邯鄲洪山金礦化區(qū)石英脈流體包裹體特征

張景森，翟艷超，高明尚，張　靜,　3

(1.河北工程大學(xué)　資源學(xué)院，河北　邯鄲　056038；2.河北工程大學(xué)　河北省資源勘測(cè)研究實(shí)驗(yàn)室，

河北　邯鄲　056038；3.河北工程大學(xué)　圖書館，河北　邯鄲　056038)

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邯鄲洪山金礦化區(qū)石英脈流體包裹體特征

張景森1,2，翟艷超1，高明尚1，張靜1,3

(1.河北工程大學(xué)資源學(xué)院，河北邯鄲056038；2.河北工程大學(xué)河北省資源勘測(cè)研究實(shí)驗(yàn)室，

河北邯鄲056038；3.河北工程大學(xué)圖書館，河北邯鄲056038)

摘要：為探討邯鄲洪山雜巖金礦化區(qū)成礦熱液流體特征及其來源，測(cè)試區(qū)內(nèi)石英脈流體包裹體均一溫度和鹽度，分析石英脈微量元素和銣、鍶同位素，估算包裹體捕獲溫度和壓力、pH值和Eh值。結(jié)果表明，流體包裹體主要為液體和富液體包裹體，均一溫度206℃～305℃，平均值為254℃，流體鹽度變化于7.17～10.19wt%NaCl，平均值為8.36wt%NaCl，熱液屬于低溫、低鹽度流體；包裹體捕獲的平均溫度為303℃，平均壓力為721×105Pa，約相當(dāng)于2.40km的深度；流體富含多種微量元素，隨溫度、壓力等條件變化而變化，具有比圍巖和周圍侵入巖高的銣、鍶同位素比值；熱液流體具有明顯大氣降水來源特征。

關(guān)鍵詞：流體包裹體；石英脈；金礦化；洪山雜巖

邯鄲洪山金礦化區(qū)位于華北東部太行山成礦帶的邯(鄲)邢(臺(tái))成礦區(qū)東緣的洪山堿性雜巖體內(nèi)。該區(qū)發(fā)現(xiàn)的金礦點(diǎn)和銅礦點(diǎn)，引起了廣大地質(zhì)和礦產(chǎn)工作者的極大關(guān)注[1-4]。然而，長(zhǎng)期以來，對(duì)于該區(qū)多金屬成礦作用研究十分薄弱，對(duì)金礦床成因類型劃分還處于按賦礦圍巖性質(zhì)的描述性模式階段，如堿性巖型金礦床、火山熱液含金蝕變巖型金礦床等，這些描述性模型并不能給出較多的礦床地質(zhì)特征或成因信息。該區(qū)金礦化無疑是含礦熱液作用的結(jié)果，成礦流體對(duì)金等的礦化作用起著十分關(guān)鍵的作用。在研究熱液流體成礦作用時(shí)，礦物中的流體包裹體研究具有不可替代的作用[7-8]。本文報(bào)道了洪山金礦化區(qū)石英脈流體包裹體特征，可以為研究洪山金等的多金屬礦化作用提供成礦熱液方面的證據(jù)。

1地質(zhì)背景

邯邢礦區(qū)處于華北板塊內(nèi)太行山造山帶南段，以太行山前斷裂-邯鄲斷裂-與華北平原相接。區(qū)域出露地層自西向東有太古宇贊皇群、元古宇長(zhǎng)城系、古生界、中生界和新生界，地層總體走向NE，向SE緩傾斜，構(gòu)成單斜式構(gòu)造。在單斜上發(fā)育有NE、NNE向展布的褶皺、斷層和中生代巖漿巖帶。

