黔東南石英脈型金礦床中鐵白云石流體包裹體研究

牟雨亮， 王甘露， 付 勇， 殷櫻子

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059； 2.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴陽 550003)

黔東南石英脈型金礦床中鐵白云石流體包裹體研究

牟雨亮1， 王甘露2， 付 勇2， 殷櫻子2

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059； 2.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴陽 550003)

鐵白云石是黔東南石英脈型金礦主成礦階段的主要脈石礦物之一，與金的礦化關(guān)系十分密切，在金的運(yùn)移、沉淀等方面起著重要作用，其流體包裹體特征可以反映成礦流體性質(zhì)。通過對(duì)鐵白云石開展系統(tǒng)的流體包裹體巖相學(xué)觀察、均一法測(cè)溫和冰點(diǎn)測(cè)定，計(jì)算出包裹體鹽度和密度等數(shù)據(jù)。結(jié)果表明： 鐵白云石包裹體較為發(fā)育，以含CO2的包裹體為主； 均一溫度集中在240～300 ℃范圍內(nèi)，平均均一溫度為267.21 ℃； 成礦流體的鹽度為7.31%～21.40%(NaCl)，平均為15.31%(NaCl)； 成礦流體的密度介于0.72～0.97 g/cm3之間，平均為0.89 g/cm3。認(rèn)為黔東南石英脈型金礦床屬于低鹽度、高密度的中溫?zé)嵋旱V床。

石英脈型金礦； 鐵白云石； 流體包裹體； 黔東南

0 引言

前人研究常選擇石英做流體包裹體測(cè)試，而石英具有多期次性，因而往往造成測(cè)試結(jié)果非常寬泛[16-26]，不能代表真實(shí)成礦流體的性質(zhì)。鐵白云石易被誤認(rèn)為晚期無礦化碳酸鹽蝕變，未能引起前人的足夠重視，但是鐵白云石與金礦化關(guān)系十分緊密，而且鐵白云石比多期次的石英脈在野外更易識(shí)別，在野外鐵白云石新鮮面呈淺黃白色或白色，風(fēng)化面呈黃褐色或紅褐色等鐵銹色調(diào)，也容易與后期碳酸鹽化區(qū)分開來。因此對(duì)鐵白云石的流體包裹體的研究有助于對(duì)黔東南石英脈型金礦床的深入研究。

1 地質(zhì)背景

黔東南石英脈型金礦是貴州重要的金礦類型。黔東南天柱、錦屏、黎平地區(qū)的金礦床(圖1)[27]位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)和華南加里東褶皺帶的結(jié)合部雪峰山多金屬成礦帶的西南段。金礦的賦存地層主要是前震旦系下江群，少量賦存于震旦系地層中。下江群地層總厚度約7 000多m，其巖性主要為灰色—淡綠色板巖夾少量變余砂巖及變余凝灰?guī)r、變余沉凝灰?guī)r、細(xì)砂巖等。礦床嚴(yán)格受控于背斜和斷裂的聯(lián)合構(gòu)造體系，背斜受斷裂切割，形成俗稱“背斜加一刀”的構(gòu)造樣式，且在背斜和斷裂交匯部位及其附近控制富礦體的產(chǎn)出[28]。其礦石礦物主要有自然金、黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦等金屬硫化物，以及石英、鐵白云石、絹云母、方解石等非金屬礦物。成礦作用可劃分為貧金-石英成礦或成脈階段、石英-硫化物-鐵白云石-自然金主成礦階段和碳酸鹽-石英階段[29-30]。

圖1黔東南錦屏、天柱及黎平地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)圖[27]

Fig.1Tectonic-geologicalmapofJinping,TianzhuandLipingregionsinsoutheasternGuizhou[27]

在主成礦階段成礦流體與早期石英脈和圍巖反應(yīng)發(fā)生強(qiáng)烈的鐵白云石化、硫化和金礦化，因此在空間上自然金與石英、鐵白云石、黃鐵礦和毒砂等硫化物呈浸染狀分布(圖2-1、2-2)。其中鐵白云石新鮮面呈淺黃白色或白色，風(fēng)化面呈黃褐色或紅褐色等鐵銹色調(diào)(圖2-1、2-2)。

(a) 浸染狀鐵白云石，包含毒砂、石英，風(fēng)化后呈紅褐色(平秋)(b) 石英晶洞中生長(zhǎng)的自形鐵白云石晶體(平秋)

Ank.鐵白云石； Pyr.黃鐵礦； Qtz.石英； Apy.毒砂

圖2-1黔東南石英脈型金礦床中鐵白云石產(chǎn)狀特征

Fig.2-1Occurrencefeaturesofankeritefromthequartz-veingolddepositsinsoutheasternGuizhou

