湖南衡陽鹽田橋銅多金屬礦床地質(zhì)特征及成礦流體研究

李文博，邵擁軍，劉忠法

（1.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙 410012；2.有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中南大學(xué)），湖南 長沙 410083；3.資源與地質(zhì)災(zāi)害探查湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410083）

鹽田橋銅礦床大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子板塊和華夏板塊的結(jié)合部位上的南嶺多金屬成礦帶北緣衡陽中生代陸相紅層盆地內(nèi)，目前為止，通過地質(zhì)特征分析，物化探分析，地球化學(xué)研究，前人已在礦區(qū)開展一系列的研究工作（何友宇等，2016；何友宇等，2016；王賓海等，2017），但對礦床成礦機(jī)理及成礦流體的研究還缺乏進(jìn)一步的研究。

本文在全面的搜集了本地區(qū)有關(guān)的地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對該礦床的地質(zhì)背景，礦區(qū)地質(zhì)特征，進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納和總結(jié)，并借助于流體包裹體顯微測溫技術(shù)探討了成礦流體的演化，為進(jìn)一步的成礦機(jī)理研究提供了科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鹽田橋銅多金屬礦位于湘南地區(qū)衡陽縣境內(nèi)，衡陽縣城北東部，距縣城48km，衡陽盆地北緣的茶恩寺鉛鋅多金屬成礦區(qū)。區(qū)域性長壽--觀音閣-雙牌斷裂帶穿越礦區(qū)中部，沿此斷裂往北，有南岳、白石峰燕山早期花崗巖體，往南有堰堪、龍秀橋、泉湖、雞籠街等花崗巖體。該北東向隆起帶區(qū)域構(gòu)造活動強(qiáng)烈，地層缺失多，巖漿活動頻繁，多期次構(gòu)造巖漿活動為多金屬元素富集成礦創(chuàng)造了良好的地質(zhì)條件（圖1）。礦區(qū)南部有白鶴鋪銅鈷礦床、龍秀橋銅礦床、譚子山重晶石銅礦床，北部有界牌高嶺土礦床、馬跡鈉長石礦、馬跡鉛鋅礦床、羅渡銅礦床。是近年來衡陽盆地找礦成果較顯著的一條北東向成礦帶（李福順，2012）。

出露的地層由下至上，由老至新為中元古界冷家溪群第二段灰綠色板巖，白堊系戴家坪組紫紅色砂巖，上覆第三系沖積，殘坡積物，組分與所處的基巖巖性有關(guān)，厚度0m～10m。

區(qū)域內(nèi)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，褶皺構(gòu)造不發(fā)育。區(qū)域內(nèi)褶皺以小型褶曲為主，主要出露于斷裂構(gòu)造帶附近。區(qū)域性長壽—衡陽—觀音閣深大斷裂通過本區(qū)，受該斷裂控制，本區(qū)斷裂構(gòu)造以NE向斷裂為主；福里庵-招兵山斷裂（F1）為區(qū)域性—衡陽—觀音閣深大斷裂的一部分，分布于工作區(qū)中部福里庵—招兵山一帶，斜穿整個工作區(qū)，長約500m，寬20m～100m不等，為一張扭性斷裂構(gòu)造。燕山早期以擠壓為主，形成了北東向斷裂，燕山中晚期以伸展為主，在伸展作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜鄬?，控制盆地一?cè)的邊界。

圖1 衡陽地區(qū)區(qū)域構(gòu)造圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

鹽田橋銅礦床位于湖南衡陽盆地北緣茶恩寺鉛鋅多金屬成礦區(qū)，礦區(qū)出露地層為中元古界冷家溪群第二段的灰綠色砂質(zhì)板巖；白堊系上統(tǒng)戴家坪組的紫紅色砂巖，砂礫巖；上覆第四系沉積物，主要為沖積、坡積物。礦區(qū)主要構(gòu)造發(fā)育北北東向（NNE）福里庵—招兵山斷裂，F(xiàn)1斷裂是銅、鐵、鉛、鋅礦體的主要賦存空間，礦化圍巖蝕變與成礦關(guān)系密切的主要有黃鐵礦化、硅化、重晶石化、輝銅礦化（圖2）。

