贛南地區(qū)石英脈型鎢礦成礦流體特征*

周龍全，李光來，唐　傲，蘇　曄

(東華理工大學核資源與環(huán)境省部共建國家重點實驗室培育基地，南昌 330013)

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贛南地區(qū)石英脈型鎢礦成礦流體特征*

周龍全，李光來，唐傲，蘇曄

(東華理工大學核資源與環(huán)境省部共建國家重點實驗室培育基地，南昌 330013)

摘要：贛南是我國鎢礦床最密集的地區(qū)，尤以石英脈型鎢礦最為發(fā)育。本文通過分析近年來該區(qū)石英脈型鎢礦流體包裹體類型、流體包裹體特征、顯微測溫、激光拉曼光譜等方面的最新成果，結(jié)合碳、氫、氧及鍶同位素的研究成果，探討贛南石英脈型鎢礦的流體特征，重點探討石英脈型鎢礦形成過程中的流體演化。認為贛南石英脈型鎢礦成礦流體主要來源于巖漿水，流體演化始于高溫高鹽度的巖漿—熱液過渡階段，與黑鎢礦沉淀密切相關(guān)的流體溫度主要集中于260～360 ℃，鹽度主要集中于4～9 wt% NaCl eq.，屬中—低鹽度、富含SiO2、揮發(fā)組分及多種成礦元素的熱液體系；礦質(zhì)主要以流體沸騰和混合作用為主，自然冷卻僅為少數(shù)礦床的主要礦石沉淀機制。

關(guān)鍵詞：石英脈型鎢礦；成礦流體；贛南地區(qū)

南嶺是中國乃至世界上鎢錫稀有金屬的重要產(chǎn)地，空間上具有“東鎢西錫”的特點，即南嶺東段以鎢礦為主，中段鎢錫礦并重，西段以錫礦為主[1]。其中贛南地區(qū)以石英脈型鎢礦的密集產(chǎn)出為特征，且還發(fā)育矽卡巖型、云英巖型、偉晶巖型、破碎帶型等多種類型的鎢礦床，是世界著名的鎢礦集區(qū)，素有“世界鎢都”的美譽，該區(qū)發(fā)育的石英脈型鎢礦在中國乃至世界范圍內(nèi)具有代表性。

對熱液礦床而言，成礦流體是成礦元素活化、遷移乃至沉淀的重要媒介[2-3]，長期以來其性質(zhì)、來源及演化歷史一直是礦床學研究的重要內(nèi)容[2-9]。隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的不斷發(fā)展，一些學者已不滿足于利用透明礦物的顯微測溫、爆裂法測溫、C-H-O穩(wěn)定同位素、顯微激光拉曼光譜分析等常規(guī)手段研究成礦流體，不透明礦物流體包裹體的紅外顯微鏡研究成了研究成礦流體不可或缺的技術(shù)手段[10-13]。在新技術(shù)條件下，贛南石英脈型鎢礦成礦流體方面的研究取得了突破性進展，積累了大量研究資料[12-34]。本文收集近年來贛南石英脈型鎢床成礦流體的研究成果，總結(jié)該區(qū)石英脈型鎢礦成礦流體的物理化學特征，探討該類礦床成礦的流體演化特征。

1地質(zhì)背景及礦床分布

贛南位于歐亞板塊與濱西太平洋板塊消減帶內(nèi)側(cè)華夏板塊的羅霄褶皺帶中部，晚古生代諸廣—武夷隆起與粵北拗陷過渡帶，屬濱太平洋構(gòu)造域中生代構(gòu)造帶的南東部，次級構(gòu)造單元為南嶺緯向構(gòu)造帶東段與武夷山北東—北北東向構(gòu)造帶南段的復合部位[35]。該區(qū)構(gòu)造變形強烈，褶皺、斷裂發(fā)育，特別是中生代以來發(fā)生了多期次、多性質(zhì)、多方向的擠壓和拉張，形成了武夷、羅霄、萬洋三條規(guī)模巨大的北東—北北東向隆起帶和桂東—興國—石城、郴州—崇義—會昌、韶關(guān)—三南—尋烏三條東西向構(gòu)造—巖漿—成礦帶。研究區(qū)基底為震旦—志留紀碎屑巖和變碎屑巖，蓋層為從泥盆紀到三疊紀的碳酸鹽巖、泥灰?guī)r夾碎屑巖，而侏羅—白惡紀發(fā)育的地層以斷裂盆地中的碎屑巖、火山巖和紅層為代表[36]。晚古生代、寒武系、泥盆系地層是鎢的重要礦源層，多時代鎢的礦源層的存在是控制該區(qū)鎢礦床形成的主要因素之一[37]。

