內(nèi)蒙古好力寶斑巖型銅鉬礦床流體特征和礦床成因

曲高勇

摘要：好力寶礦床位于西拉木倫成礦帶東部，為斑巖型銅鉬礦床。礦體主要賦存于斜長(zhǎng)花崗斑巖的角礫巖帶中，與斜長(zhǎng)花崗斑巖關(guān)系密切，成礦作用劃分為3個(gè)階段：石英-黃銅礦-黃鐵礦-輝鉬礦階段（Ⅰ）、黃鐵礦-方鉛礦-閃鋅礦-輝鉬礦-石英脈階段（Ⅱ）、石英-方解石-螢石階段（Ⅲ）。流體包裹體測(cè)試結(jié)果表明：流體包裹體主要為氣液兩相包裹體（L型）、含CO2包裹體（C型）和純CO2包裹體（PC型）。成礦Ⅰ階段主要包括L型、C型和PC型流體包裹體，為典型的高溫（集中在380.0 ℃～400.0 ℃）、中低鹽度（集中在7.50 %～8.50 %）的CO2-NaCl-H2O體系;成礦Ⅱ階段主要包括L型和C型流體包裹體，屬于高溫（集中在330.0 ℃～350.0 ℃）、低鹽度（集中在4.25 %～5.00 %）的CO2-NaCl-H2O體系;成礦Ⅲ階段僅包括L型流體包裹體，屬于中低溫（集中在280.0 ℃～300.0 ℃）、低鹽度（集中在2.00 %～2.75 %）的NaCl-H2O體系。氫-氧同位素測(cè)試結(jié)果顯示，δDV-SMOW為-115.8 ‰～-94.5 ‰，δ18OH2O為-8.32 ‰～0.28 ‰，暗示成礦流體主要來(lái)源于巖漿，含有少量大氣降水。研究結(jié)果表明，該礦床成礦流體為中高溫、中低鹽度流體，流體不混溶促使金屬礦物發(fā)生沉淀富集。

關(guān)鍵詞：流體包裹體;成礦階段;氫-氧同位素;礦床成因;好力寶礦床

中亞造山帶形成于晚古生代古亞洲洋俯沖時(shí)期，且在220～250 Ma達(dá)到大陸碰撞的頂峰[1-3]。西拉木倫成礦帶位于中亞造山帶東部，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和多期次巖漿活動(dòng)[4-5]，是中國(guó)重要的銅鉬多金屬成礦帶之一。該區(qū)域重要的銅鉬礦床包括敖侖花 [4-5]、半拉山[6]、車(chē)戶(hù)溝[7]、羊場(chǎng)[8]和好力寶[9]等。好力寶斑巖型銅鉬礦床賦存于西拉木倫斷裂和嫩江斷裂的交匯處，以往研究已確定該礦床成礦作用發(fā)生在中二疊世[9]，但成礦流體特征、來(lái)源和演化還未得到深入研究。本文旨在通過(guò)流體包裹體和氫-氧同位素的研究，確定好力寶斑巖型銅鉬礦床成礦流體的來(lái)源和演化，討論礦床成因，為今后的勘探工作提供理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

好力寶斑巖型銅鉬礦床位于西拉木倫成礦帶北側(cè)，大地構(gòu)造位置屬于中亞造山帶東段，華北克拉通北緣（見(jiàn)圖1-A）[10]。區(qū)域出露地層主要有晚古生界二疊系火山沉積巖，中生界侏羅系碎屑巖及新生界玄武巖、沉積物（見(jiàn)圖1-B）。區(qū)域范圍內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，根據(jù)其侵入時(shí)代可將其分為海西期、印支期和燕山期巖漿活動(dòng)。其中，海西晚期（270～285 Ma）與好力寶斑巖型銅鉬礦床成礦時(shí)代接近，該期巖漿巖在區(qū)域范圍內(nèi)廣泛分布，巖性包括二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖及富含云母的花崗巖等;燕山期巖漿活動(dòng)與區(qū)域內(nèi)銅鉬多金屬礦化關(guān)系密切，呈北東向帶狀展布[11]。區(qū)域內(nèi)銅鉬多金屬成礦作用主要受北東向和北西向斷裂控制，典型斷裂包括賀根山斷裂、西拉木倫斷裂。

