河南靈寶市小秦嶺金礦田流體包裹體特征及地質(zhì)意義

楊生強，張?zhí)K坤，王鵬飛，王 輝，黃 昊，薛志強，丁 毅，陳柯穎，王紅軍，孫保花

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽 471023；2.自然資源部貴金屬分析與勘查技術(shù)重點實驗室，河南 洛陽 471023；3.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點實驗室，河南 洛陽 471023；)

0 引言

到2010年末，全國共發(fā)現(xiàn)金礦集區(qū)32個[1]，其中以膠東、小秦嶺、滇黔桂、燕遼4大礦集區(qū)最為重要。小秦嶺金礦田作為小秦嶺金礦集區(qū)的重要組成部分，主要分布在河南靈寶市、陜西潼關(guān)縣，靈寶市累計查明金資源儲量約611 t[2]，金礦開發(fā)在全國、全省礦業(yè)經(jīng)濟中占有重要地位，連續(xù)16年穩(wěn)居全國第二產(chǎn)金大市(縣)的地位，有“中國金城”的美譽。20世紀90年代，黎世美等[3]曾對小秦嶺金礦田淺部進行過較為系統(tǒng)的流體包裹體研究，此后不同學(xué)者[4-13]對小秦嶺個別礦區(qū)也開展過流體包裹體的研究工作，隨著開采深度的增加，有必要對深部流體包裹體特征進行系統(tǒng)研究，以揭示其地質(zhì)意義，并用于指導(dǎo)礦床成因認識和深部找礦工作。

1 成礦地質(zhì)背景

小秦嶺金礦田大地構(gòu)造位于華北地塊南緣(圖1b)，區(qū)域出露地層具雙層結(jié)構(gòu)特點，結(jié)晶基底主要為新太古代—古元古代中—深變質(zhì)巖系，前人籠統(tǒng)稱為“太華雜巖”，蓋層為中元古界熊耳群和官道口群、古生界寒武系、奧陶系、白堊系、新生界等(圖1c)。區(qū)域構(gòu)造背景復(fù)雜，處于東特提斯構(gòu)造體系域與中新生代環(huán)太平洋構(gòu)造體系域的交錯復(fù)合地帶，晚三疊世以來的陸內(nèi)構(gòu)造演化主導(dǎo)了區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架形成，大體可分為三個演化階段：①揚子板塊的俯沖碰撞、擠壓、推覆形成巨型逆沖推覆構(gòu)造；②印支晚期為碰撞后的伸展、走滑階段，在先期形成的斷裂帶內(nèi)疊加形成大規(guī)模的近EW—NWW向走滑斷層，并派生一系列的NE向的斷裂；③燕山晚期在地幔熱柱和太平洋板塊遠程效應(yīng)的影響下，地殼發(fā)生大規(guī)伸展、減薄，巖漿侵入，形成大量熱穹隆與裂陷盆地，并形成一系列近NE向和SN向斷裂，構(gòu)成典型的盆嶺構(gòu)造[14-18]。區(qū)域巖漿活動頻繁，以元古代和中生代最發(fā)育，元古代熊耳期多旋回火山噴發(fā)活動以及中基性巖脈的侵入；中生代巖漿侵位時代主要在晚侏羅世和早白堊世，晚侏羅世以(中)酸性小巖體為主要特征，多成群或成帶分布、早白堊世以大型復(fù)式巖體為主，具有多期次特點，如小秦嶺地區(qū)的華山、文峪、娘娘山、熊耳山的花山、伏牛山的合峪等巖體。

圖1 小秦嶺金礦田區(qū)域地質(zhì)簡圖(圖c，據(jù)文獻[7])

