吉南白山市板廟子金礦床成礦流體研究

門蘭靜，孫景貴，徐耀江，柴　鵬，王好均

(1.長春工程學(xué)院，長春 130021； 2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061；3.東北電力設(shè)計院，長春 130000)

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吉南白山市板廟子金礦床成礦流體研究

門蘭靜1，孫景貴2，徐耀江3，柴鵬2，王好均1

(1.長春工程學(xué)院，長春 130021； 2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061；3.東北電力設(shè)計院，長春 130000)

板廟子金礦是老嶺成礦帶上近年來發(fā)現(xiàn)的大型隱伏礦床。為研究成礦流體的性質(zhì)及元素沉淀機制，運用顯微測溫、激光拉曼探針技術(shù)，對其礦物的流體包裹體進行系統(tǒng)研究。實驗結(jié)果表明：1)流體包裹體類型主要為氣液兩相包裹體，其次為富氣相包裹體、純液相包裹體；2)均一溫度變化范圍在113～355 ℃之間，成礦流體鹽度為0.87～7.85wt%(NaCl)，密度為0.60～1.0 g/cm3；3)氣體成分主要為H2O、CO2。研究結(jié)果表明初始成礦流體為中低溫，低密度，氣體成分以H2O、CO2為主的流體，成礦過程中與變質(zhì)流體等的混合是其成礦的主要機制；該礦床為受層位與斷裂共同控礦、早期有巖漿活動的淺成低溫?zé)嵋航鸬V床。

流體包裹體；流體混合；板廟子金礦

0　引言

板廟子金礦位于中朝板塊北緣東段遼吉古元代裂谷內(nèi)，在該成礦帶上發(fā)育一系列受元古宙層位控制的沉積變質(zhì)與疊加熱液金礦床，如吉林南岔金礦床、金廠溝金礦床、荒溝山金礦床，遼寧小佟家堡子金礦床、王家崴子金礦床等。該區(qū)地層出露齊全，區(qū)域巖漿活動主要以古老深變質(zhì)巖漿巖(TTG)、燕山后期巖漿活動為主，其中燕山后期巖漿活動對成礦的影響最為重要。區(qū)內(nèi)較具規(guī)模的北東向斷裂帶主要有位于基底隆起與火山斷陷盆地交匯部位的小石人—大青溝斷裂帶、二道江—江源斷裂帶及位于基底隆起之上的荒溝山 S 型斷裂帶，這些為區(qū)內(nèi)主要的控巖控礦構(gòu)造。

對上述礦床的研究表明，老的地層為成礦提供了物質(zhì)條件，中生代的巖漿活動為金的活化、遷移提供了熱源，同時也從地殼深部攜帶了一定量的金元素[1]；這些礦床為受地層、巖漿、構(gòu)造共同控制的金礦床[2]；流體包裹體研究表明為中低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，成礦流體為巖漿水和大氣水的混合[2-5]。

板廟子金礦是在研究前人工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過大規(guī)模投資，在較短時間內(nèi)(2004年—2006年)發(fā)現(xiàn)并勘探的一處大型隱伏金礦。自礦床發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)有部分學(xué)者[6-11]從礦床地質(zhì)特征、成礦階段劃分等方面進行了研究，初步對其礦床的成因進行探討。本文主要在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對成礦階段流體包裹體的研究，反映的流體演化機理，探討礦床成因。板廟子金礦床礦區(qū)地質(zhì)圖如圖1所示。

