內(nèi)蒙古綏和查干地區(qū)多金屬礦床流體包裹體研究

徐然，孫俊俊，葛夢春，謝德凡

(1.魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟(jì)寧　272100；2．南京大學(xué)，江蘇 南京　210000；3．中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢　430074)

內(nèi)蒙古綏和查干地區(qū)多金屬礦床流體包裹體研究

徐然1，孫俊俊2，葛夢春3，謝德凡3

(1.魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟(jì)寧272100；2．南京大學(xué)，江蘇 南京210000；3．中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢430074)

內(nèi)蒙古綏和查干銅鉛鋅多金屬礦床是典型的熱液礦床，處于大興安嶺成礦帶南段、內(nèi)蒙古二連-東烏旗鐵銅鉬多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)。該文對礦床中流體包裹體進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，礦床劃分為2個成礦期次：早階段屬中高溫(320～380℃)；晚階段屬中低溫(140～160℃)。包裹體的捕獲溫度也存在2個高峰期，礦床屬于中—高溫?zé)嵋旱V床。鹽度也存在2個高峰范圍，第一個高峰范圍在0～4%之間；第二個高峰范圍在5%～9.6%之間。流體壓力范圍介于22.6～101.4MPa，均值為59.9MPa，成礦的平均深度為當(dāng)時地表以下1.95km，屬中深成礦床，成礦流體具有中—高溫至中—低鹽度性質(zhì)。2個成礦期次和礦區(qū)的2次構(gòu)造運動相對應(yīng)，礦體定位受斷裂構(gòu)造控制，屬于典型的斷控脈狀礦床。

多金屬礦；流體包裹體；成礦期次;內(nèi)蒙古綏和查干

引文格式：徐然，孫俊俊，葛夢春，等.內(nèi)蒙古綏和查干地區(qū)多金屬礦床流體包裹體研究[J].山東國土資源，2015，31(3)：1-6.XU Ran, SUN Junjun, GE Mengchun，etc.Study on Fluid Inclusions in Polymetallic Deposit in Suihechagan Area of Inner Mongolia[J].Shandong Land and Resources,2015，31(3)：1-6.

0　引言

該文基本素材來源于1∶5萬杭嘎拉土烏拉等5幅區(qū)調(diào)項目，工作區(qū)位于內(nèi)蒙古高原北緣中蒙邊境地區(qū)，行政區(qū)劃屬內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟東烏珠穆沁旗管轄。區(qū)內(nèi)地勢北高南低，主要為低山丘陵區(qū)，其余為平緩草原區(qū)，一般1000～1300m，相對高差約450m。北部溝谷比較發(fā)育，但切割不深，無常年地表徑流，交通便利。

原126隊和內(nèi)蒙地調(diào)院曾進(jìn)行較為詳細(xì)的普查工作，并發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)品位的礦化點，但是對于其成礦期次、溫壓條件等都未作系統(tǒng)的研究。選擇東烏旗阿拉坦合力綏和查干地區(qū)的巖漿巖與地層接觸部位及構(gòu)造斷裂帶集中區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的填圖，采集野外礦化樣品，合理選擇脈石礦物并對其流體包裹體成分進(jìn)行研究，有助于認(rèn)識該礦床的流體演化及成礦過程，再結(jié)合物化遙等的實測數(shù)據(jù)綜合分析還可以為該礦床的進(jìn)一步勘探和開發(fā)提供理論依據(jù)[1]。

1　銅鉛鋅多金屬礦點概況

1.1礦區(qū)地質(zhì)概況

綏和查干多金屬礦處于二連-東烏旗鐵銅鉬多金屬成礦帶上，成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越，各類金屬礦床(點)和找礦預(yù)查區(qū)星羅棋布(圖1)。華力西期強(qiáng)烈的造山作用造就了該區(qū)華力西期規(guī)模宏大的NE向構(gòu)造-巖漿巖帶的存在；印支期以后，由于受濱西太平洋構(gòu)造活動的影響，該區(qū)自中侏羅世以來，進(jìn)入到大興安嶺構(gòu)造巖漿巖帶的范疇，中生代火山巖及花崗巖(含脈巖)發(fā)育。