2 小秦嶺金礦田地質(zhì)特征

小秦嶺金礦田范圍通常界定為小河斷裂與太要斷裂之間的斷隆區(qū)，與幔枝構(gòu)造核部巖漿巖-變質(zhì)雜巖區(qū)大體一致(圖2)。礦田范圍地層及巖石單元主要為新太古代變質(zhì)結(jié)晶基底和后期各類侵入巖體(脈)，以及少量第四系。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，整體呈EW向的復(fù)背斜構(gòu)造，長約100 km，寬10～20 km；斷裂主要以下幾種，①邊界斷裂如小河斷裂、太要斷裂，兩者是小秦嶺斷隆與圍限盆地分界。②拆離滑脫斷層，主要發(fā)育于蓋層沉積與變質(zhì)結(jié)晶基底之間，變質(zhì)結(jié)晶基底不同巖系之間均可產(chǎn)生滑脫構(gòu)造。③變質(zhì)核雜巖區(qū)韌-脆性剪切帶，小秦嶺地區(qū)歷經(jīng)多次區(qū)域構(gòu)造體制轉(zhuǎn)變，形成復(fù)雜的剪切構(gòu)造系統(tǒng)。區(qū)內(nèi)金礦床主要產(chǎn)于韌-脆性剪切帶內(nèi)或剪切帶上下盤一定范圍的次級剪切帶內(nèi)，金礦的規(guī)模與剪切帶的長度和厚度呈一定的正相關(guān)。在小秦嶺地區(qū)，常常出現(xiàn)主礦脈儲量過半的現(xiàn)象，即規(guī)模較大的主剪切帶控制礦區(qū)一半以上的資源儲量。剪切帶的密度越大表明剪切作用越強烈，往往成礦規(guī)模越大。④成礦后斷裂，可以分為兩類：一類是位于成礦期的剪切帶內(nèi)，并與礦脈產(chǎn)狀近于平行性的斷裂，此類斷裂帶中常見到礦石的角礫，帶內(nèi)的礦石由于受到地下水的影響，而發(fā)生氧化形成次生褐鐵礦、孔雀石以及其他表生礦物，并形成蜂窩狀、角礫狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)較松散，這類斷裂主要見于北礦帶V5的淺部。另一類是橫切或斜切礦體并使礦體發(fā)生一定相對位移的斷裂，常導(dǎo)致礦體的連續(xù)性遭到破壞；在此類斷裂中?？梢姷降V石角礫，斷裂面上可見滑動面、斷層泥或擦痕，在斷裂的兩側(cè)可以找到相對應(yīng)的礦體，研究區(qū)內(nèi)的成礦后斷裂兩盤相對位移較小，斷距多在1～20 m之間。

圖2 小秦嶺金礦田地質(zhì)簡圖

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，自太古宙、元古宙到中生代均有表現(xiàn)，巖性以花崗巖類侵入巖為主。

3 成礦流體特征

3.1 樣品的采集與測試

南中礦帶以楊砦峪、樊岔、槍馬礦區(qū)的S60、S706礦脈為主要研究對象，北礦帶以大湖、橋上寨的V5、S875礦脈為研究對象，在劃分成礦期次階段(圖3)的基礎(chǔ)上，采集不同階段、不同高程具有代表的樣品(表1)開展流體包裹體研究工作。南中礦帶共磨制包裹體片60件，測溫樣品20件；北礦帶共磨制包裹體片30件，其中測溫樣品11件。

表1 包裹體測溫樣品分布及簡要描述

圖3 小秦嶺金礦田礦化期次階段劃分情況

流體包裹體測溫工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院流體包裹體實驗室進行，使用儀器為英國產(chǎn)的LinkamTHM600冷熱臺，均一溫度重現(xiàn)誤差小于2℃，冰點溫度重現(xiàn)誤差小于0.2℃。冷凍測溫時，利用液氮對包裹體降溫，在溫度下降過程中觀察包裹體的變化，包裹體冷凍后，緩慢升溫，至冰晶剛剛?cè)刍?，記錄冰點溫度。根據(jù)所測冰點溫度查冰點與換算表，得到流體包裹體的鹽度值。對氣液兩相包裹體進行均一溫度的測定時，開始的升溫速度在10℃/min。在氣液兩相接近均一時，降低升溫速度，將其控制在1℃，并及時記錄均一溫度。