該區(qū)花崗質(zhì)巖體出露眾多，以燕山期花崗巖最為發(fā)育，具有多期多階段成巖特點。石英脈型鎢礦的形成時代多集中于160～150 Ma[1,36,38-39]。與鎢礦關(guān)系密切的花崗巖類主要為改造型，少數(shù)為同熔型[40]，而石英脈型鎢礦多與燕山早期隱伏的高演化花崗巖體有密切成因聯(lián)系，這類花崗巖的形成時代多集中于165～150 Ma[41-42]，石英脈型鎢礦床主要分布于崇—猶—余礦集區(qū)、于山礦集區(qū)以及三南礦集區(qū)，著名的石英脈型鎢礦有西華山、漂塘、茅坪、蕩坪、盤古山、黃沙、大吉山等鎢礦床。

根據(jù)脈幅大小石英脈型鎢礦床分為石英大脈型和細脈帶型，根據(jù)礦體產(chǎn)出位置又可分為內(nèi)帶型、內(nèi)外帶型及外帶型三種類型。石英脈型鎢礦的礦體一般呈脈狀產(chǎn)于震旦系、寒武系、泥盆系地層和燕山期花崗巖體中，圍繞成礦巖體的內(nèi)外接觸帶成群成帶產(chǎn)出，礦脈常見波狀彎曲、膨大縮小、分支復合等現(xiàn)象，由于受不同構(gòu)造控制，礦脈常呈疊瓦狀、雁行、人字型等成群分布[38]。大部分礦脈有“上部擴散，下部收斂”的特征，剖面上形如一把打開的紙扇，“扇根”多插入花崗巖中，并逐漸尖滅。發(fā)育完全的礦床在垂向上具有“五層樓”礦化模式，如漂塘鎢礦、木梓園鎢礦、茅坪鎢礦、鋸板坑鎢礦，在一些石英脈型鎢礦床的“五層樓”下部常有“地下室”鎢礦床發(fā)育于隱伏巖體的頂部，典型的礦例有茅坪鎢礦、鐵山垅鎢礦、樟東坑鎢礦、淘錫坑鎢礦等。

2流體包裹體研究

2.1流體包裹體特征

根據(jù)流體包裹體在室溫下相態(tài)分類準則及冷凍回溫過程中的相態(tài)變化等研究成果[2,6]，贛南石英脈型鎢礦床的流體包裹體可分為五種類型：氣液兩相水溶液包裹體(Ⅰ型)、單相包裹體(Ⅱ型)、富CO2的三相包裹體(Ⅲ型)、含子礦物包裹體(Ⅳ型)、熔融包裹體(Ⅴ型)(表1)。比較而言，石英、黃玉中的流體包裹體類型較豐富，Ⅰ型和Ⅱ型包裹體普遍較發(fā)育，部分發(fā)育Ⅲ型和Ⅳ型包裹體，而綠柱石、螢石、錫石、黑鎢礦中的流體包裹體類型相對較為單一，以發(fā)育Ⅰ型包裹體為主，僅少數(shù)礦床流體包裹體中發(fā)現(xiàn)子礦物，且發(fā)育數(shù)量較少，主要為石鹽、方解石和含鎢酸根礦物[12,17,23,26]。研究表明，綠柱石除了大量發(fā)育Ⅰ型包裹體外，還發(fā)育Ⅴ型包裹體[14]。Ⅲ型包裹體在不同礦區(qū)的發(fā)育程度不同，主要發(fā)育于石英和黃玉中。各寄主礦物中的包裹體粒徑變化范圍為0.5～64 μm，絕大多數(shù)為5～25 μm，絕大多數(shù)氣相百分數(shù)為5%～45%，包裹體形狀多呈不規(guī)則形、圓形、橢圓形、長管狀，少數(shù)呈寄主礦物的負晶形，多呈孤立、成群、沿生長環(huán)帶生長、串珠狀等分布，往往多世代的包裹體共存于同一礦脈中。

