康定縣三碉金礦床流體包裹體研究

何陽(yáng)陽(yáng)，蔣雙宇，鄧成雪

(內(nèi)江師范學(xué)院地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川 內(nèi)江 641112)

0 引言

大渡河金礦田是我國(guó)重要的金礦集成區(qū)，其被發(fā)現(xiàn)以來(lái)就受到地質(zhì)找礦同行們的廣泛關(guān)注，該區(qū)金礦床(點(diǎn))分布在南北長(zhǎng)約60 km、東西寬約30 km范圍內(nèi)的康定大渡河兩岸，被譽(yù)為康定大渡河“金谷”[1]。前人在該區(qū)典型礦床的成礦流體和成礦作用等方面做過(guò)不少研究工作，例如，李曉峰等[2-3]根據(jù)黃鐵礦硫同位素、黃鐵礦流體包裹體氦氬同位素、石英流體包裹體氫氧同位素以及石英單礦物中的稀土元素等對(duì)區(qū)內(nèi)黃金坪金礦床、白金臺(tái)子金礦床以及黑金臺(tái)子金礦床的成礦流體來(lái)源進(jìn)行了探討，認(rèn)為其既來(lái)源于地殼流體又來(lái)源于地幔流體，以地殼來(lái)源為主；鄒發(fā)[4]對(duì)不同賦礦層位的黃金坪金礦床(結(jié)晶基底)、偏巖子金礦床(界面)、二里溝金礦床(沉積蓋層)進(jìn)行了礦石特征及成礦過(guò)程方面的研究，認(rèn)為其為同一成礦系列，都屬于石英硫化物脈型熱液礦床；賴晉杉[5]對(duì)二里溝、銅爐房、洛河洞、偏巖子、黃金坪、一炷香等金礦床進(jìn)行了稀有氣體同位素方面的研究，認(rèn)為其成礦流體均為殼?；煸矗缓侮?yáng)陽(yáng)等[6]對(duì)區(qū)內(nèi)三碉金礦床、黃金坪金礦床、竹林金礦床進(jìn)行了稀土元素地球化學(xué)特征研究，認(rèn)為其成礦物質(zhì)和流體具有殼幔特征。上述研究從不同角度對(duì)區(qū)內(nèi)典型礦床的成礦流體和成礦作用進(jìn)行了諸多有益的探討，對(duì)于礦床成因的認(rèn)識(shí)及找礦勘查工作提供了有力的證據(jù)。本文基于上述成果，將對(duì)三碉金礦床進(jìn)行流體包裹體方面的補(bǔ)充研究，以期有助于該區(qū)成礦條件的認(rèn)識(shí)。

1 三碉金礦床簡(jiǎn)要地質(zhì)特征

三碉金礦床出露地層為咱里組(Pt1-2zl)，呈NW-SE方向分布并貫穿礦區(qū)，巖性以灰色、灰黑色中-細(xì)粒斜長(zhǎng)角閃巖、角閃斜長(zhǎng)變粒巖及暗綠色變質(zhì)玄武巖、黑云斜長(zhǎng)角閃巖夾黑云陽(yáng)起斜長(zhǎng)變粒巖、黑云角閃斜長(zhǎng)片巖、變余杏仁狀-枕狀玄武巖和硅質(zhì)巖等為主。礦體主要分布于石英脈的上部或下部，呈現(xiàn)出在平面上彎曲及剖面上背形部位礦體變厚、品位變富的特點(diǎn)，形態(tài)則主要表現(xiàn)為不規(guī)則脈狀、透鏡狀和楔狀等[7]。按自然類型，金礦石劃分為硫化物石英脈型以及蝕變千糜巖型，硫化物石英脈型為主；礦石構(gòu)造主要為角礫狀、網(wǎng)脈狀、脈狀構(gòu)造，礦石結(jié)構(gòu)主要為自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)和碎裂狀結(jié)構(gòu)。三碉金礦床的圍巖蝕變主要分為黃鐵礦化、碳酸鹽化、絹云母化及硅化等；其中黃鐵礦化位于絹云母化、硅化之上，于礦體兩側(cè)分布。在控礦斷裂破碎帶中的石英脈周圍存在硅化，絹云母化則分布于礦脈兩側(cè)的蝕變圍巖中。三碉金礦床，按礦物共生組合、成礦地質(zhì)作用及礦脈的穿插關(guān)系可劃分為4個(gè)階段：①黃鐵礦-石英階段(Ⅰ)；②金-石英-黃鐵礦階段(Ⅱ)；③金-石英-多金屬硫化物階段(Ⅲ)；④石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)。

2 流體包裹體研究

礦物在形成的過(guò)程中保留了部分流體，流體中蘊(yùn)含著當(dāng)時(shí)地質(zhì)環(huán)境的各種地質(zhì)地球化學(xué)信息。流體包裹體中的成巖成礦溶液記載和留存了礦物形成的一系列物理化學(xué)特征，其對(duì)說(shuō)明成巖成礦流體的特征等有重要的作用[8]。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，流體包裹體研究已成為研究成巖成礦過(guò)程、探討地質(zhì)作用地球化學(xué)和演化歷史，并服務(wù)于找礦勘探的一門學(xué)科。

