河南祁雨沟金矿临界-超临界包裹体特征及成矿流体演化

熊索菲，姚书振，宫勇军，何谋春，2，祁冬梅，向 鹏

1.中国地质大学资源学院，武汉 430074 2.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，武汉 430074 3.中国地质大学地球科学学院，武汉 430074 4.中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205

河南祁雨沟金矿临界-超临界包裹体特征及成矿流体演化

熊索菲1，姚书振1，宫勇军1，何谋春1，2，祁冬梅3，向 鹏4

1.中国地质大学资源学院，武汉 430074 2.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，武汉 430074 3.中国地质大学地球科学学院，武汉 430074 4.中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205

河南省祁雨沟金矿床位于华北地块南部熊耳地体东北缘，是我国典型的角砾岩型金矿。该矿床临界-超临界流体包裹体的发现对研究成矿流体演化及成矿机制有重要意义。包裹体岩相学、显微测温以及激光拉曼显微探针(LRM)研究显示，祁雨沟J4角砾岩筒中发育临界状态均一的包裹体富含CO2，这些包裹体出现在第Ⅰ、Ⅱ成矿阶段，并且在金品位最高的400-460中段出现最为集中，对成矿有明显的指示作用。临界-超临界流体来自富含挥发分的高氧化状态岩浆的出溶作用。流体演化先后经历了高氧化状态的岩浆-流体体系→临界-超临界流体体系→H2O-NaCl和CO2-H2O流体体系→低盐度的H2O-NaCl流体体系→H2O流体体系。临界―超临界流体体系在383.7～387.2 ℃发生了沸腾作用，沸腾作用可能是祁雨沟金矿J4岩筒中成矿物质沉淀的重要原因之一。

祁雨沟金矿;成矿流体;流体包裹体；临界-超临界流体;熊耳山地区

0 引言

祁雨沟金矿位于我国著名的熊耳地体矿集区内，是典型的隐爆角砾岩型金矿。长期以来多个单位和学者对于该金矿床的矿床地质特征、岩石化学、成岩成矿年龄、流体包裹体特征等方面做了大量的研究工作，取得了丰富的成果[1-7]。本矿床流体包裹体研究较为深入，学者们[3-6]对各成矿阶段包裹体均一温度、盐度、化学成分、氢-氧同位素组成进行了测试分析，发现早阶段流体具有岩浆水的特征,其后逐渐有大气降水的混入。

卢欣祥等[8]整理前人测温数据，推测祁雨沟金矿床沸腾包裹体属临界-超临界流体包裹体。但迄今为止，尚未找到有临界-超临界流体参与祁雨沟金矿成矿的直接证据。祁雨沟金矿存在临界-超临界流体吗？如果存在这种流体，它对祁雨沟金矿成矿又有什么作用？成矿流体又是如何形成与演化的？针对这一系列科学问题，笔者在祁雨沟J4角砾岩筒各中段密集采样，通过矿物流体包裹体显微测温，发现祁雨沟矿床中的部分流体包裹体具有临界均一的特征，这些包裹体能够反映临界-超临界流体的特征。这一新发现对于研究隐爆角砾岩型金矿的成矿机制具有重要意义。

1 区域地质背景

祁雨沟金矿床位于华北地块南部成矿带华熊台缘坳陷成矿亚带的熊耳山-外方山成矿区。熊耳山地区出露地层一般从下至上可以分为3个构造层：下层为新太古界太华群深变质岩系，它构成了前寒武纪的结晶基底；中层为古元古界长城系熊耳群浅变质火山岩系和中元古界蓟县系官道口群浅海相碎屑-硅镁质碳酸盐岩系；上层是不整合堆积于太华群、熊耳群之上的中-新生界洪积-冲积相与河湖相碎屑沉积物。

区域岩浆活动具有多期次和多类型的特点，岩浆作用贯穿本区整个地质演化过程，主要集中在太古宙、中元古代和中生代，按其形成时代可划分出3个不同的岩浆旋回[9-11]：1)太古宙晚期岩浆旋回；2)中元古代岩浆旋回；3)燕山期岩浆旋回。其中，燕山期岩浆岩侵位于太华群变质岩和熊耳群火山岩之中，主要为花山岩体和五丈山岩体，其次是一些小斑岩体、岩株和岩脉，其侵位时代主要集中在晚侏罗世和早白垩世(157～131 Ma)，与该地区的成矿作用关系密切[12-15]。