1　礦區(qū)概況

礦床地質(zhì)研究表明，礦區(qū)出露地層為早元古宙老嶺群珍珠門組，其巖性主要為硅化白云質(zhì)大理巖及角礫狀白云質(zhì)大理巖，為一套淺?！獮I海相富鎂質(zhì)碳酸鹽巖沉積建造，分布于礦區(qū)的北部，呈北東向帶狀展布，總體傾向北西，與上覆晚元古宙地層呈斷層接觸。此外，還發(fā)育有晚元古宙青白口系及震旦系，其巖性主要為赤鐵石英砂巖、含海綠石石英砂巖及角礫巖，為一套淺?！獮I海相碎屑沉積巖建造。礦區(qū)構(gòu)造主要以北東向及北西向兩組斷裂構(gòu)造為主。礦區(qū)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，且具有多期次繼承性活動的特點，按其展布方向和力學(xué)性質(zhì)可分為2組，即北東向和北西向斷裂構(gòu)造。從發(fā)育程度看以北東向為主，北西向次之。其中北東向斷裂構(gòu)造多數(shù)沿層間斷裂，特別是地層單元間的接觸面，具有多期次繼承性活動的特點。這些構(gòu)造面在傾向和走向上往往呈舒緩波狀，多具韌脆性斷裂的特點。它在金礦成礦作用中起導(dǎo)礦和儲礦作用。礦區(qū)巖漿巖不甚發(fā)育，僅見有閃長玢巖、花崗斑巖及輝綠巖，呈脈狀零星分布于北東向斷裂構(gòu)造附近，反映了金成礦作用的熱事件的特點。

1.侏羅系凝灰?guī)r；2.寒武系粉砂巖；3.寒武系頁巖夾灰?guī)r；4.震旦系石灰?guī)r；5.震旦系石英砂巖；6.青白口系南芬組頁巖、粉砂巖；7.青白口系釣魚臺組(赤鐵)石英砂巖；8.下元古界珍珠門組大理巖；9.花崗斑巖；10.閃長玢巖；11.金礦體；12.赤鐵礦層；13.斷裂圖1　板廟子金礦床礦區(qū)地質(zhì)圖

1.1礦體特征

目前發(fā)現(xiàn)四條金礦體，其中1號金礦體規(guī)模最大，其次為2號金礦體，其余較小。1～4號金礦體沿北東向，含礦硅化蝕變帶呈串珠狀依次由北向南分布。各礦體特征如下：

1號礦體，位于礦床的中間部位，屬隱伏礦體，其頭部埋深在地表以下70 m。礦體賦存標(biāo)高700～330 m。賦存空間位置在30線～50線間、F102斷裂帶與硅化構(gòu)造角礫巖帶交匯構(gòu)造附近。形態(tài)呈“T”字型不規(guī)則的厚大透鏡狀體。在不同勘探線、不同標(biāo)高的情況下，礦體走向長度、傾斜延深和厚度均有很大變化。礦體平均長度193 m，礦體傾斜延深最大360 m(36線)(圖2)。礦體形態(tài)的這種變化反映了賦存在張性構(gòu)造角礫巖帶中礦體邊界的“鋸齒”狀張性形態(tài)特點。1號礦體賦存于邊界形態(tài)呈鋸齒狀變化的張性硅化構(gòu)造角礫巖帶中，礦體呈厚大的囊狀體。礦體水平厚度7.1～66.60 m，礦體真厚度1.20～48.60 m，平均真厚度16.10 m，厚度變化系數(shù)65%，屬厚度變化穩(wěn)定型。1號礦體平均品位3.17 g/t，樣品品位變化系數(shù)106%，屬品位變化較均勻型。

2號礦體位于16a線～30線間硅化構(gòu)造角礫巖帶中。賦存標(biāo)高680～270 m。礦體頭部于16a線～28線間出露于地表，但向下延深不大(15～80 m)即尖滅，只在礦體南西端16a線～22線，礦體沿硅化構(gòu)造角礫巖帶向南東側(cè)伏延深，至28線～30線300～230 m標(biāo)高形成不連續(xù)透鏡狀礦體。該礦體礦石含金品位(1.10～65.20)×10-6，品位變化系數(shù)114%，屬品位變化較均勻型。礦體平均品位3.74 g/t。

3號礦體賦存于52線～60線，350～500 m標(biāo)高的隱伏礦體，共由7個見礦工程控制。中間由貧礦化帶相聯(lián)系。礦體呈短透鏡狀，走向長220 m，傾斜延深僅40～100 m。礦體走向N25°E，傾向SE，傾角50°。礦體平均真厚度10.1 m，變化系數(shù)90.1%，屬厚度較穩(wěn)定型。礦體金平均品位2.01 g/t，變化系數(shù)82.1%，屬品位較均勻型。為小而貧的礦體，礦體向深部和向NE方向發(fā)展。

