海南抱伦金矿床流体演化与成矿作用

王 婧，周汉文，钟增球，张小文，向 华

（1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都610041；2.中国地质大学（武汉）地球科学学院，湖北 武汉430074）

流体包裹体是保存在矿物中的成矿流体的直接样本。利用流体包裹体的研究，不仅可获得有关成矿流体的温度、压力、成分等重要信息，对研究矿床成因、成矿物质来源及其演化规律也具有重要的意义［1］。抱伦金矿床为热液石英脉型金矿床，位于海南省西南部乐东县城抱伦地区。该矿床品位高、储量大［2］，是海南岛除石碌铁矿之外最重要的大型金属矿床。自1989年发现以来，前人已对该矿床的地质特征、成矿时代和成因等进行了大量的研究［2－3］，也发表了一些关于成矿流体方面的研究成果，对成矿流体的成分及成因进行了探讨［3］。本文在详细地质背景研究的基础上，重点研究本区域流体的演化和成矿模式。

1 地质概况

抱伦金矿床处于华南褶皱系南缘琼中复背斜的西南端，东西向尖峰岭－大吊罗断裂、九所－陵水断裂与北东向临高－望楼断裂、老城－岭头断裂的交接复合部位［2］。

矿区内地层出露下志留统陀烈组下段、中段及白垩系（图1）。陀烈组主要分布于矿区中部及西侧外围，是金矿的赋矿层位，下段主要由绢云母石英千枚岩组成，中段岩性主要为碳质千枚岩。白垩系分布于矿区东部，由下统鹿母湾组和上统报万组组成。下白垩统鹿母湾组主要为砂砾岩和含砾砂岩，与陀烈组呈断层接触，与上白垩统报万组整合接触。下白垩统报万组岩石组成主要为砂砾岩和含砾砂岩。

图1 抱伦金矿区域地质与金矿分布图［2］

矿区断裂与褶皱构造较发育，主要褶皱构造为豪岗岭背斜。主要的断裂有NE向的断裂及NNW向断裂破碎带。豪岗岭背斜，分布于豪岗岭一带陀烈组中，轴迹NNW向，其核部为陀烈组下段的绢云母石英千枚岩，两翼为陀烈组中段的含碳千枚岩，东翼因NE向断层切割而未出露陀烈组中段。NNW向断裂破碎带为本区主要的控矿构造，分布于下志留统陀烈组地层中，并被NE向断层切割。此破碎带是控制着海南岛最重要的金矿带的琼西戈枕剪切带［4－5］的次级断裂。该破碎带可划分为基本上呈平行产出的5个矿化破碎带（图2）。断裂破碎带蚀变分带性明显，一般中心为含金石英脉，由中心向外依次为硅化千糜岩、碎裂岩化硅化千枚岩。

印支期的尖峰岭岩体出露于矿区西北角，为中粗粒斑状黑云母正长花岗岩，侵入于陀烈组地层（图2），靠近接触带侵入体粒度变细。

2 成矿的阶段性与石英脉的产状

抱伦金矿矿区广泛分布有石英脉。经过实地勘察，根据其产状和与金矿的关系，可划分3种不同的类型。

1）分布在NNW向褶皱转折端的成矿前石英脉。其石英脉一般呈香肠状，规模较小，石英呈白色块状，成矿无关，不含矿。

2）产于NNW向的断裂破碎带中的含金石英脉。抱伦金矿为石英脉型。金矿体主要以脉状、似透镜状、透镜状产于NNW向的断裂破碎带中，矿体产状与破碎带基本一致。金矿矿石以含金石英脉型为主，次为含金蚀变岩型。

第二种石英脉可划分为3个不同的阶段，后阶段石英脉对前阶段石英脉有穿插关系。这三个阶段的石英脉，分别为：Ⅰ：金－粗粒石英脉；Ⅱ：金－细粒石英脉；Ⅲ：金－多金属硫化物石英脉。