区域内断裂构造极为发育，主要有近东西向的马超营断裂和北东向的康山-七里坪断裂、马园-陶村断裂等，以及与这些断裂构造平行发育的次级断裂构造。断裂构造往往多期活动特征明显，对熊耳山地区的岩浆活动和矿产分布有不同程度的控制作用。此外，龙脖-花山背斜贯穿熊耳山地区，轴向近东西，核部为太华群基底，两翼均为熊耳群火山岩系。

2 矿床地质特征

矿区出露的地层主要为太古宇太华群(ArTh)石板沟组，主要岩性为黑云斜长片麻岩，少量混合片麻岩和斜长角闪岩；次为中元古界熊耳群(Pt2Xl) ，主要岩性为安山岩(杏仁状安山岩)和安山玢岩；以及新近系(N)和第四系(Q)碎屑沉积物(图1)。祁雨沟地区广泛发育隐爆角砾岩体构造，金矿区及外围地区共发现32个隐爆角砾岩体，并具有“成串”“成群”分布的特点，自东向西可以分为王庄-陶村、杨河-雷门沟、安沟-黄水庵、三人场-沙土洼4个角砾岩带。角砾岩体的规模大小不一,长轴一般150～650 m,短轴40～300 m,面积0.008～0.180 km[7]。

图1 祁雨沟矿区地质简图(据文献[16]修编)Fig. 1 Geological map of the Qiyugou deposit(modified from reference[16])

作为本次研究重点的J4角砾岩体位于祁雨沟矿区美沟壕(图2)，在平面上呈纺锤状，剖面上呈筒状，岩筒与围岩界线较为清楚，长轴走向71°，长420 m，宽180 m，出露面积0. 058 km2，延深大于700 m，在地表出露标高为635 m左右，现已开采至310 m标高。角砾成分自上而下具有一定的分带性：上部以安山岩角砾为主，中部以复合成分角砾岩居多，下部片麻岩角砾和斑岩角砾占主导地位。角砾绝大多数呈棱角状和次棱角状，少数呈长椭圆状和次圆状。片麻岩角砾大小变化较大，可见粒径大于10 m的片麻岩角砾，小的可以1 cm左右；安山岩角砾、角闪岩角砾和斑岩角砾的粒度一般为5～50 cm。J4角砾岩体蚀变普遍发育，主要有绿泥石化、绢云母化、绿帘石化、钾长石化、硅化、黑云母化和碳酸盐化。在J4角砾岩体内部(图2)，矿化明显分成两段：在角砾岩体上部(500 m标高以上)，矿化主要以脉状矿化为主，角砾类型主要为片麻岩角砾+安山岩角砾+角闪岩角砾(少量)；在角砾岩体下部(500 m标高以下)矿化主要以胶结物矿化为主，角砾类型主要为片麻岩角砾+花岗斑岩角砾+角闪正长岩角砾(少量)。

矿区内中生代岩浆岩活动强烈，并集中在燕山期。矿区内出露有花岗斑岩、二长花岗斑岩、花岗岩、辉绿岩和角闪正长岩等。其中，与成矿关系密切的花岗斑岩主要呈小岩株的形式产出，在J4角砾岩筒的周围以及岩筒边部和中下部亦常见花岗斑岩体。在J7和J4角砾岩筒中见有二长花岗斑岩，其中，J7中的岩脉被辉钼矿石英脉穿切，而在J4中二长花岗斑岩脉则截切了矿化的破碎蚀变带[16]。按照岩体间的切割关系可以发现出露在祁雨沟的岩浆岩的活动顺序由早到晚是：角闪正长岩→花岗岩→花岗斑岩→二长花岗斑岩。辉绿岩墙早于花岗岩形成，但与其他岩体间未见直接接触关系。

