浙江建德铜矿流体包裹体研究

陈辉，倪培，陈仁义，叶天竺，王国光，张伯声，徐颖峰1.中国地质调查局发展研究中心，北京100037；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；3.国土资源部矿产勘查技术指导中心，北京100120；.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,地质流体研究所，南京大学地球科学与工程学院,南京210023



浙江建德铜矿流体包裹体研究

陈辉1,2,3,4，倪培4*，陈仁义1,3，叶天竺1,3，王国光4，张伯声4，徐颖峰4
1.中国地质调查局发展研究中心，北京100037；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京100083；3.国土资源部矿产勘查技术指导中心，北京100120；4.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,地质流体研究所，南京大学地球科学与工程学院,南京210023

摘要：浙江建德铜矿（原名岭后铜矿）是20世纪60年代初期探明的中型铜矿，位于扬子板块和华夏板块结合带（即钦杭结合带）北东段。文中系统研究了建德铜矿主成矿期块状矿石石英中的流体包裹体。岩相学研究表明主要发育三类包裹体：包括富液相包裹体（I型），富气相包裹体（II型），以及含子晶包裹体（III型）；显微测温结果显示：I类富液相包裹体加热后均一到液相，均一温度分布范围主要集中在280～340℃，流体包裹体盐度0.63～8.00 wt.% NaCl eqv，II类富气相包裹体加热均一到气相，均一温度296～334℃，盐度1.22～2.00 wt.% NaCl eqv的低盐度范围，III类含子晶包裹体，均一温度范围与II类包裹体基本相同，介于290～326℃，盐度则较高，介于31.87～38.16 wt.% NaCl eqv。激光拉曼探针分析揭示，流体挥发分主要为水蒸气，同时部分包裹体气相组分中含有CO2、CH4、N2。II类与III类流体包裹体在视域内共存，且两者均一温度相似，盐度相差很大，表明强烈的流体沸腾作用发生。流体强烈沸腾作用是造成建德铜矿成矿物质沉淀富集的原因。成矿流体研究结合地质特征表明，建德铜矿是燕山期的矽卡岩型矿床而不是海西期的喷流沉积矿床。

关键词：流体包裹体；显微测温；激光拉曼光谱；建德铜矿；浙江省

1　引言

全世界大多数金属矿床是由热液作用形成的，因此成矿流体地球化学研究显得尤为重要，成矿流体与成矿作用的关系是近年来矿床学的前沿研究课题，成矿流体的研究也是建立矿床模型最重要的前提。而作为研究成矿流体最有效的手段之一，流体包裹体研究已成为矿床学研究的重要内容。近年来，国内学者通过对流体包裹体的深入了解，系统的探讨了地质流体与成矿作用的关系并取得了一系列重要成果（倪培等，2000,2003,2005；范宏瑞等，2003,2005；陈衍景等，2007；蔡逸涛等，2011；王国光等，2011；陈辉等，2011；Wang etal.，2013；Zhao etal.，2013；Chen et al.，2015）。

钦杭成矿带大致自西南端的广西钦州湾、经湘东和赣中延伸到东北端浙江杭州湾，整体呈北东向展布，全长近2000 km，宽100～150 km（毛景文等,2011;杨明桂等,2009;杨明桂和梅勇文,1997）。钦杭结合带是有利的成矿作用带，在这条长约2000 km的古板块结合带上，已探明的大、中型矿床达400余处，其中包括德兴、银山、金山、永平、东乡、黄沙坪、柿竹园、芙蓉等大型—超大型金属矿床（田）。

建德铜矿位于浙江省建德市新安江镇，是一个开采近40年的老矿山。该矿床以铜为主，铅、锌次之，并伴生有金、银等的多金属矿床；其位于成矿地质条件优越的钦杭成矿带北东段的钱塘江-信江断裂拗陷带内。前人对建德铜矿工作主要集中在矿床的地质特征、矿石的S-Pb同位素特征研究及赋矿围岩的地球化学特征研究（曹淑英等，1988；徐跃通，1994，徐跃通，1997；刘家军和曹淑英，1997,1998；刘家军等，1996）；但是一直缺乏对于成矿流体的性质、演化等方面的系统研究。建德铜矿的矿床成因目前仍存在争议，主要的观点为海底喷流沉积成因的Sedex型矿床（曹淑英等，1988；刘家军和曹淑英，1997，1998；刘家军等，1996；徐跃通，1997）；但同时存在不同的成因认识，如燕山期岩浆期后热液矿床（徐旃章等，1981；周济元等，1988）；矽卡岩矿床（浙江地质三队，1990）和“三位一体”的中低温热液矿床（王执均，1990）等。本文通过对浙江建德铜矿块状矿石中流体包裹体的系统研究，探讨建德铜矿形成过程中成矿流体性质及其演化过程，同时为其矿床成因的确定提供依据。

