ℃）。溫度在0 ℃以下時(shí)，顯微冷熱臺(tái)測(cè)試精度為±0.1 ℃；0～30 ℃范圍的測(cè)試精度為±0.5 ℃；30 ℃以上時(shí)，測(cè)試精度為1 ℃。測(cè)試過程中，升溫速率為0.2～10 ℃/min，含CO2包裹體相轉(zhuǎn)變溫度附近的升溫速率降為0.1 ℃/min，水溶液包裹體相變點(diǎn)附近的升溫速率為0.2～0.5 ℃/min，基本保證相轉(zhuǎn)變溫度的準(zhǔn)確性，以便獲得真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。

激光拉曼原位分析在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成，測(cè)試儀器為英國(guó)產(chǎn)Renishaw-2000型顯微激光拉曼儀，樣品測(cè)試所用激光波長(zhǎng)為532.4 nm，激光束斑1～2 μm，激光功率20 mW，曝光時(shí)間30 s，拉曼位移波數(shù)采用單晶硅校準(zhǔn)。

表1 錫田礦田包裹體樣品采集位置Table 1 Sampling location of Xitian ore field

4 流體包裹體

4.1 流體包裹體類型

通過野外采集樣品及室內(nèi)巖相學(xué)觀察可知，錫田礦田3個(gè)階段的石英及螢石中發(fā)育大量流體包裹體。包括原生包裹體、假次生包裹體、次生包裹體。根據(jù)ROEDDER［19］和盧煥章等［20］提出的流體包裹體在室溫下相態(tài)分類準(zhǔn)則及冷凍回溫過程中包裹體相態(tài)變化，可將錫田礦田的流體包裹體劃分為富液相水溶液包裹體（Ⅰa型） 、富氣相水溶液包裹體（Ⅰb型）、CO2包裹體（Ⅱ型）、含CO2的三相水溶液包裹體（Ⅲ型）和含子晶包裹體（Ⅳ型）五類：

Ⅰ型（Ⅰa型+Ⅰb型）：水溶液包裹體，在室溫下，該類型包裹體又可分為富液相（Ⅰa型，見圖3（a）～（c））和富氣相包裹體（Ⅰb型，見圖3（d）），部分為純液相，沒有發(fā)現(xiàn)子礦物。該類包裹體常呈橢圓形或負(fù)晶形，少數(shù)形狀不規(guī)則，大小為5～20 μm。該類型包裹體在整個(gè)礦田中的各個(gè)礦床中均有出現(xiàn)，占整個(gè)包裹體總量的80%以上，并且不同礦床包裹體的充填度有所變化，在成礦晚階段，由于包裹體形成溫度較低，缺乏成核條件，故在室溫下見不到氣泡，主要發(fā)育純液相包裹體，代表了一種低溫成礦環(huán)境［21］。在荷樹下和狗打欄礦床中主要為富液相包裹體（Ⅰa型），液態(tài)水的充填度為75%～85%，此類包裹體多屬于假次生包裹體，常呈線性分布；壟上礦床主要為富氣相包裹體（Ⅰb型）。此外，還存在少量的次生包裹體（見圖3（e）），尺寸＜5 μm。

圖3 各類型流體包裹體顯微照片（Wol—黑鎢礦）：（a） Ⅳ型含石鹽子晶包裹體與Ⅰa型包裹體伴生；（b） Ⅰa型包裹體；（c） Ⅰa型包裹體；（d） Ⅲ型包裹體及Ⅰb型包裹體；（e） 次生包裹體；（f） Ⅱ型包裹體Fig. 3 Fluid inclusions of different types in Xitian ore field （Wol—Wolframite）: （a） Ⅳ type bearing halite daughter minerals fluid inclusions associated with Ia type fluid inclusions； （b） Ⅰa type fluid inclusions； （c） Ⅰa type fluid inclusions； （d） Ⅲ type and Ⅰb type fluid inclusions； （e） Secondary inclusion； （f） Ⅱ type fluid inclusions

