粵西陽春盆地旗鼓嶺銅多金屬礦流體包裹體研究*

張 龍，陳友良，梁家山，彭渤洋，劉 堃

成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059

粵西陽春盆地是廣東省重要的多金屬成礦區(qū)之一.盆地內(nèi)發(fā)育有大量以 Cu，F(xiàn)e，Pb，Zn，Ag，W，Sn 為主的多金屬礦床，主要包括錫山鎢錫礦床、石菉銅鉬礦床、天堂銅鉛鋅多金屬礦床、鸚鵡嶺多金屬礦床和南山崩坑-石屋鉛鋅銅錫礦床等在內(nèi)的50余個礦床(點(diǎn))[1].前人對這些大中型礦床的成礦特征已經(jīng)做了較多的研究[1-11].旗鼓嶺銅多金屬礦是廣東省有色金屬地質(zhì)局近年來發(fā)現(xiàn)的具有重要找礦前景的矽卡巖型銅鉬鎢礦區(qū)，據(jù)鉆孔單孔顯示銅多金屬礦化累計厚度達(dá)120余米，展現(xiàn)出良好的成礦前景.本文對該礦區(qū)的流體包裹體展開研究，為該矽卡巖型銅多金屬礦的成礦階段劃分以及成因提供依據(jù).

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

粵西陽春盆地在大地構(gòu)造位置上處于東亞大陸新華夏系第二隆起帶的西南端，以吳川-四會深大斷裂為界的二級塊體云開地塊和粵中地塊的交匯處(圖1).區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，從加里東期到喜馬拉雅期均有活動，巖性主要為中酸性-酸性巖，以及少量偏基性的二長巖.區(qū)內(nèi)的內(nèi)生金屬礦床成因與巖漿活動密不可分，與成礦作用關(guān)系密切的巖體較集中地分布在盆地兩側(cè)邊緣地帶的吳川-四會斷裂帶內(nèi)，并受北西向、東西向構(gòu)造帶的復(fù)合部位控制.

旗鼓嶺礦區(qū)地表無巖體出露，礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有泥盆系、石炭系、侏羅系和第四系.其中泥盆系和石炭系與礦化密切相關(guān)，是主要的控礦地層.主要發(fā)育有北西、北東和近南北向的斷裂，北西向斷裂與礦化蝕變密切相關(guān)，是主要的控礦構(gòu)造.近南北向的斷裂發(fā)育時代晚于北西向斷裂，區(qū)內(nèi)地表礦體受北西向斷裂控制呈北西向及受后期近南北向斷裂的影響，略呈“S”型展布，如圖1所示.從鉆孔和地表含礦巖性來看，礦化主要產(chǎn)于矽卡巖中，因此屬于矽卡巖型礦床.

1—第四系；2—侏羅系中統(tǒng)含礫石英砂巖及砂質(zhì)礫巖夾粉砂巖；3—石炭系中統(tǒng)黃龍組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖；4—石炭系下統(tǒng)測水組泥質(zhì)粉砂巖；5—石炭系下統(tǒng)石蹬子組灰黑色灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r；6—泥盆系中統(tǒng)帽子峰組長石石英砂巖、頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r及粉砂巖；7—礦體及編號；8—矽卡巖；9—角巖帶；10—含礦石英脈；11—實(shí)測或推測斷層；12—石英脈；13—地質(zhì)整合界線/不整合界線/推測界線；14—地名；15—工作區(qū)圖1 旗鼓嶺銅多金屬礦礦區(qū)的地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Qiguling copper polymetallic ore district

2 樣品的采集與分析

本次測試的樣品主要采集于旗鼓嶺礦區(qū)施工的ZK3001鉆孔和KD4坑道中，在仔細(xì)觀察巖礦石礦物組成和脈體相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，依據(jù)成礦階段分別選取礦化石榴子石、透輝石矽卡巖(代表矽卡巖形成階段，ZK3001-1516樣品)以及含石英、方解石脈的礦石樣品(代表成礦階段，包括ZK3001-1510、ZK3001-1511、ZK3001-1512、QGL-KD4-1502共4個樣品).