2　区域地质概况

华南地区经过了东安旋回、雪峰旋回、加里东旋回的沉积作用以及褶皱运动和区域变质作用，大陆地壳已基本成形。此后由于海西-印支期沉降，在大陆地壳背景上形成了一系列的沉积坳陷带，而其边界往往被伴生的深大断裂所控制，所以称之为断裂坳陷带（徐克勤，1980）。如：长江中下游拗陷带、钱塘江-信江坳陷带、萍乡-乐平坳陷带等。

建德铜矿分布在钱塘江-信江断裂坳陷带中。钱塘江-信江断裂坳陷带沿钱塘江—富春江—信江流域呈NE-SW方向狭长形展布，延长近800 km，宽度一般60～100 km，两侧以深断裂为界，西北侧为扬子地块，东南侧则为华夏地块。在构造空间位置上，与西北侧的浙西皖南加里东地槽系相接，东侧与雪峰期诸暨-江山地背斜毗邻，而西南端则至信江地区伸入到雪峰期江南地背斜变质岩基底之上，其内分布着一系列的铜矿床（图1），如建德铜矿、东乡铜矿、永平铜矿等。

3　矿床地质特征

矿区出露地层主要为上泥盆统西湖组（D3x）含砾石英砂岩、珠藏坞组（D3z）砂质页岩和细砂岩互层及上石炭黄龙组（C2h）灰岩，局部出现上侏罗劳村组（J3l）砂砾岩，地层总体走向为NE-SW向。其中黄龙组为矿区含矿层位，根据岩性组合可划分为上下两个岩性段（图2）：（1）上段(C2h2)，厚150 m，为灰—浅灰色厚层状纯灰岩，由于受侵入体影响，底部常具大理岩化和矽卡岩化；（2）下段(C2h1)，为矿区主要含矿层位，厚30～35 m，岩性为灰色致密厚层状灰质白云岩，主要成分为白云岩。矿体与围岩整合产出。

印支期是本区主要造山活动期，矿区内所出露的晚古生代地层强烈褶皱，形成一系列北东向紧密排列、相互平行的倾伏复向斜构造及相应纵、横断裂构造。松坑坞向斜是本区主要控矿构造，其核部是II号铜矿体的赋存部位，向斜南东翼是I号铜矿体的赋存部位。

矿区侵入岩包括花岗闪长斑岩和花岗斑岩（浙江地质局第三地质队，1965）。花岗闪长斑岩岩支状产出，侵入于灰岩之中。具斑状构造，斑晶以自形长石为主，基质具显微粒晶结构，铜矿体与花岗闪长斑岩体关系密切，多赋存于花岗闪长斑岩体周围的矽卡岩化围岩中。锆石U-Pb定年显示，建德花岗闪长斑岩体的形成时间为161 Ma左右（陈辉，2014）。花岗斑岩沿断层出露，大量切穿矿体，破坏了矿体的连续性，其形成于成矿后。

图1　华南海西-印支期断裂坳陷分布图（据徐克勤，1980）Fig.1 Schematic map showing distribution of Hercynian fault-bounded depression belts in South China

建德矿床已发现矿体60余个，其中I、Ⅱ号矿体规模较大，其他均为小型薄透镜体。I、Ⅱ号矿体是按照空间位置上来进行划分，II号铜矿体位于I号矿体上部。I号铜矿体为矿区规模最大的矿体，矿体呈层状、似层状赋存于松坑坞向斜黄龙组底部下段的灰质白云岩层位，底板围岩均系珠藏坞组顶部的细砂岩，空间上位于松坑坞向斜的南东翼，矿体全长800 m，宽300 m，平均厚度11.65 m。矿体总体走向北东16°，倾向北西，倾角57～72°，一般上陡下缓，矿体与底板围岩界线清晰（图3）。II号铜锌矿体赋存于黄龙组下段灰质白云岩地层中，底板受F23断层控制，矿体呈似层状、透镜状，走向北东15°～40°，空间上主要产于向斜核部（图4），I号矿体之上。II号矿体铜平均品位达到3.71%，是富铜矿体。根据控矿规律及矿体的赋存状态，该矿床中的大部分矿体并非受其具体层位控制，而应是受硅钙面控制。

