遼寧高家堡子銀礦床熱液疊加成礦作用特征及流體來(lái)源分析

王志高，王可勇，韋烈民，李劍鋒，付麗娟

(吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130061)

遼寧高家堡子銀礦床熱液疊加成礦作用特征及流體來(lái)源分析

王志高，王可勇，韋烈民，李劍鋒，付麗娟

(吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130061)

高家堡子銀礦床是19世紀(jì)90年代在遼東地區(qū)發(fā)現(xiàn)并探明的一處大型獨(dú)立銀礦床，賦存于古元古代遼河群大石橋組大理巖中。主要礦石類型為硅化大理巖型和硅質(zhì)巖型；熱液成礦作用分為早期多金屬硫化物-石英階段及晚期銀礦物-石英階段。流體包裹體研究表明，早階段石英中主要發(fā)育氣液兩相原生流體包裹體，均一溫度180～260℃，鹽度4.78%～9.47%，成礦流體屬中溫、低鹽度的H2O-NaCl體系；晚階段石英中主要發(fā)育有氣液兩相原生流體包裹體，均一溫度164.7℃～185.2℃，鹽度2.76%～4.94%，成礦流體屬低溫、低鹽度的H2O-NaCl體系。流體包裹體碳、氫、氧同位素研究表明早階段δDV-SMOW為-90.2‰～-92.6‰，δ18OH2O為2.1‰～4.9‰，δ13CV-PDB為-7.7‰～-17.7‰，反映成礦流體主要來(lái)源為巖漿水，伴隨有少量大氣降水；晚階段δDV-SMOW為-117.1‰～-117.7‰，δ18OH2O為-10.2‰～-11.3‰，表明成礦流體主要來(lái)自大氣降水。因此，高家堡子銀礦床熱液疊加成礦作用流體屬中低溫、低鹽度H2O-NaCl體系，早期以巖漿水為主，晚期主要來(lái)自大氣降水。

成礦流體特征 成礦流體來(lái)源 碳、氫、氧同位素 高家堡子銀礦床 遼寧

Wang Zhi-gao，Wang Ke-yong，Wei Lie-min，Li Jian-feng，F(xiàn)u Li-juan. Hydrothermal superposition mineralization and fluid origin of the Gaojiapuzi silver deposit in Liaoning Province[J]. Geology and Exploration, 2014, 50(6):1076-1086.

高家堡子銀礦床是遼寧省有色地質(zhì)局103隊(duì)在充分研究青城子礦田成礦系列與元素分帶規(guī)律的基礎(chǔ)上，于1990年在青城子鉛鋅礦床外圍東側(cè)遼河群大石橋組第三段大理巖地層中發(fā)現(xiàn)的一獨(dú)立銀礦床。1991～1995年先后完成了普查及勘探工作，證實(shí)其為大型礦床。礦床具規(guī)模大，品位高等特征。由于礦床發(fā)現(xiàn)較晚，相對(duì)研究程度不高，礦床類型及成因仍存在著多種不同的認(rèn)識(shí)，其中遼寧地勘局103隊(duì)提出該礦床系大氣降水與含礦熱鹵水混合流體成礦的成因觀點(diǎn)；姜瑛(1998)通過(guò)對(duì)地球化學(xué)、穩(wěn)定同位素和稀土地球化學(xué)研究， 提出高家堡子銀礦床屬火山噴流-韌性剪切-巖漿熱液疊加礦床，并探討了礦床成因，但未對(duì)熱液疊加期成礦流體來(lái)源進(jìn)行系統(tǒng)研究，僅概述性將其歸結(jié)為巖漿成因熱液；陳江(2001)通過(guò)對(duì)區(qū)域濁積巖建造，銀、金等元素在濁積巖系中的豐度值及其分布特點(diǎn)研究，將其歸為濁積巖型礦床；代軍治等(2006)則通過(guò)對(duì)該礦床流體包裹體研究，認(rèn)為成礦流體經(jīng)歷了早期階段不混溶作用到晚期階段地下水的混合過(guò)程，提出該礦床早期以巖漿熱液成礦為主，晚期有大氣降水參與的認(rèn)識(shí)，但僅從流體包裹體角度研究，缺少充分的定量證據(jù)，不足以推斷其成礦流體來(lái)源。此外，薛春紀(jì)等(2003)采用Rb-Sr和40Ar/39Ar法對(duì)高家堡子銀礦床測(cè)得了一組十分集中的印支中期成礦年齡。銀礦石中石英流體包裹體的Rb-Sr等時(shí)線年齡為234±14 Ma；40Ar/39Ar法測(cè)得晚期硅質(zhì)巖石英年齡tp=238.80±0.60 Ma，等時(shí)線年齡ti=240.35±0.88 Ma。在總結(jié)前人觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，作者對(duì)硅化碎裂大理巖及含銀硅質(zhì)型礦石石英中的碳、氫、氧穩(wěn)定同位素進(jìn)行研究，并結(jié)合流體包裹體巖相學(xué)及顯微測(cè)溫學(xué)特征，分析成礦流體性質(zhì)及來(lái)源，探討礦床成因。