本次研究根据露头及坑道中矿物组合以及脉体之间的穿插关系，将热液期划分为4个阶段：

1)钾长石-石英阶段。主要产出形式为钾化-硅化脉，或者是钾长石-石英胶结物充填于角砾之间，含少量黄铁矿等硫化物，又或者沿着角砾边缘交代。

2)石英-黄铁矿阶段。该阶段矿物组合主要为石英和黄铁矿，黄铁矿颗粒呈自形立方体出现，黄铁矿颗粒较大。此阶段成矿物质开始富集，有少量的金产出。

3)金-多金属硫化物阶段。该阶段主要是黄铁矿+黄铜矿+方铅矿组合，含少量石英，此阶段是主要成矿阶段。硫化物多呈低角度的密集“脉线”产出，充填于构造裂隙中或作为胶结物产出。

4)石英-方解石阶段。该阶段方解石大量形成，含有部分石英和硫化物。在岩筒中下部见有延续较稳定的方解石粗脉，在顶部方解石多与硫化物一起充当胶结物，或形成粗大的方解石晶体。

此外，矿床形成后受到表生氧化作用改造，引起Au的再富集。

3 流体包裹体特征

3.1 样品采集及研究方法

图2 J4角砾岩体第7勘探线剖面图(据文献[17]修编)Fig. 2 No. 7 exploration profile of J4 breccia pipe(modified from reference[17])

本次流体包裹体研究采集的样品主要为含矿石英脉以及各种角砾之间的含矿胶结物。一共制备包裹体测温片41片，经包裹体岩相学观察后，挑选出适合测温的31片进行流体包裹体显微测温研究。实验在中国地质大学(武汉)重点实验室红外-显微测温实验室完成。所用的显微镜为德国ZEISS公司生产的Axioskop和Zeiss TR型号的显微镜，其放大倍数100～ 1 000倍，包裹体观察时选用的放大倍数为100～500倍，冷热台测温时选用的放大倍数一般为500倍。实验所用的冷热台是Linkam THMS 600 型冷热台，其温度控制范围为-196～ 600 ℃，其中在-120～-70 ℃范围内的测定误差控制在±0.5 ℃，-70～100 ℃范围内的测定误差控制在±0.2 ℃，100～500 ℃范围内的测定误差控制在±2 ℃。实验前，用美国FLUID INC公司的人工合成流体包裹体标准样品对冷热台进行校正，确保实验数据的精确性。富H2O流体包裹体的盐度是利用冰点数据，根据Potter和Brown[18]、Hall等[19]、卢焕章等[20]、刘斌等[21]的经验公式计算得到；密度根据经验公式求得；CO2型包裹体盐度则根据CO2笼形化合物熔化温度，利用Roedder[22]提出的公式计算获得。

单个包裹体气相成分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进行。使用Renishaw RM-1000型激光拉曼光谱仪,光源为514.5 nm氩离子激光器,狭缝为25 μm,计数时间30 s,扫描范围为1 000～3 800 cm-1。

3.2 流体包裹体岩相学特征及显微测温研究

包裹体岩相学观察发现，含矿石英脉以及各种角砾之间的含矿胶结物中发育大量原生包裹体、假次生包裹体以及次生包裹体，这些包裹体成群成带分布，少数呈孤立分布，包裹体大小为1～35 μm，包裹体形状一般为近圆形、椭圆形、负晶形和不规则形。

a．石英内孤立分布的原生包裹体；b.呈带状产出的原生包裹体沿着方解石的生长环带定向产出；c. 石英内线性分布的假次生包裹体；d. 石英内切穿寄主矿物的次生包裹体。L.液相；V.气相；Qz.石英；Cal.方解石。图3 不同成因类型的流体包裹体Fig.3 Characteristics of fluid inclusions from different formations

祁雨沟矿床原生流体包裹体一般体积较大，主要表现为2种产状：1)呈孤立状随机分布于石英或方解石晶体内(图3a)；2)呈带状定向分布于石英或方解石生长环带内 (图3b)。假次生包裹体在祁雨沟矿床中也时常能够见到，通常呈线形集合体状分布于寄主矿物的晶体内，是流体充填矿物生长过程中出现的微小裂隙而形成；该类包裹体的形态与次生包裹体相似，但其成分往往与原生包裹体一致(图3c)。次生流体包裹体在祁雨沟矿床也非常发育，这类包裹体往往体积较小，通常呈线状切割寄主矿物，是寄主矿物形成之后的热液活动的表现(图3d)。

