湖北隨縣雙包尖—瓦屋沖鉬礦流體包裹體特征及其地質(zhì)意義

丁厚炳，陳以春，向祥輝

(湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊，湖北 襄陽 441002)

湖北省隨縣雙包尖—瓦屋沖鉬礦為2013—2016年期間勘查查明的近中型鉬礦，該礦區(qū)的發(fā)現(xiàn)對桐柏造山帶在湖北省境內(nèi)尋找鉬礦具有重要的啟示意義，因而倍受地質(zhì)工作者的廣泛關(guān)注和重視，并開展了較廣泛地質(zhì)研究。本文通過對礦石流體包裹體的研究，探討其成礦流體特征、成礦流體演化及成礦條件，對其成礦物質(zhì)來源、成礦環(huán)境及礦床類型、成礦作用和過程進(jìn)行分析。

1 成礦地質(zhì)背景

該鉬礦區(qū)處于秦嶺—桐柏—大別造山帶的銜接部位，南坡Ⅳ級構(gòu)造單元桐柏山復(fù)式背斜南翼。桐柏雜巖主要由片麻狀花崗巖、變質(zhì)巖包體(表殼巖)和未變形花崗巖三部分組成，礦體賦存于雜巖之表殼巖內(nèi)。

礦區(qū)出露地層主要為新元古代南華紀(jì)—古生代的斜長片麻巖、斜長角閃(片)巖、大理巖、石英巖—云英片巖類等，呈包體形式分布于桐柏雜巖花崗質(zhì)片麻巖中，總體呈北西向展布，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，傾向SW，傾角40°左右，包體規(guī)模大小不一，形態(tài)各異，多呈似層狀、透鏡體狀、橢圓狀、串珠狀和不規(guī)則狀，最大者>1 km，小者僅幾厘米(野外露頭尺寸)，包體成分可以是一種巖性，也可以由多種巖性共同組成；其原巖主要有玄武巖、酸性火山巖、凝灰質(zhì)沉積巖、鈣質(zhì)沉積巖等，具雙峰式火山—沉積巖建造特征，形成環(huán)境屬大陸裂谷雙峰式火山巖[1]。區(qū)內(nèi)燕山期的陸內(nèi)造山運動，發(fā)生了大規(guī)模的中酸性巖漿巖的侵入，為本區(qū)鉬多金屬礦的形成提供了動力學(xué)和熱力學(xué)條件，同時也是本區(qū)成礦物質(zhì)的主要來源。區(qū)內(nèi)構(gòu)造條件有利巖漿活動，導(dǎo)、儲空間具備，Cu、Mo、Pb、Zn等異常強(qiáng)度高，具有較好的鉬多金屬礦的找礦潛力。

2 礦床地質(zhì)

礦床分為A礦段、B礦段2部分，共圈定50余個礦體。礦體總體呈似層狀、透鏡狀、脈狀賦存于表殼巖中，平面上整體呈北西向展布，礦體延展方向與表殼巖一致，表殼巖呈包體產(chǎn)于片麻狀花崗巖中，呈帶狀、透鏡狀或不規(guī)則狀的變質(zhì)巖，其延伸方向與區(qū)域構(gòu)造線方向相一致，巖性以斜長角閃巖、大理巖、變粒巖、淺粒巖為主。鉬礦主要賦存于變粒巖、淺粒巖中，部分存在于斜長角閃巖和大理巖中。表殼巖兩端進(jìn)入片麻狀花崗巖中且總長度不明，電法剖面推測含礦地質(zhì)體(表殼巖)傾向延伸>600 m。

礦石中金屬硫化物類型較為單一，主要包括黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝鉬礦、斑銅礦、黃銅礦、閃鋅礦等，還見有少量赤鐵礦、白鎢礦等；脈石礦物主要為石英、斜長石、鉀長石、黑云母及包裹于石英中的少量綠簾石與綠泥石等。輝鉬礦呈葉片狀、細(xì)脈狀浸染狀，葉片狀大小0.01～0.5 mm，一般0.02～0.2 mm，部分呈細(xì)脈狀浸染狀，集合體產(chǎn)出，星點狀分布。輝鉬礦分布于蝕變的變質(zhì)圍巖裂隙中或按線理分布于石英細(xì)脈中，石英細(xì)脈寬度多為1～3 cm；與輝鉬礦伴生存在少量黃銅礦、黃鐵礦，白鎢礦化發(fā)育在石英—方解石脈中。

