湖南黃金洞金礦成礦流體包裹體特征

李杰，陳必河，安江華，譚仕敏，張孝國，姚宇軍

（1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙 410011；2.湖南省七寶山硫鐵礦，湖南瀏陽 410306）

湖南黃金洞金礦成礦流體包裹體特征

李杰，陳必河1，安江華1，譚仕敏1，張孝國2，姚宇軍1

（1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙 410011；2.湖南省七寶山硫鐵礦，湖南瀏陽 410306）

黃金洞金礦位于湖南省平江縣黃金鄉(xiāng)。金礦(化)體賦存于薊縣紀(jì)淺變質(zhì)板巖及變質(zhì)砂巖中，同時(shí)受控于斷裂構(gòu)造。金礦體呈脈狀、透鏡狀、扁豆?fàn)町a(chǎn)于斷裂帶擴(kuò)容地段。流體包裹體資料確定的成礦流體性質(zhì)為中溫(成礦溫度下限為336～339℃)、中低鹽度〔w(Na-Cl)eq＜10.98%〕的變質(zhì)熱液。金的沉淀與溫度降低和成礦流體的混合作用有關(guān)。

流體包裹體；變質(zhì)熱液；黃金洞金礦

黃金洞金礦床開采歷史悠久，是湖南省有名的金礦山之一。幾十年來，先后開展過不同目的、不同性質(zhì)、不同程度的地質(zhì)工作及相關(guān)科研工作。前人對(duì)于此礦區(qū)的研究主要集中在構(gòu)造、地層等控礦因素、礦床地球化學(xué)特征和礦床成因等方面，而成礦流體相關(guān)的研究相對(duì)匱乏。本文主要是對(duì)該區(qū)所采集樣品中的流體包裹體進(jìn)行了測溫和相關(guān)研究，得出有用信息，為探討礦床成因提供新的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

黃金洞金礦位于湖南雪峰弧形褶皺隆起的東延部分,江西九嶺復(fù)式背斜西南傾伏端,平江-劉陽大斷裂的東南段,黃金-膽坑復(fù)向斜北倒轉(zhuǎn)翼部，分布有金塘、金枚、楊山莊等礦段[1]。

根據(jù)區(qū)域成礦學(xué)劃分，黃金洞金礦位于揚(yáng)子成礦區(qū)域著名的江南地塊金-銻-鎢-鉛-鋅-錫成礦帶，為江南隆起金礦成礦帶中部的湘東北-贛西金礦成礦區(qū)。區(qū)內(nèi)廣泛分布的中元古代地層為一套厚度較大、巖性單一、以泥砂質(zhì)為主夾少量凝灰質(zhì)的復(fù)理式建造。黃金洞金礦位于九嶺造山帶西端與長壽斷陷盆地交接處的東側(cè)。九嶺造山帶作為揚(yáng)子板塊一條內(nèi)造山帶，在長期的構(gòu)造演化過程中，形成了豐富的構(gòu)造形跡，區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，褶皺、韌性斷層、劈理、面理廣泛發(fā)育，構(gòu)成了本區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。

2 礦區(qū)地質(zhì)

區(qū)內(nèi)地層簡單，除山梁第四系殘坡積外，只出露了長城系雷神廟組地層（圖1）。雷神廟組巖性以輕度變質(zhì)板巖、條帶狀板巖、砂質(zhì)板巖夾透鏡狀變質(zhì)砂巖組成，厚350～780 m。按巖性又可細(xì)分為6個(gè)大層11個(gè)小層。

礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造尤其發(fā)育，為本區(qū)金礦的就位提供了良好的儲(chǔ)存空間。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造較發(fā)育，多為緊密線型的倒轉(zhuǎn)背、向斜，軸向NWW或者NW，部分向SE或者NW方向傾伏。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有近EW向與NE向兩組，其中近EW向斷層與礦體的形成與富集密切相關(guān)[2～6]。

區(qū)內(nèi)沒有巖漿巖分布，在礦區(qū)南西方向20 km外，有加里東期巖體大面積出露，其與本區(qū)的礦化關(guān)系不詳，礦區(qū)南西7～9 km處有隱伏巖體存在。

