河南吉家洼金礦成礦流體演化特征及地質(zhì)意義

顏正信，韓新志，張興康，高學(xué)峰，高繼拴

（1.河南省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院·河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南洛陽471000；2.河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北石家莊050081）

河南吉家洼金礦成礦流體演化特征及地質(zhì)意義

顏正信*1，韓新志1，張興康2，高學(xué)峰1，高繼拴1

（1.河南省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院·河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南洛陽471000；2.河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北石家莊050081）

吉家洼金礦床產(chǎn)于熊耳山變質(zhì)核雜巖中東部新太古界太華群片麻巖系中，為一構(gòu)造蝕變巖—石英脈復(fù)合型金礦床。其金礦化過程分為4個(gè)成礦階段。通過對各成礦階段石英、方解石中流體包裹體均一溫度、鹽度、成分及氫氧同位素組成等測試結(jié)果的分析研究，確定了流體演化特征和流體來源，成礦早階段（Ⅰ），流體以中高溫、中鹽度為特征，反映其來源可能來自深部；在主成礦期（Ⅱ），流體包裹體均一溫度降低，鹽度總體呈現(xiàn)略為降低，但變化范圍較大，介于1.74‰～17.34‰；次成礦期（Ⅲ），流體包裹體均一溫度再次略為降低，鹽度總體略為降低，但變化范圍較大，介于0.70‰～17.26‰，至成礦晚期（Ⅳ），成礦流體進(jìn)一步演化，均一溫度降低，鹽度減少。氫氧同位素研究表明，早階段成礦流體的δDV-SMOW為-78‰～-65‰，應(yīng)來源于巖漿熱液，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ階段明顯偏離巖漿水，向大氣水方向漂移。

成礦流體；氫氧同位素；吉家洼金礦；河南省

河南省洛寧縣吉家洼金礦為一隱伏—半隱伏陡傾斜的中型金礦床，也是河南省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院（原為第一地質(zhì)調(diào)查隊(duì)）多年在熊耳山區(qū)地質(zhì)普查找礦成果之一。目前，礦區(qū)及外圍已發(fā)現(xiàn)構(gòu)造帶70余條，已發(fā)現(xiàn)含礦構(gòu)造蝕變帶數(shù)18條，主要礦種為金，伴生銀、鉛鋅、硫等。含礦構(gòu)造蝕變帶按走向分為北東向和近南北向兩組，而近南北向東傾含礦構(gòu)造蝕變帶為區(qū)內(nèi)主要含礦構(gòu)造帶，反映出近南北向構(gòu)造控礦特點(diǎn)［1］。為了對該區(qū)金成礦規(guī)律進(jìn)一步深入了解，借助該區(qū)開展的礦床地質(zhì)特征及成因研究科研專題項(xiàng)目，總結(jié)出該區(qū)金礦成礦流體演化特征，供大家參考或借鑒。

1　成礦地質(zhì)背景

吉家洼金礦位于河南省洛寧縣城西南約60km，大地構(gòu)造位置處于華北地臺南緣、華熊臺隆、熊耳山隆斷區(qū)之中部，花山—龍脖背斜核部偏南翼。區(qū)內(nèi)出露地層主要為新太古界太華群和中元古界熊耳群，太華群（Ar3Th）分布于象君山—干樹凹拆離斷層以北，為一套古老的變質(zhì)結(jié)晶巖系，呈近東西向構(gòu)成花山—龍脖背斜核部，平面形態(tài)為中間窄，兩頭寬的“啞鈴”狀，西部被關(guān)上斷裂所截，東端多被花山斑狀含角閃黑云二長花崗巖侵蝕，南部被熊耳群不整合覆蓋，北側(cè)分別與熊耳群、第三系呈斷層接觸。太華群是一套以片麻巖為主的深變質(zhì)巖系，其變質(zhì)程度普遍達(dá)角閃巖相，局部達(dá)麻粒巖相，主要巖性為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖—淺粒巖、角閃斜長片麻巖和石榴黑云斜長片麻巖，局部夾有大理巖、白云質(zhì)大理巖和磁鐵石英巖等小夾層或透鏡體。根據(jù)地層構(gòu)造形態(tài)和巖石組合特征，自下而上將太華群分為草溝、石板溝、龍?zhí)稖?、龍門店和段溝等五個(gè)巖組，各巖組均為整合接觸漸變過渡關(guān)系。