洪山雜巖體處于邯邢礦區(qū)東緣，是白堊紀(jì)塌陷破火山口機(jī)構(gòu)，面積約50km2，由粗面熔巖、粗面凝灰熔巖、粗面凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r和正長(zhǎng)巖構(gòu)成。外圍地層有古生界奧陶系、石炭系、二疊系。雜巖體西側(cè)緊接紫山斷層、東側(cè)為邯鄲斷裂帶。巖體內(nèi)發(fā)育有由火山口塌陷形成的環(huán)形斷裂和由區(qū)域應(yīng)力作用形成的NNE、SN向斷裂(見圖1)。

對(duì)區(qū)內(nèi)正長(zhǎng)巖的鋯石U-Pb同位素定年結(jié)果為(135±2.7)Ma。根據(jù)2014年最新中國(guó)地層表，該區(qū)巖漿活動(dòng)時(shí)間屬于白堊紀(jì)早期[10]。

2礦床地質(zhì)特征

洪山金礦床賦存在洪山雜巖體內(nèi)北部，呈復(fù)雜脈狀產(chǎn)于粗面熔巖、粗面凝灰?guī)r中，主要由受SN向斷裂控制的破碎帶蝕變巖構(gòu)成。區(qū)內(nèi)由西向東分布有3條近等距的礦化帶，其中以中間礦化帶規(guī)模較大，礦體賦存在礦化帶的兩側(cè)，礦體產(chǎn)狀有陡傾和平臥兩種，礦體厚度較穩(wěn)定。

礦石品位低，總體平均品位為3.46×10-6，局部富集、最高品位可達(dá)64.58×10-6。礦石中金屬礦物含量約5%，主要是微量自然金與銀金礦、針鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦和少量黃鐵礦、方鉛礦和輝鉛礦；脈石礦物含量約95%，主要是長(zhǎng)石類和粘土類礦物，其中長(zhǎng)石類礦物有透長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石和中長(zhǎng)石，粘土類礦物有綠泥石、高嶺石等。另外，還可見到少量石英、玉髓、絹云母、黑云母、角閃石、輝石等礦物，偶見方解石、黃鉀鐵礬、金紅石、榍石、電氣石等。礦化蝕變主要是針鐵礦化、赤鐵礦化，其次是微細(xì)脈狀硅化。礦石具有碎裂狀、粉末狀構(gòu)造。礦石中有用組分較單一，主要是金，其它元素含量少而不能被綜合利用。金主要呈自然金形式存在，另有少量銀金礦。自然金形態(tài)呈水滴狀、蠕蟲狀、不規(guī)則狀、棒狀等，主要以晶隙金、裂隙金形式分散于脈石礦物中，少量呈包裹金產(chǎn)于針鐵礦中，黃鐵礦中金極少。

3流體包裹體特征

3.1　樣品采集與測(cè)試

石英脈采自洪山雜巖體的南部邊緣(見圖1)，脈體產(chǎn)于淺褐灰色晶屑凝灰?guī)r中，走向近SN向，產(chǎn)狀近直立，脈寬20～40cm，具塊狀構(gòu)造和晶洞構(gòu)造，晶洞中石英晶體呈六方柱狀，大部分直徑小于10mm，個(gè)別可達(dá)200mm，無定向排列。石英晶體外表有黑色、褐色薄膜，內(nèi)部則十分純凈。

對(duì)采集的塊狀石英磨制流體包裹體專用光片以分析流體溫度和鹽度，并粉碎挑選出純凈的石英單礦物、分選出乳白色和無色兩種以分析其微量元素和Rb、Sr同位素。

測(cè)試分析工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院測(cè)試分析中心完成。流體包裹體溫度和鹽度測(cè)試使用LINKAMTHMS600型冷熱臺(tái)完成，測(cè)試溫度范圍-196℃～600℃，精度為±0.1℃，實(shí)驗(yàn)室溫度22℃、濕度40%。微量元素分析使用ELEMENTXR型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)完成，實(shí)驗(yàn)室溫度20℃，相對(duì)濕度30%。Rb、Sr同位素測(cè)試使用PHOENIX儀器進(jìn)行，室溫19℃，相對(duì)溫度21%。