建德矿床的矿石类型以块状矿石为主。矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等；矿石结构主要为粒状结构和交代结构；矿石构造以块状构造为主。矿区围岩蚀变强烈，蚀变类型主要有矽卡岩化、磁铁矿化、大理岩化、硅化、碳酸盐化，其中与铜矿化密切相关的主要为大理岩化、矽卡岩化（图5）。

图2　建德岭后铜矿区地质略图（据《浙江省建德市新安江镇建德铜矿松坑坞矿段33～30线详细地质报告》修改）Fig.2 Geological sketch map of Jiande copper deposit

4　流体包裹体岩相学及显微测温

本次研究主要针对I、II两个矿体块状矿石中的石英展开流体包裹体分析测试工作。块状矿石中的石英呈浸染状分布于金属硫化物黄铁矿、黄铜矿中，呈透明或烟灰色，与金属硫化物为主成矿期的产物（图5d）。I号矿体块状矿石中多数石英颗粒较大，烟灰色，透明度较差，其中裂隙较为发育；II号矿体主要为块状黄铜矿石，石英颗粒细小，多为自形石英，透明度较好。

4.1研究方法

测试工作在南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室包裹体室进行，包裹体测温工作所采用仪器为英国产的Linkam-THMS 600冷热台（温度范围：-195～600℃），分析精度为：±0.2℃，＜30℃，±1℃，＜300℃，±2℃，小于600℃。

4.2流体包裹体类型

在岩相学观察的基础上，根据Roedder （1984）和卢焕章等（2004）提出的流体包裹体在室温下相态分类方案，根据流体包裹体在室温下出现的相态，可以将它们分成以下几类:

I类：L+V富液相气液两相包裹体，分为原生（图6a）和次生（图6b）两种。原生包裹体多呈孤立、串珠状或与其他两类包裹体共生，个体大小差异较大，主要4～8 μm，呈长条型、椭圆型、负晶形及不规则状，气相组分一般占5%～20%；次生包裹体一般成群出现，为晚期的流体形成，体积大小不一，有定向排列，长条形、不规则状等，气相组分一般小于10%。

II类：L+V富气相气液两相包裹体，个体大小3～10 μm，呈椭圆型、负晶型、不规则状，气相组分大于50%，主要50%～80%，常与I类和III类包裹体伴生或孤立分布（图6c）。

图3　建德松坑坞矿段33线Ⅰ号矿体剖面图（据《浙江省建德市新安江镇建德铜矿松坑坞矿段33～30线详细地质报告》修改）Fig.3　Cross section of the exploration line 33 in the Jiande copper deposit

图4　建德松坑坞矿段31线矿体剖面图（据《浙江省建德市新安江镇建德铜矿松坑坞矿段33～30线详细地质报告》修改）Fig.4　Cross section of the exploration line 31 in the Jiande copper deposit

图5　建德矿块状矿石和围岩蚀变照片Fig.5 Photographs of representative samples from the Jiande deposit

III类：L+V+S含子晶包裹体（图6c、d），呈负晶形、不规则状，个体大小3～10 μm，气相组分一般占5%～15%，呈孤立或成群分布或与I类、II类包裹体共生。固相成分有两种，一种为透明的石盐晶体（NaCl），一种为黑色不透明的固体。

4.3流体包裹体显微测温

本次研究中对三类包裹体分别进行了测试（表1），三类包裹体均一温度及盐度分布见图7：I类包裹体加热后均一到液相，均一温度分布范围较大，分布范围220～377℃，主要集中在280～340℃，流体包裹体盐度（0.63～8.00）wt.% NaCl eqv；II类包裹体加热均一到气相，均一温度范围集中在296～334℃，盐度范围为（1.22～2.00）wt.% NaCl eqv的低盐度范围；III类包裹体加热均一到液相，均一温度集中在290～326℃，盐度较高范围为（31.87～38.16）wt.% NaCl eqv。

图6　流体包裹体显微照片Fig.6 Microphotographs showing different types of fluid inclusions observed in the Jiande deposit