图2 抱伦金矿矿区地质简图［6］

第Ⅰ阶段形成的石英脉，呈灰白色，多呈透镜状。该阶段形成的石英粒度较粗，一般在0.5～2.0mm，一般无波状消光现象，部分发育微裂隙，有时可见两组，呈十字形。硫化物少见，局部有黄铁矿化。该阶段含金量较高，有明金。金一般呈它形粒状，分布在石英颗粒的间隙中。

第Ⅱ阶段形成的石英，主要为白色，可见烟灰色的斑点。该阶段石英呈粒状，结晶较细，粒度一般在0.1～0.5mm，透明性好，多数情况下无波状消光。本阶段有少量硫化物出现，主要是黄铁矿，局部有绿泥石化。

第Ⅲ阶段形成石英，一般为烟灰色。本阶段石英脉含金量较高，硫化物主要是黄铁矿和磁黄铁矿，少量黄铜矿，伴并有绿泥石化，呈细脉状或网脉状充填在石英裂隙中。

3）分布在NE向断裂中的成矿后石英脉。分布在NE向断裂中，不含金，切割含金石英脉，为后期形成。其矿物主要是碳酸盐矿物（方解石）和石英，有少量细粒黄铁矿。石英呈烟灰色。

3 流体包裹体的类型与组合

石英中发育大量流体包裹体，主要是原生包裹体，还有部分为次生包裹体。包裹体类型有气液两相（L＋V型）包裹体、液态水及液态和气态二氧化碳（L＋LCO2＋VCO2型）包裹体、纯液态（L型）包裹体和纯气态（V型）包裹体（图3），局部有含子晶三相包裹体，但数量很少。

L＋V型包裹体（图3A）。呈无色～灰色，孤立分布的呈浑圆状、眼球状，有时可见石英负晶形；面状密集分布的包裹体，一般是比较规则的浑圆状。该类型包裹体长轴为4～16μm，短轴为2～8μm。有富气和富液两种类型，其中气液比为5%～20%的气液包裹体较常见。L＋V型包裹体约占石英中流体包裹体总数的60%～70%，见于各石英脉中。

L＋LCO2＋VCO2型包裹体（图3B）。为无色～灰色，孤立分布，以椭圆形为主，有的不规则，轴长一般为4～8μm。由盐水溶液和气、液相CO2组成，CO2与盐水溶液的比为10%～40%。L＋LCO2＋VCO2型包裹体约占石英中包裹体总数的0%～5%，分布在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段的含金石英脉中，在第Ⅱ阶段石英脉中含量最多。

L型包裹体（图3C）。无色透明，由纯液相盐水溶液组成，以圆形和椭圆形为主，个体较小，一般1～4μm，小星点状成群分布或呈带状分布不切割石英颗粒。气相包裹体约占石英中包裹体总数的25%～30%，分布在各石英脉中。

V型包裹体（图3D）。为灰色，形态以椭圆形为主，成群分布，较小，一般为2～5μm。数量较少，约占石英矿物中包裹体总数的0%～5%，分布在各石英脉中。

4 流体包裹体显微分析

流体包裹体显微测试分析，在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室英国Linkan公司的MDS600型冷热台上完成，测温范围为－196℃～600℃，测温精度为±0.1℃；流体包裹体成分分析在该实验室Renishaw RM－1000型显微激光拉曼光谱仪上完成，光源为氩离子激光器，波长514.5nm，激光功率20mW，狭缝为25μm。

图3 抱伦金矿床不同类型流体包裹体特征

4.1 流体的温度、盐度、密度和压力

由于L＋LCO2＋VCO2型包裹体个体小，数量少，不易测温。本研究主要对抱伦金矿床中不同阶段的原生L＋V型包裹体进行详细的冷冻及均一法测温。4.1.1 成矿前石英脉流体包裹体

包裹体的均一温度（Th）范围是136.0℃～298.3℃（图5），主要集中在145.0℃～280.0℃（图4）。石英中包裹体的冰点（Tm）为－11.7℃～－2.0℃。其盐度范围可根据Hall等［7］提出的H2O－NaCl体系盐度－冰点计算公式W＝0.00＋1.78Tm－0.0442T2m＋0.000557T3m计算，结果为5.6% ～15.6%NaCl（图6）。利用Bain、Haas推导的用来计算NaCl水溶液包裹体均一压力Ph（bar）的公式［8］，计算出流体的均一压力范围为0.67～3.62bar。用L＋V型包裹体的盐度与均一温度在Bodnar［9］图解上投图，得出流体密度范围均为0.70～0.95g／cm3。