將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室切片，雙面拋光，制成0.2mm的薄片，進(jìn)行礦相學(xué)和巖相學(xué)研究，并選取具有代表性的包裹體進(jìn)行測試.在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心使用LINKAM THMS600型冷熱臺進(jìn)行流體包裹體顯微測溫分析，可測定溫度范圍為-196～+600 ℃，在-100～25 ℃范圍內(nèi)測量精度為±0.1 ℃，在25～400 ℃范圍內(nèi)測量精度±1 ℃，在400 ℃以上測量精度為±2 ℃.測溫過程中升溫速率為1～5 ℃/min，相轉(zhuǎn)變溫度附近的升溫速率降低為0.4 ℃/min.測試時實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度分別為26 ℃和50%，能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠.

3 流體包裹體研究

3.1 流體包裹體巖相學(xué)

對樣品薄片進(jìn)行顯微鏡下觀察，石英、方解石和透輝石中的包裹體均較為發(fā)育，主要呈成群分布，部分呈帶狀分布，石榴子石礦物內(nèi)也可見少量包裹體發(fā)育，如圖2(c)所示.根據(jù)室溫條件下流體包裹體巖相學(xué)特征將原生包裹體主要分為以下幾類.

富液相包裹體(L型)：包裹體室溫下為氣液兩相(L+V)，約占包裹體總數(shù)的70%以上.包裹體主要呈成群分布，部分呈帶狀分布，形態(tài)呈不規(guī)則狀、橢圓狀或負(fù)晶形，呈無色透明、灰色，大小主要在5～15 μm之間，氣液比主要在0.1～0.3之間，均一狀態(tài)為液相.這類包裹體在石英、方解石、透輝石、石榴子石中都有發(fā)育.

富氣相包裹體(V型)：包裹體室溫下為氣液兩相(L+V)，約占包裹體總數(shù)的5%左右.包裹體主要呈成群分布，部分呈帶狀分布，形態(tài)呈不規(guī)則狀、橢圓狀或者負(fù)晶形，呈無色透明，大小約12 μm，氣液比主要為0.65左右，均一狀態(tài)為氣相.一般與L型包裹體相共生.

CO2-H2O三相包裹體(C型)：主要由液態(tài)CO2、氣態(tài)CO2和水組成，約占石英包裹體總數(shù)的20%左右，形態(tài)呈橢圓狀或不規(guī)則形，呈灰色、深灰色，大小主要在6～12 μm之間，氣液比在0.35～0.45之間，液相和氣相成分主要為水.這類包裹體主要發(fā)育在石英中，在別的礦物中沒有發(fā)現(xiàn).

3.2 流體包裹體顯微測溫分析

旗鼓嶺銅多金屬礦流體包裹體顯微測溫結(jié)果見表1和圖3.由表1可知，所有礦物中包裹體的均一溫度變化范圍較大，為117～401 ℃，鹽度變化范圍為0.88%～13.72% NaCleqv.

透輝石中的包裹體代表矽卡巖階段的流體特征，其均一溫度變化范圍為302～401 ℃；鹽度變化范圍為3.87%～13.72% NaCleqv.

石英中包裹體的均一溫度變化范圍為129～396 ℃，鹽度變化范圍為1.24%～9.98%NaCleqv.

圖2 旗鼓嶺流體包裹體鏡下特征(a)石英中CO2-H2O三相包裹體(C型)；(b)石英中成群分布富液相包裹體(L型)及CO2-H2O三相包裹體(C型)；(c)石榴子石中富液相包裹體(L型)；(d)透輝石中富液相包裹體(L型)；(e)方解石中富液相包裹體(L)； (f)石英中成群分布的富液相包裹體(L型)Fig.2 Characteristics of Qiguling fluid inclusions under the microscope(a)CO2-H2O three-phase inclusions in quartz (type C)；(b)Rich fluid inclusions (type L) and CO2-H2O three-phase inclusions (type C) in quartz；(c) Rich fluid inclusions in garnet (type L)；(d) Rich fluid inclusions in diopside (type L)；(e) Rich fluid inclusions in calcite (type L)；(f) Rich fluid inclusions in quartz (type L)

其中樣品ZK3001-1511的石英包裹體代表石英-氧化物階段的流體特征，其均一溫度變化范圍為154～396 ℃，鹽度變化范圍為3.71%～7.71%NaCleqv；樣品ZK3001-1512 和QGL-KD4-1502的石英包裹體代表石英-硫化物階段的流體特征，其均一溫度變化范圍為155～301 ℃，鹽度變化范圍為1.24%～6.16%NaCleqv；樣品ZK3001-1510的石英包裹體代表碳酸鹽階段的流體特征，其均一溫度變化范圍為129～239 ℃，鹽度變化范圍為6.3%～8.14%NaCleqv.