熊耳群（Pt2Xn）廣泛分布于太華群南北兩側(cè)，構(gòu)成花山—龍脖背斜的兩翼。北翼熊耳群與太華群呈斷層接觸，南翼熊耳群分布于象君山—干樹凹拆離斷層以南，以角度不整合覆蓋于太華群之上（不整合界面可見構(gòu)造碎裂巖、蝕變巖類）。該群由大古石、許山、雞蛋坪和馬家河四組構(gòu)成，大古石組為陸源碎屑沉積巖系，巖性為含泥質(zhì)砂礫巖，其余三組為陸相火山噴發(fā)熔巖系，巖性有安山巖、杏仁狀安山巖、紫紅色流紋斑巖和灰綠色大杏仁狀安山巖等，為一套中基性—中酸性火山巖系，形成于大陸裂谷環(huán)境條件下［2］。

該區(qū)構(gòu)造主要為熊耳山變質(zhì)核雜巖和由一系列北東—北北東向及近南北向次級斷裂構(gòu)造。以北東向和近南北向壓扭性斷裂構(gòu)造最發(fā)育，且控礦明顯，經(jīng)歷了壓—張扭—壓扭性演變過程［3］。變質(zhì)核雜巖基底由太華群深變質(zhì)地層和分布其中的不同方向的侵入脈體（如輝綠巖、輝綠玢巖、閃長巖、石英閃長巖）及燕山期酸性巖漿巖等構(gòu)成，蓋層為熊耳群火山—沉積巖系，構(gòu)成拆離斷層上盤［4］，上述構(gòu)造對本區(qū)金礦床形成和分布有重要控制作用。

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，巖漿作用具多期、多樣式、多類型的活動特點(diǎn)。據(jù)其規(guī)律性可劃分為太古代、元古代和中生代構(gòu)造巖漿旋回。以中元古代火山巖類和中生代燕山期花山似斑狀花崗巖為主，在花山巖體西邊分布有吉家洼、虎溝、上宮、干樹凹、七里坪等金礦床及鉛銀礦床（點(diǎn)），南邊分布有青崗坪、萑香洼金礦床，東邊分布有祁雨溝、雷門溝鉬金礦，這些礦床通常分布于花山巖體邊部，或巖體外圍1～5km范圍內(nèi)［5］，或與石英斑巖、正長斑巖相伴產(chǎn)出。這些足以說明本區(qū)巖漿作用和礦床之間存在成因聯(lián)系，是本區(qū)金礦床形成的重要熱動力條件和熱夜來源。

2　礦床地質(zhì)特征

目前礦山深部探采結(jié)果表明，吉家洼金礦有價(jià)值的金礦化或工業(yè)礦體均受控于蝕變構(gòu)造破碎帶內(nèi)［6］。這些破碎帶主要由蝕變碎裂巖、蝕變構(gòu)造角礫巖及泥礫巖組成，構(gòu)造帶寬度一般為0.3～1.2m，最寬達(dá)3m。構(gòu)造巖呈深灰色、綠灰色，氧化程度較甚者為褐紅色。構(gòu)造帶頂?shù)捉缇€十分清晰，內(nèi)部充填的蝕變構(gòu)造角礫、蝕變碎塊輪廓較清晰，多呈棱角狀、次棱角狀，少量為團(tuán)塊和圓狀。巖石碎屑成分與構(gòu)造帶通過的圍巖巖類有關(guān)，一般為片麻巖類，少量為輝綠巖及安山巖。角礫及碎塊大小在0.3～5cm，少數(shù)在10～35cm，偶見有50cm以上者。膠結(jié)物為不同階段不同程度熱液蝕變礦物，致使構(gòu)造角礫、碎塊膠結(jié)堅(jiān)固，沿角礫、碎塊邊緣有細(xì)脈浸染狀黃鐵礦化，局部出現(xiàn)石英脈、石英團(tuán)塊、黃鐵礦脈和方解石脈。礦區(qū)內(nèi)含礦斷裂構(gòu)造發(fā)育，常成群成帶密集出現(xiàn)，大致以近南北向（切層產(chǎn)出）和北東向（順層產(chǎn)出）分布。近南北向東傾構(gòu)造帶為礦區(qū)主要控礦構(gòu)造，傾向80°～110°，傾角70°～85°，寬0.2～3.0m，長220～2280m，沿走向和傾向均呈舒緩波狀或豆莢狀。破碎帶內(nèi)構(gòu)造巖類型主要有蝕變構(gòu)造角礫巖、蝕變碎裂巖、石英脈等，礦化蝕變主要有硅化、鉀化、絹云母化、螢石化、黃鐵絹英巖化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、方鉛礦化、黃銅礦化、孔雀石化。金礦化主要與黃鐵絹英巖化、硅化關(guān)系密切［7］。