2.2流體包裹體均一溫度

贛南部分石英脈型鎢礦床流體包裹體均一溫度如表1。對不同或同一礦床的礦化階段劃分總體上可歸納為硅酸鹽—氧化物石英脈階段、氧化物—硫化物—石英脈階段、碳酸鹽階段。 贛南地區(qū)石英脈型鎢礦不同礦物中包裹體均一溫度范圍為70～435 ℃[12-34]，其中，硅酸鹽—氧化物階段的包裹體均一溫度主要集中于220～360 ℃之間；除新安子鎢礦氧化物—硫化物階段包裹體均一溫度處于較高溫度(260～300 ℃)外，大多數(shù)礦床主要為150～260 ℃；而碳酸鹽階段包裹體均一溫度相對較低，一般在230 ℃以下。在均一溫度直方圖中(圖1)，與黑鎢礦共生的石英中的流體包裹體均一溫度變化較大，部分礦床集中在較明顯的兩個及以上的溫度區(qū)間。如木梓園鎢礦，均一溫度集中于180～240 ℃和260～300 ℃；盤古山鎢礦均一溫度集中于160～220 ℃和300～320 ℃；茅坪鎢礦均一溫度集中于190～250 ℃和300～360 ℃；新安子鎢礦均一溫度集中于180～230 ℃、260～300 ℃和320～360 ℃，其中，均一溫度的高溫區(qū)基本上處于硅酸鹽—氧化物階段，低溫間處于氧化物—硫化物階段。

黑鎢礦中流體包裹體的均一溫度變化范圍為185～412 ℃，除盤古山均一溫度峰值集中于240～280 ℃外，大部分均一溫度峰值主要位于260～360 ℃，且黑鎢礦、錫石、黃玉中包裹體的均一溫度總體高于石英的均一溫度(圖1)，在較高溫度(260～412 ℃)階段可見黑鎢礦、錫石、黃玉多在硅酸鹽—氧化物—石英脈階段大規(guī)模結(jié)晶，且黑鎢礦、錫石、黃玉中流體包裹體均一溫度相對石英變化較小，其中錫石、黃玉中流體包裹體的均一溫度處于相對狹窄范圍內(nèi)(290～360 ℃)，說明錫石、黃玉相對黑鎢礦、石英而言結(jié)晶持續(xù)的時間較短，而不同礦物中流體包裹體均一溫度存在差異，這種差異主要可能由于所處的“結(jié)晶時段”不同，而非礦物形成后的影響[2,43]。石英是長期結(jié)晶的“貫穿性”礦物，其包裹體記錄了流體較長時間的演化歷史，同時與其它礦物相比，石英在應力作用和流體改造下更易遭受破壞，其流體包裹體的均一溫度顯示較大的變化范圍，因此其形成溫度并不能準確代表黑鎢礦形成溫度[10,28]，相比之下，黑鎢礦、錫石、黃玉流體包裹體中的均一溫度處于相對狹窄且溫度較高的范圍內(nèi)，較石英而言遭受改造程度小并能較多地保存原生包裹體[28]，且在主成礦期間大量形成的礦石礦物(多為不透明礦物)記載了成礦流體的最佳成礦信息[10]。因此，該區(qū)黑鎢礦中的包裹體更真實地反應了礦床中鎢的形成條件，說明贛南地區(qū)石英脈型鎢礦床鎢成礦的主要溫度集中于260～360 ℃。

表1　贛南石英脈鎢礦床流體包裹體特征

圖1　贛南石英脈型鎢礦流體包裹體均一溫度直方圖Fig.1　　　　Homogenization temperature histograms of fluid inclusions of quartz-vein type tungsten deposits in southern Jiangxi Province西華山數(shù)據(jù)[12]；蕩坪、盤古山及大吉山數(shù)據(jù)[13]；漂塘數(shù)據(jù)[13，27，28]；茅坪數(shù)據(jù)[25]；淘錫坑數(shù)據(jù)[26]；新安子數(shù)據(jù)[29]；大龍山數(shù)據(jù)[32]；木梓園數(shù)據(jù)[21]；黃沙數(shù)據(jù)[22]。