礦區(qū)圍巖蝕變有（砷）黃鐵礦化、絹云母化、硅化、白云石化和綠泥石化等，分帶現(xiàn)象不明顯，常構(gòu)成混合蝕變帶。

圖1 湘東北地區(qū)黃金洞金礦地質(zhì)圖[2]Fig.1Geological map of Huangjindong gold deposit,Northeastern Hunan Province

3 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)含金礦脈的產(chǎn)出強(qiáng)烈受近EW向的系列倒轉(zhuǎn)背向斜及其伴生斷裂的控制。礦脈中礦化不均勻，礦化體呈斷續(xù)狀分布，常出現(xiàn)無礦段。礦體呈脈狀、透鏡狀、細(xì)脈狀、扁豆?fàn)罘植加诘V化體中。一條礦脈中常有多個(gè)礦體產(chǎn)出。礦化體最長170 m，最短10 m，一般20～40 m。礦體最長約70 m，最短10 m，一般20～30 m。礦體厚度最大達(dá)2 m，最小0.1 m，平均厚度為0.4～0.8 m。

金礦體主要賦存于斷裂帶中的擴(kuò)容地段,如斷裂的分支交匯部位、斷裂帶內(nèi)強(qiáng)烈破碎和由窄變寬的地段、以及斷裂帶的走向或傾向由陡變緩處。礦石類型主要有含金石英脈型和含金板巖型兩種，以前者為主，后者較少，一般兩種礦石類型混合出現(xiàn)。不同礦體中，礦石品位最高（4.90～88.36）×10-6，最低（3.00～9.40）×10-6，平均品位（4.14～19.26）×10-6。礦石中金屬礦物主要是自然金、毒砂、黃鐵礦，次為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、車輪礦、黝銅礦、輝銅礦等。脈石礦物主要為石英、絹云母，次為白云石、綠泥石、方解石、長石、白云母等。含金石英脈型主要有不等粒鑲嵌結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、花崗變晶結(jié)構(gòu)等，塊狀、條帶狀、角礫狀、網(wǎng)狀構(gòu)造。含金板巖型主要有鱗片變晶結(jié)構(gòu)、顯微鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)。條帶狀、片狀構(gòu)造及角礫狀、浸染狀構(gòu)造等。

4 流體包裹體特征

大部分熱液礦床都是在地質(zhì)流體中形成的。礦床的成因與流體特征密切相關(guān)[7～10]。包裹體是成巖成礦流體在礦物結(jié)晶生長過程中，被包裹在礦物晶格缺陷或穴窩中，至今尚在主礦物中封存并與主礦物有著相的界限的那一部分物質(zhì)[11]。包裹體一旦被捕獲便不受外來物質(zhì)的影響，所以成礦流體的成分、溫度和壓力最直接證據(jù)就是礦物流體包裹體。

4.1 樣品采集和加工

包裹體的測溫方法有爆裂法和均一法兩種。爆裂法主要是指將樣品加熱而使包裹體爆裂得到爆裂溫度。均一法則是測包裹體的均一溫度，包裹體形成之后，由于所處的物理化學(xué)條件的變化，使均一的液相變?yōu)閮上嗷蚨嘞?，通過加熱使其相態(tài)均一，就得到了流體包裹體形成時(shí)的均一溫度[12]。

在野外采集具有代表性的樣品，磨制成厚度約0.25～0.3mm的測溫片，然后在偏光顯微鏡下觀察樣品的巖相特征，了解成巖、成礦期次，并與野外觀察所對(duì)應(yīng)。其后進(jìn)行測溫片卸片工作(溫度控制在80℃以下)，最后在顯微鏡下尋找待研究的包裹體，確定研究方案。

研究采用英國產(chǎn)LinkamTHMSG600型地質(zhì)用冷-熱臺(tái)。測溫時(shí)，儀器的使用溫度為-196～600℃。在0～600℃溫度范圍內(nèi)精度為±1℃，在-196～0℃范圍內(nèi)時(shí)，精度為±0.1℃。升降溫的速率在測溫過程可控可調(diào)可預(yù)設(shè)。設(shè)置的溫度變化速率一般為10℃/min，在相變點(diǎn)溫度附近，溫度變化率設(shè)置1℃/min，甚至0.1℃/min。

