吉林荒溝山鉛鋅礦床熱液疊加成礦作用流體來源及特征研究

彭大偉，王可勇，權(quán)鴻雁，王志高，李順達(dá)，付麗娟，王一存

(吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春　130061)

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吉林荒溝山鉛鋅礦床熱液疊加成礦作用流體來源及特征研究

彭大偉，王可勇，權(quán)鴻雁，王志高，李順達(dá)，付麗娟，王一存

(吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春130061)

摘要：荒溝山鉛鋅礦床為吉南老嶺多金屬成礦帶內(nèi)的代表性礦床之一，礦體產(chǎn)于元古宙老嶺群珍珠門組之中，受地層和韌性剪切帶控制。在成礦后期，礦床經(jīng)歷了熱液疊加成礦作用，其對成礦元素的進(jìn)一步富集起到重要作用。為探究熱液疊加成礦作用中流體的來源及特征，采用流體包裹體顯微測溫及C、H、O同位素地球化學(xué)的研究方法對熱液疊加成礦期各階段流體的性質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)果表明：Ⅰ階段即黃鐵礦-石英階段成礦流體屬中低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系；流體包裹體的δDH2O為-74.8‰～-87.4‰，δ18OH2O為8.3‰～9.8‰，δ13CV-PDB為-9.6‰～-10.8‰，具巖漿水的特點。Ⅱ階段即方鉛礦-石英階段成礦流體為低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系；流體包裹體的δDH2O為-91.4‰～-93.9‰，δ18OH2O為3.3‰～4.7‰，δ13CV-PDB為-9.5‰～-10.5‰，具巖漿水與大氣降水混合流體的特點，但仍以巖漿水作用為主。

關(guān)鍵詞：成礦流體；流體包裹體；同位素地球化學(xué)；鉛鋅礦床；吉林省荒溝山

荒溝山鉛鋅礦床位于吉林省白山市東南部，為20世紀(jì)60年代初探明并開采的中型鉛鋅礦床。很多學(xué)者曾對此礦床進(jìn)行研究：楊松年(1986)等認(rèn)為該礦床具層控特征，賦礦層位與檢德鉛鋅礦有相似之處；馮守忠(2005)等通過對礦體中的微量元素以及硫、鉛同位素組成特征等進(jìn)行分析，認(rèn)為本礦床為沉積改造型層控礦床；時彧(2012)通過研究控礦條件和成礦機制，認(rèn)為該礦床具有多期多階段疊加的特征。然而限于研究程度，前人未對荒溝山地區(qū)熱液疊加成礦作用進(jìn)行細(xì)致的研究，熱液疊加成礦期成礦流體的來源也尚未明確，但大量研究表明，荒溝山乃至整個遼吉裂谷帶均經(jīng)歷了不同程度的熱液作用，熱液作用對礦床的形成產(chǎn)生了重要的影響，因此對于熱液疊加成礦作用的研究是十分必要的，故筆者將采用流體包裹體和同位素地球化學(xué)的研究方法，對荒溝山鉛鋅礦床熱液疊加成礦作用流體來源及特征進(jìn)行系統(tǒng)的研究，以期進(jìn)一步完善該區(qū)的礦床形成理論，為該區(qū)開展進(jìn)一步勘查找礦工作提供理論依據(jù)。

1區(qū)域地質(zhì)背景

荒溝山鉛鋅礦床位于華北地臺北緣東段，遼吉下元古界裂谷帶中段，老嶺隆起的東南部，其南側(cè)為鴨綠江深大斷裂(圖1A)。該礦床處在太古宙地體與元古界老嶺群接觸部位的附近，礦體賦存于老嶺群珍珠門組含礦碳酸鹽建造中，是老嶺多金屬成礦帶內(nèi)的代表性礦床之一。礦床所處的遼吉裂谷帶經(jīng)歷了古元古代古老克拉通裂解、沉陷、閉合、上升等多階段演化及中生代印支、燕山期大規(guī)模構(gòu)造-巖漿活動的疊加改造，使得區(qū)域內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育、巖漿侵入體廣布，為鉛鋅礦成礦作用提供了有利的地質(zhì)條件和構(gòu)造環(huán)境。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，除本礦床外，亦發(fā)育有北瓦溝鉛鋅礦、大橫路銅-鈷礦、石灰溝金礦等眾多礦床。

