四川会理县天宝山铅锌矿流体包裹体地球化学特征

余　冲，魏美丽，胡广灿



四川会理县天宝山铅锌矿流体包裹体地球化学特征

余冲，魏美丽，胡广灿

(成都理工大学地球科学学院，四川 成都610059)

摘要：本文在对天宝山铅锌矿流体包裹体开展了系统的岩相学观察、包裹体均一法测温以及包裹体成分测定，结果表明，该矿床成矿温度较低，在120℃~160℃之间；含盐度也较低，介于5.11%~8.45%之间；流体密度为中—低密度流体；成矿压力范围为40~45Mpa，推出成矿深度约为1.5km~2.0km，该矿床形成于弱酸性还原环境。表明该铅锌矿具有浅成中—低温热液和盆地流体的特点，属于典型的密西西比型(MVT)铅锌矿。

关键词：流体包裹体；地球化学；密西西比型；四川天宝山铅锌矿

1引言

四川天宝山铅锌矿大地构造位置处于扬子地台西南缘、攀西裂谷东部，在小江—甘洛断裂带和箐河—程海断裂带之间的安宁河断裂带中。地层由基底和盖层两部分组成[1]。基底为前震旦系会理群，盖层由震旦系—中生界组成，与基底呈角度不整合接触关系。对于该矿前人在矿床成因、成矿条件、矿相学特征、构造控矿特征以及分散元素富集规律等方面都做了大量的研究。本文结合前人资料开展了流体包裹体岩相鉴定、温度测试及单个包裹体气相成分测定等实验，为深入研究天宝山铅锌矿提供了新的地球化学资料。

2矿床地质

天宝山铅锌矿床区内地层出露简单，从上到下分别为：第四系(Q)残坡积物，上三叠统白果湾组(T3bg)陆相砂页岩，中寒武统西王庙组(∈2x)砂岩，上震旦统灯影组(Z2d)白云岩，下元古界会理群天宝山组(Pttb)碎屑岩(图1)。

图1　四川会理天宝山铅锌矿矿区地质简图Fig.1　Geological Sketch Map of Tianbaoshan Pb-Zn Orefield in Huili，Sichuan

区内最主要的构造为断裂构造，以近南北向和近东西向为主，在区域性南北向边界断裂之间，有小规模北东、北西、近东西向断裂构造及产状平缓的层间剥离构造。本区最主要的导矿构造是南北向断裂，主要的容矿构造是东西向断裂。矿区内主要的岩浆岩为晋宁期花岗岩和晚二叠世峨眉山玄武岩及华里西期基性岩脉[5]。

矿床内目前分为四个矿段，包括天宝山矿段、新山矿段、马脖子矿段及水塘梁子矿段。各矿段构造切割明显，对矿体有一定破坏。其中主要研究区域为矿体规模最大的天宝山矿段，其分为Ⅰ号和Ⅱ号矿体(被辉绿岩脉切开，分为西北和南东向两个相对错位的矿体)，在深部尚有中—小型隐伏铅锌矿体。Ⅰ号矿体目前已被采空呈氧化状态，Ⅱ号矿体为主矿体，目前仍在开采中。其明显受不同性质构造的控制，产状在倾斜方向变化较大，形态不规则但相似，呈与层理斜交的脉状、圆柱状并向下出现部分分支(图2)。

图2　天宝山铅锌矿床29号勘探线剖面图(据王小春，1991)Fig.2　Section of Exploration Line 29 of Tianbaoshan Pb-Zn Deposit

天宝山矿床中原生金属硫化物以闪锌矿为主，其次为方铅矿、黄铁矿、黄铜矿等，次生矿物有菱锌矿和白铅矿等。脉石矿物主要有白云石、方解石和石英等。矿石结构主要有结晶结构、交代结构和应变结构等；矿石构造有角砾状、块状、脉状和浸染状构造等[6]。本区铅锌矿床原生矿石为同期不同阶段成矿作