礦區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造主要為斷裂，多數(shù)隱伏于地下，但北西向斷裂出露地表，屬于張性或張扭性斷裂，控制含礦斜長(zhǎng)花崗斑巖體的侵位和礦化的富集。

礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖類(lèi)型包括斜長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗斑巖和石英斑巖。銅鉬多金屬礦化主要受斜長(zhǎng)花崗斑巖控制。斜長(zhǎng)花崗斑巖為斑狀構(gòu)造，不等粒結(jié)構(gòu)，斑晶主要為石英、斜長(zhǎng)石和少量黑云母（見(jiàn)圖3），基質(zhì)主要由石英和斜長(zhǎng)石組成，是礦區(qū)內(nèi)蝕變最為普遍和強(qiáng)烈的巖石。

3 礦床地質(zhì)特征

礦體主要賦存于斜長(zhǎng)花崗斑巖中（見(jiàn)圖4），共圈出5個(gè)銅鉬礦體，分別編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ號(hào)。Ⅰ號(hào)礦體呈脈狀產(chǎn)于巖體上部，長(zhǎng)250 m，縱深400 m，Cu平均品位0.34 %;Ⅱ號(hào)礦體賦存于Ⅳ號(hào)礦體上部，長(zhǎng)70 m，厚12 m，Cu平均品位0.44 %，Mo平均品位0.89 %;Ⅲ號(hào)礦體呈空心透鏡體狀，長(zhǎng)250 m，平均厚度>30 m，Mo平均品位>0.03 %;Ⅳ號(hào)和Ⅴ號(hào)礦體均呈不規(guī)則凹透鏡狀，長(zhǎng)約250 m，厚10～20 m，Mo平均品位0.03 %。

礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦、閃鋅礦、黝銅礦、斑銅礦、方鉛礦、赤鐵礦和磁鐵礦（見(jiàn)圖5），非金屬礦物主要有石英、方解石等。礦石構(gòu)造包括浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造和團(tuán)塊狀構(gòu)造等。礦石結(jié)構(gòu)包括半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代浸蝕結(jié)構(gòu)和他形填隙結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)等。圍巖蝕變較為發(fā)育，主要為泥化、高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化和硅化等，其中硅化、絹云母化與銅鉬礦化密切相關(guān)。

根據(jù)礦物組合和穿切關(guān)系，礦區(qū)成礦作用劃分為3個(gè)成礦階段：石英-黃銅礦-黃鐵礦-輝鉬礦階段（Ⅰ）、黃鐵礦-方鉛礦-閃鋅礦-輝鉬礦-石英脈階段（Ⅱ）及石英-方解石-螢石階段（Ⅲ）（見(jiàn)表1）。

4 分析方法

4.1 流體包裹體

石英中流體包裹體的顯微測(cè)溫在吉林大學(xué)地質(zhì)流體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，測(cè)試儀器為L(zhǎng)inkam THMS-600型顯微冷熱臺(tái)（英國(guó)），測(cè)試溫度為-196 ℃～600 ℃。當(dāng)降溫冷凍時(shí)，分析誤差為±0.2 ℃;當(dāng)升溫加熱時(shí)，分析誤差為±2 ℃。氣液兩相包裹體的鹽度通過(guò)流體包裹體冷凍法所測(cè)冰點(diǎn)溫度計(jì)算;含CO2三相包裹體的鹽度通過(guò)CO2籠形物熔化溫度計(jì)算[13-14]。