根据室温下(20 ℃)包裹体的物理相态可将其分5类，5类包裹体普遍存在于J4角砾岩筒的各个中段(340中段、400中段、460中段、540中段和580中段)：

1)气液包裹体(L+V型)：包括气液比V/(L+V)<50%的富液相包裹体和气液比V/(L+V)>50%的富气相包裹体，其中以富液相包裹体占多数。这类包裹体一般以圆形、近圆形、椭圆形、近椭圆形、负晶型和不规则形态产出，大小一般2～10 μm，有些能达到30 μm以上,经常成群出现(图4)。

图4 祁雨沟金矿主成矿阶段流体包裹体显微照片Fig.4 Microphotographs of fluid inclusions formed in major metallogenic stage in the Qiyugou deposit

2)纯气相包裹体(V型)：一般呈黑色，透明度较低，边缘粗黑，数量较少，大小一般为4～10 μm，有的可以达到15 μm(图4b)。

3)纯液相包裹体(L型)：这类包裹体呈无色透明状，大小一般1～4 μm，有些可以达到10 μm，在次生包裹体当中出现较多(图4a)。

4)富含CO2包裹体(C型)：这种包裹体在室温20 ℃时可以看见三相(含CO2)CO2(g)+ CO2(L)+H2O(L)包裹体。 CO2(g)+ CO2(L)的体积分数可以达到60%以上。这类包裹体一般以孤立状态产出，但有时也会呈带状形式产出(图4d,e)。也可见到少量富CO2两相包裹体存在，形式为CO2(g)+CO2(L)。

5)含有子矿物的多相包裹体(S型)：这类包裹体在有些测温片内还会成群出现，有时还会出现几个子矿物存在于同一个包裹体中的情况，含有子矿物的包裹体形态以椭圆形和不规则形状为主。其中出现的子矿物有石盐、方解石、赤铁矿、黄铁矿和黄铜矿等(图4f)。

区分不同成矿期次的流体包裹体，对研究各个阶段成矿流体特征及其演化是非常重要的[23-25]。通过对测温片内流体包裹体的详细观察发现，不同成矿阶段的矿物流体包裹体有所差异性，主要表现为：第I阶段流体包裹体以L+V型和S型的包裹体为主，可见少量V型包裹体；第II阶段L+V型、C型、V型和S型的流体包裹体均有出现，以L+V型居多；第III阶段主要出现L+V型和少量C型流体包裹体；第IV阶段流体包裹体主要以L型为主，可看到L+V型包裹体产出。

祁雨沟矿床的显微测温结果表明：从第I阶段到第IV阶段，流体包裹体的均一温度集中范围依次为409.3～506.3 ℃(平均446.9 ℃) →303.6～442.8 ℃(平均370.0 ℃) →251.6～344.0 ℃(平均291.9 ℃)→121.8～254.6 ℃(平均192.3 ℃)，呈现出逐渐降低的趋势；成矿流体的盐度(w(NaCl))范围分别为17.1%～20.9 %(平均18.6 %)→6.2%～20.1 % (平均12.2 %)→1.4%～17.1 % (平均10.5 %)→1.4%～12.8 % (平均5.0 %)，同样呈现出逐渐降低的趋势。

3.3 祁雨沟临界-超临界包裹体特征及显微测温研究

祁雨沟金矿中的包裹体非常丰富，按照均一相态可以将它们分为均一为液相的包裹体、均一为气相的包裹体和临界均一的包裹体。祁雨沟J4含矿角砾岩筒是本次采样最密集的角砾岩筒，实测包裹体均一温度304个。其中，呈临界均一状态的包裹体有30个(表1)，这些包裹体集中出现在第Ⅱ成矿阶段，在第Ⅰ成矿阶段也有少量出现。

施立达[26]研究指出：1)临界包裹体是在成矿流体处于临界或超临界状态下形成的一种流体包裹体；2)临界包裹体是在流体体系必须达到临界温度和临界压力的条件下，流体密度(比容)在一定值时(临界体积)才能形成。温度、压力、体积3个临界值如有一个达不到，其他2个再大也形成不了临界包裹体；3)一般的气液包裹体，不能可靠地反映出它们形成时成矿流体的相态。因此研究临界包裹体对于研究成矿流体的相态、温度、压力都有重要的作用。