礦區(qū)圍巖蝕變類型主要為硅化、鉀化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化等。鉀化多發(fā)育于片麻狀花崗巖中；硅化、碳酸鹽化多以石英—方解石脈、石英脈及方解石脈的形式穿插于變質(zhì)巖圍巖中；輝鉬礦化的圍巖局部發(fā)育有綠簾石化、綠泥石化及絹云母化。

3 流體包裹體

本研究共選取了7件樣品(其中A礦段5件、B礦段2件)進(jìn)行流體包裹體研究，樣品均采自鉬礦石，測試礦物為石英。流體包裹體顯微測試工作由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成。測定各體系包裹體均一溫度，H2O-NaCl-CO2體系包裹體完全均一溫度和CO2部分均一溫度；利用劉斌FLINCOR程序計算三相包裹體的壓力、氣液兩相包裹體的流體密度和壓力。

3.1 流體包裹體類型

礦體包裹體種類主要有3種類型：富液相兩相水溶液包裹體(L型)、富氣相兩相水溶液包裹體(V型)和含CO2三相水溶液包裹體(C1型)，以L型為主，V型和C1型占比較少。

L型：是主要的流體包裹體，由水溶液、水蒸氣組成(圖1-A)，成群成帶分布，主要呈長橢圓形、紡錘形、麥粒形和不規(guī)則形，少數(shù)呈負(fù)晶形，局部見卡脖子包體，長軸長度一般為5～15 μm，氣液比一般為15%～35%，集中在20%，加熱后均一成液相。

V型：發(fā)育較少，由水蒸氣、水溶液組成(圖1-B)，成群成帶分布，主要呈橢圓形，少數(shù)為負(fù)晶形和不規(guī)則形，長軸長度一般為6～15 μm，氣液比一般為60%～90%，加熱后一般均一成氣相。

C1型：根據(jù)室溫(20 ℃)條件下的相態(tài)特征，判斷其由水溶液、液相CO2、氣相CO2組成，主要呈圓形和橢圓形等，長軸長度一般為8～16 μm(圖1-C)。室溫下從包裹體中心向外依次為氣相CO2、液相CO2和鹽水溶液，顯現(xiàn)出“雙眼皮”特征，包裹體的充填度呈現(xiàn)較大的變化，屬典型的相分離現(xiàn)象[2]；氣相CO2體積大約占包裹體總體積的25%～80%，氣相CO2在低于31.1 ℃的某個溫度下最終均一為液相CO2。

3.2 流體包裹體特征

3.2.1液體包裹體均一溫度

圖1 雙包尖—瓦屋沖鉬礦石英流體包裹體顯微照片F(xiàn)ig.1 Micrograph of fluid inclusions in quartz fromShuangbaojian-Wawuchong molybdenum depositA.富液相兩相包裹體;B.富氣相兩相包裹體;C.含液相CO2三相包裹體

A、B兩個礦段液體包裹體均一溫度特征基本一致(表1)，L型分布區(qū)間158～390℃(峰值170～180℃)以低中溫為主，267～315℃、342～374℃；V型介于314～477℃(峰值297～300℃)，屬高溫流體；A礦段C1型均一到CO2液相，其部分均一溫度27.9～30.9℃，完全均一到液相的溫度范圍297～307℃，屬中高溫流體。三種類型包裹體同時存在，且均一溫度處于同一溫度范圍內(nèi)(226～408℃)，說明成礦流體發(fā)生過沸騰和分離作用，推測其屬高溫成礦環(huán)境。

表1 雙包尖—瓦屋沖鉬礦石英流體包裹體測溫統(tǒng)計表[3]Table 1 Statistical table of quartz fluid inclusion temperature measurementin Shuangbaojian-Wawuchong molybdenum deposit