Ⅱ型：CO2包裹體（見圖3（f）），該類包裹體多呈兩相，據(jù)其氣液比可分為：富氣相和富液CO2包裹體。富液相CO2包裹體較暗，常溫下很難見到CO2氣泡。其分布不均勻，形態(tài)多為橢圓形和不規(guī)則形等，包裹體長(zhǎng)軸長(zhǎng)一般為3～8 μm，常見于壟上礦床的壟背地區(qū)的含黑鎢礦石英中，但馬王山地區(qū)中也能觀察到，數(shù)量不及壟背地區(qū)。富氣相CO2包裹體氣體相占比例約為70%～80%，僅僅在沿著黑色半透明包裹體的邊部有少量的液相CO2。在單偏光鏡下，該類型包裹體多為黑色，包裹體中心存在一個(gè)亮點(diǎn)。

Ⅲ型：CO2-H2O三相包裹體（見圖3（d）），這類包裹體通常在室溫下呈三相該類包裹體主要出現(xiàn)在壟背地區(qū)，形態(tài)呈橢圓形，數(shù)量較少，包裹體大小8～15 μm左右，氣相比能達(dá)到40%，與Ⅰ型包裹體共生。

4.2 流體包裹體顯微測(cè)溫

4.2.1 石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦階段

黑鎢礦輝鉬礦石英脈的流體包裹體包括Ⅰ型包裹體和Ⅲ型包裹體，且Ⅳ型含石鹽子晶包裹體也主要出現(xiàn)在該階段。其測(cè)溫及計(jì)算結(jié)果如表2所示，并將均一溫度和鹽度投成直方圖（見圖4）?？芍馻型包裹體均一溫度范圍187～348 ℃，峰值為240 ℃，鹽度范圍6.9%～18.2%，峰值為11%，均一至液相；Ⅰb型包裹體均一溫度范圍202～382 ℃，峰值為240 ℃左右，鹽度范圍4.3%～13.1%，峰值為6%，主要均一至氣相；Ⅲ型包裹體均一溫度范圍277～364 ℃，峰值為320 ℃，鹽度范圍 1.8%～4.9%，峰值為 2%，均一至氣相，三相點(diǎn)溫度為-58.6～-56.9 ℃，低于純 CO2的三相點(diǎn)（-56.6 ℃），指示除CO2外，還混有其他揮發(fā)組分［22］，這也被其后的流體包裹體激光拉曼測(cè)試所證實(shí)。Ⅳ型含石鹽子晶包裹體較少，本次研究工作僅見兩例，測(cè)得其熔化溫度為282 ℃和301 ℃。

4.2.2 石英-（黑鎢礦）-硫化物階段

石英硫化物脈中流體包裹體中包括Ⅰa型包裹體和Ⅱ型包裹體。測(cè)溫及計(jì)算結(jié)果表明，Ⅰa型包裹體均一溫度范圍122～278 ℃，峰值為140 ℃，鹽度范圍7.3%～24.4%，峰值為10%，均一至液相；Ⅱ型包裹體為CO2包裹體，三相點(diǎn)溫度為-55.9～-58.9 ℃，均一至氣相。

4.2.3 石英-黃鐵礦-螢石階段

含黃鐵礦螢石石英脈中流體包裹體主要為Ⅰa型包裹體。測(cè)溫及計(jì)算結(jié)果表明：均一溫度范圍92～172 ℃，峰值在130 ℃，鹽度范圍0.2%～5.3%，峰值在1%，均一至液相。

表2 錫田礦田流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果Table 2 Thermometric experimental data of fluid inclusion from the Xitian ore field

4.3 流體包裹體的激光拉曼測(cè)定

對(duì)成礦3個(gè)階段不同類型代表性流體包裹體的成分進(jìn)行了激光拉曼探針分析。測(cè)試結(jié)果顯示，錫田礦田的流體包裹體成分十分復(fù)雜。早階段Ⅰa型流體包裹體中檢測(cè)到寬泛的液相H2O包絡(luò)峰（見圖5（a）），該階段Ⅲ型包裹體除檢測(cè)到CO2外，均檢測(cè)到不同程度的H2S（見圖5（b））、CH4和C2H2等還原性氣體，并含有少量 N2。相對(duì)于 H2O，在拉曼譜圖上出現(xiàn)典型的CO2譜峰，典型的N2譜峰以及CH4譜峰（見圖5（c）），個(gè)別還含有C2H2譜峰（見圖5（d））。中階段流體包裹體中CO2與還原性氣體含量較之早階段相比，明顯減少（見圖5（e））。晚階段流體包裹體中基本未見CO2，但局部含少量C2H4（見圖5（f））。