礦區(qū)內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)褶皺主要以小型褶曲為主，常見于斷裂構(gòu)造帶附近；礦區(qū)內(nèi)部構(gòu)造帶發(fā)育，但以北東向斷裂構(gòu)造發(fā)育規(guī)模最大，區(qū)域性長壽-衡陽-觀音閣深大斷裂經(jīng)由衡陽盆地在此處形成的福里庵-招兵山斷裂（F1斷層）斜穿整個工作區(qū)，該斷裂長約5000m，寬20m～100m不等，為一張扭性斷裂構(gòu)造。該斷裂構(gòu)造大部分沿山脊分布，構(gòu)造帶破碎發(fā)育，包含板巖砂巖及被石英膠結(jié)的鐵硅質(zhì)角礫，也可見少量重晶石，南東側(cè)為板溪群泥質(zhì)板巖，北西側(cè)則為風(fēng)化嚴(yán)重的白堊系砂巖；其中可見礦體被不同時代的角礫及石英細(xì)脈穿插膠結(jié)，表明了此構(gòu)造活動的多期次的特點(diǎn)，為含礦熱液的運(yùn)移和儲存提供了極為有利的條件（李香資等，2012）。

圖2 鹽田橋銅多金屬礦床礦區(qū)地形構(gòu)造圖

3 礦體特征

鹽田橋礦區(qū)Cu礦體嚴(yán)格受北東向構(gòu)造，礦體呈脈狀、透鏡狀，礦化品味中等，但礦化較連續(xù)，厚度大，且向深部有變好的趨勢。礦區(qū)共圈定4個銅礦體，主要為Cul礦體，礦體賦存于F1硅化角礫巖帶內(nèi)，礦體控制長度為510m，礦體厚度2.03m～13.98m，平均厚度7.07m，礦體品位0.45%～2.57%，平均品位0.91%，礦化分布較均勻。在ZK7202局部共生有鎢礦體，厚度0.99m，品味0.175%（圖3）?；谝巴庥^察的礦脈穿插關(guān)系及鏡下礦物共生組合關(guān)系，本文作者將鹽田橋銅礦與熱液型銅礦的熱液成礦作用分為三個階段：即鐵硅質(zhì)-黃鐵礦-黃銅礦階段；石英-黃鐵礦-黃銅礦階段；石英-黃銅礦-方鉛礦階段。

圖3 銅礦與熱液型銅礦三階段對比分析

鹽田橋礦床礦石的工業(yè)類型主要為脈狀銅礦石，脈狀鐵礦石，含銅石英脈礦石，含鐵石英脈礦石，角礫巖型銅礦石、角礫巖型方鉛礦石，主要礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦，偶見磁鐵礦、斑銅礦、方鉛礦、鏡鐵礦；脈石礦物主要為石英，含少量長石、綠泥石、白云母、絹云母；次生礦物為褐鐵礦、孔雀石等。礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造，角礫狀構(gòu)造以及網(wǎng)脈狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要有他形粒狀結(jié)構(gòu)和交代溶蝕結(jié)構(gòu)。圍巖蝕變主要有重晶石化，黃鐵礦化和硅化。

4 樣品及分析測試方法

本次研究所需的樣品采于鹽田橋銅多金屬礦床礦體的地表露頭和鉆孔巖心，樣品類型涵蓋了三個階段形成的礦物組合，筆者對采集的樣品先選擇代表性部位進(jìn)行切片和包裹體片的制備，然后進(jìn)行巖相學(xué)觀察，再進(jìn)行流體包裹體顯微測溫。

流體包裹體顯微測溫工作在中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院有色金屬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成。測試所采用的儀器為Linkam THMSG 600型顯微測溫冷熱臺進(jìn)行測溫實(shí)驗(yàn)。儀器的測溫范圍為-196℃～600℃，儀器測試精度為0.1℃，樣品XY軸向移動距離16mm，加熱面積22mm2，加熱速率0.01℃/mi～130℃/min，冷凍速率0.01℃/min～100℃/min，配備圖像采集系統(tǒng)可以實(shí)時記錄包裹體的相變過程，準(zhǔn)確記錄均一化溫度和冰點(diǎn)溫度。

5 測試結(jié)果

本次研究主要對不同成礦階段的熱液礦物中的原生流體包裹體進(jìn)行顯微測溫分析，采用冷凍和加熱兩種常用的方法分別測定了包裹體的均一溫度，冰的最后熔化溫度，鐵硅質(zhì)-黃鐵礦-黃銅礦階段鐵硅質(zhì)中氣液兩相流體包裹體均一溫度范圍在288.1℃～354.1℃，平均溫度319.3℃，冰的最終熔化溫度為-11.5℃～-9.3℃，計(jì)算得到的鹽度為13.22%NaCleq～ 15.55%NaCleq（ 平 均 鹽 度 14.12%NaCleq）；石英-黃鐵礦-黃銅礦階段石英中，氣液兩相的流體包裹體均一溫度范圍為218℃～289℃，主要集中于240℃～280℃，平均溫度263.5℃，冰的最終熔化溫度為-8℃～-5.8℃，計(jì)算得到的鹽度數(shù)據(jù)為8.27%NaCleq～12.07%NaCleq（平均含量10.1%NaCleq）；石英-黃銅礦-方鉛礦階段石英中氣液兩相流體包裹體的均一溫度范圍為158.1℃～251.6℃，平均溫度209.2℃，冰的最終熔化溫度為-4.9℃～1.9℃，計(jì)算得到的鹽度數(shù)據(jù)為3.21%NaCleq～7.01%NaCleq（平均鹽度5.36%NaCleq）。

