浙江八面山螢石礦床流體包裹體地球化學(xué)研究

閆 飛 夏學(xué)惠 徐少康 吳穎慧 逄思宇

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

浙江八面山螢石礦床流體包裹體地球化學(xué)研究

閆 飛*夏學(xué)惠 徐少康 吳穎慧 逄思宇

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

八面山螢石礦床流體包裹體可分為三大類型：Ⅰ氣液包裹體，Ⅱ氣體包裹體，Ⅲ含子礦物的多相包裹體；礦床成礦溫度變化不大，主要集中在120～240°C之間。細(xì)粒條帶狀螢石礦石包裹體溫度變化在115～250℃之間；巨晶塊狀螢石礦石和石英脈型螢石礦石包裹體溫度集中在135～170℃之間。螢石礦床流體包裹體以低鹽度成礦流體為主。成礦過(guò)程中起作用的成礦流體為KCl-H2O體系和CO2-CaF2-H2O體系，成礦溶液的離子類型屬K+-Ca2+-HCO--F-型，KCl-H2O體系反映巖漿期后熱液作用的結(jié)果，而CO2-CaF2-H2O體系可能反映了寒武紀(jì)礦源層成礦體系。通過(guò)包裹體研究，認(rèn)為八面山螢石礦床是受地層-巖體-層間斷裂共同控制“三位一體”的熱液成因礦床。

流體包裹體 地球化學(xué) 八面山螢石礦床

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

1.1 成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)華埠-新登陷褶帶上方-羅村拗褶束西南段內(nèi)，蕭山-球川大斷裂縱貫本區(qū)，構(gòu)成北東向基本構(gòu)造格架，次一級(jí)褶皺、斷裂均較發(fā)育。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，主要為燕山晚期黑云母二長(zhǎng)花崗巖。礦區(qū)范圍內(nèi)出露的地層主要有震旦系、寒武系和奧陶系下統(tǒng)印渚埠組。

震旦系下統(tǒng)志棠組以細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主組成韻律層，上部為灰—深灰色薄層至中層狀凝灰質(zhì)粉砂泥巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、泥頁(yè)巖，常夾有中至薄層狀細(xì)砂巖。寒武系自下而上為荷塘組、楊柳崗組、華嚴(yán)寺組及西陽(yáng)山組。荷塘組以黑色含碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖為主，底部夾有石煤層，其內(nèi)含有磷結(jié)核和黃鐵礦結(jié)核。楊柳崗組以灰色、灰黃色薄至中層狀含碳泥質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)泥頁(yè)巖為主，常夾有灰?guī)r透鏡體。常見(jiàn)有少量灰黑色硅質(zhì)頁(yè)巖。華嚴(yán)寺組巖性為灰色、深灰色中薄層—條帶狀，巖性單一。西陽(yáng)山組鈣質(zhì)泥巖夾薄層灰?guī)r，上部為灰色泥灰?guī)r與瘤狀灰?guī)r互層，中部為灰色至灰黃色薄至中層狀泥灰?guī)r夾瘤狀灰?guī)r，下部為含泥灰質(zhì)條帶薄層泥質(zhì)灰?guī)r。區(qū)內(nèi)楊柳崗組和華嚴(yán)寺組地層是螢石礦主要成礦圍巖，大部分螢石礦體都賦存其內(nèi)。

區(qū)內(nèi)燕山期花崗巖沿巖前短軸背斜軸部自南東往北西侵位，呈不規(guī)則巖株形態(tài)產(chǎn)出。巖體基本可劃分出邊緣、過(guò)渡、中心三個(gè)相帶，巖性分別為細(xì)?；◢弾r→中細(xì)粒花崗巖→中粒、中粗粒花崗巖，分帶為漸變過(guò)渡。在邊緣相帶中，由于自變質(zhì)和堿性交代作用，巖體邊緣部位鈉長(zhǎng)石化強(qiáng)烈，局部見(jiàn)硅化現(xiàn)象，邊緣相帶錫和其它金屬元素豐度值相對(duì)要高。花崗巖呈不規(guī)則狀侵位于寒武紀(jì)地層中，出露面積約2.94km2【1】。