方解石中的包裹體代表碳酸鹽階段流體特征，其均一溫度變化范圍為117～269 ℃，鹽度變化范圍為0.88%～8.28%NaCleqv.

表1 旗鼓嶺礦區(qū)流體包裹體溫度-鹽度數(shù)據(jù)表Table 1 Temperature-salinity data of fluid inclusions in the Qiguling area

圖3 旗鼓嶺流體包裹體鹽度和均一溫度的直方圖Fig.3 Salinity and uniform temperature histogram of Qiguling fluid inclusions

4 討 論

根據(jù)鏡下薄片和光片鑒定結(jié)果，旗鼓嶺銅多金屬礦的流體成礦過程可劃分為4個階段，即矽卡巖階段、石英-氧化物階段、石英-硫化物階段和碳酸鹽階段，其中主成礦期為石英-硫化物階段.參照鏡下礦物共生組合并結(jié)合顯微測溫結(jié)果，樣品中的透輝石、石英、方解石的流體包裹體分別代表了不同成礦階段的產(chǎn)物.其中透輝石包裹體代表早期矽卡巖階段的流體特征，石英中的包裹體代表成礦期石英-氧化物階段和石英-硫化物階段的成礦流體特征，方解石中的包裹體則代表晚期碳酸鹽階段的流體特征.

在不同溫度下測得的旗鼓嶺礦區(qū)流體包裹體的鹽度和均一溫度散點(diǎn)圖如圖4所示.由圖4可知，不同階段流體包裹體的均一溫度明顯不同，鹽度差別也很大.透輝石中流體溫度最高，總體溫度均高于300 ℃，反映成礦前期矽卡巖化作用是在高溫環(huán)境中進(jìn)行的，其鹽度變化范圍也最大，為3.87%～13.72% NaCleqv，均屬于低鹽度流體.流體包裹體類型主要為富液相包裹體.成礦期石英脈極其發(fā)育，石英-氧化物和石英-硫化物階段的石英脈體穿插前期的蝕變矽卡巖和圍巖，石英流體包裹體在各成礦階段均有發(fā)育，其均一溫度和鹽度區(qū)別也大.均一溫度變化范圍為129～396 ℃，總體上反映成礦階段是在中高溫的環(huán)境中進(jìn)行的，鹽度變化范圍為1.24%～9.98% NaCleqv.包裹體類型也多種多樣，L型、V型、C型都發(fā)育.成礦晚期發(fā)育方解石脈，其流體溫度和鹽度都是相對最低的.均一溫度變化范圍為117～269 ℃，總體上反映成礦晚期主要為低溫環(huán)境，鹽度變化范圍為0.88%～8.28% NaCleqv.從透輝石→石英脈→方解石，其流體包裹體的溫度逐漸下降，反映隨著成礦作用的進(jìn)行，從成礦前期至晚期成礦溫度不斷降低.而鹽度的變化不太明顯，均為低鹽度流體.

圖4 旗鼓嶺流體包裹體鹽度和均一溫度的散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter plot of salinity and uniform temperature in Qiguling fluid inclusions

根據(jù)旗鼓嶺礦區(qū)的礦物共生組合，矽卡巖階段早期主要生成無水礦物透輝石-石榴子石矽卡巖組合和硅灰石-石榴子石矽卡巖組合，晚期開始出現(xiàn)陽起石、綠簾石等含水硅酸鹽礦物，形成透閃石-陽起石-綠簾石-綠泥石-石榴子石-磁黃鐵礦-磁鐵礦礦物組合，偶見有螢石、方鉛礦、黃鐵礦等.透輝石中的流體包裹體研究表明，矽卡巖階段流體均一溫度變化范圍為302～401 ℃.流體類型主要為富液相包裹體，屬H2O-NaCl體系，其中未見富液相和富氣相包裹體共生現(xiàn)象，表明該階段流體未發(fā)生明顯的沸騰作用[12].在矽卡巖階段晚期形成有磁鐵礦，表明這一階段的流體具有較高氧逸度，其流體表現(xiàn)出高溫、高氧逸度的特性.因此該成礦階段流體中S2-活度較低，不利于硫化物沉淀，此階段的系統(tǒng)礦化較為微弱[13]，代表了成礦前期的流體特征.