區(qū)域內(nèi)出露地層主要為太古界變質(zhì)巖系和下元古界老嶺群，前者由表殼巖及大面積出露的長英片麻巖組成，為該區(qū)的結(jié)晶基底(時彧，2012)，后者自下而上依次為達(dá)臺山組、珍珠門組、花山組、臨江組、大栗子組(孫寶田，1992)。達(dá)臺山組主要巖性為變質(zhì)長石石英砂巖、糜棱巖及碳質(zhì)板巖；珍珠門組巖性主要為各種大理巖類；花山組巖性主要為各類片巖和大理巖；臨江組主要巖性為石英砂巖、板巖和各類片巖；大栗子組主要巖性為各類千枚巖及少量大理巖。

受多期次變質(zhì)變形作用的影響，區(qū)域內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育。規(guī)模比較大的褶皺構(gòu)造有石灰溝復(fù)式向斜、銀子溝復(fù)式背斜和荒溝山復(fù)式背斜。石灰溝復(fù)式向斜主要位于天湖溝—門岔一帶，為一北東端仰起的傾伏向斜，其核部巖性為白云石大理巖，巖石普遍發(fā)育片理化或碎裂化。銀子溝復(fù)式背斜位于石灰溝復(fù)式向斜以西，受韌性剪切作用改造，形成糜棱巖和糜棱巖化巖石，構(gòu)造片理極為發(fā)育?；臏仙綇?fù)式背斜傾向195°，傾角約25°，樞扭方向為NNE—SSW，該復(fù)式背斜西翼出露層狀白云石大理巖和硅質(zhì)條帶狀白云石大理巖，與塊狀白云石大理巖呈漸變過渡關(guān)系，荒溝山鉛鋅礦化帶即位于過渡部位(于永斌等，2008)。區(qū)域內(nèi)主要斷裂構(gòu)造呈NE—NNE向展布，發(fā)育有南岔-荒溝山-小四平“S”形大型韌性剪切帶(圖1A)，該剪切帶形成于早元古代，在長期變質(zhì)變形演化過程中，對該區(qū)域地層的空間展布以及構(gòu)造巖漿活動產(chǎn)生了重要的影響，控制著鉛、鋅等礦產(chǎn)的形成與產(chǎn)出，是重要的控礦構(gòu)造之一。

區(qū)域內(nèi)巖漿巖侵入體發(fā)育，規(guī)模較大的侵入巖體有草山巖體、老禿頂子巖體和梨樹溝巖體，此外還有一系列中基性的脈巖侵入。草山巖體、老禿頂子巖體及梨樹溝巖體的鋯石U-Pb年齡為(178.8±1.8) Ma、 (177.6±1.8) Ma和(187±3) Ma，表明該三巖體均為燕山早期巖漿活動的產(chǎn)物(孫德有等，2010；張春艷等，2007)，燕山期巖漿活動對該區(qū)鉛鋅富集成礦具有重要的意義。

1.太古界；2.元古界；3.中生界；4.中生代火山巖；5.二道江-江源斷裂帶；6.小石人-大青溝斷裂帶；7.南岔-荒溝山-小四平“S”型斷裂帶；8.鴨綠江斷裂帶；9.古元古代大栗子組片巖；10.古元古代珍珠門組下段含碳硅質(zhì)條紋條帶大理巖；11.珍珠門組中段白云石大理巖、硅質(zhì)條帶白云石大理巖及角礫狀白云石大理巖；12.中生代花崗巖；13.鉛鋅礦體；14.韌、脆性剪切帶；15.脆性斷層；16.閃長巖脈圖1　(A)荒溝山鉛鋅礦區(qū)域及(B)礦區(qū)地質(zhì)簡圖 (據(jù)李寶毅等，2010；楊言辰等，2002修改)Fig.1　Geological sketch map of Huanggoushan Pb-Zn deposit

2礦床地質(zhì)特征

2.1礦區(qū)地質(zhì)

