河南汤家坪斑岩钼矿床流体包裹体地球化学特征

2016-09-18漆富勇范会虎

西部探矿工程 2016年8期

漆富勇，范会虎，赵　磊，黄　诚

（1.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京210008；2.江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队，江西赣州341000；3.北京勘察技术工程有限公司，北京100192；4.武警黄金第九支队，海南海口100192）

漆富勇*1，2，范会虎3，赵磊2，黄诚4

位于大别造山带上的汤家坪钼矿床属典型的斑岩型钼矿床。汤家坪钼矿石石英中流体包裹体可划分为3类：气液包裹体、富（含）二氧化碳包裹体和含子晶多相包裹体。经实验测定，流体包裹体均一温度范围为107.3℃～515.6℃，以220℃～375℃对成矿最为有利；盐度集中于（0.53～16.91）wt%和（26.24～60.32）wt%2个区间。激光拉曼显微探针分析表明，成矿流体中含有少量C2H6和SO2气体。流体成矿过程具沸腾现象，不同包裹体中CO2含量差异很大，显示流体沸腾发生在开放体系之中。稳定同位素特征表明，汤家坪斑岩钼矿成矿流体为高温高盐度初始岩浆水，中后期有大气降水加入；而硫来源于花岗斑岩区，具深源硫特点。

斑岩钼矿；流体包裹体；成矿深度；拉曼光谱

河南汤家坪大型斑岩型钼矿床位于大别造山带北麓，属秦岭造山带东延部分。前人对该矿床的研究多集中在矿床地质特征及找矿标志［1-3］、矿床成因［4］、矿体地球化学特征与围岩蚀变特征、成矿年龄［5-7］等。近来则主要对矿床成矿流体特征进行研究，分析并总结了汤家坪斑岩钼矿床成矿流体特征［8］。本文以矿床石英脉为研究对象，通过流体包裹体岩相学、显微测温及激光拉曼光谱分析，研究汤家坪斑岩钼矿床成矿流体地球化学特征，并结合稳定同位素特征探讨成矿流体来源。

1　区域地质背景及矿床地质特征

大别造山带基本构造格架表现为北西—北北西向弱应变域和线状强应变带相间排列，且被北东—北北东向脆性断裂截切（图1）。带内发育多期岩浆岩，早古生代—三叠纪，华北陆块和扬子板块相向俯冲挤压碰撞造山，陆块俯冲楔断离重熔，钼元素随之富集而形成含钼花岗岩浆；燕山期，秦岭造山带褶皱回返，在伸展机制下，富钼花岗岩浆沿北西西向断裂带与近南北向断裂交汇处侵入，形成一系列深源浅成型花岗斑岩体［5］。

汤家坪钼矿床位于晓天—磨子潭断裂南侧、商麻断裂东侧的变质核杂岩带内（图1）。岩浆岩主要出露早白垩世的汤家坪细粒二长花岗斑岩体，围岩主要为元古代大别片麻杂岩。矿体主要赋存于花岗斑岩内外接触带中，呈似层状，总体走势向南西方向倾伏，向东北翘起，倾伏角为20°左右［6］。矿床自斑岩中心向外大致呈现出钾化—绢英岩化—硅化—青磐岩化，呈同心环状。

2　流体包裹体特征

流体包裹体测温工作在中国地质大学（北京）流体包裹体实验室完成，所用仪器为Linkam600型冷热台；包裹体激光拉曼光谱测定在中国科学院地质与地球物理研究所包裹体实验室完成，所用仪器为Raman2000型激发光源、共焦显微镜拉曼光谱仪。本次工作10件样品采自钻孔和坑道（表1）。

2.1流体包裹体岩相学特征

汤家坪钼矿流体包裹体十分发育，大多为孤立分布的原生包裹体，少量呈线性分布的次生包裹体。形态以椭圆形为主，大小（2μm×2μm）～（14μm×20μm），气液比5%～60%。

包裹体类型很丰富，根据室温下包裹体的形态，主要分为以下3种类型：Ⅰ普通气液包裹（V-L FI）；Ⅱ含二氧化碳包裹体（CO2-FI）；Ⅲ含子晶多相包裹体（S-FI）。Ⅰ型包裹体几乎分布于所有的样品中，形态多为椭圆形，大小（2μm×2μm）～（10μm×12μm），气液比5%～20%。Ⅱ型包裹体大多为原生包裹体，形态以不规则形态和负晶形居多，大小（6μm×8μm）～（14μm×20μm），气液比20%～60%。Ⅲ型包裹体主要分布于较浅的无矿石英脉及较深的萤石脉中，多为不规则形态，大小（4μm×6μm）～（10μm×14μm），气液比5%～20%。

图1　汤家坪斑岩钼矿位置及大别造山带地质图略（据杨泽强，2007）

表1　流体包裹体样品描述

2.2流体包裹体测温及盐度

（1）Ⅰ型包裹体（V-L FI）。显微测温数据表明，Ⅰ型包裹体的均一温度范围比较大，范围为107.3℃～515.6℃，平均均一温度为254.8℃（图2）。

图2　Ⅰ型包裹体均一温度直方图

在冷冻试验过程中，冰晶的消失温度范围为-0.3℃～-12.9℃，均值为-5.49℃，相应的盐度范围为0.53%～16.91%，盐度的均值为8.49%。不含矿石英脉及斑晶石英脉（成矿期前）中流体包裹体均一温度为122.2℃～515.6℃，均值为284.5℃；盐度范围为2.96%～16.91%，均值为9.34%。含硫化物石英脉（主成矿期）中流体包裹体均一温度范围为107.3℃～410℃，均值为237.1℃；盐度范围为0.53%～14.52%，均值为7.53%。含萤石脉样品中（成矿期后）流体包裹体均一温度范围为107.3℃～373.3℃，均值为196.9℃；盐度范围为4.17%～9.60%，均值为6.96%（图3）。依据盐水溶液包裹体温度—密度、温度—压力关系方程［10］，估算无矿石英脉、含硫化物石英脉和含萤石石英脉中流体的密度分别为：0.30～0.99g/cm3、0.58～1.02g/cm3、0.65～1.01g/cm3。