激光拉曼分析核工業(yè)北京地質(zhì)研究院流體包裹體實驗室進行，單個流體包裹體的激光拉曼分析采用LABHR-VIS LabRAM HR800研究級顯微激光拉曼光譜儀，激發(fā)波長為532 mm，光譜范圍為100 cm-1～4200 cm-1。

3.2 包裹體的巖相學(xué)特征

3.2.1 南中礦帶

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)石英脈內(nèi)包裹體較為發(fā)育，成群、成帶分布。依據(jù)流體包裹體的相態(tài)及成分，可將其劃分為5種類型，不同類型的包裹體分布較為隨機，未見明顯的空間變化規(guī)律，但在成礦不同階段卻表現(xiàn)出明顯分布規(guī)律，簡述如下：①含CO2包裹體(C型)，此類包裹體在本礦床中非常發(fā)育，貫穿成礦的所有階段，包括含CO2三相包裹體(圖4b、4g、4i、4j、4l)以及CO2兩相包裹體(圖4e、4f)。包裹體形態(tài)主要為橢圓形、近圓形，大小為5～20 μm。CO2三相包裹體有H2O液相、CO2液相和CO2氣相3個相態(tài)組成，可見CO2氣相在CO2液相內(nèi)急速跳動，其中CO2與H2O充填度相差較大(10%～85%)；CO2兩相包裹體存在CO2液相和CO2氣相，冷凍降溫到5℃～15℃時出現(xiàn)氣泡，再升溫到達一定溫度(<30℃)又均一為液相。②氣相包裹體(V型)，該類包裹體在各階段都發(fā)育，為單一氣相所充填，呈為白—灰白色，形狀為圓形、橢圓形等，透明度較低，邊緣粗黑，大小一般為5～15 μm(圖4f、4i)。③氣液兩相包裹體(V+L型)，該類包裹體氣相成分多為CO2與H2O，液相成分為H2O，以圓形、橢圓形和不規(guī)則形態(tài)產(chǎn)出，大小一般為3～15 μm(圖4f、4i)。④含子礦物3相包裹體(S型)，該類包裹體內(nèi)存在水溶液相、氣相和子礦物3個相態(tài)，但以液相為主(圖4e、4k)，此類包裹體發(fā)育較少，主要出現(xiàn)在第Ⅰ成礦階段。⑤液相包裹體(L型)，包裹體無色透明，充滿水溶液，大小一般為1～5 μm(圖4)，主要出現(xiàn)于第Ⅳ成礦階段。

圖4 小秦嶺金礦田南中礦帶流體包裹體巖相學(xué)特征

3.2.2 北礦帶

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，V5礦脈中石英脈流體包裹體含量較少，以呈氣液兩相包裹體為主，部分視域內(nèi)發(fā)育呈透明無色—灰色的富液包裹體，少見CO2三相包裹體，與前人研究多見CO2三相包裹體的現(xiàn)象明顯不同，造成這種結(jié)果的原因可能是采樣多集中于多金屬硫化物階段，其他階段少。根據(jù)其成分和相態(tài)特征，可分為含CO2包裹體(C型)、氣液兩相(L+V型)、純液相(L型)及純氣相(V型)4種類型，其中的C型可細分為三相(液相水、液相CO2、氣相CO2)(圖5i)、兩相(液相CO2、氣相CO2)(圖5c)。

圖5 小秦嶺金礦田北礦帶流體包裹體礦相學(xué)特征

3.3 流體包裹體溫度、鹽度特征

流體包裹體測溫雖具有隨機性，但可從統(tǒng)計學(xué)上還原成礦流體溫度的真實性，在楊砦峪、槍馬、樊岔、崟鑫、大湖5個礦區(qū)，共得到有效測溫數(shù)據(jù)899個，包裹體均一溫度在116℃～462℃之間，平均溫度為270.6℃，與黃鐵礦熱電系數(shù)計算的成礦溫度范圍為74.29℃～386.64℃之間，平均溫度為262.52℃(張?zhí)K坤等，待發(fā)表數(shù)據(jù))吻合較好，大致出現(xiàn)4個峰值(圖6a)，并且第3、4峰值界線不明顯，這與眾多研究者將小秦嶺金礦田流體演化劃分為3個或4個階段的認識吻合，并且各階段溫度范圍大致相似[8-12，19]。