1.2 礦體及圍巖蝕變特征

八面山螢石礦床主要分布在巖前花崗巖株周圍及旁側(cè)的寒武系含碳泥質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r地層中，共發(fā)現(xiàn)和圈定各種類型的螢石礦體70余個(gè)，按礦體賦存狀態(tài)可分為三大類：產(chǎn)于巖體接觸帶中的礦體；產(chǎn)于圍巖層間破碎帶中的似層狀、透鏡狀礦體；產(chǎn)于構(gòu)造帶中的陡傾斜脈狀礦體【1】。三大類礦體長(zhǎng)度變化范圍在數(shù)十米到550m ，厚度變化在0.86～38m。近礦體圍巖蝕變?yōu)榻佋颇富?、綠泥石化、碳酸鹽化、硅化、角巖化等。

1.3 礦石特征

本區(qū)螢石礦石主要有兩大類，一類為深灰色塊狀與條帶狀細(xì)粒螢石礦石，外貌特征與灰?guī)r極其相似，呈黑灰色、深灰色，比重較灰?guī)r大【2】。礦物組成比較簡(jiǎn)單，主要有螢石、石英和絹云母，微量方解石和長(zhǎng)石等，該類礦石占絕大多數(shù)；另一類為紫色與綠色巨晶塊狀螢石礦石，此類礦石主要產(chǎn)出于陡傾斜脈狀礦體中。就巨晶螢石礦石而言，礦物組成比較簡(jiǎn)單，主要有螢石、方解石和石英，次為粘土礦物。礦石結(jié)構(gòu)主要有它形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、自形晶粒結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為條帶、條紋狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造。

2 流體包裹體地球化學(xué)

八面山螢石礦床的成礦流體的樣品，我們選擇不同類型礦體，具有代表性的深灰色細(xì)粒塊狀螢石礦石、深灰色細(xì)粒條帶狀螢石礦石、綠色巨晶塊狀螢石礦石和石英脈型螢石礦石進(jìn)行流體包裹體測(cè)試研究。所有樣品在顯微鏡下進(jìn)行系統(tǒng)觀察、描述；在熱臺(tái)、冷熱臺(tái)上進(jìn)行均一法測(cè)試包裹體的溫度和冷凍法測(cè)其鹽度；選擇不同期次螢石礦樣品，進(jìn)行包裹體的氣相、液相成分分析；擬探討螢石礦形成的物理化學(xué)、地球化學(xué)條件，為進(jìn)一步研究八面山螢石礦床形成與演化提供科學(xué)證據(jù)。

2.1 流體包裹體的類型及主要特征

從不同礦石類型中可以看到包裹體形態(tài)多種多樣，可歸納為規(guī)則的和不規(guī)則的兩種。規(guī)則的以具負(fù)晶形為典型，如螢石中的包裹體，具有完好的不完全的方形、六邊形負(fù)晶狀，長(zhǎng)條狀與渾圓狀等。不規(guī)則形狀各種各樣，如管狀，局部收縮的楔狀、似紡錘狀、葉片狀等。

在石英脈型螢石礦石中發(fā)現(xiàn)有一組包裹體，在它的形成過(guò)程中，由于受外來(lái)熱動(dòng)力作用，使得原生包裹體被拉長(zhǎng)了，局部形成“卡脖子”包裹體【3】，多數(shù)包裹體呈定向排解，包裹體形態(tài)沿著裂隙帶方向拉長(zhǎng)。

八面山螢石礦床中的包裹體大小不一，其中細(xì)粒塊狀和條帶狀螢石礦石中以5～15μm者為多，大者可達(dá)30μm±；巨晶塊狀螢石礦和石英脈型螢石礦中包裹體大小以10～20μm為多，大者可達(dá)50μm。