圖4 各階段流體包裹體均一溫度及鹽度直方圖Fig. 4 Histogram of homogenization temperature and salinity in fluid inclusions from Xitian ore field: （a）， （b）Quartz-（molybdenite）-wolframite stage； （c）， （d） Quartz-（wolframite）-sulfide stage； （e）， （f） Quartz-pyrite-fluorite stage

5 分析與討論

5.1 成礦流體的性質(zhì)

流體包裹體測(cè)試結(jié)果表明，錫田礦田主成礦期早階段的黑鎢礦-（輝鉬礦）-石英脈的成礦流體為中-高溫、低鹽度的 NaCl-H2O-CO2流體體系；中階段硫化物- （黑鎢礦）-石英脈的成礦流體為中-高溫、中-低鹽度的NaCl-H2O流體體系，晚階段螢石-石英脈的成礦流體為低溫、低鹽度的NaCl-H2O流體體系。從成礦早階段到晚階段，流體的溫度降低明顯（見圖4）；從早階段到中階段鹽度小幅升高，可能是由于溶解于流體中CO2相分離出來所導(dǎo)致。從中階段到晚階段，鹽度降低（見圖4）。

根據(jù)流體包裹體的顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，利用 Flincor軟件［23］對(duì)錫田礦田成礦流體的密度和壓力進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明，石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦階段Ⅰ型包裹體流體密度范圍0.63～1.06 g/cm3，石英-（黑鎢礦）-硫化物階段Ⅰ型包裹體流體密度范圍0.78～1.12 g/cm3，石英-螢石階段Ⅰ型包裹體流體密度范圍 0.91～1.07 g/cm3?？梢钥闯觯瑥脑珉A段到晚階段，流體的密度逐漸增大，可能是由于流體中揮發(fā)組分的不斷逸失所導(dǎo)致。而由激光拉曼分析可知，早階段流體富CO2，而中階段CO2含量逐漸減少，至晚階段幾乎不含CO2，推測(cè)流體密度的增大可能是由于流體中 CO2的逸失所致。

盧煥章等［20］認(rèn)為，若在薄片中見到同時(shí)捕獲的純H2O包裹體（鹽度＜5%即可認(rèn)為是純H2O包裹體）和純CO2包裹體，則可以通過測(cè)得純H2O包裹體和純CO2包裹體的均一溫度，在H2O和CO2體系聯(lián)合溫度-壓強(qiáng)圖解上獲得包裹體的捕獲壓力。本文作者利用3個(gè)階段包裹體捕獲的兩個(gè)端元組分進(jìn)行等容線相交法估算壓力，其中水端元密度由I型包裹體（鹽度鹽度＜5%）計(jì)算得出，為0.79～0.95 g/cm3；CO2密度由Ⅱ型包裹體計(jì)算得出，為0.65～0.70 g/cm3。將兩端元流體密度投影溫度-壓強(qiáng)圖上（見圖 6），可知捕獲壓力范圍為37～116 MPa。高壓部分按照靜巖壓力估算成礦深度（ρ為大陸巖石平均密度，為2.70 g/cm3，g取9.8 m/s2），計(jì)算公式：H=p/（ρg）。采用最高壓力116 MPa估算得出深度4.38 km，為深度的上限。