綜上可知，小秦嶺金礦田內(nèi)眾多礦床應(yīng)為中溫為主的中高溫?zé)嵋旱V床，并認為小秦嶺金礦田至少存在4個成礦階段，且流體系統(tǒng)上關(guān)系密切。其中Ⅰ階段富含CO2型的包裹體，液相均一，均一溫度最高，在340℃～280℃之間；Ⅱ階段為復(fù)雜的純CO2型、富CO2型和貧CO2型組合，異相均一化，均一溫度為270℃～230℃，有沸騰現(xiàn)象；Ⅲ階段為富CO2型和貧CO2型組合，異相均一化，均一溫度為190℃～220℃，與Ⅱ階段在溫度上無明顯界線；Ⅳ階段為貧CO2型，液相均一，溫度為190℃～160℃。

根據(jù)測溫所得冰點，計算出鹽度w(NaCleq)在0.22%～22.91%之間，主要集中于2.0%～10.0%之間，平均鹽度為7.33%，反映其為中—低鹽度流體，且北礦帶包裹體鹽度較南礦帶更高(圖6b)。將小秦嶺金礦田不同礦物中包裹體的均一溫度、鹽度作散點投圖(圖7)，發(fā)現(xiàn)溫度和鹽度并沒有明顯的線性關(guān)系，且北、南中礦帶均存在低溫高鹽度的流體包裹體。

圖6 小秦嶺金礦田流體包裹體均一溫度與鹽度直方圖

圖7 小秦嶺金礦田流體包裹體鹽度-均一溫度散點圖

3.4 成礦流體成分及空間變化特征

氣相成分：氣相成分主要為H2O、CO2，占揮發(fā)組分的97%～99%，次為CH4、CO、H2、H2S、N2等(表2、圖8)。高品位金礦石→中—低品位礦石→非礦石，金礦石中石英包裹體的H2O含量由低到高，CO2/H2O值由高到低；鉬礦石CO2/H2O值明顯大于金礦石中CO2/H2O值。氣相成分中除大量的H2O、CO2之外，還有反映還原環(huán)境的還原性氣體的CH4、CO、H2、N2和H2S等，從富礦石→貧礦石→非礦石，石英包裹體氣相成分CH4、CO等含量有逐漸減少的趨勢，說明它們對金的礦化(沉出)起著重要作用。

表2 小秦嶺含金石英脈不同礦石類型石英包裹體氣體成分對比

圖8 小秦嶺金礦田流體包裹體激光拉曼光譜圖譜

4 結(jié)論

1)小秦嶺金礦田南中礦帶石英脈中流體包裹體可分為CO2包裹體(C型)、氣相包裹體(V型)、氣液兩相包裹體(V+L型)、含子礦物3相包裹體(S型)、液相包裹體(L型)5種類型，而北礦帶幾乎未見S型包裹體，造成這種現(xiàn)象的原因可能是北礦帶后期疊加了鉬礦化。

2)小秦嶺金礦田內(nèi)眾多礦床流體系統(tǒng)上關(guān)系密切，為以中溫為主的中高溫?zé)嵋旱V床，且至少存在4個成礦階段，流體性質(zhì)為中—低鹽度流體，且北礦帶包裹體鹽度和溫度跨度較南礦帶更高。

4)包裹體巖相學(xué)、成礦期次階段劃分是流體包裹體研究的基礎(chǔ)，從統(tǒng)計學(xué)角度出發(fā)對流體包裹體開展測溫工作，可有效消除測溫過程的人為性、隨機性，對今后流體包裹體研究具有一定的借鑒意義。