表1　建德铜矿流体包裹体温度测试结果Table 1 The temperature determination of fluid inclusions in Jiande copper deposit

5　流体包裹体的激光拉曼探针研究

单个包裹体的激光拉曼探针分析在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室激光拉曼室英国Renishaw公司生产的RM-2000型激光拉曼探针仪上完成，使用Ar+激光器，波长为541nm，所测光谱的计数时间为10秒，每1 cm-1（波数）计数一次，1000～4000 cm-1全波段一次取峰，激光束斑大小约为1 μm，光谱分辨率2 cm-1。

图7　流体包裹体均一温度和盐度直方图Fig.7 Histograms of homogenization temperatures (Th) and salinities for fluid inclusions in the Jiande deposit

本文对块状矿石石英中的几类流体包裹体的气相组分，选择有代表性的个体进行了激光拉曼探针分析，分析结果如图（图8）。测试结果显示，I类L+V富液相两相水溶液包裹体气相组分主要是水蒸气和少量的CO2；II类L+V富气相两相水溶液包裹体气相组分除了水蒸气之外，部分包裹体见到了CO2和N2的特征光谱；III类L+V+S三相含子晶包裹体的气象组分较为复杂，主要为水蒸气，但在部分包裹体中检测到了CO2、CH4和少量N2。

6　讨论与结论

6.1建德铜矿成矿流体特征

显微测温研究表明，本次研究对三类包裹体均进行了测试：I类富液相包裹体加热后均一到液相，均一温度主要集中在280～340℃，流体包裹体盐度（0.63～8.00）wt% NaCl eqv，II类富气相包裹体加热均一到气相，均一温度296～334℃，盐度为（1.22～2.00）wt% NaCl eqv的低盐度范围；III类含子晶包裹体加热均一到液相，均一温度范围与II类包裹体相似，290～326℃，盐度则较高（31.87～38.16）wt% NaCl eqv。富气相和含子晶包裹体的均一温度均分布在290～340℃之间，盐度分别为低盐度的（1.22～2.00）wt.% NaCl eqv和高盐度的（31.87～38.16）wt.% NaCl eqv，其均一温度相似，并且盐度向两个端元发展，因此认为其可能是沸腾流体端元，其均一温度代表了真实的形成温度，为290～340℃之间（图8）。

通过对主成矿期块状矿石三类流体包裹体进行显微测温和拉曼分析，显示两个矿体具有几乎相同的流体性质。同时在视域同时出现的富气相和含子晶包裹体的均一温度范围基本一致，盐度呈现高、低两个端元，显示了沸腾条件下捕获的特征，同时出现的一些富液相包裹体均一温度较高，高于富气相和含子晶包裹体的均一温度，且盐度位于端元中间，显示了不均匀捕获的特征，指示了中高温、中盐度的流体因发生了强烈的沸腾作用，分离出中高温、低盐度的富气相流体和中高温、高盐度的流体(Baker and Andrew,1991; Muntean and Einaudi,2000; Rombach and Newberry,2001)。

6.2铜成矿机制与矿床类型

金属元素主要是以络合物形式在热水溶液中迁移（Seward and Barnes,1997），因此确定水溶液金属络合物的本质和稳定性是理解金属运移和沉淀的基础。过去的实验研究表明斑岩—矽卡岩—浅成热液型环境中铜的络合物中CuCl0是成矿热液中最重要的形式（Landtwing et al.，2005；Pudack et al.，2009；Roedder，1971）。许多实验研究也已经证实了铜的氯基络合物在高温条件下是最重要的迁移形式（Crerar and Barnes，1976；Hemley et al.,1992；Liu and McPhail，2005）。沸腾（Calagari，2004；Roedder，1971），流体混合（Simmons et al.,2005；Taylor，1997），冷凝（Landtwing et al.,2005；Redmond et al.,2004）和水岩反应（Beane and Titley，1981; Hezarkhani et al.，1999）均可能对多金属硫化物的沉淀发挥重要作用。