3.2　流體包裹體顯微特征

石英脈內(nèi)流體包裹體極為豐富，主要呈帶狀分布，部分呈群體狀分布，包裹體主要是呈透明無色的純液包裹體和呈無色-灰色的富液包裹體，偶爾可見呈灰色-深灰色的氣體包裹體(見圖2)。包裹體直徑4～18μm，有原生和假次生2種類型。原生包裹體直徑較大，呈橢圓狀、孤立分布；假次生包裹體多呈長(zhǎng)條狀和不規(guī)則狀，帶狀分布(見圖2)。假次生包裹體與原生包裹體成分一致，均代表礦物晶體生長(zhǎng)時(shí)捕獲流體的特征。各包裹體無子晶礦物。

3.3　流體包裹體均一溫度和鹽度

測(cè)試石英脈流體包裹體均一溫度和鹽度共計(jì)31個(gè)。所測(cè)試包裹體均呈帶狀分布，包裹體為形狀規(guī)則的富液包裹體，均一相態(tài)均為液相。均一溫度和鹽度測(cè)試結(jié)果見表1。

由表1可知，流體包裹體氣液體積比為20%～30%，平均為26%；包裹體均一溫度范圍是206℃～305℃，平均值為254℃；流體鹽度變化于7.17～10.19wt%NaCl，平均值為8.36wt%NaCl。流體屬于低鹽度、低溫流體。

從流體包裹體鹽度-溫度協(xié)變圖(圖3(a))可以看出，包裹體的鹽度明顯可區(qū)分為三組。10wt%NaCl鹽度組，鹽度范圍為10.04～10.19wt%NaCl，平均10.12wt%NaCl，溫度范圍為245～270℃，平均為260℃；9wt%NaCl鹽度組，其鹽度范圍為8.98～9.13wt%NaCl，平均為9.06wt%NaCl，溫度范圍為216℃～244℃，平均為229℃；鹽度低于8wt%NaCl組，其鹽度范圍為7.17～7.86wt%NaCl，平均值為7.59wt%NaCl，其溫度變化較大，為206℃～305℃，平均值為260℃。各鹽度組均一溫度有一定變化范圍與重疊，但各自鹽度變化很小。由于流體沸騰特征不明顯，包裹體鹽度分組現(xiàn)象很可能代表了性質(zhì)相近的3期次的熱液活動(dòng)記錄。

3.4　熱液流體密度、溫度和壓力(深度)

流體密度按H2O-NaCl體系由Flincor程序[11]計(jì)算獲得，并列于表1中。由表1可見，熱液流體密度變化于0.795～0.922g/cm3，平均密度0.872g/cm3。

包裹體的均一溫度是在常壓下測(cè)試的，一般低于捕獲時(shí)流體的實(shí)際溫度，應(yīng)該對(duì)所得溫度進(jìn)行壓力校正，以獲得流體的捕獲溫度和捕獲壓力條件。流體包裹體形成溫度和壓力是緊密關(guān)聯(lián)的2個(gè)變量，由于沒有其它可利用的壓力資料，在此參照根據(jù)流體包裹體鹽度和均一溫度估算成礦壓力的經(jīng)驗(yàn)公式[12]計(jì)算的壓力作為壓力校正的依據(jù)。

為校正流體包裹體的形成溫度，本文使用根據(jù)人工合成石英晶體的流體包裹體資料得出的校正系數(shù)法[13]進(jìn)行校正。其計(jì)算公式為

TG=Th+kP

(1)

式中，TG-礦物生長(zhǎng)溫度，℃；Th-流體包裹體均一溫度測(cè)試值，℃；P-礦物生長(zhǎng)壓力，105Pa；k-校正系數(shù)，10-5℃/Pa，根據(jù)壓力大小分段取值，當(dāng)壓力值為190×105～400×105Pa時(shí)取0.058，當(dāng)壓力為500×105～1450×105Pa時(shí)取0.071，當(dāng)壓力為1500×105～2000×105Pa時(shí)取0.062。