采集了流體包裹體樣品9件，并對(duì)每件樣品進(jìn)行顯微冷熱臺(tái)檢測(cè)，觀察并記錄其相變、冰點(diǎn)、均一溫度，計(jì)算流體包裹體的鹽度、密度，以此為基礎(chǔ)尋找各階段變化規(guī)律。本次檢測(cè)在成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院包裹體實(shí)驗(yàn)室完成，使用的儀器為英國(guó)LINKAM公司所生產(chǎn)的THMSG600冷熱臺(tái)，最低溫度可測(cè)-196℃，可測(cè)的最高溫度為600℃。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，石英脈中的樣品含有較多的流體包裹體，類型復(fù)雜多樣，主要以群和孤立的形式出現(xiàn)在石英中。顯微鏡觀察樣品的結(jié)果表明，其具有的形態(tài)有負(fù)晶形、橢圓形、圓形、長(zhǎng)條形、菱形，以及不規(guī)則形態(tài)，說(shuō)明流體包裹體在其形成過(guò)程中受到了其他作用的影響。

(1)流體包裹體均一溫度

流體包裹體的均一溫度與礦物流體被捕獲時(shí)的最低溫度等同，即流體的古地溫。流體包裹體-顯微均一法測(cè)溫法是應(yīng)用最為廣泛且不會(huì)破壞流體包裹體的測(cè)溫分析方法，它所測(cè)到的溫度即是流體包裹體保留成礦流體時(shí)的溫度[9]。

整理大渡河三碉金礦床的流體包裹體測(cè)試數(shù)據(jù)(表1)后發(fā)現(xiàn)，三碉金礦床的流體包裹體均一溫度變化范圍大，最低僅23.4℃，最高溫度則達(dá)到492.4℃。在黃鐵礦-石英階段(Ⅰ)，均一溫度為171.5～429.2℃，變動(dòng)相對(duì)較大，平均值為270.24℃，是成礦期溫度最高的階段；在金-石英-黃鐵礦階段(Ⅱ)，變動(dòng)則相對(duì)平緩，為218.5～445.6℃，該階段溫度分布較為集中，平均值為255.40℃；在金-石英-多金屬硫化物階段(Ⅲ)，溫度變化在28.1～368.6℃，平均值為254.36℃；最后階段即石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)，均一溫度變化的跨度非常大，為23.4～492.4℃，平均值在4個(gè)階段中最低。從成礦期看，第一階段到第四階段的平均均一溫度呈明顯的逐漸下降趨勢(shì)。為了更直觀地觀察三碉金礦床的流體包裹體的特點(diǎn)，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)繪制出其石英包裹體的均一溫度直方圖(圖1)，由圖1可知，三碉金礦床的形成溫度范圍較大，區(qū)間較寬，其溫度主要集中于140～320℃，平均溫度為256.36℃；表明三碉金礦床的流體包裹體屬于中、高溫?zé)嵋毫黧w，且成礦溫度跨度較大。

圖1 三碉金礦床石英流體包裹體均一溫度直方圖

表1 三碉金礦包裹體均一溫度

(2)流體包裹體鹽度

冷凍測(cè)溫是研究流體包裹體鹽度和成分最為有效的方法之一。通過(guò)使用該方法，可改變包裹體在冷臺(tái)上的溫度，觀察并記錄流體包裹體的相態(tài)變化，最后可確定流體包裹體所屬的流體的體系和成分[11]。據(jù)測(cè)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)三碉金礦床流體包裹體冰點(diǎn)溫度主要在-15.6～5.3℃(見(jiàn)表2)之間，跨度較廣。在黃鐵礦-石英階段(Ⅰ)冰點(diǎn)溫度在-6.8～1.4℃之間，均值為-1.69℃；金-石英-黃鐵礦(Ⅱ)冰點(diǎn)溫度在-5.4～1.6℃，均值為-3.61℃；金-石英-多金屬硫化物階段(Ⅲ)冰點(diǎn)溫度在-15.2～5.3℃，均值為-3.5℃；石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)冰點(diǎn)范圍-15.6～1.2℃，均值為-5.1℃。

表2 三碉金礦床流體包裹體冰點(diǎn)和鹽度統(tǒng)計(jì)

測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明，鹽度的計(jì)算采用Hall[10]等提出的金礦中成礦流體的鹽度計(jì)算公式：

W=0.00 + 1.78Tm-0.0442Tm2+ 0.000557Tm3

該式中W為鹽度，Tm為冰點(diǎn)溫度。根據(jù)公式可計(jì)算出三碉金礦床的流體包裹體的鹽度w(NaCl, eqv)=0.00～56.0%，鹽度范圍跨度大。其中在黃鐵礦-石英階段(Ⅰ)的鹽度平均值w(NaCl, eqv)=6.79%，其鹽度是4個(gè)成礦階段中最小的；在金-石英-黃鐵礦階段(Ⅱ)中，鹽度平均值相較第一階段有所上升，w(NaCl, eqv)=15.08%；后2個(gè)成礦階段的鹽度值都表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢(shì)，如石英—碳酸鹽階段(Ⅳ)的鹽度已經(jīng)達(dá)到35.30%?？偠灾?，三碉金礦床的鹽度整體呈上升趨勢(shì)。