(c) 浸染狀鐵白云石，包含毒砂、黃鐵礦、石英，新鮮面呈淺黃白色(花橋) (d) 脈狀鐵白云石(坑頭)

Ank.鐵白云石； Pyr.黃鐵礦； Qtz.石英； Apy.毒砂

圖2-2黔東南石英脈型金礦床中鐵白云石產(chǎn)狀特征

Fig.2-2Occurrencefeaturesofankeritefromthequartz-veingolddepositsinsoutheasternGuizhou

含金礦體中鐵白云石含量一般為30%～65%，呈浸染狀自形—半自形集合體產(chǎn)出，也有呈脈狀無定形微細(xì)粒集合體產(chǎn)出，但這類鐵白云石與金礦化關(guān)系不大。由此可以看出，鐵白云石與金的礦化關(guān)系十分密切。時(shí)間上它是金的主成礦階段的產(chǎn)物，空間上與富含金的黃鐵礦、毒砂等硫化物共生。

2 鐵白云石的產(chǎn)狀特征

黔東南石英脈型金礦床中鐵白云石的分布十分廣泛，主要有2種產(chǎn)出狀態(tài)。

(1)浸染狀鐵白云石。主要分布于容礦巖石中，以晶形較好的自形—半自形晶出現(xiàn)，粒徑為0.1～50 mm。常在石英周邊或者晶洞中產(chǎn)出并與毒砂和黃鐵礦等硫化物共生在一起，顯示其與硫化物在成因上有密切關(guān)系。這種類型的鐵白云石是在金礦體中最常出現(xiàn)的。

(2)脈狀鐵白云石。通常與石英組成細(xì)小的脈，沿巖石裂隙分布。這類鐵白云石晶形較差(它形—半自形)，粒徑為1～7 mm，在脈的兩側(cè)多分布有毒砂、黃鐵礦等硫化物礦物(圖2-1、2-2)。本次流體包裹體測(cè)試樣品選擇自形程度更好的浸染狀鐵白云石。

3 流體包裹體特征

3.1 分布特征及類型

流體包裹體的巖相學(xué)觀察顯示，浸染狀鐵白云石中包裹體比較發(fā)育，表現(xiàn)為數(shù)量多、類型多、形態(tài)復(fù)雜，沿解理分布。包裹體的大小2～80 μm不等，集中在5～25 μm之間，氣液比5%～45%不等，變化較大，形態(tài)主要有負(fù)晶形、多邊形、菱形和不規(guī)則形等。它與鐵白云石的結(jié)晶習(xí)性密切相關(guān)。

根據(jù)室溫(25 ℃)下包裹體的相態(tài)特征以及冷凍降溫過程中包裹體相態(tài)的變化，可將礦床中的流體包裹體劃分為3種類型： 單相包裹體、兩相包裹體和三相包裹體(圖3)。不同類型包裹體的特征如下。

(1)單相包裹體。分為純氣相包裹體和純液相包裹體。純氣相包裹體顏色多為灰黑色，主要是純CO2氣體及其他有機(jī)氣體，這類包裹體少見，因鐵白云石透明度較差，且解理十分發(fā)育，氣體易散失，在石英中常見； 純液相包裹體多為無色透明，液相成分可以是H2O、液態(tài)CO2或鹽水溶液(圖3(a))。

(2)兩相包裹體。即氣-液兩相的包裹體，在此類包裹體中，液相和氣相共存。氣相一般呈圓球形氣泡，與液相的界限分明，該類包裹體占黔東南石英脈型金礦包裹體的主導(dǎo)地位。根據(jù)其成分可以進(jìn)一步分為含CO2氣液兩相包裹體和不含CO2汽液兩相包裹體。含CO2氣液兩相包裹體顏色較暗，氣泡顏色也較暗，氣相成分主要為CO2和H2O，液相成分為鹽水溶液(圖3(b))； 不含CO2氣液兩相包裹體多為無色透明，氣泡顏色較淺或?yàn)闊o色，為鹽水溶液包裹體(圖3(c))。

(3)3個(gè)相態(tài)包裹體，主要是同時(shí)含有液相和氣相的CO2的包裹體，即3個(gè)相態(tài)(VCO2+LCO2+LH2O)的包裹體，通常VCO2+LCO2占包裹體總體積的20%～50%(圖3(d))，該類包裹體也是主要類型。

(a) 純液相包裹體(花橋) (b) 含CO2氣液兩相包裹體(平秋)

(c) 不含CO2氣液兩相包裹體(平秋) (d) 含液相CO2氣液兩相包裹體(花橋)