4號礦體為隱伏礦體，礦體頭部埋深在地表以下200～260 m，賦存空間位置在62線～84線，350～450 m標(biāo)高?，F(xiàn)控制礦體走向延長500 m，傾斜延深最大160 m(74線)，一般110～160 m。礦體形態(tài)呈較大的似層狀體。走向N45°～50°E，傾向SE，傾角43°(74線)～60°(76線)，變化較大。礦塊平均水平厚度11.08～13.77 m，平均真厚度7.30 m，厚度變化系數(shù)57%，屬厚度變化穩(wěn)定型。

1.2礦石類型、組構(gòu)和礦石礦物

該礦床礦石類型主要以硅化蝕變巖型、構(gòu)造角礫巖型為主，蝕變赤鐵石英砂巖型(圖3a)次之，其品位較高；硅化大理巖型和斷層泥型分布較少，其品位相對較低。硅化構(gòu)造角礫巖型又可細(xì)分為黃鐵礦化硅化構(gòu)造角礫巖，黃鐵礦化重晶石化構(gòu)造角礫巖，硅化赤鐵礦化構(gòu)造角礫巖，硅化重晶石化構(gòu)造角礫巖。

礦區(qū)礦石構(gòu)造種類較多，在石英脈體中多見致密塊狀構(gòu)造，角礫狀構(gòu)造，晶洞狀構(gòu)造也較為常見；其次為礦石中充填的微細(xì)石英脈體—脈狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)較簡單，主要結(jié)構(gòu)類型有全自形晶結(jié)構(gòu)、半自形晶結(jié)構(gòu)、它形晶結(jié)構(gòu)及充填結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)。

礦區(qū)礦物組成有自然金、含銀自然金和極少量的銀金礦。氧化礦物有褐鐵礦(針鐵礦為主)、赤鐵礦(圖3d)、石英、玉髓、金紅石等。金屬硫化物有黃鐵礦(圖3b、圖3c)、膠狀黃鐵礦、偏膠狀黃鐵礦、白鐵礦和極少量或微量的毒砂、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦和磁黃鐵礦。非金屬礦物有重晶石、白云石和極少量或微量的鐵白云石、方解石、絹云母和白云母，此外含極少量黏土礦物、綠泥石等。其中主要礦物為石英、玉髓、白云石、重晶石、黃鐵礦、白鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦，其他礦物很少出現(xiàn)。金屬硫化物含量極少，它們主要以稀疏浸染狀、細(xì)脈狀或團塊狀分布在硅化構(gòu)造角礫巖帶中，且基本不與褐鐵礦、赤鐵礦同時出現(xiàn)，也不與自然金粒成連生體。

1.3圍巖蝕變和礦化階段

礦體頂板圍巖為強硅化石英砂巖及赤鐵石英砂巖。礦體及頂板圍巖界線不清，呈漸變過渡接觸關(guān)系。礦體底板圍巖為強硅化石英砂巖及硅化白云質(zhì)大理巖，圍巖與礦體界線清楚，為構(gòu)造接觸關(guān)系。圍巖礦化蝕變主要為硅化(圖3e)、絹云母化(圖3f)、重晶石化(圖3g)及少量碳酸鹽化(圖3h)等。其中硅化是礦區(qū)最重要的熱液蝕變，通常金品位的高低與硅化的強弱呈正相關(guān)，硅化后的巖石呈深灰—灰白色、風(fēng)化后呈黃褐—黃白色，由微小的糖粒狀石英或細(xì)脈狀石英組成。

a.赤鐵石英砂巖；b.他形浸染狀黃鐵礦；c.裂隙充填的黃鐵礦；d.褐鐵礦，赤鐵礦；e.多期次的石英；f.絹云母化；g.重晶石化；h.碳酸鹽化圖3　板廟子金礦床圍巖、礦石、圍巖蝕變鏡下特征

依據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、礦物共生組合、礦物生成順序、礦脈間的穿切包容關(guān)系，將礦床劃分為4個成礦階段：

