安徽廬樅盆地虎棧銅礦床成礦流體特征研究

張舒，張贊贊，鄭光文

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院（安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所），安徽合肥 230001）

0 引言

廬樅盆地是長江中下游成礦帶中“斷坳區(qū)”的典型代表，在早白堊世形成了一系列與火山-次火山活動有關(guān)的鐵、銅、鉛鋅、鈾等多金屬礦床[1～3,9]。廬樅盆地內(nèi)部的銅礦化以受構(gòu)造控制的脈狀礦床為主，多為礦點(diǎn)，部分為小型礦床[4]。目前，盆地內(nèi)銅礦床的成礦機(jī)理研究較為薄弱，僅對部分脈狀銅礦（井邊銅礦、天頭山銅金礦、盤洼銅礦、巴家灘銅礦、殺虎臺銅礦等）的成礦溫度、成分及流體性質(zhì)和來源進(jìn)行了報(bào)道[1,5～6]?；ｃ~礦作為盆地內(nèi)脈狀銅礦的代表，是研究銅成礦過程的良好對象。本次工作在詳細(xì)的野外觀察基礎(chǔ)上，開展了虎棧銅礦床主成礦階段流體包裹體特征研究，探討了礦床的形成機(jī)制及區(qū)域未來找礦方向。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

廬樅火山巖盆地處于揚(yáng)子板塊北東緣，郯廬斷裂帶東側(cè)，屬繼承式中生代陸相盆地[1]。盆地?cái)嗔褬?gòu)造活動強(qiáng)烈，北東-北北東、近南北、近東西以及北西向四組斷裂構(gòu)成了盆地內(nèi)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)狀斷裂體系。燕山期巖漿活動在盆地內(nèi)形成了大量橄欖安粗質(zhì)火山巖、次火山巖及侵入巖組合，火山巖由老到新劃分為龍門院組、磚橋組、雙廟組和浮山組，各組之間均為噴發(fā)不整合接觸[2]；侵入巖主要有二長巖、正長巖、堿性花崗巖和閃長巖等（圖1）。

圖1 廬樅地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)略圖（據(jù)文獻(xiàn)[8]修改）Figure 1.Map of geology and mineral deposits(occurrences)in the Luzong Basin(modified after Zhang Shu,et.al,2014[8])

2 礦床地質(zhì)特征

虎棧銅礦位于廬樅盆地中東部，為一小型脈狀銅礦床。礦區(qū)出露地層為早白堊世磚橋組上段火山巖，巖性以安山質(zhì)凝灰?guī)r、含礫凝灰?guī)r為主。磚橋火山旋回末期，礦區(qū)侵位有大量的安山玢巖及正長斑巖。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要有近東西、北西和北北西向三組，其中近東西和北西向斷裂控制了礦脈或礦化蝕變帶的走向，是重要的控礦及容礦構(gòu)造。礦區(qū)東南側(cè)和西北側(cè)分別產(chǎn)出黃梅尖巖體和巴家灘巖體。

礦體以脈狀為主，嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，分布于齋家洼、王家沖和王家院三個(gè)地段。主礦脈共10條，產(chǎn)出于磚橋組安山質(zhì)凝灰?guī)r、含礫凝灰?guī)r及安山玢巖內(nèi)；礦體長約500～1000m，深約100～200m，寬約0.5～3.0m，局部寬度大于5m（圖2-b）。礦體走向以近東西向?yàn)橹?，次為北西向，傾向多為北東或南西，傾角在60°～85°間（圖2-a）。礦體多為隱伏礦體，地表可見含銅礦化蝕變帶。圍巖蝕變具有一定的分帶性，從礦體與圍巖接觸帶向外，依次出現(xiàn)次生石英巖化、碳酸鹽化、高嶺石化、水云母化、綠泥石及黃鐵礦化蝕變。

圖2 虎棧銅礦地質(zhì)簡圖（據(jù)文獻(xiàn)[7]修改）Figure 2.Geological sketch map of the Huzhan deposit(modified after Tan Yongjun et al.,2010[7])

礦石構(gòu)造以網(wǎng)脈狀、角礫狀為主，結(jié)構(gòu)主要為交代殘余結(jié)構(gòu)、充填結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)及自形或半自形粒狀結(jié)構(gòu)（圖3-a、b）。礦石礦物主要為黃銅礦，次為斑銅礦、輝銅礦及黃鐵礦，偶含鉛鋅等硫化物礦物；脈石礦物主要為石英、綠泥石、長石，次為重晶石、方解石等。

虎棧銅礦的成礦過程經(jīng)歷了巖漿熱液和表生氧化兩個(gè)礦化期。根據(jù)熱液礦脈的穿插關(guān)系和礦物共生組合等特點(diǎn)，將巖漿熱液成礦期劃分為石英-硫化物和石英-碳酸鹽兩個(gè)階段，石英-硫化物階段是脈狀銅礦體主要的形成階段。

3 流體包裹體研究

流體包裹體研究的樣品采自坑道中近東西向的銅礦脈（圖2-b），為主成礦階段的典型礦石（圖3-a、b）。在詳細(xì)鏡下觀察的基礎(chǔ)上，選擇與礦石礦物共生的石英，對其流體包裹體特征進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并進(jìn)行了溫度測定。包裹體測溫實(shí)驗(yàn)在中國地質(zhì)大學(xué)（北京）包裹體實(shí)驗(yàn)室利用Linkam THMS600型冷熱兩用臺完成。

3.1 流體包裹體巖相學(xué)