圖3黔東南石英脈型金礦床鐵白云石中流體包裹體分布特征及類型

Fig.3Distributionfeaturesandtypesofthefluidinclusionswithinankeritefromthequartz-veingolddepositsinsoutheasternGuizhou

3.2 流體包裹體測(cè)溫研究

3.2.1 均一溫度

流體包裹體顯微測(cè)溫工作在中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)研究中心包裹體實(shí)驗(yàn)室完成，包裹體均一溫度和冷凍溫度測(cè)定使用儀器為THMSG 600型冷熱臺(tái)，測(cè)溫范圍為-196～600 ℃，精度為±0.1 ℃，測(cè)試時(shí)升溫速率控制在5～10 ℃/min，相變點(diǎn)附近的升溫速率調(diào)為1 ℃/min 或0.5 ℃/min。

分析結(jié)果見表1。測(cè)試4個(gè)鐵白云石樣品46個(gè)包裹體，測(cè)出均一溫度在220.8～319.9 ℃之間，溫度變化幅度較大，多數(shù)集中在240～300 ℃范圍內(nèi)，平均均一溫度為267.2 ℃。溫度分布直方圖呈現(xiàn)出單峰的特點(diǎn)，峰值溫度260～300 ℃(圖4)。與鐵白云石共生的石英內(nèi)的液體包裹體均一溫度在204～354 ℃之間，溫度變化幅度比鐵白云石大，多數(shù)集中在260～320 ℃范圍內(nèi)，平均均一溫度為282.8 ℃。溫度分布直方圖呈現(xiàn)出單峰的特點(diǎn)，峰值溫度280 ～300 ℃(圖4)，與鐵白云石相差不大。

表1黔東南石英脈型金礦床流體包裹體均一溫度

Tab.1Homogenizationtemperatureofthefluidinclusionsfromthequartz-veingolddepositsinsoutheasternGuizhou

礦床樣品號(hào)主礦物 均一溫度/℃范圍平均值平秋PQ-6鐵白云石264.3^319.9298.9PQ-4鐵白云石220.8^246.7239.8石英210.7^278.2246.3PQ-12石英207.2^354.0302.3八克BK-4石英271.3^313.5294.2BK-11石英204.0^293.0275.0花橋HQ-2鐵白云石270.0^312.0294.0HQ-15石英280.0^299.0289.0坑頭KT-1石英222.1^330.0297.5KT-3鐵白云石238.4^341.1287.6

圖4 黔東南石英脈型金礦床流體包裹體均一溫度分布直方圖

前人研究結(jié)果(表2)[16-26]表明，石英的流體包裹體的均一溫度從低溫到中溫(100～350 ℃)均有分布，有的區(qū)分2個(gè)成礦溫度段，溫度區(qū)間跨度大，對(duì)指示成礦溫度略顯籠統(tǒng)。本次測(cè)試選擇樣品均為主成礦階段的鐵白云石和石英，均一溫度均在200 ℃以上，溫度區(qū)間更為集中。自然界鐵白云石的形成溫度為200～700 ℃[31-32]，實(shí)測(cè)鐵白云石包裹體的均一溫度符合這一范圍，從而佐證了本次測(cè)試溫度能夠代表礦床成礦溫度。故黔東南石英脈型金礦床成礦溫度為240～300 ℃，平均267.21 ℃，屬中溫?zé)嵋旱V床。

表2前人研究黔東南石英脈型金礦流體包裹體均一溫度

Tab.2Homogenizationtemperatureofthefluidinclusionsfromthequartz-veingolddepositsinsoutheasternGuizhoufromotherresearchers

礦床均一溫度/℃溫度范圍主要溫度來源花橋 100^300100^150259^300余大龍等[16]159^351250^350吳文明等[17]100^450250^350余大龍等[18]八克 159^351250^350吳文明等[19]103^455250^350吳攀等[20]151^343240^300賴曉英等[21]100^300200^250余大龍等[22]坑頭 148^253193田洪德等[23]100^300250^350吳攀等[20]平秋 159^351250^350吳文明等[19] 50^326100^200吳攀等[20]同古 159^351200^300吳文明等[19]100^150200^300吳攀等[24]羅里 125^350125^175225^300余超等[25]地豆沖142^307160^260劉翔等[26]

注： 主礦物均為石英。

3.2.2 鹽度

測(cè)試結(jié)果顯示,黔東南石英脈型金礦床鐵白云石的冰點(diǎn)介于-4.6～-18.6 ℃之間(表3)。根據(jù)查表可得，其鹽度為7.31%～21.40%(NaCl)，平均為15.31%(NaCl)，顯示成礦流體具低鹽度的性質(zhì)[32]； 與鐵白云石共生的石英的冰點(diǎn)介于-0.9～-8.7 ℃之間。其鹽度為1.57%～12.96%(NaCl)，平均為7.18%(NaCl)，鐵白云石鹽度明顯高于石英的鹽度。