圖1 高家堡子銀礦床礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map of the Gaojiapuzi silver deposit1-白堊紀(jì)火山巖；2-古元古代遼河群蓋縣組；3-古元古代遼河群大石橋組；4-古元古代遼河群浪子山組；5-印支期第二次侵入花崗巖；6-印支期第一次侵入花崗巖；7-中元古代鈉質(zhì)花崗巖；8-古元古代鉀質(zhì)花崗巖；9-斷層； 10-高家堡子銀礦床；11-金礦床；12-城市1-Cretaceous volcanic rocks；2-Gaixian formation，Liaohe group of early proterozoic era；3-Dashiqiao formation，Liaohe group of early proterozoic era；4-Langzishan formation，Liaohe group of early proterozoic era；5-the second time intrusive granite of indosinian；6-the first time intrusive granite of indosinian；7-sodium granite of mesoproterozoic；8-kaligranite of proterozoic era；9-fault；10-Gaojiabuzi silver deposits；11-gold deposit；12-city

1 區(qū)域及礦區(qū)地質(zhì)

高家堡子銀礦床位于青城子礦田東部(圖1)，賦存于古元古代遼河群大石橋組大理巖中；地處遼東裂谷中段，大石橋—草河口斷坳與營(yíng)口—寬甸斷隆的銜接地帶，青城子推復(fù)體滑脫面東側(cè)，榛子溝傾沒(méi)背斜的翹起端，南臨大項(xiàng)子花崗巖，東有尖山子斷裂。

區(qū)域主要出露地層有下元古界遼河群于家堡子組、浪子山組、大石橋組和蓋縣組，上元古界震旦系釣魚(yú)臺(tái)組，中生界侏羅系小東溝組以及新生界第四系，而高家堡子礦區(qū)及其附近主要發(fā)育遼河群大石橋組三段及蓋縣組下部巖層。大石橋組三段分為四、五兩個(gè)巖性層，三段四層下部為斜長(zhǎng)淺粒巖、中部為白云石大理巖、上部為石榴石矽線石云母片巖，總體厚度達(dá)30 m～80 m；三段五層以白云石大理巖為主，上部局部夾方柱石大理巖、中下部夾薄層矽線石云母片巖，層厚20 m～100 m，是銀礦化的主要賦礦層位。蓋縣組下段地層主要巖性為黑云母片巖、矽線石云母片巖、黑云變粒巖等，層厚150 m～500 m。

區(qū)域構(gòu)造十分發(fā)育，主要分布以東西向?yàn)橹黧w的線性褶皺構(gòu)造，斷裂構(gòu)造次之。區(qū)內(nèi)主要褶皺構(gòu)造為高家堡子背斜，它為區(qū)域性東西向榛子溝復(fù)背斜的次級(jí)褶皺，核部主要為蓋縣組地層，兩翼為大石橋組地層，軸向北西，軸面產(chǎn)狀：230°∠75°，樞紐產(chǎn)狀320°∠14°。背斜南西翼地層產(chǎn)狀較緩，總體走向70°～80°，傾向北西，傾角10°～15°；北東翼地層產(chǎn)狀較陡，總體走向280°～330°，傾向北東，傾角20°～35°，局部達(dá)40°～50°。該背斜對(duì)區(qū)內(nèi)銀礦體的產(chǎn)出起著重要控制作用，是區(qū)內(nèi)重要的控礦構(gòu)造之一。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，依走向分為近EW、NW、NE及近NS向四組，它們形成于不同時(shí)期，按與成礦作用關(guān)系分為成礦前、成礦期及成礦后斷裂。

成礦前斷裂：形成于成礦作用之前，規(guī)模較大，為礦區(qū)一級(jí)斷裂。代表性的為尖山子斷裂南起楊家?guī)X，經(jīng)礦區(qū)向北西方向延伸至白云金礦區(qū)，全長(zhǎng)約15～20 km，寬10～20 m，最寬可達(dá)180 m。該斷裂總體走向NW330°，局部近NS，傾向NE，傾角60°～80°。斷裂帶內(nèi)巖石發(fā)育強(qiáng)烈的片理化、石墨化、泥化，靠近尖山子地段發(fā)育大理巖角礫。斷裂帶早期韌性變形特征明顯，晚期脆性破裂疊加發(fā)育，因此帶內(nèi)巖石片理化及小褶皺發(fā)育。微量元素分布特征表明金、銀、砷元素與之關(guān)系較為密切，鉛、鋅、銅元素與之關(guān)系不大。化探次生暈資料表明在其邊部幾百m范圍內(nèi)，存在金的低緩異常帶，說(shuō)明該斷裂帶與銀、金成礦有一定的內(nèi)在聯(lián)系。

