贛西蒙山地區(qū)多金屬-非金屬礦床成礦流體性質(zhì)與成礦物質(zhì)來(lái)源分析

熊 鐘，張緩緩

（江西省地質(zhì)局能源地質(zhì)大隊(duì)，南昌 330200）

贛西蒙山地區(qū)多金屬-非金屬礦床屬于欽杭東段成礦帶的矽卡巖型礦床。該地區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)大中型、超大型的多金屬、非金屬礦床，如太子壁矽卡巖型錫銅礦床、豬頭山鎢鉛鋅多金屬礦床、七寶山鉛鋅多金屬礦床、石竹山超大型硅灰石礦床、曹坊廟硅灰石礦床和豬頭山透輝石礦床等。該地區(qū)顯示巨大的非金屬、多金屬找礦潛力。然而，目前對(duì)于蒙山地區(qū)多金屬-非金屬的研究多涉及礦床的地質(zhì)特征、礦體特征[1-3]，少數(shù)涉及巖體地球化學(xué)特征、構(gòu)造背景、成巖時(shí)代、成礦模式等方面[4-5]，該地區(qū)礦床成礦流體性質(zhì)及成礦物質(zhì)來(lái)源的研究很少。而成礦流體是影響礦床形成的重要因素，成礦流體的來(lái)源和演化一直是研究礦床成因的重要地質(zhì)問題之一[6-7]。在礦床成礦流體的研究中，流體包裹體通常被學(xué)者認(rèn)為是最為完整原始的成礦熱液，是成礦流體在演化階段的最直接代表，對(duì)其采用巖相學(xué)及測(cè)溫等研究方法，可以有效闡釋成礦階段流體的演化物化性質(zhì)及作用過(guò)程[8-9]。在礦床學(xué)上，C、O 穩(wěn)定同位素研究方法能夠很好地用于探討成礦流體與成礦物質(zhì)來(lái)源、水-巖反應(yīng)過(guò)程。因此，本文從巖石樣品流體包裹體、C 與O 穩(wěn)定同位素兩方面進(jìn)行分析，揭示礦床成礦流體性質(zhì)與成礦物質(zhì)來(lái)源，以更好地對(duì)該地區(qū)礦床成因進(jìn)行研究。

1 礦床地質(zhì)背景

礦床大地構(gòu)造處于欽杭結(jié)合帶內(nèi)的萍樂坳陷帶中西段，礦床內(nèi)礦體主要形成于早中生代花崗巖與晚古生代碳酸鹽巖的接觸帶中。區(qū)內(nèi)出露的地層以中二疊統(tǒng)灰?guī)r地層為主，礦體主要賦存在碳酸鹽巖中，這些碳酸鹽巖具有化學(xué)性質(zhì)活潑、脆性大的特點(diǎn)，而且灰?guī)r硅化后比較容易破碎，會(huì)形成化學(xué)性質(zhì)活潑的地帶，有利于成礦元素的沉淀富集，進(jìn)而有利于矽卡巖型礦床的形成。

2 礦體特征

礦體受構(gòu)造控制明顯，其中非金屬礦床主要產(chǎn)于蒙山花崗巖體的內(nèi)接觸帶，金屬礦床主要產(chǎn)于蒙山花崗巖體的外接觸帶。因受接觸帶形態(tài)控制，礦體主要呈脈狀、似層狀、透鏡狀。從巖體到接觸帶再到圍巖，其具有鉬鎢、鉬銅、鉛、鋅（銀、金）、銀、金錳的分帶特點(diǎn)。接觸帶內(nèi)側(cè)形成以透輝石、硅灰石、石榴子石等為主的干矽卡巖非金屬成礦系列，接觸帶外側(cè)形成以銅、錫、鉛、鋅、鎢、銀為主的濕矽卡巖型金屬礦成礦系列。

3 測(cè)試結(jié)果分析

3.1 流體包裹體巖相學(xué)分析

對(duì)礦床內(nèi)不同成礦階段的硅灰石、石英、方解石樣品進(jìn)行流體包裹體測(cè)試分析，結(jié)果顯示，該礦床中的包裹體大小不均，包括單相、兩相和三相，以單相和兩相為主，除少量生長(zhǎng)在礦物裂隙中的包裹體可能為次生包裹體，絕大多數(shù)為原生包裹體，多分布在石英與方解石中。