1)早期硅化石英—煙灰色黃鐵礦階段，是繼張性構(gòu)造角礫巖帶形成之后，早期發(fā)生的比較廣泛的礦化作用，整個張性構(gòu)造角礫巖帶普遍發(fā)生構(gòu)造破碎和硅化作用，形成含金硅化構(gòu)造角礫巖帶，礦化面分布較廣而含金品位低。

2)微細(xì)粒硅化石英—金—星散浸染狀黃鐵礦階段，是主成礦期控礦構(gòu)造又一次強烈的脈動活動，使早期礦化蝕變的硅化構(gòu)造角礫巖帶又遭受強烈的構(gòu)造破碎，是金成礦的重要礦化階段，礦床中金礦體主要在這一階段形成。

3)重晶石、玉髓—金—赤鐵礦階段，為礦床形成的第3礦化階段。該階段主成礦期構(gòu)造脈動活動強度有所減弱，礦化蝕變主要發(fā)生在硅化構(gòu)造角礫巖帶范圍內(nèi)，局部地段波及上下盤，是金成礦的重要礦化階段。

4)微含金細(xì)粒黃鐵礦—白鐵礦迭加礦化階段，是本礦區(qū)成礦活動的晚期階段，是主控礦構(gòu)造又一次的脈動活動，其構(gòu)造活動應(yīng)力強度己相對減弱，構(gòu)造破碎范圍相對窄小，沒有金礦化作用發(fā)生，標(biāo)志本區(qū)熱液活動的尾聲和金成礦作用的結(jié)束。

2　流體包裹體研究

2.1實驗樣品和實驗方法

樣品取自板廟子金礦床中的主成礦階段的重晶石化含金蝕變巖。對其中重晶石的流體包裹體特征進行了巖相學(xué)及顯微測溫研究。

顯微測溫實驗在吉林大學(xué)地球科學(xué)院“地質(zhì)流體實驗室”(LINKAMTHMS-600 型冷熱臺(-196～600 ℃)。測定前對流體包裹體的參數(shù)采用人造純H2O及w(NaCleq)為25%的H2O—NaCl包裹體(國際標(biāo)樣)進行了系統(tǒng)校正，誤差為±0.1 ℃；測試時：當(dāng)溫度小于30 ℃時、升溫速率為1 ℃/min，在200 ℃以上升溫速率為10 ℃/min，在相變化及冰點附近升溫速率小于0.2 ℃/min。

單個流體包裹體的拉曼成分測試在北京核工業(yè)地質(zhì)分析測試研究中心(LABHR-VIS LabRAM HR800型顯微激光拉曼光譜儀)完成。LabRAM HR800型，波長為532 nm，Yag晶體倍頻，固體激光器，激光束斑≥1 μm，掃描時間為10 s，掃描2次。

2.2流體包裹體的類型和特征

所選樣品透明礦物主要為重晶石礦物。顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，重晶石礦物中包裹體極為發(fā)育。包裹體中主要為氣液兩相包裹體，其次為呈灰色的氣體包裹體及呈透明無色的純液相包裹體，未見含子礦物的包裹體。

氣液兩相包裹體：該類包裹體所占比重大，為總量的70%±。包裹體成群分布，形狀規(guī)則，均一相態(tài)為液相，氣泡大小不一。包裹體的中氣泡的體積比較小，氣液比為10%～30%，大者可達90%。包裹體粒徑在1×2～8×10 μm，多數(shù)為3×8 μm左右，呈渾圓狀、橢圓狀和不規(guī)則狀，并大部分都呈扁長的橢圓狀(圖4a～圖4d)。

純氣相包裹體：該類型包裹體常見的類型，含量約為包裹體總量的20%±。包裹體孤立狀或呈群帶分布，與氣液兩相包裹體和含子晶多相包裹體共存。包裹體粒徑在1×2～6×10 μm之間，形態(tài)少數(shù)為橢圓和圓形，多數(shù)為不規(guī)則(圖4e～圖4f)。