圖1　測區(qū)所處成礦區(qū)帶位置圖(據(jù)邵積東，2009)

1.2礦點地質(zhì)概況

礦點位于東烏旗阿拉坦合力公社北東31km處。西北部出露地層為晚泥盆世安格爾音烏拉組褐黃色、灰褐色長石石英砂巖夾粉砂巖，在礦區(qū)內(nèi)呈單斜產(chǎn)出。巖石普遍見有硅化、綠簾石化。

東南出露地層為一套晚石炭世寶力高廟組灰綠、灰紫色安山巖，巖石普遍可見綠簾石化、硅化，與西北部安格爾音烏拉組呈斷層接觸，由于構(gòu)造影響巖石破碎強(qiáng)烈。

1.3礦化特征

礦化范圍只限于構(gòu)造破碎帶中，不受巖性控制。成礦帶總體呈NE向，但單個礦體(或礦化帶)受NW—SE向次級羽狀張裂隙控制。含礦熱液沿NE向主干斷裂運移上升而充填于其兩側(cè)的次級羽狀張裂隙中。該礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)15條褐鐵礦化帶，寬一般為5～10m，最寬16m，長一般290～550m，在晚石炭世寶力高廟組安山巖中的產(chǎn)狀，一般傾向為NE 45°，傾角80°左右(圖2)。

可見兩期石英脈，其中一期被另一期所切割，顯示先后關(guān)系，脈體寬20cm，脈壁處為致密塊狀或晶簇狀，寬5cm，脈中為板狀，厚1～2mm，呈垂直脈走向分布，板間有褐色粉末，推測為氧化鐵粉末，可能有原生礦存在。

1.4礦物生成順序

毒砂自形晶被黃鐵礦包裹，說明毒砂早于黃鐵礦形成；黃鐵礦被閃鋅礦、黃銅礦及其他透明礦物交代，說明黃鐵礦早于閃鋅礦、黃銅礦及其他透明礦物；閃鋅礦中有乳滴狀黃銅礦，同時分布有細(xì)脈狀、不規(guī)則粒狀的黃銅礦和方鉛礦，部分閃鋅礦顆粒呈孤島狀分布于粒狀黃銅礦中，說明閃鋅礦與早世代乳滴狀黃銅礦同時形成，而被晚世代粒狀、細(xì)脈狀黃銅礦交代；可見方鉛礦交代黃銅礦和閃鋅礦等早期礦物，表明方鉛礦形成最晚。綜合分析礦物的特征及結(jié)構(gòu)，得出以下礦物生成順序：(毒砂、黃鐵礦)→(閃鋅礦、黃銅礦1)→(黃銅礦2)→方鉛礦(圖3)。

1—寶力高廟組；2—安格爾音烏拉組；3—花崗斑巖脈；4—花崗閃長斑巖脈；5—石英斑巖脈；6—石英脈；7—石英正長斑巖脈；8—褐鐵礦化帶(破碎帶)；9—平移斷層；10—地質(zhì)界線；11—壓扭性斷層；12—推測斷層；13—銅鉛鋅異常區(qū)；14—地層產(chǎn)狀；15—壓應(yīng)力方向；16—第一次扭力方向；17—第二次扭力方向圖2　綏和查干銅鉛鋅礦點地質(zhì)草圖(據(jù)1∶25萬東烏旗幅區(qū)調(diào)報告修改)

a—寶力高廟組安山巖內(nèi)黃鐵礦化；b—方鉛礦方解石脈切割黃鐵礦方解石脈；c—安山巖內(nèi)閃鋅礦脈；d—先后2期石英脈的切割關(guān)系圖3　綏和查干邊防站銅鉛鋅礦床野外礦石標(biāo)本