北東向構(gòu)造帶為礦區(qū)次要控礦構(gòu)造，傾向300°～310°，傾角60°～84°，寬0.3～2.89m，長250～1200m，沿走向和傾向均呈舒緩波狀。破碎帶內(nèi)構(gòu)造巖類型主要有蝕變碎裂巖、泥礫巖、石英脈等，礦化蝕變主要有硅化、鉀化、絹云母化、黃鐵礦化、褐鐵礦化。金礦化主要與黃鐵礦化、硅化關(guān)系密切。

根據(jù)蝕變、礦化的礦物組合和脈體穿插關(guān)系，本區(qū)金礦化過程可分為4個(gè)礦化階段：Ⅰ黃鐵礦—石英階段：主要形成粗粒的自形程度較高的黃鐵礦和白色的石英。礦化較弱，是礦化的前期；Ⅱ石英—黃鐵礦階段：是金礦化的主要階段，形成了細(xì)粒的五角十二面體、立方體或他形黃鐵礦和煙灰色石英，并伴有弱黃銅礦化，是工業(yè)礦體的形成階段；Ⅲ石英—多金屬硫化物階段：是金礦化的次要階段，在吉家洼礦段金礦脈中局部地段發(fā)育，外圍礦段少見，形成了立方體和細(xì)粒他形黃鐵礦及青灰色、灰白色石英，伴有弱黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦；Ⅳ石英—碳酸鹽階段：是礦化的晚期，形成了鐵白云石—石英和鐵白云石—方解石及少量黃鐵礦，金礦化極弱。

3　成礦流體特征

3.1流體包裹體類型及特征

共采集22件樣品進(jìn)行流體包裹體測定和研究。研究發(fā)現(xiàn)包裹體多呈負(fù)晶形、橢圓形、長條形、近四邊形、不規(guī)則狀等，大小為5～13μm，多集中在6～12μm之間，個(gè)別達(dá)30μm。根據(jù)常溫下相態(tài)包裹體可分為：CO2三相包裹體（Ⅰ型）、氣液兩相包裹體（Ⅱ型）、純氣相包裹體和純液相包裹體4種類型，其中后兩類未作研究。Ⅰ型包裹體為CO2三相包裹體，由氣相CO2（VCO2）、液相CO2（LCO2）和液相H2O（LH2O）組成，且VCO2+ LCO2占整個(gè)包裹體的體積百分比大于50%者為Ⅰa型和小于50%者為Ⅰb型；Ⅱ型包裹體為氣液兩相包裹體，由氣相H2O（VH2O）和液相H2O（LH2O）組成，分氣體占整個(gè)包裹體的體積百分比大于50%者為Ⅱa型和小于50%為Ⅱb型。經(jīng)分析研究，在不同的礦化階段包裹體類型及包裹體類型組合不同［8］。

第Ⅰ階段，Ⅰ、Ⅱ型包裹體都發(fā)育。其均一溫度為232℃～333℃，峰值為240℃～280℃，冰點(diǎn)為-12.1℃～-2.9℃，對應(yīng)的鹽度w（NaCleqv.）為3.76%～16.05%，包裹體大小在5～13μm，密度平均0.86g/cm3。反映出成礦流體早期具有高溫、高鹽度的特點(diǎn)。

第Ⅱ階段，主要發(fā)育Ⅱ型包裹體，Ⅰ型包裹體較少。其均一溫度為143℃～266℃，峰值170℃～240℃，冰點(diǎn)為-13.5℃～-1.0℃，對應(yīng)的鹽度w（NaCl eqv.）為1.74%～17.34%，包裹體大小在6～12μm，密度平均0.94g/cm3。鹽度的變化范圍較大，說明成礦作用的多期性。