包裹體的氣液比可以反映成礦體所含揮發(fā)組分及其性質(zhì)。八面山螢石礦床中的包裹體的氣液比在不同類型礦石中相差不大，一般在10%～20%。CO2包裹體中CO2體積占包裹體體積20%～40%，在巨晶螢石礦石中的大量包裹體氣相在常溫下跳動(dòng)，測(cè)試過(guò)程中，降溫后升溫包裹體氣相均在0℃以上出現(xiàn)，似反映包裹體處在亞穩(wěn)定狀態(tài)。

包裹體的分布多呈晶帶生長(zhǎng)，或在晶面上成片、成群、成行分布。包裹體的產(chǎn)狀與其成因類型關(guān)系密切，原生包裹體孤立、成行、成面產(chǎn)出；次生包裹體則多沿裂隙、微裂隙成排產(chǎn)出，且包裹體長(zhǎng)軸平行微裂隙的產(chǎn)狀，假次生包裹體則多沿愈合裂隙產(chǎn)出。總體上八面山螢石礦床的包裹體可以歸納為面型和線型兩種分布形式。

面型分布的原生包裹體多為孤立的個(gè)體，呈等距離或不等距離相間出現(xiàn)在晶體柱面和垂直C軸的晶體截面上，八面山螢石礦床中的深灰色細(xì)粒螢石礦石和條帶狀螢石礦石中的包裹體多數(shù)具面型分布特征。

線型分布的原生包裹體平行晶棱成行分布，沿裂隙成線、成行出現(xiàn)的次生包裹體多呈線型分布，本區(qū)的線型產(chǎn)狀的包裹體，有的是一組線型，有的兩組線交叉，網(wǎng)格狀包裹體群等產(chǎn)出。

總結(jié)八面山螢石礦床包裹體的特征，表明從層間似層狀礦體-接觸帶礦體-高角度脈狀礦體其流體包裹體數(shù)量越多，類型越復(fù)雜，且包裹體個(gè)體大，生長(zhǎng)完好。

前述流體包裹體特征反應(yīng)了八面山螢石礦床形成的物理化學(xué)條件和成礦的地球化學(xué)環(huán)境，顯微鏡下觀察到的眾多包裹體在常溫下的氣液比等特征和所具有的相態(tài)，可作為包裹體分類的依據(jù)，并以此將八面山螢石礦床流體包裹體分為以下三大類型：

Ⅰ氣液包裹體：氣液包裹體是八面山螢石礦床中的主要類型，本礦床這類包裹體的氣液比一般在10%～20%。不同礦石類型中氣液比略有差異，細(xì)粒塊狀螢石礦石和條帶狀螢石礦石中包裹體的氣液比在10%～20%之間，巨晶塊狀螢石礦石中包裹體的氣液比10%～15%。

Ⅱ氣體包裹體：該類型的包裹體僅在細(xì)粒螢石礦石中出現(xiàn)，氣相成分CO2體積占包裹體體積的40%左右，氣相多呈暗灰色—黑色的扁圓形。氣相包裹體多見(jiàn)到它與含子礦物和含LCO2的多相包裹體共存。

Ⅲ含子礦物的多相包裹體：該類包裹體由氣相、氣液相和固相包裹體組成。多相包裹體中含有非鹽類子礦物，子礦物多呈淺綠色方形，在加溫過(guò)程中不變化，子礦物體積占包裹體體積5%～15%。該類包裹體主要出現(xiàn)在深灰色細(xì)粒塊狀和條帶狀螢石礦石中，這可能與早期成礦作用有關(guān)。

2.2 成礦流體的均一溫度

八面山螢石礦形成的成礦期次主要有兩個(gè)：第一期的成礦階段構(gòu)成了本區(qū)主要礦石類型，形成的礦物組合以螢石-石英-絹云母為主；第二期次成礦階段形成的礦石以石英脈型螢石礦石為主，形成的礦物組合主要為顏色鮮艷的巨晶螢石-石英-方解石為主。