2.1.1地層

礦區(qū)范圍內(nèi)出露地層相對簡單，主要為古元古代大栗子組和珍珠門組。大栗子組主要分布于礦區(qū)中南部，整體走向NNE—SSW，傾向SE，傾角65°～45°，自下而上由青灰色千枚狀片巖、青灰色絹云千枚巖、棕色絹云千枚巖夾中厚層大理巖、白云質(zhì)大理巖組成，厚約773 m。珍珠門組出露于礦區(qū)北西部，與成礦關(guān)系密切，產(chǎn)狀與大栗子組相近，主要巖性為白云石大理巖、硅質(zhì)條帶白云石大理巖、角礫狀白云石大理巖，總厚度800～1 200 m，其中位于下段的硅質(zhì)條帶狀白云石大理巖為主要的賦礦圍巖。

2.1.2構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)主要褶皺構(gòu)造為荒溝山復(fù)式背斜，該復(fù)式背斜的西翼即為礦區(qū)所在地，而鉛鋅礦化帶就位于復(fù)式背斜與厚層白云石大理巖的過渡部位。礦區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造呈NE—NNE向展布，其中以南岔-荒溝山-小四平“S”形韌性剪切帶與成礦關(guān)系最為密切，控制著礦區(qū)內(nèi)總體的構(gòu)造格局以及脈巖的產(chǎn)狀，是重要的控礦構(gòu)造之一。該剪切帶在礦區(qū)內(nèi)展布方向與地層走向一致，總體上呈NE向延伸；剪切帶主剪切面發(fā)育在兩組地層的接觸面上，變形強度向兩側(cè)遞減，帶內(nèi)出露一套超糜棱巖化、糜棱巖化的構(gòu)造巖帶，主要由千枚巖、石英千枚巖、構(gòu)造片巖及白云石大理巖、硅化白云石大理巖構(gòu)成(鄭傳久，1995)。此外，礦區(qū)內(nèi)還發(fā)育NW—NWW向脆性斷裂，這些斷裂明顯切割地層和韌性剪切帶，為成礦后構(gòu)造。脆性斷裂與韌性剪切帶共同控制著礦區(qū)的基本構(gòu)造輪廓。

2.1.3巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)主要侵入體為呈巖基狀產(chǎn)出的老禿頂子巖體，其主要組成巖性為似斑狀黑云母花崗巖，分布于礦區(qū)北部，與珍珠門組地層呈侵入接觸關(guān)系。巖石新鮮面呈淡紅色，具似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要組成礦物為石英(25%)、鉀長石(20%)、斜長石(35%)和黑云母(15%)。副礦物主要為磁鐵礦、鋯石及磷灰石。此外，礦區(qū)北東側(cè)還可見一系列中基性和中酸性的脈巖出露，主要有花崗斑巖脈、石英斑巖脈、二長斑巖脈、閃長巖脈、閃長玢巖脈以及輝綠巖脈等，它們均為中生代巖漿作用產(chǎn)物，侵入順序為輝綠巖—無礦閃長巖—含礦閃長巖—煌斑巖(趙彥明等，1993)。各類脈巖走向多為北東方向，與韌性剪切帶展布方向相近，少數(shù)受東西向或北西向斷裂控制。脈巖與礦體空間關(guān)系較為密切，普遍見有切穿并錯斷礦體的現(xiàn)象。

2.2礦化類型及礦體特征

荒溝山礦區(qū)的礦體賦存于珍珠門組硅質(zhì)條帶狀白云石大理巖的層間破碎帶中，礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀受斷裂構(gòu)造控制，具明顯的構(gòu)造控礦特征，根據(jù)礦體與圍巖的關(guān)系可劃分為層狀礦化和脈狀礦化兩種類型，并以前者為主。層狀礦體呈層狀、似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀一致，并隨圍巖發(fā)生同步褶曲；脈狀礦體呈不規(guī)則脈狀產(chǎn)出，常切穿圍巖與層狀礦體，出露于層狀礦體尖滅端或鞍狀礦體轉(zhuǎn)折端(圖2)。礦體規(guī)模一般不大，長度一般為100～300 m，個別礦體可達(dá)400 m，平均長度150 m，厚度一般為0.15～1 m(圖3)。

1.硅質(zhì)條帶大理巖；2.黃鐵礦礦體；3.鉛鋅礦礦體圖2　荒溝山鉛鋅礦脈狀礦體與層狀礦體示意圖(據(jù)董耀松等，2002修改)Fig.2　The sketch map of vein ore body and bedded ore body of Huanggoushan Pb-Zn deposit