第Ⅲ階段，主要發(fā)育Ⅱ型包裹體，偶見Ⅰ型包裹體。其包裹體的均一溫度為135℃～227℃，峰值140℃～180℃，冰點(diǎn)為-13.4℃～-0.4℃，對應(yīng)的鹽度w（NaCl eqv.）為0.7%～17.26%，密度平均0.96g/cm3。包裹體大小一般為5～10μm。鹽度的變化范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，說明成礦作用的多期性在延續(xù)。

第Ⅳ階段，僅發(fā)育Ⅱb型包裹體。其均一溫度為106℃～166℃，峰值120℃～140℃，冰點(diǎn)為-7.7℃～-0.2℃，對應(yīng)的鹽度w（NaCl eqv.）為0.35%～11.34%，包裹體大小在4～6μm，密度平均0.97g/cm3。

總之，從成礦早期到成礦晚期，流體包裹體類型逐漸減少，包裹體大小逐漸變小，氣相所占百分比降低，均一溫度和鹽度也有降低的趨勢，反映了成礦流體演化的連續(xù)性、繼承性特征［8］。成礦早期（Ⅰ），流體以中高溫度、中鹽度為特征，反映出其來源可能來自深部；在主成礦期（Ⅱ），由于發(fā)生強(qiáng)列的流體混合作用（深部流體與大氣降水的混合）以及水—巖反應(yīng)，造成流體的物理化學(xué)性質(zhì)改變，流體包裹體則表現(xiàn)為均一溫度的降低，鹽度總體呈現(xiàn)為降低，但變化范圍較大，從w（NaCl eqv.）為0.7%～17.34%；到了成礦晚期（Ⅳ），成礦作用較主成礦期弱的多，但仍有一些較弱的成礦作用和圍巖蝕變，成礦流體進(jìn)一步演化，溫度降低，鹽度減少。這一點(diǎn)與周邊金礦床（如上宮）成礦流體的演化特征極為相似［9］，反映出區(qū)域成礦作用的相似性。

3.2含礦流體的氫氧同位素組成及演化

本次氫氧同位素測定是由中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所同位素實(shí)驗(yàn)室測試。所用儀器為Finningan MAT 251 EM和MAT 253 EM質(zhì)譜計(jì)，氫和氧同位素采用的國際標(biāo)準(zhǔn)為SMOW。氫同位素的分析精度為±2‰，氧同位素的分析精度為±0.2‰（表1）。由表1可知，δ18OV-SMOW介于10.9‰～15.7‰，計(jì)算的δ18OH2O值為-3.1‰～7.4‰。δDV-SMOW介于-78‰～-50‰。將結(jié)果投影到δ18OH2O-δD關(guān)系圖上（圖1），可以看出，第Ⅰ階段的投影點(diǎn)落在原生巖漿水范圍內(nèi)及其附近，顯示出流體來自巖漿作用，相對而言，流體的δ18OH2O和δDV-SMOW與巖漿水范圍更接近，早期階段成礦流體δDV-SMOW為-78‰～-65‰，反映成礦流體早期應(yīng)來源于巖漿熱液；第Ⅱ階段落在原生巖漿水附近，顯示成礦熱液流體以巖漿水為主，略向雨水線方向偏移；第Ⅲ階段落在巖漿水附近向雨水線明顯偏移的區(qū)域；第Ⅳ階段明顯靠近雨水線，向大氣水方向漂移，而且隨著成礦作用的深入，投影點(diǎn)向大氣降水線漂移程度越大，說明吉家洼金礦的成礦流體初始來源與區(qū)域內(nèi)巖漿作用的關(guān)系密切，可能與巖漿熱液具有相同的來源［10］。另外，從包裹