本次選擇具有代表性的各種類型礦石進(jìn)行包裹體均一溫度測(cè)定，所獲得的均一溫度值，按不同成礦期次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后分別繪制出各成礦期次均一溫度直方圖。現(xiàn)將測(cè)試的均一溫度、鹽度及相應(yīng)的計(jì)算密度列于表1中。

表1 八面山螢石礦床包裹體均一溫度、鹽度、密度表Table 1 Homogenization temperature ,salinity,density List of inclusion of Bamianshan fluorite deposit fluorite

從表中可以看出八面山螢石礦床成礦溫度變化不大，主要集中在120～240°C范圍內(nèi)變動(dòng)。從不同類型礦床流體包裹體測(cè)溫結(jié)果可以看出，灰黑色細(xì)粒條帶狀螢石礦石包裹體溫度變化相對(duì)較大，變化在115～250℃之間，從流體包裹體直方圖（圖1）中可以看出，該類型礦石成礦溫度最高達(dá)246℃，在溫度逐漸下降240℃→200℃→160℃→120℃過(guò)程中逐漸結(jié)晶堆積而形成螢石礦。在230～170℃之間出現(xiàn)頻次減少，指示成礦作用有二個(gè)小的間斷。從直方圖中可以看出，溫度出現(xiàn)頻次集中，溫度高峰聳立在240℃、200℃和145℃形成了三個(gè)高峰值，說(shuō)明成礦熱流體活動(dòng)頻繁，且具有多次脈動(dòng)的特點(diǎn)。

圖1 細(xì)粒螢石包裹體測(cè)溫直方圖Fig.1 Inclusion thermometry histogram of fine fluorite

巨晶塊狀螢石礦石和石英脈型螢石礦石，包裹體均一溫度變化不大，集中在135～170℃之間，在145℃出現(xiàn)明顯獨(dú)立峰值，在圖2上，成礦溫度主要呈獨(dú)立的一個(gè)峰值。

圖2 巨晶螢石包裹體測(cè)溫直方圖Fig.2 Inclusion thermometry histogram of megacryst

2.3 包裹體流體鹽度

八面山螢石礦床不同類型礦體，不同礦石類型，不同成礦階段的各類型包裹體，所含流體的成分和性質(zhì)有所不同，大體可分為低鹽度流體和CO2-NaCl-H2O流體兩大類。

八面山螢石礦床流體包裹體，以低鹽度成礦流體為主，鹽度范圍w（NaCl）變化在0.18%～4.18%之間，這種低鹽度流體貫穿螢石成礦的全過(guò)程。所測(cè)鹽度、均一溫度數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3 成礦流體的組分特征

運(yùn)用超微量化學(xué)分析方法對(duì)流體包裹體液相成分進(jìn)行定量化學(xué)分析。本次選擇與螢石礦密切共生的石英、螢石等礦物。采用打開(kāi)包裹體的方法提取分析溶液，用原子吸收分光光度儀分析溶液中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子；用離子色譜儀分析F-、Cl-、SO等陰離子。所測(cè)得的樣品包裹體流體中各種化學(xué)組分的含量，以濃度計(jì)算法算出，單位μg/g，測(cè)試分析結(jié)果見(jiàn)表2。

由包裹體的氣相和液相分析獲得成礦流體成分，基本可以代表原始成礦溶液的化學(xué)成分和性質(zhì)。八面山螢石礦床中的成礦流體共含有K+、Na+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO-3、SO、CH4、C2H2、C2H6、CO2、H2O、O2、N2、CO等16項(xiàng)組分（表2、3）。

陽(yáng)離子中，Na+的含量2.73～5.02μg/g，K+的含量變化大2.84～46.34μg/g，在不同類型礦石中變化較大，Mg2+含量在1.35～16.34μg/g間變化，Ca2+在石英中的含量65.57μg/g。