圖3　荒溝山鉛鋅礦礦體剖面圖(底圖據(jù)時彧，2012修改)Fig.3　The profile map of ore body of Huanggoushan Pb-Zn deposit

2.3礦石特征

根據(jù)礦石的氧化程度，荒溝山鉛鋅礦區(qū)的礦石可劃分為硫化物礦石和氧化物礦石2種, 硫化物礦石的礦石礦物主要有黃鐵礦(圖4c)、閃鋅礦和方鉛礦(圖4b)，此外還有少量黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、磁黃鐵礦、毒砂；脈石礦物主要有石英(圖4a)、白云石和方解石(圖4k、圖4l)。氧化物礦石主要發(fā)育于地表或淺部氧化帶中，礦石礦物主要由菱鋅礦、異極礦、黃鉀鐵礬、褐鐵礦、赤鐵礦、孔雀石、藍(lán)銅礦等次生氧化物礦物組成，脈石礦物主要為石英，其次為方解石。礦區(qū)內(nèi)鉛鋅礦石的品位變化較大，最高品位Pb 40.14%，Zn 42.26%；最低品位Pb 0.37%，Zn 0.6%；平均品位Pb 1.22%，Zn 9.08%(馮守忠等，2005)。

礦石主要發(fā)育結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)(圖4f、圖4g)、揉皺結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)(圖4h)、交代殘余結(jié)構(gòu)(圖4i、圖4j)等。礦石構(gòu)造復(fù)雜，層狀礦體中發(fā)育與層理一致的條紋、條帶狀構(gòu)造(圖4d)，并表現(xiàn)出與圍巖變質(zhì)程度一致的重結(jié)晶現(xiàn)象；脈狀礦體中硫化物石英脈沿早期巖石裂隙充填交代構(gòu)成脈狀、細(xì)脈-網(wǎng)脈狀礦石(圖4g)。此外礦區(qū)內(nèi)還可見角礫狀構(gòu)造(圖4e)。脈狀礦體中礦石的交代結(jié)構(gòu)以及礦石的脈狀、細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造是熱液疊加階段的主要地質(zhì)標(biāo)志。礦石的礦物特征及組構(gòu)反映其既有沉積成因的特征，又有熱液成因的標(biāo)志。

2.4成礦期次及圍巖蝕變

荒溝山鉛鋅礦床的形成經(jīng)歷了3個重要成礦期：海底噴流沉積期、變形變質(zhì)改造期和熱液疊加成礦期。海底噴流沉積期多形成層狀、似層狀、條帶狀礦體，構(gòu)成初始礦源層和礦床主體(楊言辰等，1999)；變形變質(zhì)改造期使得Pb、Zn等有用物質(zhì)進(jìn)一步富集，該階段形成大量具壓碎結(jié)構(gòu)，揉皺構(gòu)造的礦石；熱液改造期含礦熱液沿斷裂運移并不斷萃取圍巖中的成礦物質(zhì)，在構(gòu)造、裂隙發(fā)育等有利部位富集、沉淀，形成大量切穿圍巖層理的脈狀礦體。前人工作多集中于噴流沉積和變形變質(zhì)兩個階段，對于熱液疊加成礦期則鮮有研究，尤其是成礦流體的來源及特征，筆者針對于此進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

(a).石英黃鐵礦脈；(b).脈狀方鉛礦；(c).層狀黃鐵礦；(d).層狀構(gòu)造；(e).角礫狀構(gòu)造；(f).黃鐵礦呈碎裂結(jié)構(gòu)；(g).閃鋅礦與方鉛礦呈細(xì)脈狀充填黃鐵礦；(h).黃鐵礦被閃鋅礦、方鉛礦交代呈骸晶結(jié)構(gòu)；(i)、(j).黃鐵礦被方鉛礦、閃鋅礦交代呈交代殘余結(jié)構(gòu)； (k).大理巖；(l).方解石石英脈圖4　荒溝山鉛鋅礦礦石標(biāo)本及顯微照片F(xiàn)ig.4　Samples and micrograph of Huanggoushan lead-zinc ore

根據(jù)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點、礦物組合及礦脈間的穿切關(guān)系，荒溝山鉛鋅礦熱液疊加成礦期的成礦作用可進(jìn)一步分為：Ⅰ黃鐵礦-石英階段、Ⅱ方鉛礦-石英階段、Ⅲ石英-方解石階段。