2　多金屬成礦流體的測試分析

2.1分析方法與樣品特征

在內(nèi)蒙古綏和查干邊防站銅鉛鋅礦化點探槽TC006內(nèi)采集數(shù)塊流體包裹體樣品，樣品所含礦物主要為閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦和石英。顯微鏡下，閃鋅礦多為他形—半自形，鏡下透明度差，顏色為棕紅色。石英多呈脈狀，切割圍巖，鏡下為長柱狀及六邊形，為自形—半自形，石英與閃鋅礦及方鉛礦共生(圖4)。將樣品中與金屬礦化相伴生的石英脈切制成厚度為80～120μm的包裹體測溫片。在高倍顯微鏡下對礦物中包裹體進(jìn)行巖相學(xué)觀察。

a，b—透射光；c—反射光；Gal—方鉛礦；Q—石英；Sph—閃鋅礦圖4　石英與方鉛礦、閃鋅礦共生關(guān)系

包裹體的均一溫度和冰點溫度在中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室(GPMR)流體包裹體實驗室進(jìn)行測定，儀器為Linkam GP600顯微微熱臺。該冷熱臺的測溫范圍為-196～600℃，測溫精度為0.1℃左右。

2.2流體包裹體的特征

石英中的流體包裹體較發(fā)育，呈群狀及定向線狀分布。根據(jù)礦物中流體包裹體的成因，可將其分為原生包裹體(P)、假次生包裹體(PS)及次生包裹體(S)。包裹體物理類型多樣，主要有純液相包裹體、純氣相包裹體、富液相包裹體及富氣相包裹體，含CO2的三相包裹體。原生包裹體多呈孤立、群狀或帶狀分布；假次生包裹體多呈線狀分布，沒有延伸到礦物之外；次生包裹體多呈線狀分布，大多為純液相包裹體(圖5)[2]。

a，b，d—原生包裹體呈群分布；c—原生包裹體孤立分布；e—假次生包裹體呈線狀分布；f—次生包裹體圖5　石英中不同流體包裹體分布圖

該文所測定包裹體邊界清晰，在升降溫過程中現(xiàn)象明顯。富氣相包裹體粒徑較大，多在8～15μm。包裹體形態(tài)有橢圓狀、短柱狀、多邊形及不規(guī)則狀等，未見負(fù)晶形包裹體。富液相包裹體，氣泡多為無色透明，而富氣相包裹體中氣泡多為黑色，具體特征見表1描述。

表1　部分流體包裹體特征

2.3流體包裹體的均一溫度鹽度特征

對樣品中石英的流體包裹體進(jìn)行詳細(xì)的顯微測溫，測試個數(shù)為162個，測得石英中流體包裹體的均一溫度變化范圍為110～500℃。石英的冰點溫度范圍是-6.3～1℃(表2)。

表2　阿拉坦合力綏和查干多金屬礦床流體包裹體顯微測溫結(jié)果

注：V/L—氣相所占百分比；L—均一到液相

對石英中的原生包裹體顯微測溫表明，包裹體的形成存在2個高峰期(即雙峰結(jié)構(gòu))：第一個高峰期，包裹體均一溫度(th)變化于120～180℃之間，主要集中于140～160℃之間(圖6a)；第二個高峰期，包裹體均一溫度變化于300～420℃之間(甚至有的大于500℃)，主要集中于320～380℃范圍內(nèi)。

圖6　石英包裹體均一溫度(a)、鹽度頻率(b)直方圖

2.4成礦流體的密度成礦壓力和礦化深度

D=A+Bt+Ct2

D—流體密度(g/cm3)；t—均一溫度(℃)；A，B，C—無量綱參數(shù)。它們又是含鹽度的函數(shù)：

A=0.993531+8.72147×10-3×W-2.43975×10-5×W2

B=7.11652×10-5-5.2208×10-5×W+1.26656×10-6×W2

C=-3.4997×10-6+2.12124×10-7×W-4.52318×10-9×W2

式中：W—含鹽度(NaCl的重量百分比)[4]。

顯微測溫結(jié)果見圖7a，石英中包裹體流體密度介于0.50～1.0g/cm3之間，平均為0.81g/cm3，顯示流體密度較低，其中流體密度也具有一定的雙峰式分布，主要集中在0.65～0.70之間，及0.9～1.0g/cm3之間，這與圖8分析結(jié)果類似；根據(jù)流體包裹體均一溫度和鹽度，應(yīng)用邵潔連(1988年)計算鹽水流體壓力的經(jīng)驗公式：P=P0Th/T0