成礦期斷裂：以近EW向?yàn)橹?，為區(qū)內(nèi)主要控礦斷裂構(gòu)造，主要有如下四條：

Ⅰ號(hào)含礦斷裂帶：位于蓋縣組片巖與大石橋三段五層大理巖的接觸部位，延長(zhǎng)1400 m延深200～600 m；其總體產(chǎn)狀與地層近于一致，走向NE70°～80°，傾向N，傾角25°，其內(nèi)產(chǎn)有Ⅰ號(hào)礦體。Ⅱ號(hào)含礦斷裂帶：發(fā)育于大石橋組三段五層大理巖與三段四層片巖之間的過(guò)渡部位，長(zhǎng)1400 m,寬2～25 m，傾向延深300 m，其總體產(chǎn)狀與地層近于一致，走向70°～80°，傾向N，傾角25°。帶內(nèi)巖石破碎強(qiáng)烈，并發(fā)育石墨化、毒砂化、硅化、黃鐵礦化，控制了Ⅱ號(hào)礦體產(chǎn)出。Ⅲ號(hào)含礦斷裂帶：沿大石橋組三段四層白云石大理巖與石榴石云母片巖過(guò)渡帶產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層基本一致，長(zhǎng)1000余m，寬2～10 m，延深300 m, 帶內(nèi)巖石破碎強(qiáng)烈，片理化、石墨化發(fā)育，控制了區(qū)內(nèi)Ⅲ號(hào)礦體的產(chǎn)出。Ⅳ號(hào)含礦斷裂帶：發(fā)育于蓋縣組底部黑云母變粒巖中，長(zhǎng)200 m，寬2～4 m，延深150 m；其產(chǎn)狀與地層基本一致，總體走向80°，傾向北，傾角20°左右，控制了Ⅳ號(hào)礦體的產(chǎn)出。

成礦后斷裂：區(qū)內(nèi)NE及NW向兩組斷裂多切錯(cuò)礦體，因而主要形成于成礦以后，屬成礦后斷裂，對(duì)礦體起不同程度的破壞作用。

礦區(qū)南部出露呂梁期大項(xiàng)子斜長(zhǎng)花崗巖體，北西方向4.5 km處發(fā)育印支期新嶺斑狀黑云母花崗巖，而在礦區(qū)內(nèi)無(wú)大的巖漿侵入體出露，僅見(jiàn)少量脈巖，主要類型有花崗斑巖和煌斑巖脈二種，多沿著NE向和EW向的斷裂構(gòu)造貫入，在采場(chǎng)內(nèi)可見(jiàn)煌斑巖脈穿切礦體現(xiàn)象。

2 礦床特征

2.1 礦體特征

礦區(qū)范圍內(nèi)已發(fā)現(xiàn)4條礦化帶，共圈定出8個(gè)不同規(guī)模銀礦體 (圖2) 。礦體分布受層間破碎帶構(gòu)造控制，主要賦存于大石橋組三段四層、五層巖性過(guò)渡帶及層間斷裂帶部位，其次賦存于蓋縣組底部黑云變粒巖中。由于礦體的形成明顯受層間斷裂構(gòu)造、圍巖性質(zhì)、韌性剪切、巖漿熱液疊加作用的影響，故礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀均比較復(fù)雜，呈似層狀、透鏡狀或扁豆?fàn)町a(chǎn)出。礦體控制長(zhǎng)度150 m～1300 m，延深80 m～300 m，厚0.51 m～11.63 m，其總體走向70°～80°，傾向北西，傾角20°～30°，銀礦石最高品位可達(dá)8700×10-6，平均品位312.43 ×10-6。

2.2 礦石特征

礦區(qū)銀礦石分為硅化碎裂大理巖型和硅質(zhì)巖型兩類。前者礦石礦物成分復(fù)雜，主要金屬礦物有黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦，次為黃銅礦、毒砂。微量金屬礦物為深紅銀礦、硫銅銀礦、硫銻銅銀礦、六方銻銀礦等。脈石礦物主要為方解石、石英、白云石，礦石常具交代殘余結(jié)構(gòu)(圖3d、e)、壓裂結(jié)構(gòu)(圖3a)、乳濁狀結(jié)構(gòu)(圖3f)和骸晶結(jié)構(gòu)(圖3c)。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、浸染狀(圖3b)構(gòu)造為主；后者礦石礦物成分簡(jiǎn)單，主要為自然銀，脈石礦物主要為石英、方解石，常見(jiàn)礦石構(gòu)造主要有晶簇晶洞構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。