黃鐵礦-石英階段:主要的金屬礦物為黃鐵礦，其次為閃鋅礦、方鉛礦，非金屬礦物以石英為主。

方鉛礦-石英階段:主要的金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦，其次為黃銅礦，非金屬礦物以石英為主。

石英-方解石階段:主要的金屬礦物為黃鐵礦、方鉛礦，其次為閃鋅礦，非金屬礦物以石英和方解石為主。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變現(xiàn)象較為發(fā)育，常見的圍巖蝕變類型主要有硅化、鉀化、絹云母化、碳酸鹽化、透閃石化等(圖5)，其中硅化與鉛鋅成礦關(guān)系最為密切，發(fā)育較為廣泛，主要表現(xiàn)為巖石中普遍發(fā)育微細(xì)粒石英集合體，或被石英呈細(xì)脈、網(wǎng)脈狀交代。

a、b.硅化；c.鉀化；d.絹云母化圖5　圍巖蝕變標(biāo)本及顯微照片F(xiàn)ig.5　Samples and micrograph of wall rock alteration

3流體包裹體特征

本次工作在荒溝山鉛鋅礦礦區(qū)內(nèi)采集了大量礦石和圍巖標(biāo)本，并對13號鉆孔和79號鉆孔進(jìn)行了系統(tǒng)采集，從中選取熱液疊加成礦期各階段的樣品，對其中發(fā)育較好的流體包裹體開展了系統(tǒng)的巖相學(xué)、顯微測溫及C、H、O同位素研究。

顯微測溫實驗在吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院流體包裹體實驗室完成。測溫儀器包括德國Carl Zeiss Axiolab型顯微鏡(10×50)和英國Linkam THMS-600型冷熱兩用臺，溫度低于0 ℃時分析精度為±0.1 ℃,溫度高于200 ℃時為±2 ℃。C、H、O同位素測試在核工業(yè)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所實驗室中心完成，測量儀器為MAT253 EM型質(zhì)譜計，O同位素和C同位素的分析精度均為±0.2，O同位素分析精度為±2。

3.1流體包裹體巖相學(xué)特征

鏡下觀察表明，3個階段樣品石英中氣液兩相型包裹體(VL型)較為發(fā)育，并在Ⅰ、Ⅱ階段含少量富氣相包裹體(LV型)，巖相特征如下(圖6)。

Ⅰ階段：氣液兩相包裹體(VL型)，氣液比集中分布為10%～30%，包裹體多為橢圓形、長條形，少量為菱形，偶見不規(guī)則形狀包裹體，粒徑4～10 μm，在石英顆粒中隨機分布；富氣相包裹體(LV型)氣液比集中分布為65%～85%，粒徑4～7 μm，形態(tài)多為近圓狀，包裹體數(shù)量較少，在石英顆粒中隨機分布。

Ⅱ階段：氣液兩相包裹體(VL型)，氣液比多集中為5%～25%，包裹體形狀較規(guī)則，多呈橢圓形，粒徑2～8 μm，在石英顆粒中隨機分布；富氣相包裹體(LV型)氣液比約為75%～90%，形態(tài)多為近圓狀，粒徑4～7 μm，數(shù)量較少，在石英顆粒中隨機分布。

Ⅲ階段：氣液兩相包裹體(VL型)，氣液比一般為5%～20%，包裹體多為橢圓形、長條形，偶見不規(guī)則形狀包裹體，粒徑2～8 μm，在石英顆粒中隨機分布。

(a).Ⅰ階段富氣相包裹體；(b).Ⅰ階段氣液兩相包裹體；(c).Ⅱ階段氣液兩相包裹體；(d).Ⅲ階段氣液兩相包裹體圖6　礦石石英中發(fā)育的不同類型流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.6　Micrograph of different types of fluid inclusion in quartz of ore