4.1.2 第Ⅰ阶段石英脉中流体包裹体

包裹体的均一温度（Th）范围为141.7℃～336.7℃（图5），主要集中在175.0℃～275.0℃，近正态分布（图4）。包裹体的冰点（Tm）为－11.7℃～－2.2℃。流体的盐度范围是3.7%～15.7%NaCl（图6），流体均一压力为1.52～11.90bar，密度为0.82～1.03g／cm3。

4.1.3 第Ⅱ阶段石英脉中流体包裹体

包裹体的均一温度（Th）范围是152.2℃～350.9℃（图5），主要集中在160.0℃～280.0℃，近正态分布（图4）。包裹体的冰点（Tm）为－10.6℃～－1.0℃。流体盐度范围为1.7%～14.5%NaCl（图6），均一压力是1.90～11.42bar，密度为0.76～1.00g／cm3。

4.1.4 第Ⅲ阶段石英脉中流体包裹体

包裹体的均一温度（Th）范围是178.2℃～421.4℃（图5），主要集中在180℃～320℃（图4）。石英中包裹体的冰点（Tm）为－6.6℃～－1.6℃。流体盐度范围为3.1%～9.2%NaCl（图6），均一压力范围是2.70～18.65bar，密度为0.64～0.96g／cm3。

4.1.5 成矿后石英脉流体包裹体

包裹体的均一温度（Th）为180.2℃～375.0℃（图5），主要集中在250.0℃～355.0℃，近正态分布（图4）。石英中包裹体的冰点（Tm）为－13.1℃～－4.3℃。流体盐度是6.9%～17.0%NaCl（图6），均一压力为2.52～9.90bar，密度为0.80～0.96 g／cm3。

4.2 流体包裹体成份的激光拉曼探针分析

流体包裹体的激光拉曼探针分析测试对象为各阶段石英中的L＋V及L、V型包裹体。对每阶段每种类型的包裹体测试2～3个点。测试结果表明：L型包裹体主要成分为水，有的还含有少量CO2－3，其拉曼峰值为1064cm－1，1158cm－1（图7A）；V 型包裹体主要以水为主（图7B），部分包裹为CO2包裹体；L＋V型包裹体气液成分以水为主，成矿前和成矿后气相中部分含有CO2，其拉曼峰值为1284cm－1、1387cm－1（图7C），含金石英脉第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段气相中部分含有CO2、CH4，其拉曼峰值分别为1283cm－1，1385cm－1和2913cm－1（图7D）。

图4 抱伦金矿床不同阶段流体包裹体均一温度直方图

图5 抱伦金矿床不同阶段流体包裹体均一温度变化区间

图6 抱伦金矿床不同阶段成矿流体盐度变化区间（区间范围［μ－σ，μ＋σ］）

图7 抱伦金矿床石英包裹体激光拉曼光谱

5 讨论

抱伦金矿区地处琼西二甲－抱伦成矿远景区带上，陀烈组含金性较高，琼西南北向构造带通过本区，使该区遭受多次强烈的构造运动，具备良好的成矿地质条件［2］。

早期本区受到构造运动和区域变质作用的影响，在挤压应力的作用下，形成了一系列褶皱［2］。压溶作用形成的变质流体，从应力较高的两翼向应力较低的褶皱转折端运移，在转折端的张裂隙中形成了充填石英脉。成矿前的热液温度在140℃～290℃之间，为中低温变质热液，其形成的石英脉规模较小。