石英-氧化物階段的礦物組合為磁鐵礦-磁黃鐵礦-黃鐵礦-石英，是交代成礦前期的矽卡巖礦物.該階段流體包裹體均一溫度變化范圍為154～396 ℃，鹽度變化范圍為3.71%～7.71% NaCleqv，主要是石英和磁鐵礦共生，此外含有少量黃鐵礦和磁黃鐵礦.此階段說明成礦早期的流體特征為中高溫、高氧逸度.在此成礦階段的開始，生成的磁鐵礦交代矽卡巖期的石榴子石和透輝石，隨著氧的不斷消耗，流體從氧化環(huán)境過渡到氧化還原環(huán)境，開始出現(xiàn)了黃鐵礦等礦物，進(jìn)入到石英-硫化物階段.

石英-硫化物階段的礦物組合主要為石英-白鎢礦-黃鐵礦、石英-黃鐵礦-黃銅礦、石英-方鉛礦和石英-輝鉬礦，該階段大量的金屬礦物沉淀成礦，白鎢礦、黃銅礦、方鉛礦等硫化物和石英一起沿斷裂構(gòu)造及其旁側(cè)形成脈狀、團(tuán)塊狀的蝕變帶，是銅鎢鉬等金屬礦物成礦的主要時期.在鏡下觀察，該階段的流體中可見富液相、富氣相和三相包裹體共生現(xiàn)象，同時生成的黃鐵礦和黃銅礦局部受到強(qiáng)烈的擠壓呈破碎團(tuán)塊狀，表明這一階段發(fā)生了強(qiáng)烈的沸騰作用.該階段石英流體包裹體的均一溫度變化范圍為155～301 ℃，鹽度變化范圍為1.42%～6.16% NaCleqv；C型包裹體的均一溫度變化范圍為226～285 ℃，鹽度變化范圍為1.24%～1.64% NaCleqv，流體為CO2-H2O-NaCl體系，反映主成礦階段為中溫低鹽度的特性.隨著流體不斷向地表運(yùn)移，流體由封閉系統(tǒng)變?yōu)殚_放系統(tǒng)，壓力驟降，發(fā)生沸騰作用，大量的CO2等酸性氣體流失，流體pH增大[14].白鎢礦大量沉淀成礦，表明鎢在流體中是以鎢雜多酸的形式存在[12].流體酸性的減弱使鎢的穩(wěn)定性下降，開始分解沉淀，S2-濃度隨之升高.Cu和Pb溶解度比Mo小，開始和還原硫反應(yīng)沉淀形成黃銅礦和方鉛礦.隨著流體中Cu和Pb等因沉淀而濃度不斷降低，Mo開始與剩余的還原硫反應(yīng)，沉淀形成輝鉬礦.隨著輝鉬礦開始生成，沸騰作用變得微弱，對成礦作用的影響也逐漸消失.輝鉬礦主要以脈狀的形式充填于近水平的早期矽卡巖帶裂隙中，表明流體的動力也逐漸降低.綜合來看，成礦早期流體具有較高的氧逸度，成礦晚期氧逸度逐漸減小.

碳酸鹽階段代表了成礦晚期的產(chǎn)物，主要形成方解石、硬石膏和石英等脈體.該脈體延伸不遠(yuǎn)，切穿石英-硫化物階段生成的礦脈.方解石中的流體包裹體代表這一階段的流體特征，其流體包裹體的類型均為富液相型，為H2O-NaCl體系，均一溫度分布范圍為117～269 ℃，總體上為低溫環(huán)境，鹽度分布范圍為0.88%～8.28% NaCleqv.這一階段成礦流體動力不足，礦質(zhì)沉淀基本結(jié)束.隨著硫酸鹽礦物的形成，流體顯示出大氣降水的特征，流體成礦作用結(jié)束.