3.1.1 純液相包裹體

純液相包裹體（L）多數(shù)呈星散狀分布，部分呈線性排列，如圖1（a）所示，其占包裹體總量的80%左右，均由液體組成，呈無(wú)色透明，在正交偏光下，其光性變化與主礦物變化一致。它常呈橢圓狀、渾圓狀、長(zhǎng)條狀以及各種不規(guī)則狀，長(zhǎng)軸大小一般在3～15 μm，存在于成礦晚期。

圖1 流體包裹體顯微照片

3.1.2 富液相氣液兩相包裹體

富液相氣液兩相包裹體（LV）數(shù)量較少，多為獨(dú)立分布，約占包裹體總量的20%，由液體與氣體組成，常呈無(wú)色透明，包裹體大小不均，以橢圓狀、渾圓狀、長(zhǎng)條狀為主，長(zhǎng)軸大小主要在5～15 μm，最高可達(dá)20 μm，如圖1（b）、圖1（c）、圖1（d）和圖1（e）所示。氣液比為5%～10%。包裹體中，氣相常呈圓球形，部分包裹體中可見氣泡跳動(dòng)，氣相大小一般在1～3 μm。主要存在于矽卡巖、大理巖、灰?guī)r中的石英與方解石內(nèi)，分布于成礦的各個(gè)階段，如圖1（b）所示。

3.1.3 CO2三相包裹體

3.2 C、O 同位素分析

對(duì)礦床內(nèi)的6 件大理巖型賦礦圍巖進(jìn)行C 與O同位素分析，分析結(jié)果如表1所示。碳與氧同位素分析顯示，根據(jù)維也納石榴石標(biāo)準(zhǔn)（V-PDB），13C 同位素豐度（δ13CV-PDB）的范圍為-2.2‰～4.1‰，平均值為0.72‰；18O 同位素豐度（δ18OV-PDB）的范圍為-15.21‰～-10.90‰，平均值為-13.64‰；根據(jù)維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水標(biāo)準(zhǔn)（V-SMOW），18O 同位素豐度（δ18OV-SMOW）的范圍為15.06‰～19.54‰，平均值為16.69‰。成礦流體來(lái)源主要有巖漿水（δ18OV-SMOW值5‰～13‰）、變質(zhì)水（δ18OV-SMOW值5‰～25‰）、大氣水（δ18OV-SMOW值-55‰～10‰）和海水等四種[10]，由此可以說(shuō)明石竹山硅灰石礦床成礦流體屬于變質(zhì)水。

表1 石竹山礦床樣品C 與O 同位素組成

由圖2 可以看出，δ13CV-PDB分布相對(duì)集中，具有陸相碳酸鹽巖或海相碳酸鹽巖的特征，說(shuō)明熱液中的C 起源于沉積碳酸鹽巖；O 同位素組成相對(duì)均一，計(jì)算得出δ18OV-SMOW范圍為15.06‰～19.54‰，平均值為16.69‰，顯示沉積巖和變質(zhì)巖的氧同位素組成特征。如圖3所示，在13C 同位素豐度（δ13C）-18O 同位素豐度（δ18O）的圖解中，6 件大理巖樣品的C、O同位素投點(diǎn)均落在碳酸鹽溶解作用區(qū)域附近，指示成礦流體主要為碳酸鹽溶解作用形成的變質(zhì)水，成礦物質(zhì)來(lái)源于碳酸鹽巖。

圖2 碳和氧的同位素特征

圖3 方解石δ13C-δ18O 圖解

4 成礦流體性質(zhì)與成礦物質(zhì)來(lái)源分析

4.1 成礦流體性質(zhì)