式中：P0=219+2620ω；T0=374+920ω；P(105Pa)為成礦壓力；Th為均一溫度；ω為成礦流體鹽度[5]，求得相應(yīng)成礦流體壓力。結(jié)果表明，主成礦階段流體壓力范圍介于22.6～101.4MPa，均值為59.9MPa；流體壓力頻率直方圖分布模式也遵循雙峰模式(圖7b)，其范圍為32.0～48.0MPa之間及80.0～96.0MPa之間。根據(jù)包裹體流體壓力，利用成礦深度經(jīng)驗公式：H=P/270(km)(張長青等，2007年)，求的相應(yīng)成礦深度(表2)，主成礦深度介于1.01～3.76km之間，平均為1.95km(圖8)。

圖7　成礦流體密度(a)、成礦壓力頻率(b)直方圖

圖8　石英包裹體流體深度頻率直方圖

從氣液兩相包裹體均一溫度-鹽度散點圖解(圖9)可以看出，包裹體鹽度和均一溫度分布主要集中在a，b和c這3個區(qū)域，流體密度在0.90～0.95g/cm3之間和0.95～1.00g/cm3之間，該段均一溫度較低，分布范圍在100～200℃之間；流體密度在0.60～0.75g/cm3之間，均一溫度為300～350℃之間。對比觀察可知高溫流體密度較低，而低溫流體密度相對較高，處于中等密度水平。同時均一溫度較高的包裹體其鹽度分布較低，而均一溫度較低的包裹體其鹽度較高，通常同一種流體分異階段分為高溫高鹽度和低溫低鹽度階段[6]，與該文分析結(jié)果不一致?？梢姵傻V可能分為2個不同成礦期次，同時這2期次的流體為2種具有不同的性質(zhì)的流體。

圖9　NaCl-H2O體系的T-W-ρ相圖

圖10(a)　1%NaCl溶液的溫度校正與均一溫度和(據(jù)Bodnar，1983)壓力的函數(shù)關(guān)系圖(據(jù)盧煥章等，1990)

2.5成礦溫度的壓力校正

一般認(rèn)為從均勻流體中捕獲的包裹體，其均一溫度和圈閉壓力代表了包裹體捕獲時溫度和壓力的下限，為了得到捕獲時的真實溫度(即捕獲溫度)，就必須按照氣液包裹體溶液的體積特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟刃Ｕ?。采用波特爾二?1978)給出的壓力校正圖解見圖10(a，b，c)[7]，對東烏旗阿拉坦合力綏和查干多金屬礦床的流體包裹體進(jìn)行了校正，獲得數(shù)據(jù)如表2，校正圖解見圖(圖9a，9b，9c)。經(jīng)校正后發(fā)現(xiàn)包裹體的捕獲溫度為150～515℃，絕大部分高于200℃，因此該礦床流體屬于中—高溫?zé)嵋骸?/p>

圖10(b，c)　5%及10%NaCl溶液的溫度校正與均一溫度和壓力的函數(shù)關(guān)系圖(據(jù)盧煥章等，1990)

2.6成礦機(jī)制成礦流體與斷裂期次的關(guān)系

在野外露頭上發(fā)現(xiàn)含礦方解石脈多呈兩期次出現(xiàn)，其中含方鉛礦方解石脈切割含黃鐵礦方解石脈(圖3b)，同時石英脈也成先后2期次，前一期被后一期脈體所切割成菱形(圖3d)。故根據(jù)室內(nèi)測試及野外觀察結(jié)果，暫將礦床劃分為2個成礦期次：中低溫(140～160℃)成礦階段和中高溫成礦階段(320～380℃)。