祁雨沟金矿临界均一的包裹体有以下特征：在加热过程中，气液比基本保持不变，气相和液相体积也保持不变；当加热到一定温度时，气相和液相的界面逐渐模糊，最后消失，达到临界均一状态，其中有个别在常温下(25 ℃)为含CO2三相包裹体。采自祁雨沟J4角砾岩筒340中段的QYG-037b样品中的临界包裹体，显微测温加热至均一状态的过程见图5。通过单个流体包裹体的激光拉曼光谱分析表明，该临界包裹体的气相成分主要是CO2，其特征峰值为1 283 cm-1和1 386 cm-1(图6)。

表1 祁雨沟金矿临界均一包裹体显微测温结果

a . 8.0 ℃时，包裹体气泡边缘清晰、粗黑；b. 17.5 ℃时，包裹体气泡中心变透明；c. 365.0 ℃时，包裹体体积基本无变化，气液比无变化；d. 384.5 ℃时，包裹体气泡边界逐渐变模糊；e. 389.2 ℃时，包裹体气相和液相的界面逐渐消失；f. 390.6 ℃时，包裹体临界均一。图5 临界包裹体均一过程(QYG-037b)Fig.5 Homogenization of critical fluid inclusion (sample QYG-037b)

图6 临界包裹体成分激光拉曼分析谱图Fig.6 Laser Raman spectra of critical fluid inclusion

临界-超临界包裹体集中出露在J4角砾岩筒中金品位最高的400-460中段，在接近地表的580中段以及祁雨沟620采场基本未出现，详见显微测温数据(表1)。已发现的临界包裹体完全均一的平均温度为366.8 ℃。其中，各中段完全均一的平均温度：340中段389.7 ℃，400中段388.2 ℃，460中段344.6 ℃。

SMI.硅酸盐熔体包裹体；V+L.气液两相流体包裹体；C型.富含CO2流体包裹体。图7 石英斑晶内熔体包裹体与流体包裹体共存Fig.7 Melt inclusion and fluid inclusion in quartz phenocryst

3.4 熔体包裹体

熔体包裹体是岩浆岩矿物生长过程中捕获的岩浆珠滴，可分为晶质包裹体和非晶质包裹体。采自祁雨沟金矿340中段的QYG-111样品为花岗斑岩，石英斑晶有一定程度的溶蚀，呈蠕虫状、港湾状(图7a)；石英斑晶中的非晶质熔融包裹体固相主要为玻璃，由于脱玻化作用，酸性玻璃脱玻化后呈现出浅褐色(图7b)。在石英斑晶内还可见到晶质熔体包裹体，透明度较好(图7c)。可以见到熔体包裹体与流体包裹体(V+L型和C型)共存的现象(图7b,c)。

4 讨论

4.1 超临界流体对成矿的指示作用

超临界流体是指处于临界温度(Tc)、临界压力(pc)之上的一种可压缩的高密度流体。超临界流体分子间力很小,类似气体，而密度则很大,接近液体,是一种气液不分的状态,其溶解能力和萃取能力大为提高，超临界流体的黏度(η)、扩散系数分别是液体的1%和100倍,具有良好的传导特性[27]。临界-超临界流体具有超高的溶解能力和渗透性，可以从含有大量金属元素的岩浆中萃取出成矿元素。

流体组分决定临界均一温度的高低，水和CO2临界参数分别为:Tc=374.2 ℃,pc=22.1 MPa和Tc=31℃,pc=7.4 MPa，即若流体由纯水组成，它的临界均一温度是374.2 ℃，随着流体含盐度和CO2的改变，临界均一温度在一定范围内波动[26]。在460中段的样品QYG-045a的测温结果显示，存在沸腾包裹体，沸腾温度为383.7～387.2 ℃。这与400中段临界包裹体完全均一温度388.2 ℃接近。祁雨沟J4岩筒中沸腾包裹体应属于临界-超临界流体体系。400中段临界包裹体均一温度区间变化比较大，应该是临界-超临界开始沸腾的表现。460中段临界包裹体完全均一的平均温度已经下降为344.6 ℃，这证明在400-460中段，流体在发生沸腾作用后温度明显降低。沸腾作用的发生促使临界-超临界流体从深部萃取出来的成矿元素搬运至400-460中段时沉淀，从而使400-460中段成为J4角砾岩筒中金品位最高的中段。因此，临界-超临界流体包裹体的出现部位对成矿有明显的指示作用。祁雨沟临界-超临界流体温度变化区间较大，主要受到盐度和CO2因素的控制，排除其他成分的影响，可以简化认为祁雨沟是NaCl-H2O-CO2流体体系。