2.3爆裂法測溫

一般認為爆裂溫度代表成礦溫度的上限，是獲取爆裂溫度最快捷的方法。盤古山黑鎢礦的爆裂溫度為240～330 ℃，石英的爆裂溫度為290～350 ℃，較礦脈石英中的均一溫度185～325℃略高[44]；大吉山鎢礦共測得238個爆裂溫度，溫度范圍為258～494 ℃，主要集中于350～400 ℃，此外還有28個數(shù)據(jù)>500 ℃，相比于石英中包裹體的均一溫度范圍(84～324 ℃)高很多，其爆裂曲線顯示多個爆裂縫[17-18]。爆裂溫度指示石英脈型鎢礦具有較高的溫度上限，多個爆裂縫的存在則可能反映了流體活動的多期多階段性特征。

2.4流體包裹體鹽度、密度及壓力

石英脈型鎢礦成礦流體的鹽度范圍為0.18～14.2 wt%NaCl eq.(表1)，顯示其具有中—低鹽度的特點。其中石英中流體包裹體的鹽度峰值主要集中于4～8 wt%NaCl eq.，黃玉中流體包裹體的鹽度峰值主要集中于6～11 wt%NaCl eq.，綠柱石中流體包裹體的鹽度峰值主要集中于1～3 wt%NaCl eq.，黑鎢礦中流體包裹體的鹽度峰值主要集中于4～9 wt%NaCl eq.，錫石中流體包裹體的鹽度峰值主要集中于8～9 wt%NaCl eq.(圖2)，說明黃玉、錫石、黑鎢礦中流體的鹽度略高于石英、綠柱石中流體的鹽度，且黑鎢礦成礦流體鹽度范圍較石英中流體的鹽度范圍窄。該區(qū)包裹體多為NaCl-H2O±CO2體系，利用溫度—密度相圖[45]、溫度—鹽度—密度相圖[46]及Flincor流體包裹體計算軟件[47]等不同方法確定的密度為0.55～1.03 g/cm3，成礦流體密度主要集中于0.7～0.99 g/cm3[15,23,20-21,26,28]，獲得的成礦流體均一壓力介于6～156.6 MPa[14,15,20-21,23,26]，除西華山鎢礦成礦深度為1.0～3.3 km外[12]，成礦深度位于3.1～5.9 km[17,20,22-23]。

3同位素地球化學

在贛南石英脈型鎢礦研究中，碳氧同位素、氫氧同位素以及銣鍶同位素被廣泛應用于成礦流體來源的示蹤，并取得一系列成果[12,16,26,32-33,48-54]。

圖2　贛南石英脈型鎢礦流體包裹體鹽度直方圖Fig.2　Salinity histograms for fluid inclusions of quartz-vein type tungsten deposits in Southern Jiangxi Province西華山數(shù)據(jù)[12]；蕩坪、盤古山及大吉山數(shù)據(jù)[13]；漂塘數(shù)據(jù)[13，23，30]；茅坪數(shù)據(jù)[25]；新安子數(shù)據(jù)[29]；木梓園數(shù)據(jù)[21]；黃沙數(shù)據(jù)[22]

3.1碳氧同位素特征

漂塘鎢礦礦脈中3個層解石樣品的δ13C值為-9.03‰～-5.86‰(平均為-7.06‰)[48]，西華山鎢礦礦脈中6個層解石的δ13C值為-7.53‰～-4.51‰(平均為-6.50‰)[48]；大吉山鎢礦礦脈中2個方解石的δ13C值為-8.2‰～-8.0‰[49]。漂塘、西華山鎢礦礦脈中層解石和大吉山鎢礦礦脈中方解石的碳同位素組成與巖漿碳的同位素組成(-8.0‰～-5.0‰)[35,49]基本一致，說明它們屬于巖漿—熱液成因。漂塘鎢礦礦脈中11個方解石樣品δ13C值為-6.31‰～4.4‰(其中3個δ13C值<-5‰)[48]，δ13C值的變程較寬，且出現(xiàn)正值，較層解石更富13C，說明成礦流體可能因與圍巖發(fā)生水巖反應而提高了13C比例；也可能在成礦流體演化的晚期階段有大氣降水的兌入，將鈣質(zhì)圍巖淋濾而獲得13C，使稍晚階段的方解石δ13C值有所增高。