图3　Ⅰ型包裹体盐度直方图

（2）Ⅱ型包裹体（CO2-FI）。本实验中Ⅱ型包裹体含量不多，且气液比都比较高，因此常发生爆裂。从显微测温的结果看，大多数的此类包裹体都形成了笼形物。在观察中发现，其初溶温度范围为-57.8℃～-63.7℃，平均的初溶温度为-60.5℃，这一初溶温度范围低于标样标准值CO2标准值-56.6℃，反映CO2相中可能有微量的N2、CH4、H2S等成分的存在［12］。在升温的过程中，笼形物的消失温度范围为3.2℃～9.4℃，利用此温度得到其相应的盐度范围为1.23%～11.7%，均值为6.83%。继续升温，发生二氧化碳相的部分均一，其均一方式多为由CO2液相（L）→CO2气相（V）。二氧化碳的部分均一温度范围为23.6℃～31.1℃，均值为28.0℃，其中有2个部分均一温度直到CO2的临界温度31.1℃才发生均一。进一步升温，Ⅱ型包裹体完全均一，其均一方式有2种，其一为CO2相→水溶液相（aq）；其二为水溶液相（aq）→CO2相。Ⅱ型包裹体完全均一的温度较高，其范围为250.7℃～441.5℃，均值为319.8℃（图4）。这一温度值大大高于Ⅰ型包裹体的均一温度。Ⅱ型包裹体的爆裂温度250.7℃～370℃。

（3）Ⅲ型包裹体（S-FI）。Ⅲ型包裹体是本次研究中一类比较重要的包裹体类型。在冷冻试验中，含子晶多相包裹体在完全均一以前，表现出与Ⅰ型包裹体相似的特点，即降温气泡消失或被压扁变形，体系慢慢结冰，在回温过程中，气泡出现，系统恢复到原来状态。Ⅲ型包裹体在升温过程中会先部分均一然后再达到完全均一。其均一的方式有3种：部分均一时由气相→液相，然后再由石盐消失达到完全均一；气相和固相同时消失而达到均一；部分均一时石盐子晶先消失，然后由气相均一到液相而达到完全均一。在本实验中，绝大多数Ⅲ型包裹体的均一方式为第一种，极个别的为第二种均一方式，未见第三种均一方式。

图4　Ⅱ型包裹体均一温度直方图

由石盐子晶的最终融化温度（即完全均一温度）计算得到Ⅲ型包裹体的盐度26.24%～60.32%，均值为38.65%（图5）。据显微测温结果，Ⅲ型包裹体的部分均一温度范围为77.7℃～380.0℃，均值为194.4℃。完全均一温度范围230.8℃～504.1℃，均值为313.1℃（图6）。

图5　Ⅲ型包裹体盐度直方图

图6　Ⅲ型包裹体均一温度直方图

综合上述3种类型包裹体的显微测温数据可以看出，汤家坪斑岩钼矿流体包裹体成矿期均一温度为107.3℃～410℃，其平均的均一温度为237.1℃，表明成矿的最低温度应为237.1℃。

根据所有3类包裹体均一温度数据，经统计认为最有利成矿温度为220℃～375℃。包裹体的盐度变化范围也比较大为0.53%～60.32%，但盐度分布相对集中大概在10%左右，表明汤家坪斑岩钼矿成矿流体盐度不是很高。同时包裹体盐度具有典型的双配分模式特征（图7），其中含盐度介于32.6%～48.54%（NaCl）之间的含子矿物的多相包裹体基本代表含水的“岩浆”［1］。

图7　流体包裹体总盐度直方图

2.3流体包裹体成分分析

汤家坪钼矿不同石英脉中的流体成分不同，表现为：在主要成分上，主成矿阶段流体成分以H2O和CO2为主且无论气泡还是液体中都含有大量CO2；而主成矿阶段前则以H2O为主，气态成分中不含或含少量CO2。微量成分上，主成矿阶段流体含C2H6、SO2和少量的。无矿化石英脉中流体不含C2H6气体，但也含有SO2气体和阴离子（图8，图9）。

图8　成矿前期流体成分拉曼光谱图

图9　成矿期流体成分拉曼光谱图

3　稳定同位素特点

3.1氢氧同位素特点

汤家坪钼矿早期与钾长石化伴生的辉钼矿—石英脉的δ18O值与母岩中石英的δ18O值基本相同，一般在10‰～12‰之间。成矿期的石英δ18O值在8.6‰～11.1‰之间，平均9.47‰，而汤家坪单元花岗斑岩全岩δ18O值为7.79‰（河南省地矿厅区调队，1994），明显低于一般含钼花岗斑岩。主成矿期的流体氢氧同位素组成中大气降水的含量高于上房钼矿床，而低于金堆城钼矿床［9］，由此可见汤家坪钼矿成矿流体为高温高盐度的初始岩浆水，中后期逐步有大气降水加入。根据汤家坪斑岩钼矿盐度均温度关系图（图10），发现成矿流体经历了表面流体加入、沸腾或者增压降温的过程。