表3黔東南石英脈型金礦流體包裹體冰點(diǎn)及鹽度

Tab.3Salinityanddensityofthefluidinclusionsfromthequartz-veingolddepositsinsoutheasternGuizhou

礦床樣品號(hào)載體礦物冰點(diǎn) 溫度/℃鹽度 范圍/%鹽度平均值/%PQ-6鐵白云石-9.1^-16.312.96^19.6816.30平秋 PQ-4鐵白云石-5.0^-12.47.86^16.3414.50石英 -2.5^-8.74.18^12.517.98八克 BK-4石英 -0.9^-6.21.57^12.855.62花橋 HQ-2鐵白云石-5.6^-18.68.68^21.4018.73HQ-15石英 -2.4^-7.24.03^10.737.28坑頭 KT-1石英 -4.0^-6.06.45^9.217.64KT-3鐵白云石-4.6^-10.97.31^14.8711.74金廠坡JCP-1石英 -2.3^-4.83.87^7.596.83

3.3 流體的密度

計(jì)算氣液兩相包裹體的密度，根據(jù)Bodnar[32]含鹽度≤25%的NaCl-H2O體系的溫度-鹽度-密度相圖來確定流體密度。采用鐵白云石中流體包裹體的均一溫度和鹽度數(shù)據(jù)進(jìn)行投點(diǎn)(圖5)，結(jié)果表明，黔東南石英脈型金礦床中成礦流體的密度介于0.70 ～0.97 g/cm3之間，成礦流體具中高密度的性質(zhì)。

圖5 黔東南石英脈型金礦流體密度投影圖

4 結(jié)論

本研究選擇與金礦化關(guān)系十分緊密且在野外更易識(shí)別的鐵白云石作為流體包裹體分析的樣品，真實(shí)反映成礦流體性質(zhì)。成礦溫度顯示比前人在石英中的測(cè)試結(jié)果更為集中，集中在240 ～300 ℃； 成礦流體的鹽度為7.31%～21.40%(NaCl)，密度介于 0.72～0.97 g/cm3之間，表明黔東南石英脈型金礦屬中溫、低鹽度高密度熱液礦床。黔東南石英脈型金礦中鐵白云石的流體包裹體的研究加深了對(duì)礦床地質(zhì)特征的認(rèn)識(shí)，同時(shí)指明了鐵白云石化的強(qiáng)烈程度可以作為金礦的找礦標(biāo)志。

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Astudyonfluidinclusionswithinankeritesofquartz-veingolddepositsinsoutheasternGuizhou

MU Yuliang1, WANG Ganlu2, FU Yong2, YIN Yingzi2

(1.CollegeofEarthScience,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China; 2.CollegeofResourceandEnviromentalEngineering，GuizhouUniversity，Guiyang550003，China)

Ankerite is one of the main gangue minerals at main mineralization stage of quartz-vein gold deposits in southeastern Guizhou. It plays an important role in the migration and precipitation of gold and the characteristics of fluid inclusions within ankerite can reflect the ore-forming fluid character. The authors conducted experiments on the microscopic petrography observation, homogenization temperature and freezing point of fluid inclusions, and then calculated the inclusions salinity and density. Results show CO2inclusions in ankerite are well developed; ore-forming fluid uniformity temperatures concentrate in 240-300 ℃ with average of 267.21 ℃, the salinity of ore-forming fluid is between 1.57%-12.96% (NaCl) with average of 15.31%(NaCl); and the mineralization density distribution ranges from 0.69 g/cm3to 0.91 g/cm3, with average of 0.89 g/cm3. So the quartz-vein gold deposits of southeastern Guizhou are middle temperature hydrothermal deposits and the ore-forming fluid has the characteristics of high density and low salinity.

quartz-vein gold deposit; ankerite; fluid inclusion; southeast of Guizhou Province

10.19388/j.zgdzdc.2017.05.04

牟雨亮,王甘露,付勇,等. 黔東南石英脈型金礦床中鐵白云石流體包裹體研究[J].中國地質(zhì)調(diào)查,2017,4(5): 24-30.

P618.51； P595

A

2095-8706(2017)05-0024-07

2017-03-24；

2017-06-10。

國家自然科學(xué)基金“貴州兩類濁積巖中金礦的比較研究與動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn) (編號(hào)： 41072072)”項(xiàng)目資助。

牟雨亮(1990—)，男，碩士研究生，主要從事礦物學(xué)、巖石學(xué)及礦床學(xué)研究。Email: gzmuyuliang@126.com。

(責(zé)任編輯常艷)