4.2 氫-氧同位素

石英中氫-氧同位素測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心實(shí)驗(yàn)室完成，同位素質(zhì)譜儀型號(hào)為MAT-253。采用傳統(tǒng)的BrF5分析法和鋅還原法分別對(duì)氧同位素和氫同位素含量進(jìn)行測(cè)定。氫、氧同位素分析精度分別為±1 ‰、±0.2 ‰[15-16]。

5 分析結(jié)果

5.1 流體包裹體巖相學(xué)特征

對(duì)原生包裹體（以孤立或隨機(jī)分布為特征）進(jìn)行了巖相學(xué)觀察和顯微測(cè)溫。根據(jù)室溫下的相態(tài)組成、升降溫過(guò)程中的相變化，識(shí)別出3種類(lèi)型流體包裹體：氣液兩相包裹體（L型）、含CO2包裹體（C型）和純CO2包裹體（PC型）（見(jiàn)圖6、表2、圖7）。

1）L型包裹體：在各個(gè)成礦階段均有發(fā)育，室溫下包含兩相（氣相和液相H2O），氣相與液相體積比<50 %（集中于15 %～35 %）（見(jiàn)圖6-a、e、f），多呈橢圓形、圓形或不規(guī)則狀，粒度4～30 μm。

2）C型包裹體：發(fā)育在成礦Ⅰ階段和成礦Ⅱ階段，室溫下由兩相（氣相CO2及液相H2O）或三相（氣相CO2、液相CO2和液相H2O）組成，氣相與液相體積比為10 %～30 %，粒度5～20 μm，多以橢圓形或長(zhǎng)條形與L型包裹體出現(xiàn)在同一視域內(nèi)（見(jiàn)圖6-a、c）。

3）PC型包裹體：僅發(fā)育在成礦Ⅰ階段，室溫下由一相（氣相CO2）或兩相（氣相CO2和液相CO2）組成，氣相與液相體積比為16 %～25 %，粒度8～15 μm，多以不規(guī)則狀或長(zhǎng)條形隨機(jī)分布（見(jiàn)圖6-b、d）。

5.2 流體包裹體測(cè)溫

成礦Ⅰ階段：發(fā)育PC型、C型和L型包裹體。PC型包裹體CO2初熔溫度為-59.2 ℃～-57.8 ℃，籠形物消失溫度為24.8 ℃～29.8 ℃，完全均一溫度為388.7 ℃～400.0 ℃。C型包裹體CO2初熔溫度為-59.1 ℃～-58.2 ℃，比純固相CO2熔化溫度（-56.6 ℃）偏低，暗示包裹體內(nèi)含有少量的CH4或N2;包裹體部分均一溫度為25.6 ℃～29.4 ℃，籠形物消失溫度為7.0 ℃～8.2 ℃，完全均一溫度為382.2 ℃～404.5 ℃，依據(jù)相應(yīng)公式[13，17-18]，求得鹽度為6.57 %～7.77 %，估算流體密度為0.64～0.68 g/cm3。L型包裹體冰點(diǎn)溫度為-6.1 ℃～-4.6 ℃，鹽度為7.30 %～9.34 %，完全均一溫度為354.1 ℃～413.0 ℃，估算流體密度為0.65～0.79 g/cm3。

成礦Ⅱ階段：發(fā)育C型和L型包裹體。C型包裹體CO2初熔溫度為-57.2 ℃～-58.0 ℃，比純固相CO2熔化溫度偏低，表明包裹體內(nèi)有少量CH4和N2;包裹體部分均一溫度為26.5 ℃～28.5 ℃，籠形物消失溫度為7.8 ℃～8.5 ℃，完全均一溫度為325.5 ℃～342.4 ℃，鹽度為3.62 %～4.93 %，估算流體密度為0.69～0.79 g/cm3。 L型包裹體冰點(diǎn)溫度為-4.7 ℃～-2.9 ℃，鹽度為4.29 %～6.44 %，完全均一溫度為320.5 ℃～354.5 ℃，估算流體密度為0.57～0.64 g/cm3。