抱伦金矿床的形成可分为3个阶段。第Ⅰ至Ⅲ阶段流体包裹体均一温度主要在200℃～350℃之间，为中高温热液。从图4和图5可以看出，成矿过程中，本区流体温度不断升高。包裹体均一温度最高值从第Ⅰ阶段的336℃升高到第Ⅲ阶段的421.4℃，众值从第Ⅱ阶段的215℃升高到第Ⅲ阶段的290℃。图6显示了成矿流体盐度逐渐下降，平均盐度从第Ⅰ阶段8.5%NaCl到第Ⅲ阶段的6.1%NaCl。第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段，流体的均一压力逐渐升高（图8）。根据拉曼光谱分析，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段的包裹体气相成分以水为主，一些L＋LCO2＋VCO2型包裹体及V型包裹体CO2含量较高，部分包裹体还存在CH4。抱伦金矿床主成矿期流体包裹体特征，与琼西戈枕剪切带中的二甲、抱板等金矿床具有一定的相似性［10－11］。在金矿研究中，发现高含量的CO2可作为一种找矿标志，其原因是CO2等气体的存在，使成矿流体易于发生相分离，导致金沉淀［10］。CH4可能来自岩浆或围岩，在成矿阶段，流体混合作用最强，使围岩中的CH4进入流体中。流体中的CH4可以还原热液中的金络离子，使金沉淀并释放出CO［10］2。综上可以判断，抱伦金矿成矿流体是一种不混溶流体，可能为流体混合作用成因。前人研究表明，本区成矿期流体水的δ18O和δD值分别为－3.4‰～＋9.8‰和－61‰～－30‰，其主要来源是岩浆水，其次是大气降水［3］。Roedder的研究［12］表明，岩浆热液矿床中，流体包裹体的盐度一般小于12%，密度低于1.0g／cm3，抱伦金矿石英脉中的流体包裹体的盐度和密度都在此范围内。本区多期的岩浆活动，第一，为成矿提供了丰富的高盐度流体及成矿物质；第二，使本区温度的持续升高，表现为流体包裹体均一温度不断升高；第三，使本区挤压应力增大，导致褶皱的进一步紧闭，使得热液压力逐渐增大。第Ⅰ阶段到第Ⅲ阶段，流体的盐度不断下降，说明在主成矿阶段流体中，大气降水所占的比例不断增加。富含 Au、S、Cl、H2O、CO2等成分的岩浆期后热液沿构造破碎带上升运移，活化萃取了围岩中的Au、S、Fe等组分，并与大气降水混合，成为本区的主成矿阶段的热液。成矿流体在上升运移的过程中，由于压力下降，不混溶流体发生沸腾，使成矿物质沉淀下来［13］。大气降水的加入，导致成矿流体物理性质的改变，也可以使成矿物质在构造破碎带中沉淀成矿。

图8 抱伦金矿床不同阶段成矿流体平均均一压力变化情况

成矿期后，石英脉分布在NE向断裂中，切割含金石英脉，其流体包裹体物理化学性质与成矿期相比，盐度和压力较低，差别很大。本期石英脉为后期形成，与成矿无关。

6 结论

1）抱伦金矿床流体活动具有多阶段的特征。流体包裹体的研究表明，成矿过程中抱伦金矿床流体的活动可分为3个阶段。不同阶段形成的石英脉中的流体包裹体均一温度和盐度均有不同。第Ⅰ阶形成的金－粗粒石英脉，流体包裹体的均一温度主要集中在175.0℃～275.0℃，盐度为3.7%～15.7%NaCl；第Ⅱ阶段形成的金－细粒石英脉，流体包裹体均一温度主要集中在160.0℃～280.0℃，盐度为1.7%～14.5%NaCl；第Ⅲ阶段形成的金－多金属硫化物石英脉，流体包裹体均一温度主要集中在180℃～320℃，盐度为3.1%～9.2%NaCl。总的来说，成矿过程中流体温度逐渐升高，压力不断增大，盐度持续降低。

2）成矿初期，流体主要是岩浆活动产生的的热液。随后，大气降水在流体中的比例不断增加。

3）抱伦金矿床主成矿期的成矿流体为中高温的不混溶热液，热液在构造裂隙中上升，减压造成流体的沸腾和大气降水的加入，引起流体的物理、化学性质改变，是金沉淀的原因。

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