3.2氫氧同位素特征

氫氧同位素組成很大程度上可反應成礦流體中水的來源[55-56]，因此被廣泛應用于與巖漿熱液有關(guān)的成礦流體的研究。贛南石英脈型鎢礦石英中氫氧同位素組成為：δD為-98‰～-45‰，δ18O為+7.3‰～+14.05‰。根據(jù)石英—水平衡分餾方程計算獲得了與石英呈平衡的礦液的δ18OH2O值變化范圍為-3.1‰～+10.8‰；黑鎢礦氫氧同位素組成為：δD為-135‰～-50.4‰，δ18O為+3.67‰～+7.61‰，根據(jù)黑鎢礦—水平衡分餾方程計算獲得了與黑鎢礦呈平衡的礦液的δ18OH2O值變化范圍為+4.90‰～+8.86‰(表2)。石英屬含氧礦物，幾乎不含氫原子數(shù)，雖易與它所含的水發(fā)生同位素平衡再交換反應，但對流體包裹體的氫同位素組成所造成的影響很小[57]，可以認為氫同位素組成代表了原始溶液的組成[26]。西華山、漂塘、茅坪、黃沙、盤古山、大吉山等礦床的石英及黑鎢礦流體中氫氧同位素數(shù)據(jù)大多數(shù)落在巖漿水區(qū)域，且礦液中的δD值基本位于-80‰～-50‰范圍(圖3)，說明原始熱液源于巖漿水。少數(shù)氫氧同位素數(shù)據(jù)落于巖漿水附近區(qū)域，應是成礦晚階段的流體開始有大氣降水加入所致。而僅淘錫坑、大吉山鎢礦礦液中δ18OH2O值偏離正常巖漿水區(qū)域，顯示具有大氣降水的特征，原因可能為研究者較多地使用了成礦晚階段的樣品。

表2　贛南石英脈型鎢礦氫氧同位素組成

圖3　贛南石英脈型鎢礦成礦流體氫氧同位素特征圖Fig.3　Hydrogen and oxygen isotopic compositions of ore-forming fluids from quartz-vein type tungsten deposits in southern Jiangxi Province底圖[35]；西華山、漂塘數(shù)據(jù)[48]；大吉山數(shù)據(jù)[49]；黃沙數(shù)據(jù)[51]；茅坪數(shù)據(jù)[34]；淘錫坑數(shù)據(jù)[26]；盤古山數(shù)據(jù)[31]。

3.3鍶同位素特征

鍶同位素的初始比值(ISr)常被用來示蹤成礦物質(zhì)或成礦流體的來源。該區(qū)流體包裹體Rb-Sr法定年獲得的初始鍶比值(ISr)>0.714(大吉山除外)，雖然淘錫坑鎢礦三組石英脈流體包裹體ISr值差異較大，卻也同樣>0.714(圖4)，顯示成礦流體可能主要源于地殼。

圖4　贛南成礦流體初始鍶比值Fig.4　Initial strontium ratios of ore-forming fluids in southern Jiangxi Province底圖、漂塘、柯樹嶺、牛嶺數(shù)據(jù)[58]；西華山、蕩坪數(shù)據(jù)[16]；淘錫坑數(shù)據(jù)[59]

