青海阿斯哈金矿流体包裹体特征及矿床成因

查道函 ，赖健清 ，陶斤金 ，鞠培姣 ，张辰光

(1.中南大学 有色金属成矿预测教育部重点实验室，长沙 410083；2.中南大学 地球科学与信息物理学院，长沙 410083；3.湖南省地质科学研究院，长沙 410007)

阿斯哈金矿位于东昆仑昆中金多金属成矿带上，该带是我国著名的成矿带之一，素有“金腰带”之称[1-2]。近10年来，在该成矿带内获得了令人瞩目的勘查成果，新发现和评价了大中型矿床8处，其中包括五龙沟金矿、驼路沟钴-金矿床及果洛龙洼金矿。

阿斯哈金矿与其中的果洛龙洼金矿相邻，二者大地构造背景相同[3]。从区域地质背景和矿区的成矿条件分析，该矿产成矿条件良好，具有一定的潜力。但该矿床发现时间较短，基础地质工作程度低，研究工作薄弱，从而制约了对矿床成因和找矿预测的深入认识。本文作者通过对矿物流体包裹体的研究，揭示成矿流体系统特征，探讨矿床的成因类型及成矿机制。

1 矿床地质概况

矿区位于东昆仑构造带东段(见图1)。在构造单元区划上地处昆仑前峰弧及昆仑前峰弧南缘古生代消减杂岩带两个Ⅲ级构造单元的结合部位。

矿区内出露地层为古元古代金水口群白沙河组：该套地层为中-高级变质岩，地层岩性有：① 黑云母斜长片麻岩，局部夹斜长角闪片岩和少量的黑云(二云)母石英片岩；② 斜长角闪片麻岩与大理岩互层；③ 斜长角闪片麻岩夹大理岩。

图1 沟里地区阿斯哈地质简图(据文献[4]修改)：1—第四系；2—古元古界金水口群白沙河组；3—早中生代钾质花岗岩；4—晚古生代-早中生代花岗闪长岩、闪长岩；5—晚古生代-早中生代花岗岩、钾质花岗岩；6—早古生代斜长花岗岩；7—地层界线；8—断层；9—金矿Fig.1 Geological map of Asiha deposit, Gouli area(Modified from Ref.[4]): 1—Quaternary; 2—Palaeoproterozoic Jinshuikou group Baishahe Formation; 3—Early Mesozoic potash granite;4—Neopaleozoic-Early Mesozoic granodiorite, diorite;5—Neopaleozoic-Early Mesozoic granite, potash granite;6—Early Paleozoic plagiogranite; 7—Geological boundary;8—Fault; 9—Gold deposit

矿区构造主体为走向东西向断裂及次一级断裂。矿区内地层及岩体的展布都受到主干断裂的控制。区内主体构造为走向东西—近东西向断裂及不同等级的次级断裂。主干断裂控制地层及岩体的展布。区内的断裂构造以压性或压扭性断裂为主，张性和扭性断裂居从属地位。断裂构造从其展布方向可分为二组：即北西西—近东西向和北西向，其性质多为压扭性，具多期活动的特点。

区内岩浆活动强烈，岩浆岩分布较广，类型复杂，其中以华力西-印支期花岗质岩类的侵入体最为发育，岩石有花岗闪长岩、花岗岩、石英闪长岩，花岗斑岩、斜长花岗岩等。与矿区地层呈断层接触或侵入接触，接触部位局部呈片麻状构造，而在断裂发育地区，多呈破碎构造，并伴有多种围岩蚀变。

2 矿体特征

矿区的矿体均分布于花岗闪长岩体的破碎蚀变带中，共圈出10条矿体。矿体的长度变化于40～1 040 m，真厚度为0.8～8 m，矿体走向为北东向，倾向于南东，产状较陡为75°～80°，品位变化较大，变化于1.4～100 g/t之间。

矿体的围岩蚀变主要有黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化、褐铁矿化、铁白云石化。其中与矿体关系密切的是硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化。围岩蚀变具有分带性，矿体附近主要为硅化和黄铁矿化；而向外侧则主要为绢云母化、绿泥石化。

矿区内矿石类型比较简单，金属矿物主要有自然金、黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和毒砂，另外有少量的铜蓝、孔雀石、褐铁矿、黄钾铁矾。脉石矿物主要有石英、白云母、黑云母，其次为绢云母、绿泥石和铁白云石。矿石的结构主要有粒状结构、碎裂结构、包含结构等。矿石的构造主要有浸染状、角砾状、块状、脉状等。