祁雨沟J4角砾岩筒中已发现的临界包裹体完全均一的平均温度为366.8 ℃，其中各中段完全均一温度的平均值为：340中段(389.7 ℃)→400中段(388.2 ℃)→460中段(344.6 ℃)。临界-超临界流体在运移过程中随着标高增加，温度有逐渐降低的趋势，证明流体的热源来自于深处。临界-超临界包裹体的存在与流体的温度及压力有非常密切的关系，随着流体接近原始地表，压力和温度逐渐减小，使得临界-超临界包裹体转变为非临界包裹体。

临界-超临界包裹体集中出露在J4角砾岩筒中金品位最高的400-460中段，因此临界-超临界流体的沸腾作用可能是祁雨沟J4岩筒中成矿物质沉淀的重要原因。

4.2 成矿压力

在不混溶或沸腾体系中流体圈闭压力可根据气体最后消失均一的包裹体显微测温数据进行估算，但估计的压力和形成深度只是近似值，实际上要准确估计成矿压力和深度是比较困难的，因为流体包裹体圈闭可能在静水压力和静岩压力环境之间变化[28-29]。本次研究发现存在临界包裹体，祁雨沟矿床中的临界包裹体中的临界均一温度为310.1～432.3 ℃，平均温度366.8 ℃。对于临界包裹体，可以从相应体系的相图中，用临界均一温度查定出流体的临界压力。如果包裹体在临界条件下形成，临界压力即是包裹体捕获压力。因此，按照临界均一温度在临界曲线找到相应的温度，再往纵坐标上投点，即可以知道包裹体捕获的压力(图8)。祁雨沟金矿中临界包裹体对应的压力估算值为24～37 MPa。

图8 祁雨沟金矿临界包裹体的压力估算相图(底图据文献[29])Fig.8 Pressure estimates for critical fluid inclusions of the Qiyugou gold deposit(based on map reference[29])

4.3 临界-超临界流体来源及演化

在祁雨沟J4角砾岩筒的含矿角砾岩中发现含有赤铁矿子矿物的流体包裹体(图9)，赤铁矿子矿物激光拉曼谱图见图10，同时也发现有少量自形磁铁矿，磁铁矿在岩浆结晶分异过程中形成。含有赤铁矿子矿物的流体包裹体出现在成矿第Ⅰ阶段，说明在祁雨沟金矿形成初期应该是处于高氧化状态的岩浆-流体体系。地幔熔融产生具高氧逸度的岩浆，是金属进入岩浆起决定性作用的条件[30-31]。正是金属大量进入岩浆，为祁雨沟金矿形成提供了物质基础。

花岗岩浆分异出富挥发分熔体-流体的过程是成矿元素自岩浆迁移、最终富集一定程度形成成矿流体的关键。岩浆在分异出富挥发分熔体-流体的过程中，产生出不同种类的熔体和流体包裹体[32-35]。同时，富含挥发分的岩浆中出溶的成矿流体可能是一种超临界流体[36-37]，它具有超高的溶解能力和超强的渗透性。祁雨沟金矿J4角砾岩筒中的石英斑晶中可见熔体包裹体和流体包裹体共存，超临界包裹体的存在都表明成矿流体可能是从岩浆中分异出来的。这些现象在冈底斯斑岩铜矿带冲江铜矿也有发现[38]。

Hem.赤铁矿;Hal.石盐; Syl.钾盐。图9 含赤铁矿子矿物的流体包裹体Fig.9 Fluid inclusions bearing daughter mineral

图10 赤铁矿子矿物激光拉曼分析谱图Fig.10 Laser Raman spectra of daughter mineral(hematite) in fluid inclusions of quartz