3.2流體包裹體顯微測溫特征

本次研究對3個階段各類包裹體進(jìn)行顯微測溫的結(jié)果如下(圖7)。

Ⅰ階段氣液兩相包裹體(VL型)較為發(fā)育，可見少量富氣相包裹體(LV型)，VL型包裹體的冰點溫度為-2.5～-5.8 ℃，據(jù)公式計算包裹體的鹽度值為4.18%～8.95%(NaCleqv)(POTTER et al.，1978；許慶林等，2010)，密度值為0.81～0.93 g/cm3，包裹體均一至液相，均一溫度主要變化范圍為：184.3～263.2 ℃，最高可達(dá)275.1 ℃；LV型包裹體的冰點溫度為-3.1～-3.8 ℃，據(jù)公式計算包裹體的鹽度值為5.11%～6.16%(NaCleqv)，密度值為0.82～0.89 g/cm3，均一溫度的變化范圍為221.1～267.7 ℃。

Ⅱ階段主要發(fā)育氣液兩相包裹體(VL型)，偶見富氣相包裹體(LV型)，VL型包裹體的冰點溫度為-1.4～-4.5 ℃，據(jù)公式計算包裹體的鹽度值為2.41%～7.17%(NaCleqv)，密度值為0.84～0.96 g/cm3，包裹體均一至液相，均一溫度主要變化范圍為：145.2～218.7 ℃，最高達(dá)250.2 ℃；LV型包裹體的冰點溫度為-2.2～-2.9 ℃，據(jù)公式計算包裹體的鹽度值為3.71%～4.80%(NaCleqv)，密度值為0.88～0.91 g/cm3，均一溫度的變化范圍為187.6～215.3 ℃。

Ⅲ階段主要含氣液兩相型包裹體(VL型)，包裹體的冰點溫度為-1～-2.3 ℃，據(jù)公式計算包裹體的鹽度值為1.74%～3.87%(NaCleqv)，密度值為0.90～0.97 g/cm3，包裹體均一至液相，均一溫度主要變化范圍為111.5～177.3 ℃。

3.3流體包裹體C、H、O同位素特征

對荒溝山鉛鋅礦熱液疊加成礦期Ⅰ和Ⅱ階段礦石樣品進(jìn)行了碳、氫及氧穩(wěn)定同位素分析，結(jié)果見(表1)。

碳?xì)溲跬凰厥鞘聚櫝傻V流體來源的有效手段，本礦床測試礦物為石英，由于水巖反應(yīng)故測試值碳?xì)渲迪鄬ρ踔蹈芊从沉黧w來源，氧值會比實際值偏大。

a、d.黃鐵礦-石英階段；b、e.方鉛礦-石英階段；c、f.石英-方解石階段圖7　流體包裹體均一溫度、鹽度直方圖Fig.7　Histograms of homogeneous temperature and salinity of fluid inclusion

成礦階段測試礦物δ13CV-PDBδDV-SMOWδ18OV-SMOW均一溫度δ18OH2O-SMOWⅠ(黃鐵礦-石英階段)石英脈-10.8-74.820.12309.6-10.3-79.520.32209.3-9.8-87.419.92108.3-9.6-85.320.82209.8Ⅱ(方鉛礦-石英階段)含方鉛礦石英脈-10.5-93.217.11803.5-10.2-91.417.91703.6-9.6-93.916.91803.3-9.5-92.217.61904.7

注：根據(jù)公式：δ18OV-SMOW/‰ - δ18OH2O -SMOW/‰=3.38×106/T2- 2.9計算(式中T為均一溫度的絕對溫度值)(鄭永飛等，2000年)。

Ⅰ階段石英樣品δ13C約為-9.6‰～-10.8‰，Ⅱ階段石英樣品δ13C約為-9.5‰～-10.5‰，在δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW圖中均投于海相碳酸鹽巖溶解作用和沉積有機物脫羥基作用所形成的范圍附近(圖8)。

Ⅰ階段石英樣品δ18OH2O組成約為8.3‰～9.8‰，δD為-74.8‰～-87.4‰，在δDSMOW-δ18OH2O圖中投點落于金銅系列巖漿水和原生巖漿水范圍內(nèi)；Ⅱ階段石英樣品δ18OH2O組成約為3.3‰～4.7‰，δD為-91.4‰～-93.9‰，在δDSMOW-δ18OH2O圖中投點落于雨水線和巖漿水之間，偏于巖漿水一側(cè)(圖8)。