通过对坑道中矿体的观察和分析研究，将阿斯哈矿床分为热液成矿期和风化成矿期。其中热液成矿期由早到晚又可以划分为石英硫化物阶段(Ⅰ)、石英铁白云石多金属硫化物阶段(Ⅱ)、和石英铁白云石阶段(Ⅲ)。其中第Ⅱ阶段为金的主要成矿阶段。

3 流体包裹体

3.1 样品采集及测试方法

本次 8件样品采取于阿斯哈矿区含矿石英脉中(见表1)。室内将样品磨制成双面抛光的厚片，厚度约0.06～0.08 mm。流体包裹体的测试由中南大学流体包裹体实验室承担，并由本文作者亲自操作完成。实验仪器为从英国进口，由Linkam公司生产的THMS-600型地质用冷热台。该仪器可操作的温度范围在-196～600 ℃之间。经校准，温度范围为-196～30℃时，精度为0.1 ℃；温度范围为30～600 ℃时，精度为1 ℃。包裹体的均一温度由显微热台直接测定，而盐度是通过测得的水溶液包裹体的冰点温度或二氧化碳络合物的熔化温度，根据 FLINCOR程序[5]，采用 BROWN等[6](1989)的等式计算得到。

表1 阿斯哈矿区测温样品特征Table 1 Characteristics of measuring temperature samples in Asiha deposit

3.2 流体包裹体岩相学特征及分类

通过显微镜对石英中包裹体的观察发现，矿区内含矿石英中原生包裹体发育(见图2)。根据室温下(20℃)的相态特征，矿区含矿石英中的流体包裹体可分为两种主要类型。

气液两相水溶液包裹体(Ⅰ型)：室温下(20℃)由盐水溶液及气泡组成(见图2(a))，大部分水溶液两相包裹体气相比(V/T)多在15%～70%，平均在29%，该类包裹体形态一般多呈不规则状，其大小在3～11 μm，平均为6 μm，大部分随机孤立分布于主矿物(石英)中。

图2 阿斯哈流体包裹体特征图：(a)水溶液两相包裹体；(b)CO2-水溶液三相包裹体(20 ℃)；(c)CO2-水溶液三相包裹体(15℃)；(d)成群出现的包裹体Fig.2 Characteristics and microphotographs of fluid inclusions in Asiha deposit: (a)Two-phase aqueous inclusions;(b)Three-phase CO2-aqueous inclusions (20 ℃); (c)Three-phase CO2-aqueous inclusions(15 ℃); (d)Clustered inclusions

水溶液-CO2包裹体(Ⅱ型)：此类包裹体在常温下一般呈三相产出(见图2(b)和(c))，CO2相占包裹体总体积比例多数在 10%～70%，平均在 30%，气相 CO2占CO2相比例一般为0～60%，平均20%；该类型流体包裹体在石英中发育最多，占总数量的70%左右，其大小一般为3～24 μm，平均为7 μm。该类包裹体形态较多，主要有椭圆形、长条形和不规则状，孤立或成群分布于石英中。此类型包裹体又可分为两种亚类型，Ⅱ1型以水溶液占优势，碳质相比例(C/T)为15%～50%，为含 CO2包裹体，在常温下 CO2相分为气液两相；Ⅱ2型CO2相占优势，常温下可见两相CO2和比例很小的水溶液相，C/T为60%～70%，为富CO2包裹体。

3.3 流体包裹体测温结果

据测试结果(见表2)，阿斯哈矿区流体包裹体均一温度介于 170～381 ℃之间(见图3)，平均均一温度为290 ℃；盐度为0.22%～14.76%(等效NaCl质量分数，%，下同)，平均盐度为6.04%(见图4)。

图3 流体包裹体均一温度直方图Fig.3 Histograms of homogenization temperature of fluid inclusions

图4 流体包裹体盐度直方图Fig.4 Histograms of salinity of fluid inclusions

Ⅰ型包裹体均一温度在170～310 ℃之间，平均均一温度为229 ℃，均一为液相；盐度在1.40%～8.41%之间，平均盐度为5.15%。流体的密度介于0.716～0.927 g/cm3，平均为0.863 g/cm3。

