青海省四角羊溝鉛鋅多金屬礦床流體包裹體特征及成因探討

查道函 李劍 宋維國 宋澤友 梅加江 王謙 樊俊昌

摘要：四角羊溝礦區(qū)位于我國著名成礦帶之一的東昆侖造山帶西段，礦體位于矽卡巖帶內(nèi)，礦床類型為矽卡巖型鉛鋅礦。流體包裹體研究表明，礦區(qū)內(nèi)的包裹體為水溶液兩相包裹體。根據(jù)顯微測溫結(jié)果，早期硫化物階段的流體包裹體均一溫度在209～411℃，鹽度介于3.06～11.46%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，NaCl equiv，下同）之間；晚期硫化物階段樣品的均一溫度在151～396℃，鹽度介于0.18～6.3%。晚期流體中的ca⁺含量的增高，顯示出圍巖中低溫高Ca²⁺流體的混入，致使流體溫度和鹽度的下降，導(dǎo)致金屬礦物的沉淀富集。

關(guān)鍵字：四角羊溝 鉛鋅礦 流體包裹體

1.地質(zhì)背景

四角羊溝礦區(qū)位于東昆侖祁漫塔格金屬成礦帶上，該帶內(nèi)礦產(chǎn)豐富，是我國重要的鉛鋅鐵銅多金屬成礦帶之一。成礦帶位于柴達(dá)木盆地南緣，所處大地構(gòu)造分區(qū)跨越了祁漫塔格北坡——夏日哈新元古代——早古生代巖漿弧代和祁漫塔格——都蘭新元古代——早古生代縫合線，北鄰柴達(dá)木中新生代后造山磨拉石前陸盆地，南與東昆侖中陸塊相接。帶內(nèi)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的礦床有虎頭崖鉛鋅礦床、?？囝^溝鉛鋅礦、四角羊溝鉛鋅礦床、野馬泉鐵鋅多金屬礦床、肯德可克鐵鋅礦床、尕林格鐵礦床等。

2.礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露地層較簡單，主要有：奧陶系灘間山群（OST），巖性主要為大理巖；石炭系締敖蘇組（Cd），為含生物碎屑的灰?guī)r夾少量的大理巖。二疊系下統(tǒng)（P₁），巖性為白云質(zhì)灰?guī)r和沙質(zhì)灰?guī)r（見圖1）。

礦區(qū)內(nèi)整體構(gòu)造骨架為一向斜，向斜核部為二疊系下（P₁），位于礦區(qū)中部，兩翼地層石炭系締敖蘇組（Cd），分布于礦區(qū)中部兩邊。礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，主要有近東西向，近南北向，北西向的三組。近東西向的斷裂有F₁、F₇；近南北向的斷裂有F₃；北西向的斷裂有F₂、F₄、F₆。其中與礦體關(guān)系密切的F₁斷層為一正斷層，呈近東西向展布于礦區(qū)北部，斷裂破碎帶中見角礫巖，硅化、褐鐵礦化明顯，在礦區(qū)內(nèi)有被明顯的后期斷層錯斷的特點。它對礦區(qū)的成巖、成礦具有控制作用。

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，且規(guī)模較大，主要有印支期花崗閃長巖體（γδ₅^1b）和一些晚期輝綠巖脈（βμ）分布?；◢忛W長巖體從奧陶系一直侵入至二疊系下統(tǒng)地層中，巖石呈灰白色，粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要由石英、斜長石、角閃石及少量白云母等礦物組成。

3.礦體特征

3.1 礦體的形態(tài)、規(guī)模和產(chǎn)狀

礦區(qū)內(nèi)礦體主要產(chǎn)于巖體與地層接觸的兩條矽卡巖帶（圖1中Ⅰ、Ⅱ）中。Ⅰ號矽卡巖帶則總體走向為230°～250°，局部發(fā)生轉(zhuǎn)折變?yōu)榻媳毕?；Ⅱ號矽卡巖帶的走向為210。帶內(nèi)由透輝石矽卡巖、透閃石矽卡巖、石榴子石矽卡巖和大理巖組成。Ⅰ號帶中發(fā)育6條礦體，Ⅱ號帶內(nèi)發(fā)育3條礦體。礦體多賦存于巖體與地層接觸帶的矽卡巖中及其附近，礦體的形態(tài)多呈似層狀、豆莢狀，走向與矽卡巖帶走向一致，產(chǎn)狀較陡，傾角多在60～80°之間。

3.2 礦石特征

礦床主要礦石礦物為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦，次為磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等，少量的孔雀石、褐鐵礦、赤鐵礦等。脈石礦物有透輝石、陽起石、綠簾石、綠泥石、絹云母、石英、長石、方解石等。閃鋅礦呈它形不規(guī)則粒狀與方鉛礦共生，呈共結(jié)邊結(jié)構(gòu)，可與黃銅礦構(gòu)成固溶體分離結(jié)構(gòu)，分被后期的黃鐵礦所交代。方鉛礦多呈它形一半自形粒狀與閃鋅礦共生，局部可見方鉛礦被閃鋅礦包圍。黃鐵礦呈自形一半自形中粗粒，黃鐵礦為兩個不同階段的產(chǎn)物，晚期的黃鐵礦交代閃鋅礦和方鉛礦，早期的黃鐵礦被閃鋅礦交代，殘留不規(guī)則的黃鐵礦；黃銅礦被晚期的黃鐵礦和針鐵礦所交代。赤鐵礦與磁鐵礦一起產(chǎn)出，局部呈鱗片狀集合體呈鏡鐵礦?？兹甘?、褐鐵礦等表生礦物多為后期遭氧化生成。