成礦Ⅲ階段：發(fā)育L型包裹體。L型包裹體冰點(diǎn)溫度為-2.1 ℃～-1.1 ℃，包裹體最終均一至液相，完全均一溫度為268.0 ℃～308.2 ℃，鹽度為1.90 %～3.58 %，估算流體密度為0.50～0.58 g/cm3。

5.3 氫-氧同位素特征

對(duì)石英單礦物中氫、氧同位素進(jìn)行了分析，結(jié)果見(jiàn)表3。該礦床δDV-SMOW為-115.8 ‰～-94.5 ‰，δ18OV-SMOW為0.50 ‰～6.71 ‰，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式[17]估算出δ18OH2O為-8.32 ‰～0.28 ‰。

6 討 論

6.1 成礦壓力及深度

好力寶斑巖型銅鉬礦床的包裹體中可見(jiàn)C型、L型和PC型包裹體，且同階段完全均一溫度相近，可認(rèn)為其為同期捕獲，可利用盧煥章等[13-14，18]的CO2-H2O體系等容線圖解法估算捕獲壓力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[19]估算成礦深度。因此，好力寶斑巖型銅鉬礦床成礦壓力為30～62 MPa（見(jiàn)圖8），成礦流體屬于低壓環(huán)境的流體;估算對(duì)應(yīng)成礦深度為1.0～2.1 km，該礦床屬于中淺成相。

6.2 成礦流體來(lái)源

成礦Ⅰ階段的δ18OH2O值和δDV-SMOW值在巖漿水和大氣降水之間，氫-氧同位素組成與典型巖漿水相似（見(jiàn)圖9、表3），表明成礦Ⅰ階段熱液系統(tǒng)中以巖漿水為主，含有少量大氣降水。成礦Ⅱ、Ⅲ階段氫-氧同位素組成逐漸向大氣降水線靠近，氫-氧同位素組成相對(duì)改變，可能是由于巖漿脫氣或大氣降水大量加入導(dǎo)致的[20]。δDV-SMOW值較低，與西拉木倫成礦帶內(nèi)中生代大氣降水值（-140 ‰～-90 ‰）[21]接近，這也表明大氣降水混入了成礦流體，致使流體δDV-SMOW值低于正常的巖漿水。該礦床δ18OH2O值和δDV-SMOW值與西拉木倫成礦帶許多礦床相似（δDV-SMOW=-134.2 ‰～-84.0 ‰，δ18OH2O=-5.75 ‰～6.98 ‰）[10，21-23]，進(jìn)一步表明好力寶斑巖型銅鉬礦床成礦流體主要來(lái)自巖漿水，有少量大氣降水的混入。

6.3 成礦流體性質(zhì)及演化

成礦Ⅰ階段流體為高溫、中低鹽度的CO2-NaCl-H2O體系。該階段3種類(lèi)型包裹體均一溫度大致相同，鹽度差異較小，符合成礦流體的相分離特征，這主要是由于不混溶作用導(dǎo)致的[24]。因此，認(rèn)為該階段礦物沉淀機(jī)制主要是由于流體不混溶作用導(dǎo)致均一超臨界流體發(fā)生相分離。氫-氧同位素?cái)?shù)據(jù)表明，在成礦Ⅰ階段，少量大氣降水與原生巖漿流體在高溫條件下混合。該階段流體析出了輝鉬礦和石英，但CO2含量過(guò)高限制了硫化物的析出。

成礦Ⅱ階段流體屬于高溫、低鹽度的CO2-NaCl-H2O體系。L型包裹體占比明顯增多，C型和PC型包裹體占比明顯下降，成礦流體溫度和鹽度與成礦Ⅰ階段相比都有所降低[25]。這些現(xiàn)象表明，成礦Ⅱ階段，由于成礦流體釋放CO2和大氣降水的加入，CO2濃度顯著下降，流體pH升高，導(dǎo)致硫化物大量沉淀。