純液相包裹體：該類型包裹體較少，含量僅為總量的10%±，粒徑為2×2～5×8 μm左右，孤立或呈群分布(圖4g～圖4h)。

a～d.氣液兩相包裹體；e～f.液相包裹體；g～h.氣相包裹體圖4　板廟子金礦床典型包裹體鏡下特征

2.3均一溫度、鹽度、密度

該次測試共獲得74個均一溫度數(shù)據(jù)，顯示板廟子金礦床的均一溫度范圍為113～355 ℃。均一溫度直方圖(圖 5)顯示早期階段、主成礦階段、晚階段的均一溫度分別為289～355 ℃，249～137 ℃，小于110 ℃。

根據(jù)Hall等[12]人的鹽度計算公式，獲得板廟子金礦床的鹽度范圍為0.87～7.86wt%(NaCl)，早、中、晚3個成礦階段的鹽度分別為0.87～2.56 wt%(NaCl)，1.39～7.15 wt%(NaCl)，7.43～7.85 wt%(NaCl)。計算獲得板廟子金礦床的流體密度為0.63～1 g/cm3，早期成礦流體密度為0.60～0.73 g/cm3，中晚階段密度升高。從早期到晚期隨著成礦流體溫度下降，密度逐漸升高，鹽度逐漸升高，晚期鹽度最高(圖 6)。

圖5　板廟子金礦床流體包裹體均一溫度直方圖

圖6　板廟子金礦流體包裹體均一溫度與鹽度變化圖

2.4成礦壓力和深度的估算

根據(jù)邵潔連計算成礦壓力的經(jīng)驗公式對成礦壓力進行了估算，并且由靜水壓力梯度10 MPa/ km[13]進行了成礦深度的計算。計算出板廟子金礦床的成礦壓力為10.4～24.1 MPa，早期、中期、晚期的成礦壓力分別為24.1～18.3 MPa，17.6～13.0 MPa，<10.5 MPa，相應(yīng)的深度分別為2.41～1.83 km，1.76～1.30 km，小于1.05 km。說明板廟子金礦床成礦深度較淺，屬于淺成熱液礦床。

2.5包裹體的激光拉曼研究分析

對板廟子金礦床流體包裹體的氣體的激光拉曼成分研究表明(圖 7)：板廟子金礦床的氣相、氣液兩相包裹體(充填度為10%～30%)，氣體成分主要為CO2。其中CO2的特征峰值有1 285 cm-1、1 290 cm-1、1 388 cm-1、1 393 cm-1。成礦流體總體屬于富含CO2的H2O—CO2—NaCl體系。

3　成礦流體與成礦過程

3.1成礦流體性質(zhì)及演化

本文單個流體包裹體的顯微測溫實驗表明：成礦流體的均一溫度變化范圍在113～355 ℃之間，成礦流體鹽度為0.87～7.85 wt%(NaCl)，密度為0.60～1.0 g/cm-1；氣體成分主要為H2O，CO2，表明初始成礦流體為中低鹽度、低密度的流體。

圖7　板廟子金礦氣體包裹體拉曼成分圖解圖片中流體包裹體的紅色十字表示測試位置

板廟子金礦與荒溝山金礦為老嶺成礦帶較具規(guī)模的、具有相似成礦條件的金礦床。兩個礦床的成礦物質(zhì)均為太古宇的表殼巖、早元古界老嶺群；成礦流體為深部流體、巖漿熱液及大氣降水[14]。

本文板廟子金礦的成礦流體演化過程中，主成礦階段流體鹽度為1.39～7.15 wt%(NaCl)，流體氣體成分富含CO2，與典型變質(zhì)熱液鹽度和成分相近，且具有隨著溫度降低鹽度升高的趨勢，同樣說明有較高鹽度流體的加入。

3.2成巖成礦過程

路孝平[15]獲得吉林南部通化地區(qū)遼吉花崗巖的年齡為2160 Ma，代表古元古代地層沉積的基底巖石；孫德有[16]獲得該板廟子金礦附近的荒溝山地區(qū)花崗巖的年齡為175 Ma±；張建澤[10]對板廟子金礦與成礦關(guān)系密切的花崗閃長斑巖進行LA-ICP-MS年齡測試獲得年齡170.12±0.58 Ma，屬中生代中侏羅世。