用的产物，前人通过镜下对各光片的矿相学研究分析，大致可以将矿床成矿过程划分为沉积—成岩期、热液成矿期和表生期三个阶段[5]。

3流体包裹体地球化学特征

本次包裹体样品采集于天宝山Ⅱ号矿体2036、2064及2074三中段部分矿脉，以正在开采的2064矿段为主。测试中测温采取均一测温法和冰点测温法，单一包裹体的成分利用激光拉曼光谱仪测试。本次岩相学部分和测试工作分别在成都理工大学矿相学实验室和流体包裹体实验室进行。本次测试共磨制包裹体15片，最终挑选10件样品岩相学观察和实验数据测试，其中9个为石英包裹体片和1个为方解石片。

3.1　流体包裹体岩相学特征

天宝山铅锌矿床中的流体包裹体多数呈成群、成带分布，部分呈星散状，也有部分呈单个包裹体在镜下分布。本次所采集到的石英、方解石中的包裹体数量少、体积小，一般为1~10μm。包裹体类型单一，大部分为富液相包裹体。石英、方解石和硅化白云石等矿物中的含液包裹体多数为单一的液相包裹体和气液比为2~20%的气液包裹体，未见子矿物。包裹体数量少而个体小，一般小于10μm，形态一般以椭圆形和不规则形为主，少数为方形，未见子矿物(照片1)。

照片1　天宝山铅锌矿流体包裹体显微照片Photo.1　Microscopic Picture of Fluid Inclusion of Tianbaoshan Pb-Zn Deposita-镜下群状分布，形态不规则形包裹体；b-镜下单一分布，形态椭圆的包裹体；c-镜下单一分布，形态不规则包裹体；d-镜下呈串珠状分布，形态椭圆包裹体；e-镜下呈星散状分布，形态不规则、长条状包裹体

通过镜下观察，依照流体包裹体室温相态分类准则[7]天宝山铅锌矿床的流体包裹体基本类型可分为以下4类(照片2)：

纯液体包裹体，气液比小于10%，是类型最简单的包裹体，此类包裹体通常在相对较低的热液成矿温度下形成，镜下数量相对较多；

富液相的气液两相包裹体，气液比小于50%，均一到液相；

气液包裹体，该类型包裹体由盐水溶液及其蒸气组成，气液比较大，一般大于50%，少数可达55%左右，加热后仍然均一至液相；

富气相气液包裹体，均一到气相，主要产于成矿期次较早的早期石英矿物里，气液比大于50%，镜下少见。

根据镜下观测统计，天宝山流体包裹体主要类型为Ⅰ类和Ⅱ类。

照片2　天宝山铅锌矿流体包裹体类型Photo.2　Fluid Inclusion Classification of Tianbaoshan Pb-Zn Deposita-气液两相包裹体，气液比<20%；b-纯液相或气液两相包裹体，气液比20%~50%；c-纯液相或气液两相包裹体，气液比<20%；d-气液两相包裹体，气液比<20%；e-纯液相或气液两相包裹体，气液比<20%；f-纯液相或气液两相包裹体，气液比20%~50%。

3.2　包裹体显微测温研究

流体包裹体的显微测温工作于成都理工大学流体包裹体实验室完成，测试所用仪器为英国产Linkam LinkSys32型冷热台和日本产产尼康LV100P01偏光显微镜。升温降温速率控制在10℃/min~20℃/min，相变点附近控制在1℃/min以内。

3.2.1均一温度

通过实验和对数据筛选分析将均一温度分为三个温度区间：145℃~270℃ 、80℃~178℃、120℃~202℃，分别对应其沉积成矿期(Ⅰ)，热液成矿期(Ⅱ)和表生期(Ⅲ)三个成矿阶段。从总体看，该矿床石英脉中流体包裹体均一温度总体在80℃~275℃之间，大多数集中在120℃~220℃之间(图3)。峰值位于140℃~180℃，表明其成矿温度大约为160℃~180℃，为典型的低温热液矿床。

图3　石英流体包裹体均一温度直方图Fig.3　Histogram of Homogenization T of Fluid Inclusion in Quartz