3.3 成礦期、成礦階段

根據(jù)礦區(qū)內(nèi)礦石礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征及相互穿插關(guān)系，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化過程，礦床可以劃分為三個成礦期：矽卡巖期、石英硫化物期、表生期，成礦期又劃分出不同的成礦階段。

A.矽卡巖期

主要為西北部的花崗閃長巖小巖株與灰?guī)r接觸，交代變質(zhì)，發(fā)生矽卡巖化。根據(jù)巖石的礦物組成，結(jié)構(gòu)構(gòu)造，該期又分為三個階段。

（1）早期矽卡巖階段：主要礦物為透輝石和石榴子石，無硫化物沉淀。

（2）晚期矽卡巖階段：礦物組合主要為透閃石、陽起石、綠簾石，礦石礦物主要為磁鐵礦和少量赤鐵礦。

（3）氧化物階段：該階段形成的礦物有斜長石，少量的石英，礦石礦物主要有磁黃鐵礦。

B.石英硫化物期

這一期形成大量的石英和方解石，并有大量的金屬硫

化物形成。它又可以分為兩個階段：

（1）早期硫化物階段：這一階段形成的脈石礦物有綠泥石、綠簾石、碳酸鹽。金屬礦物主要為黃鐵礦。

（2）晚期硫化物階段：本階段為金屬硫化物的主要形成階段，主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦和黃銅礦。

C.表生期

表生期以氧化作用為主，形成氧化礦石，以出現(xiàn)孑L雀石、針鐵礦為特征。

4.樣品采集及研究方法

本次用于包裹體研究的樣品采自于四角羊溝礦區(qū)坑道內(nèi)不同位置的礦體，室內(nèi)將這些樣品制備成包裹體片進行研究。在包裹體發(fā)育的9件樣品中開展流體包裹體相學(xué)研究和顯微測溫。研究時將樣品磨制成厚度0.06-0.1mm的雙面拋光薄片，然后在透反射顯微鏡下觀察樣品的巖相、礦相及包裹體特征，在野外觀察的基礎(chǔ)上，進一步劃分成礦期次，確定顯微冷熱臺測溫的對象。流體包裹體顯微測溫T作在中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測教育部重點

實驗室完成，儀器采用英國產(chǎn)Linkam THMSG600型冷熱臺。測溫時，儀器的使用溫度為196-600℃。在30～600℃溫度范圍內(nèi)精度為±1℃，在-196～30%范圍內(nèi)時，精度為±0.1℃。設(shè)置的溫度變化速率一般為10℃/min，在相變點溫度附近，溫度變化速率根據(jù)需要設(shè)置為0.1～1℃/min。

通過顯微冷熱臺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。利用BROWN的FLINCOR計算機程序計算出流體包裹體的鹽度和壓力等參數(shù)。

礦物群體包裹體成分分析樣品分別選擇型礦體中的方解石和石英單礦物。利用雙目鏡挑選單礦物，純度達(dá)到98%以上，交中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測教育部重點實驗室通過專用儀器測定其中離子組分和氣相組分的含量。液相成分測試儀器為美國Dionen公司出產(chǎn)的DX-120 Ion Chro-matograph型離子色譜，氣相成分測試儀器為美國Varian公司出產(chǎn)的Varian 3400型氣相色譜儀。

5.包裹體特征及測試結(jié)果

5.1 包裹體巖相學(xué)特征

包裹體巖相學(xué)研究表明，四角羊溝礦區(qū)內(nèi)樣品的石英、方解石和閃鋅礦中均發(fā)育豐富的流體包裹體。在室溫下的相態(tài)特征，礦物中的包裹體均為氣液兩相水溶液包裹體，由鹽水溶液和氣泡兩相構(gòu)成，形態(tài)多樣，主要有不規(guī)則狀及較規(guī)則的圓形、橢圓形、四邊形和長條形等，大小在5-48μm。按照包裹體中的氣泡所占體積的比例可將包裹體分為兩個亞類：a型（富液相水溶液包裹體）（見圖2A、B、C）和b型（富氣相水溶液包裹體）（見圖2D）。a型包裹體的氣相體積分?jǐn)?shù)在10%-55%之間，大部分為200/0～40%，加熱后均一為水溶液相.b型包裹體的氣相體積分?jǐn)?shù)>55%，加熱后均一到氣相。