流體包裹體研究顯示，兩期脈石礦物石英反映了2類不同性質(zhì)的熱液體系，早期成礦流體相對高溫低鹽，而晚期成礦流體具有相對低溫高鹽的特征。

礦區(qū)的構(gòu)造分為3個階段，前2個構(gòu)造運動可以和分析出來的流體包裹體的2個階段相對應(yīng)，另外也可以與野外露頭出現(xiàn)的兩期石英脈聯(lián)系起來。

(1)礦區(qū)第1次的大型斷裂與之對應(yīng)，為由NW—SE向的區(qū)域性壓應(yīng)力作用于晚泥盆世安格爾音烏拉組與早二疊世—晚石炭世寶力高廟組接觸界面上(圖2)，產(chǎn)生的由北西向南東推覆的壓性斷裂，即NE向主干斷裂，也是該區(qū)成礦的導(dǎo)礦構(gòu)造。壓性斷裂的流體包裹體粒徑小(普遍在3～5μm以下)，具定向排列，并有壓扁特征；均一溫度較高(400℃左右)，流體鹽度較大，常遭變質(zhì)[8]。這與流體包裹體實驗推導(dǎo)出的2個期次中的第1期次相對應(yīng)。

(2)礦區(qū)第2次為區(qū)域性壓力的繼續(xù)作用，伴隨產(chǎn)生了與主干斷裂平行的分力(即NE向分力)，使主干斷裂兩側(cè)發(fā)生相對扭動，這時不僅使主干斷裂變成壓扭性斷裂，同時在其兩側(cè)產(chǎn)生了一組NW—SE向的羽狀張裂隙，這期羽狀張裂隙為成礦創(chuàng)造了空間條件，成為礦體的賦存場所。張性斷裂流體包裹體數(shù)量多，粒徑大(一般6～8μm)，富氣相、富液相包裹體均有，且氣液比變化范圍大(10%～80%)，成分以H2O為主，未見CO2為主的包裹體出現(xiàn)。均一溫度較低，流體鹽度也較大[8]，比壓性斷裂里的流體鹽度也大，這與流體包裹體實驗推導(dǎo)出的2個期次中的第二期次相對應(yīng)。

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Study on Fluid Inclusions in Polymetallic Deposit in Suihechagan Area of Inner Mongolia

XU Ran1, SUN Junjun2, GE Mengchun3, XIE Defan3

(1. Lunan Geo-engineering Exploration Institute, Shandong Jining 272100, China; 2.Nanjing University, Jiangsu Nanjing 210000, China; 3. China University of Geosciences (Wuhan), Hubei Wuhan 430074, China)

Cu-Pb-Zn polymetallic deposit in Suihechagan area of Inner Mongolia is a typical hydrothermal deposit. It locates in the southen section of Daxing'anling metallogenic belt, and Erlian-Wudongqi Fe-Cu-Mo multi-metal metallogenic prospect areas in Inner Mongolia. Through study on fluid inclusions in this deposit, it is found that this deposit can be divided into two metallogenic stages: early stage is in medium-high temperature phase (320～380℃) and the late stage is in low temperature phase(140～160℃). The trapping temperature of inclusion also has two peaks, and the deposit belongs to medium-high temperature hydrothermal type. Two peak values also exist in salinity: the first peak scope is 0%～4% and the second peak is 5%～9.6%. Fluid pressure value is 22.6～101.4MPa, and the average value is 59.9MPa. The average depth of ore-forming is 1.95km below the surface at that time, so this deposit belongs to medium-deep type deposit. The Metallogenic fluid is medium-high temperature type, medium voltage, low salinity on the whole. Two metallogenic stages are corresponding with two tectonic movements. Ore bodies are controlled by fractural structures and belong to typical fault control vein deposit.

Polymetallic deposit; fluid inclusions; metallogenic stages; Suihechagan area; Inner Mongolia

2014-05-13；

2014-09-05；編輯：曹麗麗

徐然(1990—)，男，山東濟(jì)寧人，助理工程師，主要從事地質(zhì)勘查找礦工作;E-mail：731222140@qq.com

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