校正后的溫度可代表流體包裹體的捕獲溫度。該溫度列于表1中。由此可見，流體捕獲溫度高于包裹體均一溫度40℃～59℃，變化于246℃～364℃，平均303℃。

表1　流體包裹體均一溫度、鹽度、密度、壓力、pH值和Eh值

包裹體捕獲壓力根據(jù)其捕獲溫度由Flincor程序[11]、選擇Brown&Lamb方程[14]重新計(jì)算，結(jié)果見表1。由程序計(jì)算的壓力比前述經(jīng)驗(yàn)公式得出的壓力變化范圍大為減小，可能更符合實(shí)際壓力條件。熱液流體捕獲壓力變化于671×105～755×105Pa，平均721×105Pa。按靜巖壓力300×105Pa/km換算成深度，則得流體捕獲深度2.24～2.52km，平均深度2.40km。

3.5　熱液流體化學(xué)性質(zhì)

根據(jù)包裹體捕獲溫度、壓力、鹽度條件，利用劉斌(2011)的方法可以計(jì)算熱液流體的pH值和Eh值[15]。按照H2O-NaCl體系，流體pH值、Eh值計(jì)算結(jié)果列于表1。

計(jì)算表明，熱液流體為弱酸性、弱還原性-弱氧化性流體，pH值變化于5.76～6.10，平均5.88，Eh值變化于-0.14～0.10之間，平均值為-0.01。Eh值隨pH值的升高而降低(圖3(b))，流體酸性強(qiáng)時(shí)具有弱氧化性，溫度低、壓力低時(shí)流體酸性較強(qiáng)。

3.6　包裹體微量元素和Rb、Sr同位素特征

對(duì)石英單礦物挑選了乳白色(H16a-1)和無色(H16a-2)2個(gè)樣品，進(jìn)行了44個(gè)微量元素和Rb、Sr同位素的測(cè)試，結(jié)果見表2和表3。由于石英中的許多微量元素主要賦存于流體包裹體中[16-17]，其結(jié)果基本上可以代表熱液流體的微量元素和Rb、Sr同位素特征。乳白色石英含有更多的流體包裹體，代表石英結(jié)晶較早和快速結(jié)晶，無色石英表明其結(jié)晶較晚和結(jié)晶速率較低的條件。

表2　石英脈微量元素含量(×10-6)測(cè)試成果表

表3　石英脈Rb、Sr同位素測(cè)試結(jié)果

由表2可見，石英脈中元素In、Ta、Re、Tl和稀土元素Sm、Lu含量極低，大部分低于檢測(cè)限，而其它微量元素具有一定的含量。含量大于1×10-6的元素有Li、Pb、Ba、Zn、Cu。在以早、晚形成的石英微量元素含量分別作為縱、橫坐標(biāo)對(duì)各元素投點(diǎn)的圖解(圖3(c))上，可以了解各元素的相對(duì)增減關(guān)系。一些元素在早期形成的石英中含量高，主要有Ba、Zn、Sr、Zr、Rb、Be、Ga、Cr、Sc、La、U、Th、Nb、Hf；另一些元素在稍晚形成的石英中含量高，主要是Li、Pb、Cu、Mo、W、Bi、Tb、Dy；還有一些元素在早期、晚期石英中含量沒有變化或變化不明顯，典型的元素是Ni、V、Cd、Nd、Y、Cs、Pr、Yb。這表明，隨著熱液流體溫度和壓力的降低和pH、Eh條件變化，熱液流體沉淀析出了一些元素，同時(shí)又溶解了另一些元素。常見的成礦元素Cu、Pb、Mo、W從熱液中沉淀析出需要更晚的熱液階段。