陰離子大多數(shù)以SO2-4含量高為特征，其含量變化在0.15～165.94μg/g；Cl-含量在1.35～1.91μg/g。包裹體氣相成分分析結(jié)果表明，以H2O、CO2和N2為主。H2O在不同類型礦石中普遍含量高，在93.44～97.14mol/L間；CO2含量在1.32～2.22mol/L間； N2含量在1.38～3.78mol/L間；CH4含量在1.04～2.57mol/L間。成礦溶液K+＞Na+，屬鉀質(zhì)堿性溶液。

3.1 成礦流體的地球化學(xué)性質(zhì)

八面山螢石礦床包裹體的氣、液相成礦和其中所含化學(xué)元素比值，在一定程度上反映了成礦流體的地球化學(xué)特征，并可為螢石礦床成礦物質(zhì)來(lái)源提供直接信息。

Na+/ K+比值：八面山螢石礦床中Na+/ K+比值較小，變化在0.063～0.222間，K+高于Na+，部分樣品中Na+含量為0。據(jù)Roeader(1972)的資料，成礦流體中Na+/ K+比值可判斷成礦的物質(zhì)來(lái)源。巖漿熱液來(lái)源的Na+/ K+比值一般較小，與沉積或地下熱鹵水有關(guān)的Na+/ K+比值高，八面山螢石礦床中Na+/ K+比值均小于1，表明成礦物質(zhì)來(lái)源與巖漿熱液有關(guān)。

表2 流體包裹體液相成分分析（ug/g樣品）Table 2 Liquid composition analysis of fluid inclusion （ug/g sample）

表3 流體包裹體氣相成分分析（mol/L）Table 3 Vapor composition analysis of fluid inclusion （mol/L）

Na+/（Ca2++Mg2+）比值：作為判別成礦熱液來(lái)源的重要標(biāo)志之一，如我國(guó)華南地區(qū)一些花崗巖類型鎢錫礦床【4】，與其共生的石英包裹體流體中的Na+/Ca2++Mg2+比值為0.28～3.15，本區(qū)螢石礦床中，包裹流體中的Na+/（Ca2++Mg2+）比值在0.31～0.56，可見(jiàn)本區(qū)螢石礦床與花崗巖類鎢錫礦床有一定差異。

Cl-、F-及Cl-/F-比值：Cl-和F普查存在于成礦溶液之中，屬于化學(xué)性質(zhì)活潑的離子。尤其是Cl-，它是成礦溶液中主要的陰離子，可以成為成礦熱液搬運(yùn)，構(gòu)成NaCl-H2O主要成礦溶液體系，以及部分混合的CO2-NaCl-H2O體系。

F是形成螢石礦的主要成礦元素，F(xiàn)在成礦溶液中具有活潑的化學(xué)性質(zhì)，八面山螢石礦床中石英包裹體中F-含量在16.54μg/g，遠(yuǎn)高于Cl-的含量。Cl-/F-比值在八面山螢石礦床形成階段比較低，為0.09，這與巖漿熱液成因的多金屬礦床Cl-/ F-比值較高差別較大，反映為螢石礦床的形成是在成礦流體演化到晚期的產(chǎn)物。

H2O、CO2與H2O/CO2比值：八面山螢石礦成礦作用中，成礦流體含H2O高于CO2，H2O/CO2比值變化在42.42～73.72間，進(jìn)一步說(shuō)明，螢石在成礦過(guò)程中起作用的成礦流體為KCl-H2O體系和CO2-CaF2-H2O體系，成礦溶液的離子類型屬K+-Ca2+-HCO--F-型。熱液作用過(guò)程中，體系中存在兩個(gè)成礦流體體系，在螢石成礦過(guò)程中，KCl-H2O體系反映巖漿期后熱液作用的結(jié)果，而CO2-CaF2-H2O體系可能反映了寒武紀(jì)礦源層成礦體系。