通過顯微冷熱臺(tái)測定了水溶液包裹體的凍結(jié)溫度Tf、冰的初始熔化溫度Ti(ice)、冰的最終熔化溫度Tm(ice)、氣液均一溫度Th及子礦物的融化溫度。利用Brown(1989)的FLINCOR計(jì)算機(jī)程序，采用Brown and Lamb(1989)的等式計(jì)算出流體包裹體的鹽度。

4.2 包裹體形態(tài)

研究所采樣品均為含金石英脈。所采樣品的石英中包裹體較為發(fā)育，但大小極不均勻，一般的包裹體普遍較小，多數(shù)小于5μm，部分在3 μm以下。為數(shù)不多的包裹體可達(dá)5～10μm甚至以上。＜3 μm的包裹體太小，無法清晰觀察其內(nèi)部相變過程，失去研究意義。黃金洞金礦的礦物流體包裹體可大致分為三個(gè)類型：類型Ⅰ為與液體包裹體共生的鹽水包裹體；類型Ⅱ?yàn)榕c氣體包裹體共生的鹽水氣液包裹體；類型Ⅲ為H2O-CO2三相包裹體。三個(gè)類型的包裹體或成群分布，或孤立狀分布，外形多較規(guī)則，偶見不規(guī)則者（圖2）。類型Ⅰ的包裹體呈無色-灰色，大小在2×3～2×12μm，V/T＜5%。類型Ⅱ的包裹體呈無色-灰色，大小在3×5～8×4μm，V/T＜10%。類型Ⅲ的包裹體呈淺灰-深灰色，粒徑較大，在15×20～20×40μm，V/T＜20%。

4.3 測溫結(jié)果

黃金洞礦區(qū)2件含金石英脈樣品的石英主礦物中觀察和測定了21個(gè)各類包裹體的特征及相變溫度，結(jié)果見表1、表2。從表中可看出，鹽水包裹體的均一溫度在168～215℃之間。鹽水氣液包裹體均一溫度較集中，為225～233℃。H2O-CO2三相包裹體的CO2部分均一溫度在26.3～26.7℃之間，完全均一溫度在336～339℃。三個(gè)類型的包裹體全部均一為液相，各類型包裹體的均一溫度統(tǒng)計(jì)直方圖和包裹體鹽度統(tǒng)計(jì)直方圖見圖3、圖4。

圖2 黃金洞金礦石英脈中的流體包裹體Fig.2Photomicrograph of fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

5 討論與結(jié)論

5.1 流體成分

本次研究采用含金石英脈中的樣品進(jìn)行拉曼光譜測試，流體包裹體中含有CO2、N2和CH4。劉英俊等[13]曾對(duì)黃金洞金礦的流體物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行過研究（表3）。含金石英中陽離子主要為Na+、K+、Ca2+、Mg2+及Fe3+等，陰離子主要為S2-、F-及Cl-等。根據(jù)流體的成分特點(diǎn)可初步確定流體來源。一般認(rèn)為χNa/χK＜1，χF/χCl≥1的流體與巖漿熱液有關(guān)，

χNa/χK＞2，χF/χCl≥1的流體與沉積或熱鹵水有關(guān)[9～10]。從成分分析可知本礦區(qū)的Na+/K+為18.33，F(xiàn)-/Cl-為3.2。故本區(qū)流體可能來源于熱鹵水或者沉積巖。

表1 樣品H1中流體包裹體測試結(jié)果Table 1Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz fromsample H1

表2 樣品H2中流體包裹體測試結(jié)果Table 2Microscopic measuring results of fluid inclusions in quartz fromsample H2