4S同位素特征

本次研究還對荒溝山鉛鋅礦熱液疊加成礦期Ⅱ和Ⅲ階段進(jìn)行了硫穩(wěn)定同位素分析，結(jié)果(表2)表明，黃鐵礦中δ(34S) 的范圍為+14.80×10-3～+16.90×10-3(圖9)，全為正值而且偏離0值較遠(yuǎn)，顯示出富集重硫的特點，表明黃鐵礦中的硫為生

圖8　荒溝山鉛鋅礦石英流體包裹體C、O，H、O同位素關(guān)系圖(底圖據(jù)張理剛，1985修改)Fig.8　The δ13 CV-PDB -δ18O V-SMOW and the δDSMOW -δ18OH2O composition map of fluid inclusions in quartz of Huanggoushan Pb-Zn deposit(Modified after Zhang Ligang 1985)

樣號礦物δ34SV-CDT‰數(shù)據(jù)來源樣號礦物δ34SV-CDT‰數(shù)據(jù)來源Ⅱ-1a黃鐵礦16.4Ⅱ-1b黃鐵礦16.8Ⅱ-1c黃鐵礦16.0Ⅱ-1d黃鐵礦16.9Ⅲ-2a黃鐵礦15.0本次研究Ⅲ-2b黃鐵礦14.8Ⅲ-5a黃鐵礦15.8Ⅲ-5b黃鐵礦15.6Ⅲ-5c黃鐵礦15.7hgsqx1黃鐵礦14.02本次研究馬玉波等,2013

圖9　荒溝山鉛鋅礦S同位素直方圖Fig.9　The sulfur isotope histogram of Huanggoushan Pb-Zn deposit

物成因。這種硫系海水中的硫酸鹽滲透過含有機殘余物的暗礁多孔帶時被細(xì)菌分解還原而成(呂衍明，1983)。經(jīng)分解還原產(chǎn)生的硫與海水中的金屬元素以及生物遺體中吸附的金屬元素相結(jié)合，賦存在地層中。在后生成礦過程中，這種硫被活化遷移至斷裂破碎帶等有利部位，再次與Zn、Pb等元素結(jié)合并沉淀，進(jìn)而形成礦體。因此，鉛鋅礦體中的硫直接來源于地層，海水中的硫酸鹽是其最初的硫源。

5成礦流體性質(zhì)及來源分析

成礦流體作為成礦元素遷移的介質(zhì)，對礦床形成至關(guān)重要。流體包裹體巖相分析及顯微測溫分析表明，荒溝山熱液疊加成礦期3個階段的成礦流體具有不同的地球化學(xué)性質(zhì)：Ⅰ階段石英中主要發(fā)育氣液兩相包裹體和少量富氣相包裹體，成礦流體為中低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系；Ⅱ階段石英中主要發(fā)育氣液兩相包裹體，偶見富氣相包裹體，成礦流體為低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系；Ⅲ階段石英中包裹體類型較為單一，僅發(fā)育有氣液兩相型包裹體，成礦流體為低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系。3個階段成礦流體的性質(zhì)差異反映了成礦流體從中低溫、低鹽度向低溫、低鹽度持續(xù)演化的過程。

礦石石英中碳、氧同位素組成可以示蹤成礦流體來源(鄭永飛等，2000)?；臏仙姐U鋅礦床熱液疊加成礦期黃鐵礦-石英階段的δ13C約為-9.6‰～-10.8‰，方鉛礦-石英階段的δ13C約為-9.5‰～-10.5‰，兩組碳值均較低于巖漿水的碳值(-9‰～-3‰)(TAYLOR，1986)，反映出成礦流體中的碳具有多源性，結(jié)合地層巖性、較強的圍巖蝕變和當(dāng)時半封閉的還原成礦環(huán)境，推測圍巖蝕變釋放出了范圍較廣的碳值。在δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW圖中，黃鐵礦-石英階段的C、O同位素組成投于海相碳酸鹽巖溶解作用和沉積有機物脫羥基作用所形成的范圍附近，指示成礦流體中的碳主要來自圍巖和和沉積有機物，在一定溫度下成礦流體與碳酸鹽巖圍巖和有機質(zhì)發(fā)生作用，使流體中的碳具有多元性。方鉛礦-石英階段碳、氧同位素組成相對于黃鐵礦-石英階段而言變化不大，故該階段流體中的碳仍主要來自于圍巖和沉積有機物。