成礦Ⅲ階段流體屬于中低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系。該階段僅發(fā)育L型包裹體，溫度和鹽度與前2個(gè)成礦階段相比顯著降低（見(jiàn)圖10）。氫-氧同位素分析結(jié)果表明，該階段流體主要由大氣降水組成。

6.4 礦床成因

好力寶斑巖型銅鉬礦床和區(qū)域內(nèi)銅鉬多金屬礦床具有相同的同位素特征[4-8，21-22]。ZENG等[9]認(rèn)為該礦床的形成與區(qū)域內(nèi)花崗質(zhì)巖漿侵入有關(guān)，并對(duì)成礦巖體進(jìn)行鋯石U-Pb定年和輝鉬礦Re-Os定年，確定斜長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗斑巖侵入年齡分別為278 Ma±5 Ma、267 Ma±10 Ma，輝鉬礦等時(shí)線年齡為265 Ma±3 Ma，成礦時(shí)代限定在中二疊世。

CO2-NaCl-H2O體系中流體的不混溶作用與銅鉬成礦作用關(guān)系密切。不混溶造成流體中CO2濃度降低，流體pH升高，使流體中成礦物質(zhì)發(fā)生沉淀。該礦床成礦流體在演化過(guò)程中發(fā)生過(guò)不混溶，主要依據(jù)為：①C型與PC型包裹體共存（見(jiàn)圖6-b）;②L型與C型包裹體常共存于同一視域內(nèi)（見(jiàn)圖6-a、c），且在相似溫度均一。成礦Ⅲ階段石英中未見(jiàn)不混溶包裹體群，表明銅鉬礦化作用與流體不混溶相關(guān)。此外，從成礦Ⅰ階段到Ⅲ階段，成礦流體中CO2濃度顯著降低，也能證明這點(diǎn)。

綜合已有地質(zhì)、流體包裹體、氫-氧同位素和年代學(xué)資料，認(rèn)為好力寶斑巖型銅鉬礦床的成礦過(guò)程為：中二疊世，華北板塊和西伯利亞板塊碰撞過(guò)程中形成一系列斷裂和鈣堿性巖漿活動(dòng);早期高溫、高鹽度成礦流體（富含Cu、Mo、Pb、Zn等成礦元素）沿構(gòu)造裂隙上升，水熱系統(tǒng)經(jīng)歷了從靜巖到靜水的快速減壓過(guò)程，這種減壓導(dǎo)致流體不混溶的發(fā)生，降低成礦流體中CO2濃度，提高熱液pH，從而促進(jìn)Cu、Mo、Zn、Pb等成礦元素的快速沉淀富集。較晚階段，大氣降水大量混入成礦流體，但由于流體中成礦物質(zhì)較少，僅沉淀了少量硫化物礦物。

7 結(jié) 論

1）好力寶斑巖型銅鉬礦床形成于中二疊世與古亞洲洋閉合有關(guān)的島弧環(huán)境，是海西晚期巖漿活動(dòng)形成的中高溫斑巖型銅鉬礦床。成礦過(guò)程可分為3個(gè)階段：石英-黃銅礦-黃鐵礦-輝鉬礦階段（Ⅰ）、黃鐵礦-方鉛礦-閃鋅礦-輝鉬礦-石英脈階段（Ⅱ）及石英-方解石-螢石階段（Ⅲ）。

2）流體包裹體和氫-氧同位素分析結(jié)果表明：成礦Ⅰ階段流體為高溫、中低鹽度的CO2-NaCl-H2O體系，以巖漿水為主;成礦Ⅱ階段流體屬于高溫、低鹽度的CO2-NaCl-H2O體系，以巖漿水為主，有少量大氣降水的混入;成礦Ⅲ階段流體為中低溫、低鹽度的NaCl-H2O體系，以大氣降水為主。成礦壓力為30～62 MPa，成礦深度為1.0～2.1 km，反映成礦具有中淺成相特征。

3）成礦流體不混溶造成的CO2濃度降低、流體pH升高，是該礦床礦物沉淀的主要機(jī)制。

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