5.2 流體溫度和鹽度變化關(guān)系

樣品中各類型流體包裹體的鹽度-均一溫度關(guān)系圖如圖5所示。鹽水包裹體因個(gè)體太小，無法測得冰晶的融化溫度，無法估算其鹽度值。鹽水氣液包裹體由冰晶融化溫度估算的鹽度值為3.55～4.65 wt%NaCl equiv，為低鹽度。H2O-CO2三相包裹體通過CO2籠和物的融化溫度估算其鹽度值為10.73～10.98 wt%NaCl equiv，鹽度較高，可能反應(yīng)高鹽度流體來源。鹽水包裹體和鹽水氣液包裹體的均一溫度跨度較大，并且其鹽度很低，在4.655 wt.%NaCl equiv以下。隨著溫度的降低，流體鹽度急劇下降，可能表示成礦過程后期有地表水的加入，使得溫度鹽度較高的流體在短時(shí)間內(nèi)溫度和鹽度都急劇下降。

圖3 黃金洞金礦流體包裹體均一溫度直方圖Fig.3Homogenization temperature histogramof fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

圖4 黃金洞金礦流體包裹體鹽度直方圖Fig.4Salinity histogramof fluid inclusions in quartz fromHuangjindong gold deposits

5.3 成礦溫度

從圖5和表2可見，H2O-CO2三相包裹體的均一溫度和鹽度都很集中，這說明包裹體后期未經(jīng)很大的變化，可以代表原始流體的均一溫度。流體的均一溫度只能代表成礦的最低溫度，故黃金洞金礦的成礦溫度最低限度為336～339℃。

圖5 黃金洞金礦流體包裹體均一溫度-鹽度散點(diǎn)圖Fig.5Homogenization temperature-salinity scatter-gramof fluid inclusions in quartz in Huangjindong deposit

表3 黃金洞金礦成礦流體成分[13]Table 3Composition of ore-forming fluid fromHuangjindong gold deposits

5.4 礦床流體來源及礦床成因分析

根據(jù)以上特征分析，黃金洞金礦床屬中溫?zé)嵋盒偷V床，工業(yè)類型為含金石英脈型。從成礦流體的鹽度變化推斷，成礦熱液主要來源于變質(zhì)熱液，含鹽度較高，局部達(dá)到10.98%；但隨著成礦過程演化，有地下水不斷涌入使得熱液成分有所改變，鹽度降低到4%附近，同時(shí)，流體溫度相應(yīng)降低，這可能是成礦作用的重要因素[14～15]。此外，成礦流體中還含有CO2。CO2是一種弱酸，對(duì)緩沖調(diào)節(jié)成礦流體pH值的作用不可忽視。當(dāng)含礦流體所處外界環(huán)境的PH值、EH值及溫度壓力等任何一個(gè)因素發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起流體中金元素的沉淀[16]。隨著成礦流體溫度的降低和成分的改變，流體中攜帶的成礦元素在構(gòu)造裂隙中沉淀形成礦體。

野外工作中得到湖南地質(zhì)調(diào)查院領(lǐng)導(dǎo)和同事的大力支持和通力合作；測試工作得到核工業(yè)部北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心張敏的大力支持，在此表示感謝！

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Characteristics of Fluid inclusions of the Huangjindong Gold Deposit, Hunan Province

LI Jie,CHENBi-he,ANJiang-hua,TANShi-min,ZHANG Xiao-guo,YAO Yu-jun
（Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 410011,China）

Huangjindong gold deposit is located in Pingjiang county,Hunan province.The mineralization was controlled by faulted structure,and emplaced in Jixianian period slate and sandstone.The ore bodies are vein-like and lenticular formed at the expansion space of the fault zone.Fluid inclusion data of the Huangjindong gold deposit showthat the metamorphic fluid was characterized by lowtemperature(higher than 336～339℃),and relatively lowsalinities(w(NaCl)eq＜10.98%).Gold precipitation was caused by cooling and mixing of the different source fluids.

fluid inclusion;metamorphic fluid;Huangjindong gold deposit

P618.51

A

1007-3701(2011)02-0163-006

2011-04-06

國土資源部南嶺地區(qū)錫多金屬礦調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目(編號(hào)：1212010781073)，湖南省地質(zhì)勘查開發(fā)局“湘東北地區(qū)與長江中下游斑巖型銅礦成礦地質(zhì)條件對(duì)比及選區(qū)研究”項(xiàng)目（編號(hào)：2009002）.

李杰（1986—），男，助理工程師，主要從事地質(zhì)調(diào)查工作.