成礦流體中水的來源主要有：大氣降水、海水、巖漿水、初生水、封存水(包括深成熱鹵水和油田水)(陳駿等，2004；韓吟文等，2004)。各種水中氫、氧同位素組成的差異可以作為區(qū)分不同來源水的有效手段。黃鐵礦-石英階段的石英樣品δ18OH2O組成約為8.3‰～9.8‰，δD為-91.4‰～-93.9‰，在δDSMOW～δ18OH2O體系中投點落于金銅系列巖漿水及巖漿水范圍內(nèi)，說明成礦流體主要來自于巖漿熱液；方鉛礦-石英階段的石英樣品δ18OH2O組成約為3.3‰～4.7‰，δD為-74.8‰～-87.4‰，在體系δDSMOW～δ18OH2O中投點落于雨水線與巖漿水之間，偏于巖漿水一側(cè)，表明隨著成礦作用的進(jìn)行，在成礦晚期有大氣降水參與其中，成礦流體具有巖漿水與大氣降水混合熱液的特點，其中巖漿水占主導(dǎo)地位。

6結(jié)論

(1)依據(jù)礦物共生組合、礦石組構(gòu)及穿切關(guān)系，將荒溝山鉛鋅礦床熱液疊加成礦期劃分為3個階段：Ⅰ黃鐵礦-石英階段、Ⅱ方鉛礦-石英階段、Ⅲ石英-方解石階段。其中Ⅰ、Ⅱ階段為熱液疊加期鉛鋅成礦的主要階段。

(2)熱液疊加成礦期Ⅰ階段成礦流體屬中低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系熱液；Ⅱ階段石成礦流體屬低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系熱液；Ⅲ階段成礦流體屬低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系熱液。

(3)通過對碳?xì)溲醴€(wěn)定同位素研究結(jié)果表明，熱液疊加成礦期早階段成礦流體來源于巖漿水，在成礦后期大氣降水參與其中，但仍以巖漿水為主。流體在上升過程中萃取圍巖中成礦物質(zhì)，使礦化進(jìn)一步富集。

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收稿日期：2015-11-07修回日期： 2016-01-18

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“遼吉裂陷帶構(gòu)造演化及成礦作用”(1212011120156)

作者簡介：彭大偉(1990-)，男，河北省唐山市遷安市人，2014級碩士，主要從事礦產(chǎn)普查與勘探方面研究。E-mail：894483180@qq.com

中圖分類號：P618.42; P618.43

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-6248(2016)02-0105-12

Hydrothermal Superimposed Mineralization, Characteristics and Source o Ore-Forming Fluids of the Huanggoushan Pb-Zn Deposit,Jilin Province

PENG Dawei,WANG Keyong,QUAN Hongyan,WANG Zhigao,LI Shunda,FU Lijuan,WANG Yicun

(College of Earth Science,Jilin University,Changchun 130061, Jilin， China)

Abstract：Occurred in Zhenzhumen Formation of Proterozoic Laoling Group, the Huanggoushan Pb-Zn deposit is controlled by stratum and ductile shear belt, serving as one of the most representative deposits in Laoling polymetallic metallogenic belt, southernJilinProvince.Hydrothermal superimposed mineralization was occured in the late ore-forming stage and exerted an important influence on further enrichment of ore-forming elements.In order to explore the sources and characteristics of the fluid, the microthermometry and C-D-O isotopic geochemistry methods of fluid inclusions are used to research the nature of the ore-forming fluids in each stage of hydrothermal superimposed mineralization. Results indicate thatthe ore-forming fluidof the first stage belongs to mid-low temperature, low-salt NaCl-H2O system. The δDH2O,δ18OH2O and δ13CV-PDBof these fluid inclusions are -74.8‰～-87.4‰,8.3‰～9.8‰ and -9.6‰～-10.8‰,respectively,showingsome characteristics of magma water. The ore-forming fluid of the second stage belongs to low -temperature, low-salt NaCl-H2O system. The δDH2O,δ18OH2O and δ13CV-PDBof these fluid inclusions are -91.4‰～-93.9‰,3.3‰～4.7‰ and -9.5‰～-10.5, respectively, which show some characteristics about mixture fluid of meteoric water and magma water, however the magma water still play a main role.

Keywords：ore-forming fluids; fluid inclusion; isotope geochemistry;Pb-Zn deposit; Huanggoushan in Jilin province