2.3 成礦期次階段劃分

已有研究表明高家堡子銀礦床主要經(jīng)歷了沉積變質(zhì)及熱液疊加兩期成礦作用(代軍治，2005；劉先利，2000；王可勇，2008；姜瑛，1998)。本次野外研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)銀礦體主要呈似層狀沿層間破碎帶產(chǎn)出，礦化類型分為硅化碎裂大理巖型及硅質(zhì)巖型，在同一礦體內(nèi)兩種礦化類型同時(shí)存在?？臻g上，礦體中心部位多為硅質(zhì)巖型礦化(圖4a)，其內(nèi)晶洞發(fā)育，晶洞內(nèi)見(jiàn)有晶簇狀石英及大量銀礦物(圖4b、c)；向外則轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌榱汛罄韼r型礦化(圖4d)，兩者之間呈漸變過(guò)渡關(guān)系，且硅化碎裂大理巖礦體被硅質(zhì)巖型礦體中的硅化石英脈所穿切(圖4e)。礦物組合上，硅化碎裂大理巖型礦化發(fā)育黃鐵礦及少量的閃鋅礦、方鉛礦(圖4f)，局部見(jiàn)塊狀方鉛礦閃鋅礦化，而硅質(zhì)巖型礦化主要發(fā)育銀礦物，少見(jiàn)其它類型硫化物。由此分析，區(qū)內(nèi)銀礦化主要通過(guò)含礦熱液交代碎裂大理巖而成，早期形成硅化碎裂大理巖，伴有多種金屬硫化物沉淀，少量銀礦物分散賦存于硫化物礦物中；隨著熱液交代作用的進(jìn)一步發(fā)展，碎裂大理巖完全轉(zhuǎn)化為硅質(zhì)巖，伴有大量銀礦物的沉淀。因此，區(qū)內(nèi)熱液成礦作用由早到晚分為多金屬硫化物-石英及銀礦物-石英兩個(gè)階段。

圖2 高家堡子銀礦床8號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖(據(jù)汪建宇等，2012修改)Fig.2 Cross section of No. 8 exploration line of Gaojiapuzi silver deposit(modified of from wang et al.,2012)1-大理巖；2-片巖；3-黑云片巖；4-淺粒巖；5-大石橋組三段四層斜長(zhǎng)淺粒巖；6-大石橋組三段五層白云石大理巖；7-大石橋組三段四層石榴黑云片巖；8-大石橋組三段四層白云石大理巖；9-蓋縣組大理巖；10銀礦體；11-地層界線；12-鉆孔及編號(hào)1-marble；2-schist；3-biotite- schist；4-leptite；5-anorthose-leptite of the fourth layer of the third section in Dashiqiao formation；6-dolomite-marble of the fifth layer of the third section in Dashiqiao formation；7-garnet-biotite-schist of the fourth layer of the third section in Dashiqiao formation；8-dolomite-marble of the fourth layer of the third section in Dashiqiao formation；9-marble in Gaixian formation；10-silver ore body；11-stratigraphic boundary；12-drill and number

3 流體包裹體特征

在對(duì)礦床地質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)野外研究的基礎(chǔ)上，主要采集礦區(qū)多金屬硫化物-石英階段硅化碎裂大理巖及銀礦物-石英階段硅質(zhì)巖兩種典型代表性礦石，并對(duì)兩類礦石石英中發(fā)育的流體包裹體進(jìn)行了系統(tǒng)的巖相學(xué)及顯微測(cè)溫研究。流體包裹體測(cè)試研究工作均在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地質(zhì)流體實(shí)驗(yàn)室完成，其中流體包裹體巖相學(xué)觀察使用儀器為德國(guó)Carl Zeiss Axiolab型顯微鏡；流體包裹體測(cè)溫工作使用儀器為英國(guó)Linkam THMSG-600型冷熱兩用臺(tái)，分析精度<31℃時(shí)誤差為±0.1℃，>200℃時(shí)誤差為±2℃

多金屬硫化物-石英階段

該階段硅化碎裂大理巖型礦石石英中主要發(fā)育氣液兩相原生流體包裹體，包裹體大小在5μm～15 μm之間，氣液比為10%～15%(圖5 a、b、c、d)，多數(shù)在10%左右。冷凍-升溫過(guò)程中，測(cè)得該類包裹體冰點(diǎn)溫度為-2.9～-5.7℃，依相應(yīng)公式(Hall等，1988)計(jì)算求得相應(yīng)流體鹽度為4.78%～9.47%Nacl(圖6c)；此類包裹體以均一至液相方式為主，均一溫度變化范圍為180℃～260℃(圖6d)，投圖(據(jù)Bodnar，1993)得到流體密度為0.87～0.92 g/cm3(圖7a)。

銀礦物-石英階段

圖3 高家堡子銀礦石顯微照片F(xiàn)ig.3 Photomicrograph of Gaojiabuzi silver ore a-黃鐵礦的壓碎結(jié)構(gòu)；b-礦石中浸染狀黃鐵礦；c-閃鋅礦交代方鉛礦呈骸晶結(jié)構(gòu)；d、e-閃鋅礦交代方鉛礦；f-黃銅礦在閃鋅礦中呈固溶體分離的乳滴狀形態(tài)；Py-黃鐵礦；Sp-閃鋅礦；Gn-方鉛礦；Ccp-黃銅礦a-crush texture of pyrite；b-disseminated pyrite；c-skeleton texture；d，e-znic replace galena；f-dropwise form of chalcopyrite in zinc mineral；Py-pyrite；Sp-znic；Gn-galena；Ccp- chalcopyrite