氧化环境下的硫元素主要以S6+形式存在，磁铁矿的结晶产生还原S会促使岩浆中含金流体释放[31，39]，成矿流体演化过程中氧逸度变化可能是铜、金沉淀的重要控制因素之一。但是对于金矿储量可达到40 t的祁雨沟矿床来说，应有超大量磁铁矿结晶产生的还原性的硫才有可能促使大量的铜、金沉淀，而在祁雨沟金矿中发现的磁铁矿的含量较少，不足以提供所有的还原性S，因此磁铁矿结晶不是导致祁雨沟的成矿流体氧逸度发生变化的最主要原因。徐丽萍等[40]发现超临界水中氧逸度的变化与温度有明显的相关性，温度较高时超临界水中的氧逸度值可维持较高水平，当温度降低时氧逸度值降低。可以推测，成矿流体温度降低是导致氧逸度降低的重要原因。成矿流体冷却、沸腾作用和氧逸度变化，促使祁雨沟金矿成矿物质发生沉淀。

同位素数据也显示了祁雨沟流体与岩浆体系密不可分：1)H-O同位素显示成矿流体趋势演化为岩浆水(早阶段)→岩浆水+大气水的混合水(中阶段)→大气降水(晚阶段)[3，6]；2)C同位素总体与地幔或火成岩类似，表明成矿流体CO2可能主要来自岩浆系统[40-41]; 3)S同位素研究表明祁雨沟金矿硫化物具有陨石硫特征，也表明矿石硫主要来自岩浆-流体成矿系统[4, 42]。综上所述，祁雨沟金矿中的临界-超临界流体来源于岩浆系统，可能是富含挥发分的岩浆出溶作用形成。

祁雨沟角砾岩型金矿的流体演化先后经历了高氧化状态的岩浆-流体体系→临界-超临界流体体系→H2O-NaCl和CO2-H2O流体体系→低盐度的H2O-NaCl流体体系→H2O流体体系。在花岗斑岩浆沿构造薄弱带侵位地壳浅部冷凝的过程中，逐步形成相对封闭的构造环境，下部岩浆房内岩浆出溶作用形成临界-超临界流体，并且逐渐汇集在顶部。大量挥发分聚集在封闭的岩浆房顶部，使得岩浆房的压力增加。内压大于外压，发生隐爆作用，形成角砾岩体及其外围和顶部的裂隙带。成矿流体进入第Ⅰ成矿阶段，围岩蚀变主要是硅化、钾化，并且有少量临界-超临界包裹体保留。此后，临界-超临界流体携带成矿物质继续向上运移。在上移过程中流体的压力和温度发生变化，使得临界-超临界流体转变为非临界流体。压力的突然减小使临界-超临界流体体系在383.7～ 387.2 ℃发生了沸腾作用，分离出H2O-NaCl体系和CO2-H2O体系。H2O-NaCl体系主要表现为V+L型包裹体(富液相)和S型包裹体(含NaCl子矿物)；CO2-H2O体系主要表现为C型包裹体和V+L型包裹体(富气相)。此流体体系对应第Ⅱ成矿阶段，成矿流体沿着角砾岩空隙及裂隙充填交代，发生硅化和黄铁矿化。随后进入第Ⅲ成矿阶段，热液持续进入角砾岩体和外围裂隙带中并和围岩发生物质交换，发生硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化和绿帘石化等，从而使成矿物质进一步富集，该阶段流体主要为H2O-NaCl体系，流体包裹体为V+L型(富液相)。随着地下水和雨水的加入，成矿流体逐渐转变为以H2O为主要成分，矿物流体包裹体为L型纯液相或者低盐度V+L型(富液相)。成矿物质在运移过程中也受到了地层碳的混合，发育以粗大方解石脉为代表的第Ⅳ成矿阶段。随后再经过地质剥蚀作用形成现在的祁雨沟金矿床。成矿流体演化过程见表2。

表2 成矿流体演化过程与矿化蚀变的关系

5 结论

1)祁雨沟金矿存在临界-超临界包裹体，这些包裹体集中出现在第Ⅱ成矿阶段，在第Ⅰ成矿阶段也有少量出现。通过单个流体包裹体的激光拉曼光谱分析表明临界均一的包裹体含有CO2。临界-超临界包裹体与流体的温度及压力有非常密切的关系，已发现的临界包裹体完全均一的平均温度为366.8 ℃，其中各中段完全均一的平均温度如下：340中段389.7 ℃，400中段388.2 ℃，460中段344.6 ℃，压力估算值为24～ 37 MPa。