據(jù)均一溫度的變化與鹽度的關(guān)系可作出溫度-鹽度散點(diǎn)圖(圖2)，可知三碉礦床成礦熱液期流體包裹體鹽度w(NaCl, eqv)主要集中在0～13.4%之間，但鹽度沒(méi)有隨著均一溫度的變化而發(fā)生較大變化，這表明其成礦流體是自然冷卻的過(guò)程。

圖2 三碉金礦床均一溫度-鹽度散點(diǎn)圖

3 成礦物理化學(xué)條件

3.1 成礦溫度

本次共測(cè)試了97個(gè)包裹體，根據(jù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，三碉金礦床流體包裹體的均一溫度最低為23.4℃，最高為492.4℃，其平均值為236.99 ℃。

結(jié)合圖3可以看到，在礦床形成的前期即黃鐵礦-石英階段(Ⅰ)流體包裹體的均一溫度范圍為120～440℃，其中一些包裹體的均一溫度超過(guò)400℃，但均一溫度集中分布在200～240℃，平均值為270.24℃；在金-石英-黃鐵礦階段(Ⅱ)流體包裹體的均一溫度主要分布在220～260℃，平均值為255.40℃，該階段均一溫度跨度??；在金-石英-多金屬硫化物階段(Ⅲ)的流體包裹體的均一溫度范圍為140～400℃，跨度大，主要集中在200～320℃，平均值為254.33℃；在石英-碳酸鹽階段(Ⅳ)均一溫度的范圍在20～480℃，跨度非常大，主要集中在160～320℃，均值是246.50℃。綜上所述，該礦床每個(gè)階段的均一溫度有所區(qū)別，且差別較為顯著，其中頂峰值明顯不同，表明成礦流體的脈沖供應(yīng)較為頻繁。

圖3 三碉金礦床各成礦階段均一溫度

3.2 成礦流體包裹體的鹽度和密度

據(jù)相關(guān)學(xué)者研究，金礦床的成礦流體鹽度w(NaCl, eqv)大部分低于10%，有較少部分成礦流體的鹽度w(NaCl, eqv)>30%[11]。據(jù)表2可知三碉金礦的鹽度w(NaCl, eqv)分布情況，部分已超過(guò)30%，分布范圍跨度大，可見(jiàn)大渡河金礦流域三碉金礦流體包裹體仍屬于中、高鹽度的流體；同時(shí)暗示成礦流體來(lái)源于地殼流體和地幔流體2個(gè)端元。

本文使用劉斌[12]提出的以下公式計(jì)算該礦床成礦流體的密度：

ρ=A+Bt+Ct2

式中，ρ表示鹽水溶液密度/(g/cm3)，t表示均一溫度/(℃)，A、B、C分別代表鹽度的函數(shù)。該公式適用范圍為：成礦流體的溫度在500℃以下，鹽度w(NaCl, eqv)在30%以下。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入該密度計(jì)算公式，即可得到密度值。計(jì)算結(jié)果(表3)表明，三碉金礦床流體的密度ρ=0.9935～1.7004 g/cm3，平均值為1.136 g/cm3，屬于中、高密度流體。

表3 三碉金礦床各階段密度統(tǒng)計(jì)表

綜合以上特征，三碉金礦床樣品的均一溫度集中在140～320℃之間，部分樣品的均一溫度接近500℃，表明礦床屬于中高溫?zé)嵋旱V床；隨著成礦過(guò)程的進(jìn)行，均一溫度呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，與熱液成礦地質(zhì)事件相符。鹽度w(NaCl, eqv)=6.79%～35.30%，部分樣品的鹽度w(NaCl, eqv)已達(dá)56.06%，表明成礦流體的鹽度較高，暗示地幔流體參與成礦[13]。同時(shí)，成礦流體的密度ρ=0.9935～1.7004 g/cm3，平均值為1.136 g/cm3，屬于中、高密度流體。

4 結(jié)論

(1)三碉金礦床成礦流體的溫度較高，隨著成礦的進(jìn)行，溫度呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，與熱液成礦地質(zhì)事件相符。

(2)鹽度隨著成礦期的變化而逐漸增大，與均一溫度的變化呈相反的趨勢(shì)，屬于較為典型的中高鹽度礦床，礦床為自然冷卻類型。

(3)成礦流體的密度變化范圍為0.9935～1.7004 g/cm3，平均值為1.136 g/cm3，屬于中、高密度流體。

(4)根據(jù)三碉金礦床的流體包裹體特征及殼?；烊粳F(xiàn)象，結(jié)合前人研究成果，推測(cè)地幔流體和地殼流體均參與了成礦。