4討論

4.1成礦流體來源

根據(jù)贛南石英脈型鎢礦床同位素研究，除漂塘鎢礦礦脈中方解石δ13C值>-5‰外，西華山、漂塘、大吉山方解石、層解石δ13C值多數(shù)為-8‰～-5‰[35,48-49]，與巖漿碳的同位素組成基本一致，顯示在成礦流體演化早階段碳主要來源于巖漿，而晚期階段由于大氣降水的兌入將鈣質(zhì)圍巖淋濾的13C帶入流體中，使稍晚階段的方解石δ13C值增高。石英的δ18O值變化范圍為+7.3‰～+14.1‰，黑鎢礦變化范圍為+4.90‰～+8.86‰，除淘錫坑外，所有石英的δ18O值變化為+10.58‰～+14.1‰(表2)。其中西華山、漂塘鎢礦全巖δ18O值變化為+8.23‰～+13.04‰[48,50,52]，無論全巖還是石英的δ18O值均比“正?！睅r漿水(+6‰～+9‰)[55]高，而花崗巖較高的δ18O值與來源物質(zhì)的成因密切相關(guān)[52]，由含高δ18O的侵入巖漿固結(jié)成巖后形成[50]，且礦液中δD值基本為-80‰～-50‰，說明礦液主要來源于巖漿。另外，少數(shù)氫氧同位素數(shù)據(jù)落于巖漿水附近(圖3)，一方面可能研究者較多使用了成礦晚階段的樣品所致，另一方可能是來自巖漿的原始流體與大氣降水不同程度混合導致。西華山鎢礦成礦流體在硅酸鹽—氧化物階段主要以巖漿水為主[15,48,50,52]，魏文鳳等[15]認為西華山成礦流體δ18O值從硅酸鹽—氧化物階段到晚期碳酸鹽階段逐漸降低，并向雨水線方向漂移。漂塘、大吉山、淘錫坑鎢礦成礦流體在硅酸鹽—氧化物階段雖以巖漿水為主，但有相當數(shù)量的大氣降水參與，晚期大氣降水更顯著[15,26,49]。綜上所述，認為該區(qū)石英脈型鎢礦早期成礦流體主要來源于巖漿水，有不同程度大氣降水參與，到成礦晚階段大氣降水呈增多趨勢。

4.2成礦流體性質(zhì)

贛南石英脈型鎢礦成礦流體在演化中具多階段性和復雜性，不同成礦階段具有不同特征。同一礦床從早階段的硅酸鹽—氧化物階段至碳酸鹽階段，成礦溶液的鹽度大體呈降低趨勢，揮發(fā)組分明顯減少。如黃沙鎢礦在氧化物—石英階段石英中氣液兩相和含CO2三相包裹體均一溫度及鹽度范圍分別為256～336 ℃、4～9 wt%NaCl eq.和298～351℃、1.4～2.4wt%NaCl eq.，氣相組分檢測到H2O、CO2、CH4、N2等，硫化物—石英階段石英中氣液兩相包裹體均一溫度主要分布于190～240 ℃，鹽度為1～7 wt%NaCl eq.，氣相組分只檢測到H2O和少量CH4，顯示流體從高溫階段到低溫階段鹽度呈下降趨勢，氣相組分不斷減少[22]；盤古山鎢礦主要礦化階段中早階段輝鉍礦—黑鎢礦—石英脈石英中的氣液兩相和含CO2三相包裹體的均一溫度分別集中于250～330℃和299～353 ℃，明顯高于晚階段(輝鉍礦)—黑鎢礦—石英脈石英中的氣液兩相和含CO2三相包裹體的均一溫度(150～220℃，213～299 ℃)，從早階段到晚階段流體鹽度和密度相差不大，含CO2三相包裹體數(shù)量呈減少趨勢，而CO2單相包裹體數(shù)量則呈增多趨勢[20]；淘錫坑鎢礦硅酸鹽-氧化物階段石英中流體包裹體均一溫度范圍集中在180～260 ℃和280～400 ℃兩個區(qū)間，鹽度集中于0～4.5 wt%NaCl eq.，較氧化物—硫化物階段溫度(160～260 ℃)高很多，鹽度(3～7 wt%NaCl eq.)相對增高，到碳酸鹽階段均一溫度(120～200 ℃)和鹽度(0～4.73 wt%NaCl eq.)較氧化物—硫化物階段呈降低趨勢，且流體中揮發(fā)組分不斷減少[26]；西華山鎢礦黑鎢礦中流體包裹體均一溫度集中于320～370 ℃，鹽度集中于4～9 wt%NaCl eq.，硅酸鹽—氧化物階段的石英中包裹體的均一溫度、鹽度分別集中于240～320 ℃和1～6 wt%NaCl eq.，到硫化物階段則集中于180～230 ℃和1～5 wt%NaCl eq.，顯示黑鎢礦在較早階段形成，鹽度呈降低趨勢[15]。贛南石英脈型鎢礦成礦流體在硅酸鹽-氧化物階段成礦流體溫度主要集中于220～360 ℃[12-34]，多數(shù)礦床富含H2O、CO2、CH4、N2等揮發(fā)組分，屬于高—中溫富含揮發(fā)分的熱液，且鎢大規(guī)模沉淀主要發(fā)生在該階段，溫度和鹽度主要集中于260～360 ℃和4～9 wt%NaCl eq.[13,15,25,26-29]；氧化物—硫化物階段成礦流體溫度主要集中于150～260 ℃，鹽度較硅酸鹽—氧化物階段略低，揮發(fā)組分較硅酸鹽-氧化物階段明顯減少；碳酸鹽階段流體溫度多<230 ℃，鹽度相對較低。