流體包裹體均一溫度、冰點(diǎn)溫度與鹽度測(cè)試結(jié)果如表2所示。成礦早期的均一溫度在155.7～167.2 ℃，平均值為160.8 ℃。冰點(diǎn)溫度為-4.3～-0.2 ℃，相應(yīng)的鹽度為0.35%～6.88%（以NaCl 為評(píng)價(jià)指標(biāo)），平均值為3.14%，密度為0.92～0.95 g/cm3。該階段包裹體最后以氣泡消失而達(dá)到均一，其均一溫度相差不大，說(shuō)明這個(gè)成礦階段成礦流體為NaCl 相對(duì)不飽和溶液，該階段流體發(fā)生不混溶或沸騰作用，成礦期流體包裹體巖相學(xué)方面也顯示在同一視野下共同存在不同氣液比的原生流體包裹體，且該流體包裹體群具有近似的均一溫度，因此暗示成礦流體發(fā)生沸騰作用[11]。成礦中期的均一溫度在171.5～229.0 ℃，平均值為184 ℃。冰點(diǎn)溫度為-3.8～-0.2 ℃，相應(yīng)的鹽度為0.18%～6.16%，平均值為2.93%，密度為0.85～0.95 g/cm3。成礦晚期均一溫度在132.7～153.1 ℃，平均值為142.4 ℃。冰點(diǎn)溫度為-4.9～-1.2 ℃，相應(yīng)的鹽度為2.07%～6.74%，平均值為5.02%，密度為0.90～0.98 g/cm3。

表2 石竹山礦床流體包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)

總體上，石竹山礦床測(cè)試的流體包裹體均一溫度在132.7～229.0 ℃，集中在140～180 ℃；鹽度在0.17%～7.72%，集中在0%～4%。綜上認(rèn)為，由早成礦階段到晚成礦階段，成礦流體的溫度呈現(xiàn)出先增加后逐漸降低的趨勢(shì)，流體溫度的演變是中溫→中高溫→低溫，成礦流體均為中低鹽度。

眾多研究表明，高鹽度巖漿流體的形成有3 個(gè)階段，且均與流體沸騰作用有密切關(guān)系[12-14]。蒙山地區(qū)多金屬-非金屬礦床流體包裹體巖相學(xué)及顯微測(cè)溫結(jié)果表明，在同一視野下，成礦期流體共同存在不同氣液比的原生流體包裹體，且該流體包裹體群具有近似的均一溫度，暗示成礦流體發(fā)生沸騰作用[15-17]，礦質(zhì)沉淀的主要機(jī)制表現(xiàn)為流體的多次沸騰和流體的混合。

4.2 成礦物質(zhì)來(lái)源

研究區(qū)內(nèi)對(duì)多金屬、非金屬具有成礦控制意義的主要為碳酸鹽巖[18-19]。錫、鎢、銅、鉛、鋅等金屬元素主要在綠泥簾石化、綠泥石化、云英巖化帶與矽卡巖帶中富集，從巖體到接觸帶再到圍巖，具有鉬鎢、鉬銅、鉛、鋅（銀、金）、銀、金錳的分帶特點(diǎn)。礦區(qū)內(nèi)的碳、氧同位素投點(diǎn)均落在碳酸鹽溶解作用區(qū)域附近，指示成礦流體主要為碳酸鹽溶解作用形成的變質(zhì)水，成礦物質(zhì)來(lái)源于碳酸鹽巖。氧同位素指示成礦流體屬于沉積巖發(fā)生變質(zhì)作用形成的變質(zhì)水，結(jié)合含礦圍巖和花崗巖的常量元素特征，未發(fā)現(xiàn)巖漿巖中的SiO2參與反應(yīng)的跡象，同時(shí)微量元素和稀土元素的特征也暗示其形成的物源不同，因此，結(jié)合礦床主要地質(zhì)特征，成礦物質(zhì)主要來(lái)源于含硅質(zhì)碳酸鹽巖和大理巖[20-21]。

5 結(jié)論

蒙山地區(qū)石竹山礦床中的包裹體大小不均，存在單相、兩相與三相，并以單相和兩相為主。流體包裹體均一溫度在132.7～229.0 ℃，集中在140～180 ℃，鹽度在0.17%～7.72%（以NaCl 為評(píng)價(jià)指標(biāo)），集中在0%～4%，它屬于低溫、低鹽度成礦流體，在成礦過(guò)程中，流體發(fā)生沸騰作用。C、O 同位素分析結(jié)果表明，蒙山地區(qū)石竹山礦床成礦流體主要為碳酸鹽溶解作用形成的變質(zhì)水，成礦物質(zhì)主要來(lái)源于含硅質(zhì)碳酸鹽巖和大理巖。蒙山地區(qū)石竹山礦床為低溫-中高溫?zé)嵋旱V床，成礦物質(zhì)沉淀的主要機(jī)制為流體的多次沸騰加上流體的混合。