圖5 錫田礦田流體包裹體激光拉曼圖譜：（a） 早階段Ⅰa型包裹體；（b） 早階段III型包裹體；（c） 早階段Ⅰa型包裹體；（d）早階段Ⅰb型包裹體；（e） 中階段Ⅰa型包裹體；（f） 晚階段Ⅰa型包裹體Fig. 5 Raman spectra of fluid inclusions in wolframite quartz veins of Xitian ore field: （a） Ⅰa type fluid inclusion at early stage； （b）Ⅲ type fluid inclusion at early stage； （c） Ⅰa type fluid inclusion at early stage； （d） Ⅰb type fluid inclusion at early stage； （e） Ⅰa type fluid inclusion at middle stage； （f） Ⅰa type fluid inclusion at late stage

5.2 成礦流體的演化

在石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦階段，Ⅲ型包裹體較為發(fā)育，且該類包裹體和Ⅰ型包裹體共生于同一流體包裹體組合（FIA） 的現(xiàn)象較為常見，顯示兩者同時(shí)捕獲的特征。在顯微測(cè)溫過程中，Ⅰ型包裹體和Ⅲ型包裹體表現(xiàn)出不同的均一方式，Ⅰ型包裹體均一到液相，Ⅲ型包裹體均一到氣相，Ⅰ型包裹體的均一溫度范圍187～348 ℃，峰值為240 ℃，鹽度范圍6.9%～18.2%，峰值為11%，Ⅲ型包裹體均一溫度范圍277～364 ℃，峰值為320 ℃，鹽度范圍1.8%～4.9%，峰值為2%，Ⅲ型包裹體均一溫度高于Ⅰ型包裹體，而鹽度低于Ⅰ型包裹體，以上現(xiàn)象表明，捕獲后的流體發(fā)生了不混溶作用［24］。造成富液相兩相水溶液包裹體鹽度高于含CO2水溶液包裹體的原因可解釋為在發(fā)生流體不混溶時(shí)，由于壓力和溫度的降低，使得在較高壓力和溫度條件下溶解于流體中CO2相分離出來，并由于氣體的逸失，導(dǎo)致剩余流體中的鹽度的升高［25］。

圖6 H2O和CO2體系聯(lián)合p-t圖解（圖7中數(shù)據(jù)為密度，g/cm3，據(jù)Roedder and Bodnar，1980）Fig. 6 p-t diagrams of H2O-CO2system （Data in figure is density of H2O or CO2， g/cm3； Modified from Roedder and Bodnar， 1980）

圖7 各階段流體包裹體鹽度-均一溫度關(guān)系圖Fig. 7 Salinity-homogeneous temperature fluid inclusions plots of different stages

在流體包裹體均一溫度-鹽度關(guān)系圖（見圖7）上可以明顯地看出，錫田礦田石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦階段的流體在演化過程中經(jīng)歷了不混溶作用。

本次研究在黑鎢礦-石英脈中Ⅳ型包裹體還不同程度的檢測(cè)到CH4組分。已有研究表明，CH4組分的加入可以使 NaCl-H2O-CO2流體在更深的部位發(fā)生不混溶作用［26］。

相對(duì)于早階段的石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦脈，中階段石英-（黑鎢礦）-硫化物脈中未發(fā)現(xiàn)Ⅲ型包裹體，該階段脈中Ⅰ型包裹體的鹽度變化范圍較大，且均一溫度與鹽度之間有較為明顯的線性關(guān)系，隨著溫度的逐漸升高，鹽度表現(xiàn)為逐漸降低（見圖7），顯示了一定的流體混合特征。指示了在流體演化過程中，可能發(fā)生了高溫、低鹽度的流體與低溫、高鹽度流體的混合作用。該階段流體混合作用也得到了前人工作的證實(shí)。楊曉君等［15］結(jié)合3He/4He比值以及在錫田花崗巖中存在大量鐵鎂質(zhì)包體，認(rèn)為成礦流體為地幔、地殼和大氣水的混合產(chǎn)物。劉云華等［27］也認(rèn)為成礦流體可能為地幔、地殼和大氣水的混合產(chǎn)物，但以地幔流體為主。前人也證實(shí)，由于地幔流體中富含大量揮發(fā)份，導(dǎo)致地幔流體中的鹽度并不高［28-29］，而大氣水及地殼流體可能由于運(yùn)移過程中萃取了圍巖的可溶性物質(zhì)，導(dǎo)致鹽度較高。本次流體包裹體研究工作進(jìn)一步證實(shí)了石英-（黑鎢礦）-硫化物段流體的混合作用。