表1　吉家洼金礦床氫氧同位素組成特征一覽表

體研究結(jié)果看，成礦流體早期的包裹體具有中高溫、中鹽度的特點(diǎn)，也反映出成礦流體可能來源于深部成礦熱液系統(tǒng)。隨著構(gòu)造運(yùn)動的發(fā)展，成礦系統(tǒng)由封閉逐漸向開放系統(tǒng)演變，同時(shí)大氣降水沿構(gòu)造薄弱帶下滲，與深部熱流體混合，表現(xiàn)為成礦流體的氫、氧同位素值的減小和包裹體的均一溫度和鹽度的降低。在成礦晚期，成礦系統(tǒng)更加開放，大量的大氣降水沿構(gòu)造薄弱帶下滲，大氣降水的組分不斷增加，顯示出包裹體的均一溫度和鹽度的大幅降低，反映出大氣降水廣泛參與熱液流體的演化結(jié)果。

圖1　吉家洼金礦成礦流體δ18OH2O-δD圖解（底圖引自Taylor［11］）

4　結(jié)論

（1）吉家洼金礦成礦流體可分為4個(gè)階段，第Ⅰ階段成礦流體以中高溫、中鹽度為特征，反映了流體來源較深，來自于深部熱液流體系統(tǒng)；第Ⅱ、Ⅲ階段成礦流體的鹽度、溫度較第第Ⅰ階段均明顯降低，但其值變化范圍大，反映了Ⅱ、Ⅲ階段成礦的多期性；隨著成礦作用深入及構(gòu)造體系的開放度增加，到了第Ⅳ階段成礦流體中的天然水成份逐漸增加，包裹體的均一溫度和鹽度的大幅降低，反映了大氣降水廣泛參與的結(jié)果。

（2）吉家洼金礦成礦流體特征及演化規(guī)律，與鄰區(qū)上宮金礦的成礦流體特征極為相似，據(jù)此推測，他們可能形成于同一深部流體成礦系統(tǒng)，但由于各礦床產(chǎn)出的構(gòu)造位置差異，從而形成了不同的礦床類型［12］。

（3）吉家洼金礦的H、O同位素研究顯示，成礦流體以巖漿水為主，隨著成礦熱液的演化，有不同比例的大氣降水的混合，且從成礦早階段到成礦晚階段，大氣降水的混合比例增加。

［1］顏正信，河南省吉家洼金礦床構(gòu)造控礦規(guī)律及深部成礦潛力預(yù)測［J］.地質(zhì)調(diào)查與研究，2012，35（4）：247-252.

［2］陳衍景，富士谷.豫西金礦成礦規(guī)律［M］.北京；地震出版社，1992：108-121.

［3］王志光，崔毫，徐孟羅，等.華北地塊南緣地質(zhì)構(gòu)造演化與成礦［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1997：237-239.

［4］石銓增，秦國群，李明立，等.豫西后造山階段的剝離伸展構(gòu)造與金礦化［J］.河南地質(zhì)，1993，11（1）：28-36.

［5］王長明，鄧軍，張壽庭，等.河南熊耳山地區(qū)花崗巖與金礦化的關(guān)系［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2006，20（2）：315-321.

［6］黎世美.熊耳山地區(qū)構(gòu)造蝕變巖型金礦成礦模式及礦床成因探討［J］.豫西地質(zhì)，1990，14（1）：1-10.

［7］范光，張子敏，張鄰素.熊耳山區(qū)花崗巖特征及其與金礦化關(guān)系［J］.鈾礦地質(zhì)，1995，11（4）：207-213.

［8］張興康，葉會壽，李正遠(yuǎn)，等.豫西吉家洼金礦成礦作用過程：來自成礦流體的約束［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2014：694-698.

［9］齊金忠，馬占榮，李莉.河南祁雨溝金礦床成礦流體演化特征［J］.黃金地質(zhì)，2004，10（4）：1-10.

［10］范宏瑞，謝奕漢，鄭學(xué)正，等.河南祁雨溝熱液角礫巖體型金礦床成礦流體研究［J］.巖石學(xué)報(bào)，2000，16（4）：559-563.

［11］Taylor H P.The Application of Oxygen and Hydrogen Isotope Studies to Problems of Hydrothermal Alteration and Ore Deposition［J］.Economic Geology，1974，69：843-883.

［12］王昊，趙金洲，白鳳軍，等.韓溝金礦床地質(zhì)特征及成因初步研究［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2006.20（4/5）：430-433.

P61

A

1004-5716（2016）09-0140-04

2015-11-08

2015-12-09

顏正信（1966-），男（漢族），安徽淮北人，高級工程師，現(xiàn)從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查工作。