6 成礦流體分析

綜合三個階段的流體包裹體特征可以得出，鹽田橋銅多金屬礦床的成礦流體演化特征主要為，隨著成礦階段的進(jìn)行，流體溫度、鹽度逐漸降低，表明成礦流體可能發(fā)生了自然冷卻或者大氣降水的混入，進(jìn)而發(fā)生了成礦物質(zhì)的沉淀成礦。

結(jié)合地質(zhì)特征和本次研究，鹽田橋銅多金屬礦的成礦流體演化可以看出，成礦流體不僅受到流體自身影響，還會受到礦床區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)特征及大地構(gòu)造環(huán)境影響。在成礦作用的早期，成礦流體對原始地層的灰綠色板巖進(jìn)行交代蝕變，形成大量的鐵硅質(zhì)巖，局部鐵元素富集區(qū)可見浸染狀或粒狀，隨著交代作用的進(jìn)行，流體的溫度不斷降低，當(dāng)溫度降到319.3℃左右時，此時NaCl濃度為13.22%～15.55%流體的交代作用也基本完成，標(biāo)志著早期成礦作用的開始。

在早期成礦作用開始后，由于斷裂構(gòu)造的發(fā)生，巖石間的裂隙為流體的運(yùn)移提供了空間，成礦流體沿裂隙上涌，這時成礦流體的溫度處于218℃～289℃，且NaCl濃度可達(dá)8.27%～12.07%，隨著溫度的降低，成礦流體逐漸冷卻，充填膠結(jié)在巖石裂隙中。

在成礦作用的晚期，隨著成礦流體的不斷運(yùn)移，與外部圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)，同時由于外部大氣降水的混合作用，使成礦流體溫度鹽度進(jìn)一步降低，溫度降至158.1℃～251.6℃，鹽度降至3.21%NaCleq～7.01%NaCleq，流體演變?yōu)橹械蜏亍望}度流體。

根據(jù)本文對流體包裹體的類型，成礦流體，結(jié)合控礦構(gòu)造的研究結(jié)果，該地區(qū)豐富的巖漿活動，廣泛的成礦作用與礦床地質(zhì)特征，認(rèn)為喜山期發(fā)生大規(guī)?；顒拥谋睎|向斷裂是此礦區(qū)的控礦因素（陳旭等，2016），鹽田橋銅多金屬礦床的形成與喜山期活動的巖漿熱液有關(guān)。這些巖漿流體加上后期的大氣降水，為成礦物質(zhì)的運(yùn)移和沉淀提供了良好的基礎(chǔ)（李永勝等，2017；陳平波等，2018；朱成生等，2019）。

7 結(jié)論

（1）鹽田橋銅多金屬礦床成礦作用可劃分為三個成礦階段，分別是：鐵硅質(zhì)-黃鐵礦-黃銅礦階段、石英-黃鐵礦-黃銅礦階段、石英-黃銅礦-方鉛礦階段。

（2）流體包裹體顯微測溫結(jié)果顯示各階段均一溫度為，鐵硅質(zhì)-黃鐵礦-黃銅礦階段288.1℃～354.1℃，石英-黃鐵礦-黃銅礦階段218℃～289℃，石英-黃銅礦-方鉛礦階段158.1℃～251.6℃，鹽田橋銅礦床具有中高溫?zé)嵋菏⒓?xì)脈型礦床的特征。

（3）北北東向斷裂破碎帶為礦區(qū)內(nèi)重要的控礦構(gòu)造，對CuI礦體的形態(tài)、產(chǎn)出和分布起到了嚴(yán)格的控制作用，這一斷裂構(gòu)造為成礦物質(zhì)的運(yùn)移提供了良好的基礎(chǔ)。

（4）鹽田橋銅礦床是一個受斷裂構(gòu)造控制的熱液型銅礦床，成礦流體主要來源于巖漿流體和后期的大氣降水。