3.2.2流體包裹體鹽度

A礦段有低鹽度和中鹽度兩類包裹體(表2)，含CO2三相包裹體和部分氣液兩相包裹體，鹽度一般<4%，屬低鹽度，氣液兩相包裹體鹽度范圍14%～15%，屬中鹽度；B礦段以低鹽度流體為主，鹽度為0～5%占總數(shù)的58.46%。

該鉬礦具有同一個樣品中鹽度相同而對應(yīng)溫度值不同的特征，或者說具有溫度不同而鹽度變化范圍也不大的特點。A礦段HJ-KB2樣品鹽度為14.98%(NaCleq)的5個包裹體溫度可劃分為168～175 ℃和267 ～288 ℃2個區(qū)段；B礦段JS-KB1樣品鹽度為4.34%(NaCleq)的6個包裹體溫度可劃分199 ℃、251～254 ℃、334 ℃、379～387 ℃ 4組；說明同一包裹體具有多次流體活動事件，鉬礦氣液包裹體中富氣包裹體鹽度較低，可能與沸騰作用有關(guān)。

3.3 流體包裹體密度

鉬礦流體包裹體密度特征見表2，屬中等密度成礦流體。均一溫度與成礦流體密度呈反相關(guān)，說明成礦流體溫度越高越不利于成礦。

表2 雙包尖—瓦屋沖鉬礦流體包裹體密度統(tǒng)計表Table 2 Statistical table of fluid inclusion densityin Shuangbaojian-Wawuchong molybdenum deposit

3.4 成礦壓力、深度估算

該鉬礦流體包裹體均一法測定所獲得的溫度數(shù)據(jù)是反映成礦溫度的下限值，不代表包裹體被捕獲時的真實溫度，利用均一溫度所獲得的壓力反映成礦壓力的最小值；而當(dāng)流體發(fā)生沸騰作用時，流體內(nèi)壓與外壓相等，此時捕獲包裹體的均一溫度和壓力可代表成礦的溫度和壓力，無需溫度和壓力校正。富液、富氣包裹體共生，且均一溫度相近，具備沸騰包裹體特征；等容線相交法投影獲得A礦段捕獲壓力為65 MPa，結(jié)合兩個礦段流體沸騰時的壓力，其成礦壓力范圍分別為10～65 MPa和16.9～53.7 MPa。同時利用包裹體的均一溫度和包裹體的鹽度值在NaCl-H2O體系的T-P相圖(圖2)的投影點對富包裹體和富氣包裹體均一時壓力進(jìn)行驗證，壓力約60 MPa。按照流體壓力—深度關(guān)系式來計算成礦深度[4]，成礦壓力值估算其成礦深度約為1.00～6.51 km，證明該鉬礦形成于淺部。

圖2 A礦段H2O和CO2體系聯(lián)合P-T圖解Fig.2 Combined P-T diagram of H2O and CO2 system in ore block A圖中數(shù)字為密度(g·cm-3)

4 地質(zhì)意義

4.1 成礦流體來源和演化

A礦段見少量含CO2水溶液包裹體，以中鹽度流體為主，B礦段以低鹽度為主，同時賦存部分中鹽度包裹體，兩個礦段均未出現(xiàn)高鹽度包裹體，但鹽度>4%，非變質(zhì)熱液，推斷成礦流體可能為與巖漿有關(guān)的成礦熱液；穩(wěn)定同位素特征表明流體為巖漿水與大氣降水混合形成的產(chǎn)物[5]，Re同位素含量特征說明鉬主要來自殼?；旌系膸r漿，Re-Os同位素定年齡為131.3～137 Ma，與區(qū)域早白堊世中酸性花崗巖的成巖時期一致，說明該鉬礦與巖漿熱事件相關(guān)。綜上所述，鉬礦成礦流體來源于巖漿熱液，成礦過程中有大氣降水參加。