虎棧銅礦床主成礦階段石英中流體包裹體較為發(fā)育，個(gè)體中等，類型較單一（圖3-c、d），按照常溫下包裹體中各相態(tài)成分、比例、組合關(guān)系及均一時(shí)相態(tài)，將所觀察到的原生流體包裹體分為兩種類型：①富液相氣液兩相包裹體，這是最常見的一類包裹體，多呈孤立狀分布，約占包裹體總數(shù)的90%；由氣相和液相組成，以液相為主，氣液比一般小于40%，多為5%～15%；形態(tài)以橢圓、長條狀和不規(guī)則狀為主，大小不均一，以5μm×7μm左右為主，10μm×6μm左右次之，部分可達(dá)30μm×14μm。②純液相包裹體，這類包裹體數(shù)量相對較少，呈孤立、零星和線狀分布，約占包裹體總數(shù)的10%左右；大多呈長條狀和不規(guī)則狀，包裹體個(gè)體一般為1～5μm，少數(shù)可達(dá)8～10μm。

圖3 虎棧銅礦主成礦階段礦石手標(biāo)本照片及流體包裹體顯微照片F(xiàn)igure 3.Photos of hand specimen of ores and micrographs of fluid inclusions from the dominant ore-forming stage of the Huzhan copper deposit

3.2 流體包裹體測溫

本次工作對流體包裹體的均一、冰點(diǎn)溫度進(jìn)行了測定。主成礦階段流體包裹體均一溫度范圍為121～336℃（65個(gè)數(shù)據(jù)），集中在120～240℃（圖4-a），平均200℃；包裹體冰點(diǎn)溫度范圍為-20.3～-3.3℃（66個(gè)數(shù)據(jù)），平均為-11.5℃。通過冰點(diǎn)溫度計(jì)算得到的流體鹽度結(jié)果見直方圖（圖4-b），鹽度分布范圍為5.41～22.69(wt%)NaCl eq，平均14.61(wt%)NaCl eq。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算密度為0.86～1.17g/cm3，平均0.99g/cm3；成礦壓力為29.02～81.80MPa，平均54.21MPa；成礦深度為1.16～3.27km，平均2.17km。

圖4 虎棧銅礦包裹體均一溫度、鹽度直方圖及相關(guān)性圖Figure 4.Histogram and correlation diagram of homogenization temperature and salinity of fluid inclusions from the Huzhan copper deposit

4 討論

4.1 流體性質(zhì)及成礦

虎棧銅礦成礦流體為中低溫?zé)嵋毫黧w，鹽度變化較大。均一溫度和鹽度相關(guān)圖（圖4-c）顯示，在同一溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)了不同鹽度的流體包裹體，暗示主成礦階段流體可能發(fā)生了沸騰，流體沸騰引發(fā)的流體不混溶可能是導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀的重要機(jī)制。

廬樅盆地內(nèi)部脈狀銅礦床的形成，均與火山噴發(fā)后期或間歇期的次火山-侵入活動有關(guān)[1,4～7]。虎棧銅礦床形成于磚橋旋回末期，初始流體可能為高密度流體，在運(yùn)移至中低溫、中低壓的淺部環(huán)境時(shí)，與深循環(huán)大氣降水發(fā)生混合；物理?xiàng)l件的改變引發(fā)流體沸騰，使得流體發(fā)生不混溶作用，進(jìn)而導(dǎo)致礦質(zhì)在開放空間中沉淀形成脈狀銅礦體。流體不混溶使得主成礦階段的石英捕獲了鹽度范圍較大的流體包裹體。

4.2 找礦方向

虎棧銅礦床所處的井邊地區(qū)廣泛發(fā)育一套與脈狀銅礦伴生的淺色蝕變，蝕變類型主要包括次生石英巖化、明礬石化、黃鐵礦化、黏土巖化、碳酸鹽化及青盤巖化等[1,4～7]，這套蝕變與典型的高硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床的蝕變特征相似。目前世界范圍內(nèi)，已在高硫型淺成低溫?zé)嵋后w系深部發(fā)現(xiàn)了一大批世界級的斑巖型礦床，如秘魯?shù)腨anacocha金礦、中國臺灣金瓜石銅金礦、福建紫金山銅金礦。上述斑巖型銅金礦床多賦存于淺成低溫?zé)嵋后w系深部的巖體及其接觸帶上，高硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床與斑巖型礦床有著密切的共生關(guān)系，淺部的高硫型淺成低溫?zé)嵋合到y(tǒng)可能是深部斑巖型礦床的直接找礦標(biāo)志，因此很多學(xué)者將二者視為一個(gè)成礦體系，從而提出了斑巖-淺成低溫?zé)嵋篈u-Cu成礦模式[10～13]，這個(gè)模式在中國的紫金山礦田得到了較好的印證[13]。虎棧銅礦床所處的井邊地區(qū)，其蝕變礦物組合、成礦構(gòu)造背景與高硫型淺成低溫?zé)嵋合到y(tǒng)有諸多相似之處，結(jié)合區(qū)域上巴家灘二長巖中發(fā)育含銅閃長質(zhì)暗色微粒包體[14]，暗示了井邊地區(qū)深部可能具有尋找斑巖型銅礦化的潛力。

5 結(jié)論

（1）虎棧銅礦床主成礦階段流體具有中低溫（平均200℃）、中低鹽度（平均14.61wt%）的特征。流體包裹體鹽度變化范圍較大，暗示主成礦階段流體可能發(fā)生了沸騰，流體沸騰引發(fā)的流體不混溶可能是導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀的重要機(jī)制。

（2）虎棧銅礦床所在的井邊地區(qū)，廣泛發(fā)育一套與脈狀銅礦伴生的淺色蝕變，結(jié)合廬樅中生代火山巖盆地的成礦地質(zhì)背景，推測區(qū)域深部可能具有尋找斑巖型銅礦化的潛力。