Ⅱ型包裹体 CO2相的部分均一温度在 17.8～24.6℃之间(见图5)，大部分均一为液相，部分均一为气相；固相CO2熔化温度在-60.1～-55.1 ℃之间(见图6)，平均为-57.8 ℃；包裹体完全均一温度位于173～381 ℃，平均为296 ℃，大部分均一为液相，少部分均一呈气相。CO2络合物消失温度在0.7～9.9 ℃之间，对应的盐度为0.22%～14.76%，平均盐度为6.11%。流体的密度介于 0.825～0.998 g/cm3。

图5 流体包裹体CO2相部分均一温度直方图Fig.5 Histograms of CO2 homogenization temperatures of fluid inclusions

图6 CO2包裹体的三相点温度直方图Fig.6 Histograms of triple point temperatures of CO2 inclusions

4 讨论

4.1 成矿流体特征

阿斯哈金矿成矿流体的气相成分主要以 CO2为主，其次为H2O，含少量CH4、N2[7]。利用CO2初熔温度也可大致判断流体的成分，矿区的Ⅱ型包裹体CO2的熔化温度-60.1～-55.1 ℃，主要集中在-58.8～-57.0 ℃，低于纯 CO2熔化温度(-56.6 ℃)，说明包裹体中除CO2外，还含有CH4等组分。包裹体的岩性学特征显示矿区的包裹体主要有3种类型富CO2包裹体即水溶液包裹体、含CO2水溶液包裹体和水溶液包裹体，盐度较低(0.22%～14.76%)，属于低盐度、富CO2的流体包裹体[8]。矿区流体包裹体组分特征与区域内果洛龙洼金矿和三色沟铅锌矿一致[9-10]，与区域造山变质环境比较吻合[11-13]。矿区内同一矿物中出现 CO2-H2O包裹体和水溶液包裹体，这是相分离现象的典型特征[14-15]。同时 CO2-H2O型包裹体的充填度变化较大，这种现象也被认为是由相分离所导致[16]。在th—x(CO2)关系图上(见图7)，矿区内 CO2-H2O包裹体的x(CO2)值大部分投点落在不混溶曲线附近，反映了包裹体捕获于不混溶体系中，并且均一温度与CO2的含量成一定的线性关系。

表2 阿斯哈矿区流体包裹体的特征与参数Table 2 Characteristics and parameters of fluid inclusions of Asiha deposit

矿区中水溶液包裹体出现较少，并且大部分x(CO2)＞0.1，相分离作用形成的含水相大部分为CO2-H2O型流体，而纯水溶液相流体较少，这说明母液CO2含量高。

由图8可知，Ⅰ型包裹体的均一温度与盐度呈正相关性。Ⅱ型包裹体均一温度与盐度关系的总体特征却与此相反，随温度的下降，盐度出现增高的特征，并且在高温时盐度较集中，低温时盐度趋向于分散。这可能是由于流体运移到浅部时压力降低，导致流体中气体的逸失，致使流体浓缩，盐度增高。

图7 CO2-H2O三相包裹体th—x(CO2)关系图(据文献[8]修改)Fig.7 Curves of total th—x(CO2)of three-phase CO2-H2O inclusions (Modified from Ref.[8])

图8 包裹体均一温度—盐度散点图Fig.8 Diagrams of homogenization temperature—salinity of fluid inclusions

4.2 成矿温度

一般认为，在不混溶包裹体群中，纯H2O相的包裹体和纯CO2相的包裹体分别是从原先均匀的H2O相和CO2相流体捕获而得，包裹体捕获时的温度与实验室测得的均一温度相一致；而CO2-水溶液包裹体是从不混溶的CO2-H2O流体中同时捕获了H2O相和CO2相的包裹体，因此，实测的均一温度高于捕获温度[14,17]。如前所述，该地区金矿床石英中的富CO2包裹体和 H2O包裹体是从不混溶流体中捕获的两个端元，因此，可以利用它们的均一温度来估算流体捕获的温度。该矿床的流体捕获温度介于 170～310℃，为中低温。

4.3 成矿压力及深度

矿区的包裹体为 CO2-水溶液包裹体和水溶液包裹体，研究认为，这两种包裹体在相同物理条件下捕获，并且流体发生不混溶，因此采用等容线相交法估算其捕获压力。其中水端元密度由Ⅰ型包裹体计算得到，CO2密度由Ⅱ型包裹体计算得出。将两端元流体密度投影p—t图[18]上，如图9所示。由图9可看出，矿区的包裹体捕获压力介于85～154 MPa。