同时，通过观察各阶段均一温度的峰值区间，发现在成矿Ⅰ期样品的均一温度普遍比成矿Ⅱ、Ⅲ期的高，其中成矿Ⅲ期又稍微比成矿Ⅱ期更高，但总体变化趋势不明显。成矿Ⅰ期中石英包裹体的均一温度为140℃~240℃，集中于200℃~240℃，峰值为200℃，显示出相对较高的热液温度。成矿Ⅱ期中石英包裹体的均一温度为80℃~200℃，集中于120℃~160℃，峰值为160℃，明显比成矿Ⅰ期更低，可以推断出在该成矿期，由于闪锌矿、方铅矿等低温成矿热液的加入，使得流体温度降低，说明该阶段为成矿的高峰期。成矿Ⅲ期中石英包裹体均一温度为100℃~220℃，集中于140℃~200℃，峰值160℃，相对于成矿Ⅱ期变化不明显，从峰值区间可以看出，此阶段闪锌矿、方铅矿等金属已经沉淀成矿，温度稍高于成矿期可能原因是由于成矿后期加入了其他温度较高流体。

3.2.2盐度

通过实验，天宝山铅锌矿床石英和方解石流体包裹体的冰点温度范围在-7.5℃~-2.7℃，主要范围在-3.8~-6.5。根据Hall等(1988)盐度公式计算盐度，计算结果范围(NaCleqv)在3.74%~11.10%之间，主要分布区间为5.11%~8.45%。流体的含盐度比较低，略高于海水，可能为地下热卤水。

图4　石英包裹体盐度直方图Fig.4　Histogram of Salinity of Fluid Inclusion in Quartz

通过对成矿期盐度区间的观察，发现成矿Ⅰ期盐度范围区间较广，在4.25%~8.25%之间，峰值区间为5.75%~6.50%；成矿Ⅱ期主要集中于6.25%~7.35%，峰值区间为6.25%~7.25%；成矿Ⅲ期相对于前两期出现了一个新的峰值，大致介于7.25%~8.00%之间(图4)，虽然总体变化并不明显，但也反映了成矿后期有流体加入，导致不同流体间以不同比例混合而发生了盐度的变化。

3.2.3密度

根据刘斌等[9]含盐度≤25wt%NaCl的NaCl-H2O溶液包裹体密度式，将均一温度带入求得天宝山铅锌矿床流体密度区间为0.57~0.99g/cm3，主要分布范围分布在0.75~0.85g/cm3，均值为0.85g/cm3，为中—低密度流体。其中，成矿Ⅰ期流体密度为0.53~0.92g/cm3，集中在0.75~0.85g/cm3，均值为0.86g/cm3；成矿Ⅱ期成矿流体密度为0.57~0.92g/cm3，集中在0.72~0.85g/cm3，均值为0.83g/cm3；成矿Ⅲ期流体密度为0.58~0.92g/cm3，集中于0.78~0.93g/cm3，均值为0.87g/cm3。三个成矿期次中流体的密度范围大致相当，均属于中—低密度的成矿流体。

3.2.4捕获压力及成矿深度

利用富液相两相包体所测得的密度和盐度，以及热液成矿期成矿物质的温度，根据列姆列英等(1961)的NaCl-H2O图解，结合前人推算出该地区的成矿温度区间为150~200℃[8-9]，估算出天宝山铅锌矿床富液相两相包裹体达到均一化所需的最大压力值区间为40~45Mpa，这一压力值大说明了该矿床为相对浅成的成矿环境。

综合前人对该地区该类型包裹体研究成果和川滇黔典型MVT铅锌矿中包裹体研究数据进行分析整合对比，并根据Haas(1971、1976)等人资料中的公式，采用 NaCl-H2O 体系的两相分界线的 T(温度)-P(压力)-H(深度)，对天宝山铅锌矿的成矿深度进行了初步估算。结果表明，该矿床的成矿深度大约位于当时地壳深度1.5km~2.0km，为浅成铅锌矿床，该结果符合众学者对于天宝山MVT铅锌矿床类型的定义。

3.3　包裹体成分

利用激光拉曼测试，对主成矿期所生成的各类组合中的石英样品中包裹体气相部分成分做定性分析(表1)，得出气相成分中，绝大部分都是H2O，还有少量CH4、N2，同时还有微量的H2、CO等气体。