研究表明：鎢在成礦流體中呈多種絡(luò)合物的形式遷移［30］。而熱液型鎢礦床的成礦作用，本質(zhì)上就是流體中鎢的絡(luò)合物的分解、沉淀作用。鎢的絡(luò)合物在熱液中分解、沉淀的機(jī)制一般被解釋成流體體系的自然冷卻［31-33］、不同流體的混合［31， 34， 34-39］、流體的不混溶（沸騰或CO2的泡騰）［31-32， 40-45］、壓力的降低［42］、圍巖中非極性揮發(fā)份的加入［33］、pH值升高及水巖反應(yīng)［32， 42， 46-48］等。其中，GRAUPNER等［45］對(duì)蒙古阿爾泰地區(qū)Kyzyltau鎢（釔）礦床的成礦流體進(jìn)行研究，表明流體的不混溶會(huì)導(dǎo)致流體pH值變化，從而引起鎢的沉淀成礦；王旭東等［25］對(duì)江西黃沙石英脈型鎢礦床的流體包裹體進(jìn)行研究也表明流體的不混溶是含礦流體中絡(luò)合物分解并沉淀成礦的主要因素。大量研究表明：不同流體的混合和流體的不混溶作用是含礦流體中鎢的絡(luò)合物的分解、沉淀的主要機(jī)制［25］。

本研究中對(duì)錫田礦田的流體包裹體研究工作表明，其早階段石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦脈的成礦流體在演化過程中發(fā)生了以CO2逸失為特征的流體不混溶作用，流體不混溶作用是該階段含礦流體中絡(luò)合物分解并沉淀成礦的主要因素。中階段石英-（黑鎢礦）-硫化物脈中成礦元素沉淀的主導(dǎo)因素則是流體的混合作用。而晚階段石英-黃鐵礦-螢石脈中成礦元素沉淀的主導(dǎo)因素推測(cè)為流體體系的自然冷卻。

5.3 成礦機(jī)制

錫田礦田的流體包裹體研究表明，早階段石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦脈與中階段石英-（黑鎢礦）-硫化物脈的成礦流體具有不同的演化過程，并因此導(dǎo)致成礦元素沉淀方式的不同。早階段石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦脈成礦的主要方式為含礦流體發(fā)生以CO2逸失為特征的不混溶作用，其成礦過程可能為：錫田燕山早期巖漿作用形成含礦流體，具有較大的內(nèi)壓，在巖漿期后熱動(dòng)力的作用下，沿礦田發(fā)育的斷裂向裂隙發(fā)育的低壓帶運(yùn)移。隨著成礦作用進(jìn)行及溫度、壓力等條件的改變，成礦流體發(fā)生了以CO2等揮發(fā)分逸失為特征的不混溶作用。流體不混溶使含礦流體的物理化學(xué)條件發(fā)生變化，導(dǎo)致含礦流體中的絡(luò)合物分解，且由于CO2等揮發(fā)分的逸失導(dǎo)致殘余流體濃度升高。同時(shí)，流體中的金屬絡(luò)合物分解，WO42-與流體中的 Fe2+、Mn2+等金屬陽離子結(jié)合而沉淀成礦。中階段石英-（黑鎢礦）-硫化物脈成礦的主要由流體的混合所導(dǎo)致，其成礦過程可能為：早階段的地幔流體與萃取了圍巖和裂隙中一定量金屬元素的地殼流體以及大氣水混合，引起流體體系物理化學(xué)條件的不斷改變，同時(shí)，金屬絡(luò)合物分解，F(xiàn)e2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+、S2-等離子在有利的構(gòu)造地段沉淀成礦。晚階段石英-黃鐵礦-螢石脈主要由于成流體體系的自然冷卻所導(dǎo)致，其成礦過程可能為：隨著成礦流體溫度、壓力的不斷降低，大量成礦金屬元素的沉淀，流體中剩余的Ca2+、Fe2+、S2-、F-等離子在構(gòu)造裂隙及前期形成的脈體的微裂隙中沉淀。