4.3成礦流體的流體演化

研究表明南嶺地區(qū)與鎢錫礦化有關(guān)的巖漿巖及其成礦流體是巖漿—熱液過渡性流體[14,68-74]。西華山礦脈中綠柱石熔融包裹體、熔—流包裹體的發(fā)現(xiàn)及其與流體包裹體的共存[14,16,27,73]，也證實了脈鎢礦床的成礦流體早期具有巖漿—熱液過渡性流體的特征，且富含SiO2、揮發(fā)組分及成礦元素[70]，其演化始于巖漿—熱液過度階段，溫度可達650～820 ℃[16,27,73]。伴隨溫度、壓力降低及物化條件的改變，熔漿與熱液發(fā)生液態(tài)分離[74],經(jīng)液態(tài)分離作用分異的原始高溫高鹽度的巖漿熱液，在溫度差、壓力差和濃度差等驅(qū)動下運移。一方面，原始流體可與圍巖發(fā)生水巖反映，同時可能萃取含鎢圍巖中部分鎢元素；另一方面,運移的含礦溶液與流經(jīng)圍巖裂隙的大氣降水發(fā)生混合而促使鎢礦石沉淀。研究顯示贛南石英脈型鎢礦與黑鎢礦共生的石英流體包裹體均一溫度變化范圍為115～435 ℃，鹽度范圍為0.18～14.2 wt%NaCl eq.，且同種或不同種寄主礦物的包裹體類型、組成、均一溫度以及鹽度等既有相似也存在差異，說明成礦流體經(jīng)歷了復雜的演化過程。目前的研究成果記錄了72～435 ℃溫度階段的流體演化史[12-34]，但卻缺少435～650 ℃溫度階段的數(shù)據(jù)(有待進一步研究)。從現(xiàn)有數(shù)據(jù)看，黑鎢礦大規(guī)模結(jié)晶的溫度主要發(fā)生在260～360 ℃階段，說明該區(qū)石英脈型鎢礦成礦流體經(jīng)液態(tài)分離后隨溫度、壓力降低以及物理化學條件的改變而經(jīng)歷了復雜的演化過程，在260～360 ℃溫度階段發(fā)生黑鎢礦沉淀。

熱液型鎢礦礦石沉淀機制有流體不混溶作用[3,12, 63-64 ,75-76]、流體混合作用[3,11-12,62,66]和自然冷卻[62]等。由于礦床地質(zhì)環(huán)境、成礦流體物理化學條件等因素的異同，鎢沉淀的主導因素在不同礦床中具有差異。研究顯示大吉山、木梓園、西華山、盤古山、黃沙、茅坪、新安子等鎢礦床成礦流體經(jīng)歷了不同規(guī)模的沸騰作用[12-13,17,20-22,24-25,29]，且多發(fā)生于早階段，溫度多介于250～340℃[17,20,21,22,25]，與黑鎢礦主要成礦溫度(260～360℃)基本一致，說明流體的沸騰作用與鎢成礦關(guān)系密切。早期高溫階段流體灌入裂隙構(gòu)造，隨壓力驟然下降使流體產(chǎn)生減壓沸騰，同時大量CO2、CH4、H2S、N2等氣體揮發(fā)分從熱液中溢出，促使流體溶液中的酸性揮發(fā)性組分進入氣相，相分離的同時可使液相pH值升高，使鎢的絡合物的穩(wěn)定性降低，從而導致鎢礦物的結(jié)晶。伴隨成礦流體的演化，富含成礦元素的巖漿流體與通過礦區(qū)內(nèi)裂隙、斷裂的大氣降水發(fā)生混合，如西華山、淘錫坑、漂塘、黃沙、大吉山、茅坪等鎢礦床顯示了在成礦流體演化過程中發(fā)生了高溫、高鹽度的流體與低溫度、低鹽度流體不同程度的混合作用[12-13,22-26,34]，引起流體體系物理化學條件不斷改變，使金屬絡合物分解并在有利的構(gòu)造地段沉淀成礦[12-13,22-23,26]。氫、氧同位素研究顯示也該區(qū)成礦流體主要源于巖漿水，到成礦晚階段逐漸有大氣降水參與。漂塘鎢礦床錫石中流體包裹體的均一溫度介于320～370℃，與Ni et al.[13]獲得的黑鎢礦的成礦溫度(320～360℃)基本吻合，王旭東等[23]認為與錫成礦相關(guān)的流體在成礦早期經(jīng)歷了自然冷卻過程，在成礦溫度上基本一致，說明與鎢成礦相關(guān)的成礦流體在高溫階段亦經(jīng)歷了自然冷卻的過程。自然冷卻的過程僅是該區(qū)少數(shù)鎢礦床主要的礦石沉淀機制，例如僅蕩坪、漂塘、大吉山鎢礦床的流體包裹體的鹽度變化不大且均一溫度有逐漸降低的趨勢[13,17,23]，說明成礦流體經(jīng)歷自然冷卻的過程，導致成礦物質(zhì)溶解度隨溫度下降而降低，發(fā)生黑鎢礦沉淀。