5.2 群體包裹體成分分析

5.3 流體包裹體顯微測溫結(jié)果

本次研究對象為早期硫化物階段和晚期硫化物階段的樣品9件，共測試了140個流體包裹體，主礦物分別為石英、方解石和閃鋅礦。顯微冷熱臺測溫結(jié)果計算得參數(shù)見表3。按照不同成礦階段統(tǒng)計的均一溫度見圖3及鹽度直方圖見圖4，均一溫度與鹽度關(guān)系見散點圖5。

5.3.1 均一溫度

包裹體測溫結(jié)果表明，包裹體的氣液均一溫度的范圍在151-411℃，平均為263℃，其中大多為a型包裹體，b型包裹體很少，b型包裹體均一溫度在167-411℃，均一為氣相。總體來看，樣品中的包裹體均一溫度主要集中在190-340℃之間。早期硫化物階段的流體包裹體的均一溫度為209～411℃，平均均一溫度為307℃，晚期硫化物階段的均一溫度范圍在151-396℃，平均為243℃。

5.3.2 鹽度

包裹體測溫結(jié)果表明，根據(jù)Hall等（1988）提出的H₂O-NaCl體系鹽度一冰點公式換算成對應(yīng)的鹽度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，NaCl equiv，下同），礦區(qū)包裹體鹽度介于0.18～11.46%之間，平均鹽度為4.39%；早期硫化物階段的流體包裹體的鹽度范圍為3.06～11.46%，平均鹽度為7.29%，晚期硫化物階段的鹽度在0.18～6.30%之間，平均鹽度為2.33%。

6.討論

6.1 成礦溫度

鉛、鋅礦主要產(chǎn)于晚期硫化物階段，根據(jù)包裹體測溫結(jié)果，晚期硫化物階段的均一溫度為151～396℃，主要集中在151～270℃，屬于中低溫環(huán)境。

6.2 成礦流體成分和鹽度

成礦流體中Na⁺/K⁺可作為判別流體成因的參數(shù)，由表5可知Na⁺/K⁺的比值為1.267～30.868，變化范圍較大，由此推測流體的來源較復(fù)雜。

由包裹體測試結(jié)果可知，四角羊溝礦床石英和方解石中的流體鹽度為中低鹽度，據(jù)前人研究矽卡巖礦床的退變質(zhì)階段鹽度可低至2.5%～10.5%（Meinert LD，1992），本文的測試結(jié)果符合這一特征。且隨溫度下降，包裹體的鹽度有下降趨勢（圖7），指示出成礦晚期圍巖地層的高Ca流體的加入，并逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，致使成礦流體溫度和鹽度同時降低。這種高Ca流體的晚期混入作用在國內(nèi)外許多矽卡巖型礦床中均有發(fā)現(xiàn)，可能為多數(shù)鈣矽卡巖型礦床的共同屬性。

6.3 成礦流體的來源與礦床成因

前人通過對四角羊溝礦床S、Pb同位素的研究表明（徐國端，2010），礦區(qū)硫化物的鉛同位素參數(shù)落在上地殼與地幔以巖漿作用方式混合的俯沖鉛范圍內(nèi)，硫主要與成礦巖體有關(guān)。硫和鉛同位素的數(shù)據(jù)都表明四角羊溝礦區(qū)成礦物質(zhì)主要來源于深源巖漿區(qū)。攜帶成礦金屬元素Ph、Zn、Cu、Fe的流體，流至接觸帶附近，由于構(gòu)造裂隙的發(fā)育使其壓力下降，并隨著地層中高Ca低Na、K的流體和地表水的加入，使成礦流體的溫度和鹽度下降，均一溫度由290～411℃，降至162～351℃，鹽度由8.41～11.46%，降至0.53～7.73%的低鹽度流體。流體攜帶金屬元素運移能力下降，成礦物質(zhì)開始沉淀富集，形成礦體。四角羊溝鉛鋅礦床發(fā)育典型的矽卡巖礦物組合（主要為透輝石+透閃石），且礦體多產(chǎn)于侵人體和圍巖（大理巖）的接觸帶，顯示了典型的矽卡巖型礦床特征。

7.結(jié)論

（1）四角羊溝鉛鋅礦體產(chǎn)于矽卡巖帶中，礦床類型為矽卡巖型鉛鋅礦。礦床可以劃分為三個成礦期：矽卡巖期、石英硫化物期、表生期。其中矽卡巖期可分為早期矽卡巖階段、晚期矽卡巖階段和氧化物階段；石英硫化物期又可分為早期硫化物階段和晚期硫化物階段。

（2）四角羊溝礦區(qū)流體包裹體類型相對較簡單，為水溶液兩相包裹體。包裹體顯微測溫表明：早期硫化物階段的包裹體均一溫度范圍在209～411℃之間，鹽度介于3.06～11.46%之間，成礦壓力在1.5～30.2MPa。晚期硫化物階段的包裹體均一溫度范圍在151～396℃之間，鹽度介于0.18～6.30%之間，成礦壓力在0.5～28.8MPa。成礦深度約為0.5～1.1Km，為淺成環(huán)境。

（3）流體明有顯隨溫度下降，鹽度下降的趨勢，顯示流體有后期外來流體的混入，改變了成礦流體的成分和物理化學(xué)性質(zhì)，有利于成礦物質(zhì)的沉淀富集。