銣、鍶同位素分析(表3)表明，不同石英脈87Rb/86Sr比值變化較大，而87Sr/86Sr比值較一致，反映了熱液流體演化中出現(xiàn)Rb的同位素分餾現(xiàn)象。與圍巖正長(zhǎng)巖和周邊其它閃長(zhǎng)巖類巖石[18]相比(圖3(d))，石英中銣、鍶同位素比值87Rb/86Sr和87Sr/86Sr高于研究區(qū)內(nèi)外主要巖漿巖，而低于區(qū)內(nèi)分布很少的花崗巖和個(gè)別正長(zhǎng)巖，反映了熱液流體來源于侵入巖漿的可能性不大。

4結(jié)論

1)洪山礦化區(qū)南緣石英脈中發(fā)育流體包裹體主要是液相、富液相類型；均一溫度206℃～305℃，平均254℃；鹽度7.17～10.19wt%NaCl，平均8.36wt%NaCl；流體屬于低溫、低鹽度熱液。

2)流體包裹體捕獲溫度246℃～364℃，平均303℃；壓力671×105～755×105Pa，平均721×105Pa；捕獲深度平均2.40km，屬于淺成低溫?zé)嵋骸?/p>

3)熱液具有弱酸性、弱氧化～弱還原性質(zhì)，溶解有多種微量元素，其含量隨溫度、壓力變化而變化，并具有高于巖漿巖的銣、鍶同位素比值。

4)熱液流體主要起源于大氣降水。

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(責(zé)任編輯王利君)

Characteristicsoffluidinclusionsinquartzveinsfromthegold

mineralizationzoneinHongshancomplex,Handan

ZHANGJing-sen1,2,ZHAIYan-chao1,GAOMing-shang1,ZHANGJing1,3

(1.CollegeofResourceSciences,HebeiUniversityofEngineering,HebeiHandan056038,China;

2.KeyLaboratoryofResourceSurveyandResearchofHebeiProvince,HebeiHandan056038,China;

3.Library,HebeiUniversityofEngineering,HebeiHandan056038,China)

Abstract：FordiscussingthecharacteristicsandsourcesofthehydrothermalfluidinthegoldmineralizationzoneinHongshancomplexesnearHandancity,homogenizationtemperaturesandsalinitiesofthefluidinclusionsinquartzveinfromthisareaaretested,traceelementsandRb-Srisotopesofthequartzveinareanalyzed;thetemperatureandpressure,pHandEhvaluesofthefluidinclusionsbeingtakenareestimated.Theresultsshowthat,fluidinclusionsaremostlyliquidandliquid-richtypeswiththehomogenizationtemperaturesvaryingfrom206°Cto305°Candameanof254°C,andwiththesalinitesvaryingfrom7.17wt%NaClto10.19wt%NaClandameanof8.36wt%NaCl,theybelongtothelow-temperatureandlow-salinityhydrothermalfluid.Thoseinclusionsaretakenatameantemperatureof303°Candameanpressureof721×105Paoradepthabout2.40km.Thefluidenrichesmultipletraceelementsandtheircontentsareinfluencedbythetemperatureandpressureandsoon,theRb-Srisotoperatiosarehigherthanthemainintrusiverocks,wallrockoronesaroundthecomplexarea.Thesecharacteristicsrevealthatthehydrothermalfluidisobviouslycharacterizedbythemeteoricwater.

Keywords：fluidinclusion;quartzvein;goldmineralization;Hongshancomplex

中圖分類號(hào)：P614

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-9469(2015)04-0098-06doi:10.3969/j.issn.1673-9469.2015.04.021

作者簡(jiǎn)介：張景森(1966-)，男，山東泗水人，博士，教授，從事地質(zhì)資源與地質(zhì)工程領(lǐng)域研究。

基金項(xiàng)目：河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(D2013402026)

收稿日期：2015-06-20