5結(jié)論

贛南石英脈型鎢礦硅酸鹽—氧化物階段的流體與鎢成礦最密切的溫度集中于260～360 ℃，鹽度集中于4～9 wt%NaCl eq，壓力介于27～159 MPa，屬于高—中溫、中—低鹽度、富含揮發(fā)分的熱液體系。氧化物—硫化物階段屬于中—低溫、中—低鹽度熱液體系，主要為成礦晚期階段流體。碳、氫、氧同位素資料表明該區(qū)石英脈型鎢礦早期成礦流體主要來源于巖漿水，有不同程度大氣降水參與，到成礦晚階段大氣降水呈增多趨勢。贛南石英脈型鎢礦流體演化始于巖漿—熱液過渡階段，經(jīng)液態(tài)分離作用后隨溫度、壓力降低及物理化學條件的改變而經(jīng)歷復雜的演化過程，主要的礦石沉淀機制可能為流體沸騰和混合作用，自然冷卻是該區(qū)少數(shù)鎢礦床的主要礦石沉淀機制。

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DOI:10.16788/j.hddz.32-1865/P.2016.02.008

* 收稿日期：2015-07-11改回日期：2015-12-30責任編輯：汪建寧

基金項目:國家自然科學基金項目(41302053)，博士啟動資金(DHBK201120)資助。

第一作者簡介：周龍全，1987年生，男，研究生，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)。

通訊作者簡介：李光來，1983年生，講師，碩士生導師，主要從事花崗巖與成礦作用研究。

中圖分類號：P611

文獻標識碼：A

文章編號：2096-1871(2016)02-136-11

Ore-forming fluids characteristics of quartz-vein tungsten deposits in southern Jiangxi Province

ZHOU Long-quan, LI Guang-lai, TANG Ao, SU Ye

(StateKeyLaboratoryBreedingBaseofNuclearResourcesandEnvironment,EastChinaInstituteofTechnology,Nanchang330013,China)

Abstract：Southern Jiangxi is one important cluster of tungsten deposits in China, especially for hosting well developed quartz-vein tungsten deposits. Through analyzing the latest research achievements of fluid inclusion types, ore-forming fluids characteristics of the quartz-veins tungsten deposit, microthermometry and Raman spectroscopy, and combined with research results of C, H, O and Sr isotope compositions, this study discussed the characteristics of ore-forming fluids of quartz-vein tungsten deposits in southern Jiangxi Province, with an emphasis on the fluid evolution during the mineralization of quartz-vein tungsten deposits. The ore-forming fluids indicated by this study would originate from magmatic waters with the ore-forming fluid evolution beginning at magmatic hydrothermal transitional stage of high temperature and high salinity. The temperature and salinity of fluids related to wolframite mineralization are around 260～360℃ and 4～9 wt%NaCl eq., respectively, suggesting that the ore-forming fluids belonged to a mid-low salinity hydrothermal system enriched in SiO2, volatile components and ore-forming elements. The ore-forming mechanism in this area was dominated by fluid boiling and mixing, with minor deposits resulting from the ore precipitation due to fluid cooling.

Key words:quartz-vein type tungsten deposit; ore-forming fluid; southern Jiangxi Province