圖4 含銀硅質(zhì)巖與硅化碎裂大理巖型礦石特征及相互關(guān)系Fig.4 The ore characteristic and interrelation of argentiferous silicalite type and silicified cataclastic marble type a-晶洞發(fā)育的含銀硅質(zhì)巖型礦化；b-含銀硅質(zhì)巖型礦石晶洞中生長(zhǎng)的石英晶簇；c-含銀硅質(zhì)巖型礦石晶洞內(nèi)充填的自然銀；d-礦體外圍硅化碎裂大理巖型礦石及包裹的黃鐵礦；e-硅化石英脈穿切外側(cè)的硅化碎裂大理巖型礦體；f-硅化碎裂大理巖中共生的多金屬硫化物；Qtz-石英；Py-黃鐵礦；Ccp-黃銅礦；Sp-閃鋅礦；Gn-方鉛礦a-mineralization of argentiferous silicalite type with many geodes；b-quartz druses developed in the geode of silver ore of argentiferous silicalite type；c-silver fill the geode of silver ore of argentiferous silicalite type；d-the pyrite in the ore of silicified cataclastic marble type e. silicified quartz；e-silicified quartz vein cut the orebody of argentiferous silicalite type；f-the symbiotic polymetallic sulfide in silicified cataclastic marble；Qtz-quartz；Py-pyrite；Ccp-chalcopyrite；Sp-znic；Gn-galena

圖5 礦石石英中氣液兩相原生流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.5 Photomicrograph of aqueous two-phase primary fluid inclusion in quartz of ore a、b、c、d-多金屬硫化物-石英階段氣液兩相原生流體包裹體；e、f、g、h-銀礦物-石英階段氣液兩相原生流體包裹體a,b,c,d-aqueous two-phase primary fluid inclusion of polymetallic sulfide-quartz stage； e,f,g,h-aqueous two-phase primary fluid inclusion of silver mineral-quartz stage

該階段硅質(zhì)巖型礦石石英中主要發(fā)育氣液兩相原生流體包裹體，包裹體長(zhǎng)軸長(zhǎng)一般在8μm～15 μm之間，氣液比為10%～15%(圖5e、f、g、h)，多數(shù)在10%左右。冷凍-升溫過(guò)程中，測(cè)得該類包裹體冰點(diǎn)溫度為-1.6～-3℃，依相應(yīng)公式(Hall等，1988)計(jì)算求得相應(yīng)流體鹽度為2.76%～4.94%Nacl(圖6a)；此類包裹體以均一至液相方式為主，均一溫度變化范圍為164.7～178.2℃(圖6b)，投圖(據(jù)Bodnar，1993)得到流體密度為0.90～0.92 g/cm3(圖7b)。

4 流體包裹體碳、氫、氧同位素特征

通過(guò)顯微鏡薄片及流體包裹體研究挑選出10件石英樣品，其中GJ-7a、b，GJ-8a、b，GJ-9a、b，GJ-10a、b為多金屬硫化物-石英階段樣品，GJ-6a、b為銀礦物-石英階段樣品，將樣品粉碎至40～60目，經(jīng)篩分、清洗曬干、磁選后，在雙目鏡下挑選，得到純度為99%的單礦物樣品。質(zhì)譜分析樣品的制備過(guò)程如下：

石英中氧同位素分析。將挑選的樣品研磨至200目左右，放入恒溫電熱干燥箱在105℃下烘干，去除吸附水，在分析天平上稱取5 mg～10 mg左右的樣品，在真空條件下于500℃～680℃與純BrF5進(jìn)行恒溫反應(yīng)釋放出O2，用冷凍法分離生成的SiF4、BrF3等雜質(zhì)組分，收集純凈的O2氣體，于700℃在鉑催化劑的作用下與石墨恒溫反應(yīng)生成CO2氣體，冷凍收集生成的CO2氣體，進(jìn)行同位素質(zhì)譜測(cè)試。

石英礦物流體包裹體碳同位素測(cè)試。將石英樣品烘干，置于真空系統(tǒng)，逐步加熱，抽走次生包裹體爆裂產(chǎn)生的氣體，然后加熱至600℃使包裹體爆裂，用組合冷阱分離出CH4、CO2氣體，進(jìn)行同位素質(zhì)譜測(cè)試。

石英礦物流體包裹體氫同位素測(cè)試。通過(guò)真空熱爆法打開(kāi)包裹體，分離獲得水；將水試樣在真空條件下通過(guò)加熱到400℃的裝有Zn粒和SiO2的反應(yīng)爐，水立即分解產(chǎn)生H2氣體，用活性炭在液氮冷凍下收集H2，進(jìn)行同位素質(zhì)譜測(cè)試。

質(zhì)譜測(cè)試均在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成，采用MAT253型質(zhì)譜測(cè)試，分析精度好于0.005%。碳同位素δ13C以PDB標(biāo)準(zhǔn)報(bào)出,δD和δ18O以SMOW標(biāo)準(zhǔn)報(bào)出。分析結(jié)果見(jiàn)表1。