由流体压力换算成深度，受多种影响因素。孙丰月等[19]根据 Sibson断裂带的深度－流体压力垂直分带规律曲线，拟合出4段不同压力条件下的深度计算回归方程，当测得的压力p为40～200 MPa，H=0.086 8/(1/p+0.003 88)+2，由此估算出成矿深度为 7.5～10.4 km。

4.4 矿床成因

图9 H2O和CO2体系联合p—t图解(据文献[18]修改)Fig.9 p—t diagrams of H2O-CO2 system(Modified from Ref.[18])

矿区成矿流体具有低密度、低盐度和富CO2的特点，并且发育有硅化、绢云母化和铁白云石化和黄铁矿化，说明成矿热液富硅、含钠、钾并存在着铁、硫，绢云母化和黄铁矿化的存在表明成矿流体呈酸性。CO2流体与金矿化有着密切的关系，CO2是一种弱酸，它可以对成矿流体的 pH值起到缓冲调节作用[20]。PHILLIPS等[21]通过研究比较富CO2流体(10%CO2)和贫 CO2流体(0.1%CO2)的含金性，提出金易被富 CO2流体所搬运。流体中CO2的来源可能有以下几种：幔源、下地壳中高级变质流体(麻粒岩相、榴辉岩相等)和岩浆热液。根据李碧乐等[7]通过对矿区Ⅰ号矿脉流体包裹体中氢、氧同位素的研究，显示成矿流体主要为岩浆流体。矿区的流体发生不混容，金的沉淀与不混容作用有关。据研究当 CO2-H2O流体发生不混溶作用时有大量CO2溢出，CO2的流失使得成矿溶液的CO2逸度和O2逸度降低，酸碱度升高。同时由于气相的分离要消耗能量，溶液的温度必然随着气相的分离而降低[22]。此时成矿热液中金溶解度将大大的降低，从而导致金的快速沉淀并形成矿。

矿区的流体包裹体特征与邻近的五龙沟金矿相似，气相成分都为H2O和CO2，两个矿床都产在区域断裂的次一级断裂中。五龙沟金矿成矿年龄为 236.5 Ma[23]，为印支晚期，矿区的矿体赋存在晚华力西—印支期的岩体的裂隙中，应与五龙沟金矿成矿年龄相似，为印支晚期。

矿区在华力西-印支构造活动期间，经历了巴颜喀拉洋壳向东昆仑地区斜向俯冲，致使东西向区域型大断裂发生左旋压扭性活动，并使得大量的NW向压性线性构造在昆中和昆南断裂带两侧形成，且多具有韧性变形作用和切割深、多期活动的特点。洋壳的俯冲作用同时使东昆仑在华力西-早印支期岩浆活动强烈，火山喷发和岩浆入侵，构成了昆中花岗质杂岩带的主体。而到印支晚期，东昆仑地区壳-幔相互作用强烈，地幔岩浆底侵作用明显，伸展体制逐渐变为该地区主要的构造体制，同时富含CO2和部分成矿物质的地幔流体沿着深大断裂上侵，在此运移过中伴随有壳幔物质交换，成矿物质进一步得到萃取，最终形成含矿流体。含矿流体进入地壳浅部，由于大气降水的混入和温度、压力改变以及流体发生不混溶，致使流体的pH值、Eh值等物理化学条件发生改变，成矿物质在阿斯哈花岗闪长岩体中一系列NE向展布的张性裂隙扩张部位沉淀富集。

5 结论

1)矿区内矿体主要赋存在花岗闪长岩体的北北东和北西向破碎蚀变带中。成矿作用分为热液成矿期和风化成矿期，其中热液成矿期可以分为3个阶段：石英硫化物阶段，铁白云石硫化物阶段，石英铁白云石阶段。

2)矿区的流体包裹体主要有水溶液两相和 CO2-水溶液三相包裹体两种类型。流体的盐度为0.22%～14.76%，为低盐度；均一温度为170～381 ℃，为中低温。矿区成矿流体具有低密度、低盐度和富CO2的特点，并在成矿过程中流体发生了不混容现象。

3)矿区流体的捕获温度为170～310 ℃，属于中低温。成矿压力为85～154 MPa，换算成矿深度为7.5～10.4 km，属于中成深度。

4)阿斯哈金矿与区内晚华力西—印支期造山作用密切相关，随着巴颜喀拉洋俯冲、闭合，到印支晚期该地区发生了强烈的壳-幔相互作用，富 CO2和部分成矿物质的地幔流体沿着深大断裂上侵，萃取成矿物质，并在矿区一系列NE向展布的张性裂隙扩张部位沉淀成矿。

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