6 結(jié)論

1） 錫田礦田主成礦期早階段的黑鎢礦-（輝鉬礦）-石英脈的成礦流體為中-高溫、低鹽度的NaCl-H2O-CO2流體體系；中階段硫化物-（黑鎢礦）-石英脈的成礦流體為中-高溫、中-低鹽度的 NaCl-H2O流體體系，晚階段螢石-石英脈的成礦流體為低溫、低鹽度的NaCl-H2O流體體系。從成礦早階段到晚階段，流體的溫度降低明顯，從早階段到中階段鹽度小幅升高，從中階段到晚階段，鹽度降低。利用3個(gè)階段包裹體捕獲的兩個(gè)端元組分進(jìn)行等容線相交法估算成礦深度上限為4.38 km。

2） 礦田早階段石英-（輝鉬礦）-黑鎢礦脈的成礦流體在演化過程中發(fā)生了以CO2逸失為特征的流體不混溶作用，流體不混溶作用是該階段含礦流體中絡(luò)合物分解并沉淀成礦的主要因素。中階段石英-（黑鎢礦）-硫化物脈中成礦元素沉淀的主導(dǎo)因素則是流體的混合作用。而晚階段石英-黃鐵礦-螢石脈中成礦元素沉淀的主導(dǎo)因素推測(cè)為流體體系的自然冷卻。

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（編輯 李艷紅）

Ore-forming fluid of quartz-vein type tungsten deposits，Xitian orefield， eastern Hunan， China

XIONG Yi-qu1， 2， SHAO Yong-jun1， 2， LIU Jian-ping1， 2， WEI Han-tao1， 2， ZHAO Rui-cheng1， 2
（1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring， Ministry of Education，School of Geosciences and Info-Physics Central South University， Changsha 410083， China；
2. Key Laboratory of Non-ferrous Resources and Geological Hazard Detection，School of Geosciences and Info-Physics Central South University， Changsha 410083， China）

According to cross-cutting relations and minerals assemblages， three stages were cataloged in the vein type deposits: early quartz-（molybdenite）-wolframite veins， middle quartz-（wolframite）-sulfide veins and late quartz-pyritefluorite veins. Based on detail petrography of fluid inclusion assemblage （FIA）， fluid inclusions of three stages were studied by microthermometric and Raman microspectroscopic analysis. Mainly aqueous and CO2-H2O three-phase inclusions in quartz-（molybdenite）-wolframite veins， liquid-rich aqueous and CO2two-phase inclusions in quartz-（wolframite）-sulfide veins and only aqueous inclusions in quartz-pyrite-fluorite veins were found. The results show that the homogenization temperature of the fluid inclusions decreases from early veins to late veins， while the salinities of fluid inclusions increase in middle veins and decrease in late veins. According to Raman microspectroscopic results， the fluid inclusions of three stages is mainly H2O， moreover， minor CO2， rare H2S， CH4and N2. The metals precipitation are fluid immiscibility caused by CO2escaping in early stage， fluid mixing in middle stage and natural cooling of fluid system in late stage.

ore-forming fluid； quartz-vein type； tungsten deposit； Xitian

Project （2015CX008） supported by Grants from the Project of Innovation-driven Plan in Central South University； Project （41472302） supported by National Natural Science Foundation of China； Project （12120114052101）supported by China Geological Survey Integrated Exploration Project

date： 2015-08-11； Accepted date： 2016-01-21

SHAO Yong-jun； Tel: +86-13973149482； E-mail: shaoyongjun@126.com

1004-0609（2016）-05-1107-13

P611.1

A

中南大學(xué)“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)計(jì)劃”項(xiàng)目（2015CX008）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41472302）；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局整裝勘查項(xiàng)目（12120114052101）

2015-08-11；

2016-01-21

邵擁軍，教授，博士；電話：13973149482；E-mail：shaoyongjun@126.com