岩浆流体的沸腾作用会导致富气相包裹体和含子晶包裹体的共存，在斑岩一矽卡岩型系统中形成特征的流体包裹体组合（Bodnar and Vityk，1994; Cline and Bodnar,1994; Roedder and Bodnar，1997）。沸腾作用有助于金属硫化物、金和银的沉淀（Hedenquist et al.,1998; Roedder,1971; Roedder and Bodnar,1997; Sillitoe,2010）。结合区域地质背景，建德地区可能由于燕山期古太平洋板块对欧亚大陆板块的消减作用，诱导了该区花岗闪长质岩浆活动。之后，由高温的岩浆流体产生的成矿流体沿着断裂运移、上升过程中，随着温压的降低而发生沸腾作用，导致相分离，从而产生出高盐度的液相流体和低盐度的富气相流体。流体中部分气体散失而提高了流体中金属元素的浓度，从而造成铜过饱和沉淀，流体沸腾作用可能是造成建德铜矿铜大规模沉淀富集的重要因素。

图8　矿石石英中流体包裹体激光Raman图谱Fig.8 Representative Raman spectra of fluid inclusions in the Jiandedeposit

以上研究表明，建德铜矿成矿过程中发生了强烈的流体沸腾作用，与世界其它地区的矽卡岩型矿床成矿流体特征相似（Baker and Lang,2003; Baker et al.,2004; Chen et al.,2007）。但是，与海底喷流成因矿床中温（200～350°C）、中低盐度（1～8.4 wt.% NaCl）的成矿流体特征明显不同（Brad⁃shaw et al.,2008; Spooner and Bray,1977; Urabe and Sato,1978; Inverno et al.,2000; Tivey et al.,1998）。因此，从成矿流体特征结合矿床地质特征表明，建德铜矿应该是受硅钙面控制的燕山期岩浆热液成因的矽卡岩型矿床，而不是海西期海底喷流沉积成因的Sedex型矿床。

致谢：本文野外工作获得了杭州建铜集团有限公司的大力支持,在此深表谢意!

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Fluid Inclusion Studiesofthe Jiande Copper Deposit，Zhejiang Province，China

CHEN Hui1,2,3,4,NI Pei4*,CHEN Renyi1,3,YE Tianzhu1,3,WANG Guoguang4,ZHANG Baisheng4，XU Yingfeng4
1.Development and Research Center,China Geological Survey,Beijing 100037,China; 2.School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences (Beijing),Beijing 100083,China; 3.Technical Guidance Center for Mineral Resources Exploration,Ministry of Land and Resources,Beijing 100120,China; 4.State Key Laboratory for Mineral Deposits Research,Institute of Geo-fluids,School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210023,China

Abstract:Jiande copper deposit in Zhejiang Province was found in the 1960,and it is located in the northeastern part of Qinzhou-Hangzhou suture belt between Yangtze and Cathaysia blocks.Research about ore-forming fluids on it is still lacking.This study made a systematic investigation of fluid inclusions in the Jiande copper deposit.Based on petrographic observations of ore-bearing quartz collected from the massive ores,there are three types of primary inclusions of Jiande deposit: two-phase liquid-rich (type I),two-phase vapor-rich (type II),and halite-bearing (type III) fluid inclusions.Type I inclusions occur widely in the Jiandebook=2,ebook=5deposit and show homogenization temperatures of 220～377℃and salinities of 0.63～8.00 wt.%NaCl equivalent.Type II and type III inclusions primarily coexist in ore veins.Homogenization temperatures of type II and type III reveal peak temperatures at 296～334℃and 290～326℃,respectively,and their salinities at 1.22～2.00 wt.% NaCl and 31.87～38.16 wt.% NaCl,respectively.The results indicate that fluid boiling process took place,and metal precipitation was probably induced by extensive fluid boiling events during the ore stage.Raman analysis of fluid inclusions indicates that,in the gaseous phase,water is dominant with small amount of CO2,CH4,and N2.Our study suggests that the Jiangde copper deposit is a Yanshanian Skarn deposit rather than a Hycernian Sedex Cu deposit.

Key words:fluid inclusion; microthermometry; raman spectroscopy; jiande copper deposit; Zhejiang Province

Corresponding author:NI Pei,Professor; E-mail: peini@nju.edu.cn

*通讯作者：倪培，教授；E-mail: peini@nju.edu.cn

作者简介：陈辉，男，1986年生，博士，矿物、岩石、矿床学专业；E-mail: chenhui_nju@163.com

基金项目：国土资源公益性行业科研专项（201411024）；中国地质调查局地质调查项目（［2014］04-025-025）

收稿日期：2015-05-03；修回日期：2015-11-10

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015031

中图分类号：P618.41

文献标识码：A

文章编号：1006-7493（2016）01-0001-11