成礦過程大致經(jīng)歷如下過程：礦區(qū)地處太古宙基底凹陷的邊緣，在古元古界與新元古界之間形成了較大的不整合面，并由于地殼運動的結(jié)果，沿此不整合面形成隆滑型拆離性質(zhì)的斷裂構(gòu)造，發(fā)育有厚大的構(gòu)造角礫巖帶。隨著斷陷不斷的發(fā)展，沉積不斷加厚，至中生代，由于太平洋板塊的俯沖，本區(qū)再次發(fā)生強烈構(gòu)造活動，伴隨著郯廬超殼斷裂的運動，本區(qū)形成大規(guī)模的北東向斷裂束。與其伴隨的潛火山—巖漿活動，在北東向斷裂與北西向斷裂的交匯部位，發(fā)生中酸性小侵入體的侵位活動。伴隨該次巖漿活動，從巖漿房分異出的酸性、高溫的含礦流體向上運移，至離地表2 km演化為中溫、低鹽度、低密度酸性的含礦流體。含礦流體沿斷裂運移，在上升過程中由于與老地層中的冷的相對高鹽度的變質(zhì)流體的混合，流體鹽度升高，溫度降低。流體多攜帶的硅質(zhì)充填構(gòu)造角礫巖內(nèi)的空隙，形成硅化構(gòu)造角礫巖帶，并發(fā)育大量重晶石化。由于冷的流體的繼續(xù)加入，溫度驟降，使大量包括石英及黃鐵礦的礦物來不及結(jié)晶，使成礦物質(zhì)多以微晶集合體狀和微晶粒的單體礦物態(tài)沉淀于硅化構(gòu)造角礫巖的裂隙、晶隙、孔穴和空洞中，形成礦石。有些硅質(zhì)在低溫下尚未充分結(jié)晶而形成玉髓。后期以大氣水為主的堿性、氧化礦化流體繼續(xù)演化，沉淀卸載形成少量細(xì)脈狀的乳白色石英脈和方解石脈，礦化結(jié)束。

4　結(jié)語

本文流體包裹體的顯微測溫、拉曼成分等研究，結(jié)合前人的認(rèn)識，得出以下幾點結(jié)論：1)板廟子金礦是受層位與斷裂共同控礦、早期有巖漿活動參與的淺成低溫?zé)嵋航鸬V床。2)初始成礦流體為中低溫，低密度，成分以H2O、CO2為主的流體。3)成礦過程中與變質(zhì)流體等的混合是其成礦的主要機制。

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The Research on Ore-forming Fluid of Banmiaozi Gold Deposit in Baishan City in South Jilin Province

MEN Lan-jing，etc.

(ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130021，China)

Banmiaozi gold deposit is a large concealed deposit found recently in Laoling mineralization belt.The fluid inclusions have been investigated by using microthermometric measurements and raman microprobe to study ore-forming fluid and precipitation mechanism.Results show that：1) The main types of fluid inclusions are two-phase inclusions，followed by rich-vapor fluid inclusions and mono-phase liquid fluid inclusions.2) The homogenization temperatures range from 113 ℃ to 355 ℃；3) The salinities in the whole mineralization process are between 0.87 wt% (NaCl) and 7.85 wt%(NaCl)，and the densities range 0.60-1.0 g/cm-1.3) The compositions of the volatile are mainly H2O，CO2.The result shows that the original ore-forming fluids are characterized by intermediate-low temperature，low salinity，and H2O，CO2as the main parts，and the main mechanism is metallogenic mechanism by mixing with metamorphic fluids.Baimiaozi deposit belongs to a epithermal gold deposit controlling by fault and stratigraphic horizon，involved with magmatism in the early stage.

fluid inclusion；fluid mixing；Banmiaozi gold deposit

10.3969/j.issn.1009-8984.2016.03.019

2016-04-13

吉林省科技廳項目(20160520083JH)

門蘭靜 (1982-)，女(漢)，河北，講師

主要研究礦床地球化學(xué)。

P57

A

1009-8984(2016)03-0083-06

吉林省教育廳項目 (120160014)

校青年基金項目(320130026)