2)祁雨沟金矿中的临界-超临界流体来源于岩浆系统，可能是富含挥发分的岩浆出溶作用形成。祁雨沟角砾岩型金矿的流体演化先后经历了高氧化状态的岩浆-流体体系→临界―超临界流体体系→H2O-NaCl和CO2-H2O流体体系→低盐度的H2O-NaCl流体体系→H2O流体体系。

3)临界-超临界包裹体集中出露在J4角砾岩筒中金品位最高的400-460中段，对成矿有明显的指示作用，临界-超临界流体的沸腾作用可能是祁雨沟J4岩筒中金属物质沉淀的重要原因之一。

野外工作期间得到了中国黄金金源公司,以及项目组丁振举教授、周宗桂教授和周汉文教授的热心指导；在样品处理过程中陆建培老师、胡新露博士和范寿龙硕士鼎力相助；成文过程中曾与李占轲博士、江满容博士、曹晓峰博士、刘艳荣博士和梅微博士进行有益探讨。在此一并致以衷心的感谢。

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Critical-Supercritical Fluid Inclusions Characteristics and Ore-Forming Fluid Evolution of Qiyugou Gold Deposit, Henan Province

Xiong Suofei1,Yao Shuzhen1,Gong Yongjun1, He Mouchun1，2,Qi Dongmei3,Xiang Peng4

1.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China2.StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessandMineralResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China3.FacultyofEarthSciences，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China4.WuhanCenterofGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSuruey,Wuhan430205，China

The Qiyugou gold deposit in Henan Province, located in the northeastern Xionger metallogenetic district, southern margin of the North China craton, is a typical breccia pipe-type deposit. Discovering of critical-supercritical fluid inclusions is important to study ore-forming fluid evolution and metallogenic mechanism. Petrography, microthermometry and laser Raman microprobe (LRM) of fluid inclusions in the samples from the J4 breccia of Qiyugou deposit were analyzed. The research shows that the critical-supercritical fluid inclusions exist in stage Ⅱ(mainly) and stage Ⅰ. Laser Raman spectroscopy analysis suggests this kind of fluid inclusions contain CO2. Critical-supercritical fluid inclusions are mostly included in the samples collected from the elevation of 400-460 m in the J4 breccia pipe, where occurs a certain prospect with a higher gold grade, thicker ore bodies and considerable reserves. Combined with existing fluid inclusion data, a conclusion can be drawn that the supercritical fluid come from magmatic-hydrothermal transitional processes and the magma system was rich in volatile constituent and high oxygen fugacity. The evolution process of ore-forming fluid can be listed as magmatic-hydrothermal system→critical-supercritical fluid(CO2-H2O-NaCl system)→vapor phase with low salinity (CO2-H2O system) and liquid phase with high salinity (H2O-NaCl system) →low salinity (H2O-NaCl system)→H2O System. The homogenization temperatures of the boiling fluid inclusion changes from 383.7 ℃ to 387.2 ℃. The fluid boiling played an important role in forming of the Qiyugou gold deposit.

Qiyugou gold deposit; ore-forming fluid; fluid inclusion; critical-supercritical fluid; Xionger metallogenietic district

10.13278/j.cnki.jjuese.201401110.

2013-07-21

全国危机矿山接替资源找矿项目(20089939)

熊索菲(1986-)，女，博士研究生，主要从事矿物学、岩石学、矿床学方面研究，E-mail:sophie_0913@foxmail.com

姚书振(1947-)，男，教授，主要从事矿床学及区域成矿学研究，E-mail:szyao@cug.edu.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201401110

P618.51

A

熊索菲，姚书振，宫勇军,等.河南祁雨沟金矿临界-超临界包裹体特征及成矿流体演化.吉林大学学报:地球科学版,2014,44(1):120-133.

Xiong Suofei,Yao Shuzhen,Gong Yongjun,et al.Critical-Supercritical Fluid Inclusions Characteristics and Ore-Forming Fluid Evolution of Qiyugou Gold Deposit, Henan Province.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(1):120-133.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201401110.