4 結(jié)論

（1）流體包裹體地球化學(xué)研究表明，八面山螢石礦床流體包裹體可分為三大類型：Ⅰ氣液包裹體，Ⅱ氣體包裹體，Ⅲ含子礦物的多相包裹體；礦床成礦溫度變化不大，主要集中在120～240℃之間。（2）不同類型礦石流體包裹體測(cè)溫結(jié)果可以看出，灰黑色細(xì)粒條帶狀螢石礦石包裹體溫度變化相對(duì)較大，變化在115～250℃之間；巨晶塊狀螢石礦石和石英脈型螢石礦石，包裹體均一溫度變化不大，集中在135～170℃之間。（3）八面山螢石礦床流體包裹體以低鹽度成礦流體為主，鹽度范圍w（NaCl）變化在0.18%～4.18%之間，這種低鹽度流體貫穿螢石成礦的全過(guò)程。螢石在成礦過(guò)程中起作用的成礦流體為KCl-H2O體系和CO2-CaF2-H2O體系，成礦溶液的離子類型屬K+-Ca2+-HCO--F-型。熱液作用過(guò)程中，體系中存在兩個(gè)成礦流體體系，在螢石成礦過(guò)程中，KCl-H2O體系反映巖漿期后熱液作用的結(jié)果，而CO2-CaF2-H2O體系可能反映了寒武紀(jì)礦源層成礦體系。通過(guò)對(duì)螢石包裹體研究，結(jié)合礦床特征【1】，認(rèn)為八面山螢石礦床是受地層-巖體-層間斷裂共同控制“三位一體”的低溫?zé)嵋撼梢虻V床。成礦物質(zhì)來(lái)源:Ca 元素是由地層提供的，F(xiàn) 元素可能有兩種來(lái)源，一是華嚴(yán)寺組地層，二是中酸性巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的巖漿熱液從地下深處攜帶而來(lái)的。

1 夏學(xué)惠，徐少康，嚴(yán)生賢，等. 浙江八面山特大型螢石礦床成因研究[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2009， 31( 2): 65～75

2 夏學(xué)惠，韓豫川，連衛(wèi)，等. 浙江八面山特大型螢石礦床的沉積成礦特征[J].沉積學(xué)報(bào)，2010，28(4): 567～572

3 何知禮. 包體礦物學(xué)[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1982

4 毛景文，宋叔和，陳毓川. 桂北地區(qū)火山巖系列和錫多金屬礦床成礦系列[M].北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1988

STUDY ON FLUID INCLUSION GEOCHEMISTRY OF BA-MIANSHAN FLUORITE DEPOSITS OF ZHEJIANG PROVINCE

Yan Fei Xia Xuehui Xu Shaokang Wu Yinghui Pang Siyu
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou,Hebei,072754, China

There are three types of fluid inclusions in Bamianshan fluorite deposits ，vapor-liquid inclusion，vapor inclusion and polyphase inclusions with daughter minerals. The ore-forming temperature varies slightly，mostly in 120～240°C. The inclusion temperature changes at a range of 115～250℃ in fine banded fluorite，while in megacryst massive fluorite and quartz vein fluorite at a range of 135～170℃. The fluid inclusion of fluorite deposits mainly are low salinity ore-forming fluid， and the ionic type of ore-forming fluid is K+-Ca2+-HCO--F-， there are two ore-forming fluid system in the hydrothermal process ，the KCl-H2O system represents the results of later magmatic period and CO2-CaF2-H2O system may represents ore-forming system of the Cambrian source bed. According to the study on fluid inclusions ，the Bamianshan fluorite deposit is a hydrothermal deposit controlled by strata ，rock mass and interlayer fracture.

fluid inclusion，geochemistry，Bamianshan fluorite deposit

P619.215∶P595

A

1006–5296（2010）04–0215–06

* 第一作者簡(jiǎn)介：閆飛（1964～），女，地質(zhì)專業(yè)，高級(jí)工程師

2010-03-12；改回日期：2010-04-22