圖6 流體包裹體均一溫度、鹽度直方圖Fig.6 Histograms of homogeneous temperature and salinity of fluid inclusion a-銀礦物-石英階段石英中流體包裹體鹽度直方圖；b-銀礦物-石英階段石英中流體包裹體均一溫度直方圖；c-多金屬硫化物-石英階段石英中流體包裹體鹽度直方圖；d-多金屬硫化物-石英階段石英中流體包裹體均一溫度直方圖a-histograms of salinity of aqueous two-phase fluid inclusions in quartz of silver mineral-quartz stage；b-histograms of homogeneous temperature of aqueous two-phase fluid inclusions in quartz of silver mineral-quartz stage；c-histograms of salinity of aqueous two-phase fluid inclusions in quartz of polymetallic sulfide-quartz stage；d-histograms of homogeneous temperature of aqueous two-phase fluid inclusions in quartz of polymetallic sulfide-quartz stage

圖7 流體包裹體均一溫度-鹽度-密度關(guān)系圖Fig.7 Relationship among homogenization temperature，salinity and density of fluid inclusions a-多金屬硫化物-石英階段；b-銀礦物-石英階段a-polymetallic sulfide-quartz stage；b-silver mineral-quartz stage

多金屬硫化物-石英階段石英中δ13CV-PDB變化范圍為-7.7‰～-17.7‰，δDV-SMOW主要集中在-90.2‰～-92.6‰，δ18OV-SMOW約為15‰ ～17.1‰，依據(jù)水巖反應(yīng)公式計(jì)算相應(yīng)的δ18OH2O-SMOW為2.1‰～4.9‰，在體系δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW中投點(diǎn)落于海相碳酸鹽巖溶解作用和沉積有機(jī)物脫羥基作用所形成的范圍內(nèi)；體系δDSMOW～δ18OH2O中投點(diǎn)落于金銅系列巖漿水附近。

表1 高家堡子銀礦床石英流體包裹體C、H、O同位素分析結(jié)果Table1 The C.H.O isotope analysis results of fluid inclusion in quartz of Gaojiabuzi silver deposit

注：根據(jù)鄭永飛等(2000)的公式：δ18OV-SMOW/‰-δ18OH2O -SMOW/‰=3.38×106/T2-2.9計(jì)算(式中T為均一溫度的絕對(duì)溫度值)。

銀礦物-石英階段石英中δDV-SMOW約為-117‰，δ18OV-SMOW為3.3‰～3.4‰，依據(jù)水巖反應(yīng)公式計(jì)算相應(yīng)的δ18OH2O-SMOW為-10.2‰～-11.3‰，在體系δDSMOW-δ18OH2O中投點(diǎn)落于雨水線右側(cè)附近。

5 流體來(lái)源討論

很多地質(zhì)學(xué)者曾對(duì)此礦床成因機(jī)制進(jìn)行過(guò)研究，但對(duì)成礦流體來(lái)源、性質(zhì)及演化過(guò)程研究較少，且以往沒(méi)有充足的定量證據(jù)來(lái)證明其流體來(lái)源。筆者則通過(guò)碳、氫、氧穩(wěn)定同位素地球化學(xué)及流體包裹體特征為其提供出充分的解釋。

成礦流體作為成礦元素遷移的介質(zhì)，其來(lái)源是研究礦床成因的關(guān)鍵。多金屬硫化物-石英階段礦石石英中主要發(fā)育有氣液兩相原生流體包裹體，成礦體系為中溫(190℃±)、低鹽度(6.5%±)體系；銀礦物-石英階段礦石石英中主要發(fā)育有氣液兩相原生流體包裹體，成礦體系為低溫度(165℃±)、低鹽度(3.5%±)體系，反應(yīng)了成礦流體從中溫、低鹽度向低溫、低鹽度的持續(xù)演化過(guò)程。

礦石石英中的碳、氧同位素組成是示蹤成礦流體來(lái)源的有效手段(鄭永飛等,2000)。成礦熱液中碳主要有3方面來(lái)源：① 地幔射氣或巖漿來(lái)源，地幔射氣和巖漿來(lái)源的碳同位素組成δ13CV-PDB變化范圍分別為-5‰～-2‰和-9‰～-3‰(Taylor，1986)；② 沉積巖中碳酸鹽巖的脫氣或含鹽鹵水與泥質(zhì)巖相互作用，這種來(lái)源的碳同位素組成具有重碳同位素的特征，δ13CV-PDB變化范圍為-2‰～+3‰，海相碳酸鹽δ13CV-PDB大多數(shù)穩(wěn)定在0‰左右(Veizeretal，1980)；③ 各種巖石中的有機(jī)碳，有機(jī)碳一般富集12C，因而碳同位素組成很低，δ13CV-PDB變化范圍為-30‰～-15‰，平均為-30‰(Ohmoto，1972)。高家堡子銀礦床熱液疊加期多金屬硫化物-石英階段成礦流體的δ13CV-PDB為-7.7‰～-17.7‰，具多源特征；碳、氧同位素組成較為穩(wěn)定，δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW圖(圖8a)中碳、氧同位素投于海相碳酸鹽巖溶解作用和沉積有機(jī)物脫羥基作用所形成的范圍內(nèi)，指示成礦流體中碳主要來(lái)自圍巖和巖漿水，在一定溫度下巖漿熱液發(fā)生對(duì)流，與碳酸鹽巖圍巖和有機(jī)質(zhì)發(fā)生作用，使流體中的碳具有巖漿、有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽巖碳的多元性質(zhì)。