成礦流體演化過程，成礦早期較高溫度和鹽度，到成礦中期、后期，成礦流體的溫度、鹽度及壓力均顯示為逐漸降低的趨勢，表明成礦流體演化的連續(xù)性。早階段成礦流體以較高溫、較高鹽度、富CO2為特征，流體以巖漿熱液為主，在流體向上運移過程中，巖漿熱液沿張性裂隙貫入充填，在巖石中逐漸滲濾，溫度、壓力隨著降低，富氣的成礦流體可能發(fā)生的流體沸騰作用，沸騰使NaCl-H2O-CO2流體發(fā)生物相分離，晚期富含水溶液包裹體和CO2包裹體的成礦流體持續(xù)上升，隨著大氣降水的滲入，含礦流體溫度、壓力進(jìn)一步降低，形成低溫、低鹽度的富液流體。

4.2 流體的沸騰與成礦

該鉬礦富液包裹體、富氣包裹體和含CO2三相包裹體共存，富氣的端元均一到氣相、富液的端元均一到液相，大多數(shù)包裹體均一溫度區(qū)間基本一致，說明其為同時捕獲，但鹽度明顯不同，表明流體存在沸騰或不混溶作用，沸騰作用是引起鉬礦成礦物質(zhì)發(fā)生沉淀富集的主要因素之一。沸騰包裹體組合有多個溫度區(qū)間，表明流體沸騰伴隨于整個成礦過程而斷續(xù)發(fā)生。流體的上升運移過程中壓力逐步降低，流體的沸騰隨壓力降低而發(fā)生，即減壓沸騰；流體的沸騰作用導(dǎo)致巖體和圍巖不斷地破裂—沉淀—充填，往復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致礦體中發(fā)現(xiàn)有多階段礦脈發(fā)育。

4.3 成礦作用

通過流體包裹體特征分析，以及礦區(qū)廣泛出露早白堊世中酸性花崗巖，推斷該鉬礦形成于早白堊世。早白堊世是揚子板塊與華北板塊全面轉(zhuǎn)向伸展的時期，也是大規(guī)模流體、巖漿、成礦作用的時期，形成了一系列斷控脈狀成礦系統(tǒng)和巖漿—流體成礦系統(tǒng)。

研究表明，早期流體具高溫、高鹽度、含CO2的特點，與大陸內(nèi)部環(huán)境漿控高溫?zé)嵋盒土黧w系統(tǒng)的特征[6]相似。一方面，前述判斷流體發(fā)生沸騰作用，在此過程中CO2的逸失，大量硫化物快速沉淀，表現(xiàn)為綠泥石化、絹云母化、硅化、鉀化等蝕變發(fā)育；另一方面，流體的沸騰導(dǎo)致巖石裂隙系統(tǒng)發(fā)育，深部流體快速向上遷移，而淺部大氣降水大量涌入成礦系統(tǒng)，導(dǎo)致成礦物質(zhì)快速沉淀。流體間歇式的沸騰、大氣降水不斷增加，流體發(fā)生混合，使成礦系統(tǒng)溫度、鹽度、壓力不斷降低，成礦物質(zhì)開始沉淀，此階段主要伴隨的是低溫礦化蝕變，包括硅化、螢石化、碳酸鹽化、綠泥石化等。隨著伸展構(gòu)造的發(fā)展，巖漿活動趨緩，巖漿熱液及成礦流體的能量減弱，成礦作用隨之結(jié)束。

5 結(jié)論

該鉬礦成礦流體包括富液兩相水溶液包裹體、富氣兩相水溶液包裹體和含CO2三相水溶液包裹體，以富液兩相水溶液包裹體為主；早期具有2～3種以上包裹體共存的特點，晚期僅發(fā)育富液相兩相水溶液包裹體。成礦溫度在226～408 ℃間,成礦壓力范圍為10～65 MPa，成礦深度約為1.00～6.51 km，形成于淺部環(huán)境。該鉬礦區(qū)形成于早白堊世構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)化為拉張的時期，下地殼的部分熔融形成巖漿—流體成礦系統(tǒng)，與大陸內(nèi)部環(huán)境巖漿高溫?zé)嵋盒土黧w系統(tǒng)的特征相似。成礦流體來源于巖漿熱液，晚期混有大氣降水，流體的多次減壓沸騰是成礦物質(zhì)沉淀的重要因素，大氣降水的加入同樣導(dǎo)致成礦物質(zhì)的沉淀。