表1　天宝山铅锌矿床石英流体包裹体激光拉曼测试数据表

表2　天宝山Ⅱ号矿体深色闪锌矿的流体包裹体成分(mg/10g)(据王小春，1990)

3.4　物化条件

由于之前得出的天宝山铅锌矿成矿流体主要为中—低盐度的NaCl-H2O体系，根据电离常数得出反应平衡常数①、②，再根据电离平衡原理得出③。联立前三式得出④(Kw为常数，具体数值查刘斌总结的不同温度、压力下的平衡常数Kw表[10]可知，mNaCl为溶质的摩尔浓度)，最后根据pH=-lg[H+]求出流体的pH值。将均一温度带入式子求出在5.53~5.72之间，均值为5.65，显示出弱酸性特征，因此推测天宝山铅锌矿床的形成环境为弱酸性。由于石英是在酸性环境中沉淀的，该结果从一定程度上解释说明了石英贯穿整个成矿阶段的原因。

①

②

[Na+]+[HCl]+[H+]=[Cl-]+[OH-]

③

④

对于低盐度的NaCl-H2O体系热液，可将其简化为简单纯水体系求解氧化还原电位Eh[10]，其精度可达到估算要求。通过logfH2=1/3logK1+0.10、logfO2=1/3logK1-0.20=logfH2-0.30求出氢逸度fH2和氧逸度fO2，再和前文得出的pH值和成矿温度一起带入Eh=-9.921·10-5T[1/2logK1-2/1logfO2+2pH](K1为常数，具体数值查刘斌总结的不同温度、压力下的平衡常数值K1表[10]可知)，即可估算出氧化还原电位Eh。经计算，Eh在-0.273~-0.184之间，均值为-0.238，呈还原性，该结果表明天宝山铅锌矿床形成环境主要为还原环境。

4结论

(1)天宝山铅锌矿矿床石英中的流体包裹体多数为单一的液相包裹体和气液比为2%~20%的气液包裹体，均一温度集中于120℃~220℃，成矿阶段温度较低，在120℃~160℃之间，峰值为160℃；w(NaCleqv)介于5.11%~8.45%，含盐度较低，略高于海水盐度，可能为地下热卤水；三个成矿期次中流体密度范围差别不大，主要分布范围为0.75~0.85g/cm3，均值为0.85g/cm3，为中—低密度流体。

(2)成矿压力变化范围为40~45Mpa，成矿深度大概为1.5km~2.0km，说明流体运移于较为浅成的环境中，为浅成铅锌矿床；流体的pH值在5.53~5.72之间，均值为5.65，为弱酸性；Eh值域区间为-0.273~-0.184，均值为-0.238，呈还原性，说明其主要形成环境为还原环境。

(4)天宝山铅锌矿床在控矿因素、热液性质和来源、成矿压力及深度等方面都具有密西西比型(MVT)铅锌矿的特点。

参考文献

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THE GEOCHEMICAL FEATURE OF FLUID INCLUSION IN TIANBAOSHAN PB-ZN DEPOSIT OF HUILI，SICHUAN

YU Chong，WEI Mei-li，HU Guang-can

(CollegeofGeosciences，ChengduUniversityofScience&Technology，Chengdu610059)

Abstract：In this paper，we put forward the fluid inclusion study result of Tianbaoshan Pb-Zn deposit，which shows the metallogenetic T is low(120~160 C°)，salinity low(5.11~8.45%)，fluid density middle-low，metallogenetic P40~45Mpa，inferred metallogenesis depth about 1.5~2.0km.It is formed in the weak acid reduction environment，characterized by hypabyssal middle-low T hydrothermal and basin fluid，belonging to the typical Mississippi valley-type Pb-Zn deposit.

Key Words：Fluid Inclusion；Geochemistry；Mississippi Valley-Type；Sichuan Tianbaoshan Pb-Zn Deposit

中图分类号：P595

文献标识码：A

文章编号：1004-1885(2015)4-531-8

作者简介：余冲(1993～)，女，湖北荆州市人，在读硕士研究生，矿物学、岩石学、矿床学专业。

收稿日期：2015-09-16