水是成礦流體的基本組分，形成礦床的成礦流體可能來(lái)自大氣降水、海水、初生水、巖漿水、封存水(包括深成熱鹵水和油田水)(陳駿等，2004；韓吟文等，2003)，成礦流體的氫、氧同位素組成是區(qū)分不同來(lái)源水的重要示蹤劑。礦床多金屬硫化物-石英階段流體δDv-SMOW主要集中在-90.2‰～-92.6‰，根據(jù)水巖反應(yīng)關(guān)系計(jì)算獲得δ18OH2O約為2.1‰～4.9‰，投影至δDSMOW～δ18OH2O圖中(圖8b)，分析結(jié)果顯示投影點(diǎn)大部分落在金銅系列巖漿水附近，說(shuō)明其成礦流體以巖漿水為主，有少量大氣降水混合。此外，從時(shí)代上分析，早期礦石成礦年齡為234±14 Ma；晚期硅質(zhì)巖石英年齡tp=238.80±0.60 Ma，等時(shí)線年齡ti=240.35±0.88 Ma，這與區(qū)內(nèi)印支期的構(gòu)造-巖漿事件時(shí)代相對(duì)應(yīng)(代軍治，2006)，表明成礦作用與印支期巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，亦說(shuō)明成礦流體主要來(lái)源于印支期巖漿熱液。礦床銀礦物-石英階段流體δDV-SMOW約為-117‰，根據(jù)水巖反應(yīng)關(guān)系計(jì)算相應(yīng)δ18OH2O為-10.2‰～-11.3‰。在δDSMOW-δ18OH2O圖解中(圖8b)，投影至雨水線右側(cè)，流體中氧同位素具有明顯向雨水線發(fā)生漂移后的特征，即大氣降水與巖石進(jìn)行水-巖反應(yīng)的特征，從多金屬硫化物-石英階段到銀礦物-石英階段，其流體中氧同位素變化范圍較大，說(shuō)明伴隨成礦作用的持續(xù)，在成礦晚期混有大量的大氣降水。

圖8 高家堡子銀礦床石英流體包裹體碳氧、氫氧同位素關(guān)系圖(據(jù)張理剛1985)Fig.8 The δ13CV-PDB -δ18OV-SMOW (a) and δD -δ18OH2O(b) composition maps of fluid inclusions in quartz of Gaojiabuzi silver deposit(after Zhang,1985)

綜上所述，高家堡子銀礦床熱液疊加期多金屬硫化物-石英階段成礦流體來(lái)源主要以印支期巖漿水為主，伴有少量的大氣降水；晚期銀礦物-石英階段大氣降水逐漸占主導(dǎo)地位，為成礦流體的主要來(lái)源。

6 礦床成因

在印支期巖漿活動(dòng)中，成礦物質(zhì)隨著巖漿熱液的析出，多以絡(luò)合物的形式進(jìn)入熱液，形成含礦熱液。由于含礦熱液存在于地下較深、溫度梯度小且較封閉的裂隙系統(tǒng)中，故引起巖漿熱液沿裂隙自下而上運(yùn)移，在運(yùn)移過(guò)程中不斷與圍巖礦源層發(fā)生水-巖反應(yīng)，淋濾、萃取礦源層中的銀金等成礦組分，使熱液中金屬組分含量升高，形成成礦物質(zhì)具有來(lái)自巖漿熔體與圍巖雙重特點(diǎn)的含礦熱液。這在前文δ13CV-PDB-δ18OH2O圖解上，利用碳同位素示蹤手段，充分的解釋了這一過(guò)程的存在。此外，根據(jù)上文δDSMOW～δ18OH2O圖解中早期階段氫、氧同位素投影于巖漿水與大氣降水混合位置及流體包裹體均一溫度(180℃～260℃)、鹽度(4.78%～9.47%)特征，說(shuō)明伴隨巖漿熱液的運(yùn)移，大氣降水沿圍巖的裂隙、孔隙不斷滲透，在大石橋組及蓋縣組的層間破碎帶中同巖漿熱液混合，促使原有巖漿熱液溫度、PH值等物化條件急劇改變，造成含礦熱液中絡(luò)合物穩(wěn)定性的破壞。由于礦物沉淀的先后順序符合晶格能降低這一地球化學(xué)規(guī)律，因此，閃鋅礦、方鉛礦等多金屬硫化物首先形成，銀、金的硒化物、碲化物隨后沉淀。這就構(gòu)成了多金屬硫化物-石英階段以含銀碎裂大理巖為主體的銀金多金屬礦床。