5 結(jié) 論

在對旗鼓嶺銅多金屬礦進(jìn)行詳細(xì)的鏡下薄片和光片鑒定的基礎(chǔ)上，對該礦區(qū)成礦各階段的代表性礦物透輝石、石英和方解石的流體包裹體進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，得到如下結(jié)論：

(1)矽卡巖階段透輝石中包裹體的均一溫度變化范圍為302～401 ℃，鹽度變化范圍為3.87%～13.72% NaCleqv，反映成礦前期的流體具有高溫低鹽度的特征.該階段主要發(fā)生交代作用，形成矽卡巖礦物.

(2)石英-氧化物階段流體包裹體均一溫度變化范圍為154～396 ℃，鹽度變化范圍為3.71%～7.71% NaCleqv，反映成礦早期流體具有中高溫、高氧、低pH等特性，生成磁鐵礦等氧化礦物.

(3)石英-硫化物階段是旗鼓嶺銅多金屬礦的主成礦期，該階段的流體包裹體均一溫度變化范圍為155～301 ℃，鹽度變化范圍為1.24%～6.16% NaCleqv，反映主成礦階段具有中溫、低鹽度、低氧、高pH等特征.包裹體類型也多種多樣，L型、V型、C型都發(fā)育，反映沸騰作用是金屬礦物的主要沉淀機(jī)制.

(4)碳酸鹽階段的流體包裹體均一溫度變化范圍為117～269 ℃，鹽度變化范圍為0.88%～8.28% NaCleqv，反映成礦晚期為低溫、低鹽度的特征.此階段碳酸鹽礦物與硫酸鹽礦物共生，顯示成礦晚期流體有大氣降水加入.

參考文獻(xiàn)：

[1] 梅玉萍，楊紅梅，段瑞春，等.廣東陽春錫山鎢錫礦床成巖成礦年代學(xué)研究[J].地質(zhì)學(xué)報，2013，87(9)：1370-1376.

[2] 鄭偉，毛景文，趙海杰，等.粵西陽春盆地多金屬礦床成礦系列及動力學(xué)背景[J].礦床地質(zhì)，2015，34(3)：465-487.

[3] 鄭偉，毛景文，趙辛敏，等.廣東天堂銅多金屬礦床二長花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年及其找礦潛力分析[J].礦床地質(zhì)，2014，33(S1)：1055-1056.

[4] 鄭偉.云開地區(qū)陽春盆地燕山期多金屬礦床成礦系列[D]. 北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2016.

[5] 鄭偉，陳懋弘，趙海杰，等.廣東天堂矽卡巖型鉛鋅礦地質(zhì)特征及其成礦機(jī)制[J].礦床地質(zhì)，2012，31(S1)：407-408.

[6] 麥有東，黎少泮.廣東陽春盆地的成礦規(guī)律及找礦標(biāo)志[J].西部探礦工程，2006 (1):98-99.

[7] 吳劍，曾小華.廣東省陽春市南山崩坑—石屋鉛鋅銅錫礦床地質(zhì)特征[J].資源環(huán)境與工程，2011，25(3): 201-202，208.

[8] 段瑞春,楊紅梅,張利國，等.廣東陽春盆地石菉銅礦床U-Pb年代學(xué)及其地質(zhì)意義[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2013,37(4):754-764.

[9] 邢波,鄭偉,歐陽志俠，等.粵西廟山銅多金屬礦床硫化物原位微區(qū)分析及S同位素對礦床成因的制約[J].地質(zhì)學(xué)報，2016(5):971-986.

[10] 趙海杰,胡耀國,鄭偉，等.粵西石菉銅鉬礦床地質(zhì)特征及成巖成礦時代約束[J].礦床地質(zhì),2012,31(S1):401-402.

[11] 趙海杰,鄭偉,余長發(fā)，等.粵西石菉銅鉬礦床Re-Os同位素年齡及其地質(zhì)意義[J].中國地質(zhì),2012,39(6): 1604-1613.

[12] 吳勝華,王旭東,熊必康.江西香爐山矽卡巖型鎢礦床流體包裹體研究[J].巖石學(xué)報,2014,30(1):178-188.

[13] 王玭,楊永飛,糜梅，等.河南省新縣姚沖鉬礦床流體包裹體研究[J].巖石學(xué)報,2013,29(1):107-120.

[14] 牛斯達(dá),李勝榮,張聚全，等.山西靈丘縣刁泉銀銅礦流體包裹體特征及成礦流體演化[J].巖石學(xué)報,2014,30(11): 3432-3442.