然而，礦床的形成并非就此而止，根據(jù)上文δDSMOW～δ18OH2O圖解中銀礦物-石英階段氫、氧同位素投影于大氣降水附近及流體包裹體均一溫度(164.7℃～178.2℃)、鹽度(2.76%～4.94%)均較早階段有所降低這一特征，說(shuō)明隨著印支-燕山期巖漿活動(dòng)的減弱，巖漿作用逐漸消退，大氣降水急劇增強(qiáng)，在各種地質(zhì)作用條件下，滲入地下并逐漸向大石橋組地層匯聚，并發(fā)生滲透和循環(huán)對(duì)流，在地溫梯度、巖體余熱作用下不斷增溫，加速了從圍巖及早期礦體中淋濾出大量銀元素等成礦物質(zhì)并伴隨著同位素平衡交換，形成富含銀、硅元素的含礦熱液，在以后的對(duì)流流動(dòng)過(guò)程中，含礦熱液由碎裂大理巖礦體邊緣逐漸向礦體中心部位遷移，并在早期形成的碎裂大理巖裂隙及晶洞中沉積成礦，形成品位較高且晶洞晶簇構(gòu)造極為發(fā)育的含銀硅質(zhì)巖型礦體。

由此得出，高家堡子銀礦床并非一簡(jiǎn)單的巖漿熱液或大氣降水熱液成礦，而是在早期巖漿熱液成礦作用的基礎(chǔ)上，晚期大氣降水使早期礦體中銀元素等浸出-活化-轉(zhuǎn)移而富集成礦。

7 結(jié)論

(1) 依據(jù)礦物共生組合、礦石組構(gòu)及礦脈穿切關(guān)系，將高家堡子銀礦床熱液疊加期成礦作用劃分為早晚2個(gè)階段：多金屬硫化物-石英階段及銀礦物-石英階段。

(2) 多金屬硫化物-石英階段石英中主要發(fā)育有氣液兩相原生流體包裹體，均一溫度180～260℃、鹽度4.78%～9.47%，成礦流體屬中溫、低鹽度的H2O-NaCl體系類型；銀礦物-石英階段石英中主要發(fā)育有氣液兩相原生流體包裹體，均一溫度164.7～185.2℃，鹽度2.76%～4.94%，成礦流體屬低溫、低鹽度的H2O-NaCl體系類型。

(3) 高家堡子銀礦床熱液疊加成礦作用流體早階段以巖漿水為主，晚階段主要來(lái)自大氣降水。

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Hydrothermal Superposition Mineralization and Fluid Origin of the Gaojiapuzi Silver Deposit in Liaoning Province

WANG Zhi-gao，WANG Ke-yong，WEI Lie-min，LI Jian-feng，F(xiàn)U Li-juan

(CollegeofEarthScience，JilinUniversity，Changchun130061)

The Gaojiabuzi silver deposit is a large silver-dominating deposit that was discovered and proved in recent years in Liaoning Province. It occurs in marble strata of the Dashiqiao Formation，Liaohe Group of Early Proterozoic Era. There are two main kinds of ores in the mining area，which are silicified cataclastic marble type and siliceous rocks type. Hydrothermal mineralization is divided into early and late stages，which are the polymetallic sulfide-quartz stage and silver mineral-quartz stage, respectively. Systematic study on fluid inclusions reveals that there is one type of primary fluid inclusions existing in quartz of the former kind of ore，which is two-phase aqueous fluid inclusions，with uniform temperature 180 ～ 260℃ and 4.78% ～ 9.47% salinity. Its ore-forming fluids are of medium temperature and low salinity H2O-NaCl system type. In the quartz of later stage, developed liquid two-phase fluid inclusions with uniform temperature 164.7～185.2 ℃ and 2.76% ～ 4.94% salinity. Its ore-forming fluids are of low temperature and low salinity H2O-Nacl system. Isotopic studies of carbon，hydrogen and oxygen show that in the early stage the δDV-SMOWwas 90.2 ‰～92.6 ‰，δ18OH2Owas 2.1‰～4.9‰，δ13CV-PDBis -7.7‰～-17.7‰，reflecting the main source of ore-forming fluid is the indosinian magma water，accompanied by a small amount of meteoric water. In the late stage, δDV-SMOWwas-117.1‰～-117.7‰，δ18OH2O-10.2‰ ～-11.3‰，suggesting that the ore-forming fluid was mainly meteoric water. Therefore，the ore-forming fluid of hydrothermal superimposed mineralization in the Gaojiapuzi silver deposit belongs to a middle-low temperature and low salinity H2O-NaCl system，and in the early stage it was dominated by magmatic water，and in the later stage it mainly came from meteoric water.

ore-forming fluid，origin of ore-forming fluid，carbon，hydrogen and oxygen isotopes, Gaojiapuzi silver deposit，Liaoning

2014-07-21；[修改日期]2014-10-15；[責(zé)任編輯]郝情情。

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(編號(hào)：1212011120156)資助。

王志高(1990年-)，男，2013級(jí)碩士研究生，主要從事礦床學(xué)、巖石學(xué)、礦物學(xué)方面研究。E-mail：1252437999@qq.com。

王可勇(1965年-)，男，教授，從事礦床學(xué)、流體包裹體地球化學(xué)方面研究。E-mail：wkyong@163.com。

P617

A

0495-5331(2014)06-1076-11