河南吉家洼金矿成矿流体演化特征及地质意义

颜正信，韩新志，张兴康，高学峰，高继拴

（1.河南省地矿局第一地质矿产调查院·河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南洛阳471000；2.河北省地质调查院，河北石家庄050081）

河南吉家洼金矿成矿流体演化特征及地质意义

颜正信*1，韩新志1，张兴康2，高学峰1，高继拴1

（1.河南省地矿局第一地质矿产调查院·河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南洛阳471000；2.河北省地质调查院，河北石家庄050081）

吉家洼金矿床产于熊耳山变质核杂岩中东部新太古界太华群片麻岩系中，为一构造蚀变岩—石英脉复合型金矿床。其金矿化过程分为4个成矿阶段。通过对各成矿阶段石英、方解石中流体包裹体均一温度、盐度、成分及氢氧同位素组成等测试结果的分析研究，确定了流体演化特征和流体来源，成矿早阶段（Ⅰ），流体以中高温、中盐度为特征，反映其来源可能来自深部；在主成矿期（Ⅱ），流体包裹体均一温度降低，盐度总体呈现略为降低，但变化范围较大，介于1.74‰～17.34‰；次成矿期（Ⅲ），流体包裹体均一温度再次略为降低，盐度总体略为降低，但变化范围较大，介于0.70‰～17.26‰，至成矿晚期（Ⅳ），成矿流体进一步演化，均一温度降低，盐度减少。氢氧同位素研究表明，早阶段成矿流体的δDV-SMOW为-78‰～-65‰，应来源于岩浆热液，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段明显偏离岩浆水，向大气水方向漂移。

成矿流体；氢氧同位素；吉家洼金矿；河南省

河南省洛宁县吉家洼金矿为一隐伏—半隐伏陡倾斜的中型金矿床，也是河南省地矿局第一地质矿产调查院（原为第一地质调查队）多年在熊耳山区地质普查找矿成果之一。目前，矿区及外围已发现构造带70余条，已发现含矿构造蚀变带数18条，主要矿种为金，伴生银、铅锌、硫等。含矿构造蚀变带按走向分为北东向和近南北向两组，而近南北向东倾含矿构造蚀变带为区内主要含矿构造带，反映出近南北向构造控矿特点［1］。为了对该区金成矿规律进一步深入了解，借助该区开展的矿床地质特征及成因研究科研专题项目，总结出该区金矿成矿流体演化特征，供大家参考或借鉴。

1　成矿地质背景

吉家洼金矿位于河南省洛宁县城西南约60km，大地构造位置处于华北地台南缘、华熊台隆、熊耳山隆断区之中部，花山—龙脖背斜核部偏南翼。区内出露地层主要为新太古界太华群和中元古界熊耳群，太华群（Ar3Th）分布于象君山—干树凹拆离断层以北，为一套古老的变质结晶岩系，呈近东西向构成花山—龙脖背斜核部，平面形态为中间窄，两头宽的“哑铃”状，西部被关上断裂所截，东端多被花山斑状含角闪黑云二长花岗岩侵蚀，南部被熊耳群不整合覆盖，北侧分别与熊耳群、第三系呈断层接触。太华群是一套以片麻岩为主的深变质岩系，其变质程度普遍达角闪岩相，局部达麻粒岩相，主要岩性为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩—浅粒岩、角闪斜长片麻岩和石榴黑云斜长片麻岩，局部夹有大理岩、白云质大理岩和磁铁石英岩等小夹层或透镜体。根据地层构造形态和岩石组合特征，自下而上将太华群分为草沟、石板沟、龙潭沟、龙门店和段沟等五个岩组，各岩组均为整合接触渐变过渡关系。

熊耳群（Pt2Xn）广泛分布于太华群南北两侧，构成花山—龙脖背斜的两翼。北翼熊耳群与太华群呈断层接触，南翼熊耳群分布于象君山—干树凹拆离断层以南，以角度不整合覆盖于太华群之上（不整合界面可见构造碎裂岩、蚀变岩类）。该群由大古石、许山、鸡蛋坪和马家河四组构成，大古石组为陆源碎屑沉积岩系，岩性为含泥质砂砾岩，其余三组为陆相火山喷发熔岩系，岩性有安山岩、杏仁状安山岩、紫红色流纹斑岩和灰绿色大杏仁状安山岩等，为一套中基性—中酸性火山岩系，形成于大陆裂谷环境条件下［2］。

该区构造主要为熊耳山变质核杂岩和由一系列北东—北北东向及近南北向次级断裂构造。以北东向和近南北向压扭性断裂构造最发育，且控矿明显，经历了压—张扭—压扭性演变过程［3］。变质核杂岩基底由太华群深变质地层和分布其中的不同方向的侵入脉体（如辉绿岩、辉绿玢岩、闪长岩、石英闪长岩）及燕山期酸性岩浆岩等构成，盖层为熊耳群火山—沉积岩系，构成拆离断层上盘［4］，上述构造对本区金矿床形成和分布有重要控制作用。

区内岩浆活动频繁，岩浆作用具多期、多样式、多类型的活动特点。据其规律性可划分为太古代、元古代和中生代构造岩浆旋回。以中元古代火山岩类和中生代燕山期花山似斑状花岗岩为主，在花山岩体西边分布有吉家洼、虎沟、上宫、干树凹、七里坪等金矿床及铅银矿床（点），南边分布有青岗坪、萑香洼金矿床，东边分布有祁雨沟、雷门沟钼金矿，这些矿床通常分布于花山岩体边部，或岩体外围1～5km范围内［5］，或与石英斑岩、正长斑岩相伴产出。这些足以说明本区岩浆作用和矿床之间存在成因联系，是本区金矿床形成的重要热动力条件和热夜来源。

2　矿床地质特征

目前矿山深部探采结果表明，吉家洼金矿有价值的金矿化或工业矿体均受控于蚀变构造破碎带内［6］。这些破碎带主要由蚀变碎裂岩、蚀变构造角砾岩及泥砾岩组成，构造带宽度一般为0.3～1.2m，最宽达3m。构造岩呈深灰色、绿灰色，氧化程度较甚者为褐红色。构造带顶底界线十分清晰，内部充填的蚀变构造角砾、蚀变碎块轮廓较清晰，多呈棱角状、次棱角状，少量为团块和圆状。岩石碎屑成分与构造带通过的围岩岩类有关，一般为片麻岩类，少量为辉绿岩及安山岩。角砾及碎块大小在0.3～5cm，少数在10～35cm，偶见有50cm以上者。胶结物为不同阶段不同程度热液蚀变矿物，致使构造角砾、碎块胶结坚固，沿角砾、碎块边缘有细脉浸染状黄铁矿化，局部出现石英脉、石英团块、黄铁矿脉和方解石脉。矿区内含矿断裂构造发育，常成群成带密集出现，大致以近南北向（切层产出）和北东向（顺层产出）分布。近南北向东倾构造带为矿区主要控矿构造，倾向80°～110°，倾角70°～85°，宽0.2～3.0m，长220～2280m，沿走向和倾向均呈舒缓波状或豆荚状。破碎带内构造岩类型主要有蚀变构造角砾岩、蚀变碎裂岩、石英脉等，矿化蚀变主要有硅化、钾化、绢云母化、萤石化、黄铁绢英岩化、黄铁矿化、褐铁矿化、方铅矿化、黄铜矿化、孔雀石化。金矿化主要与黄铁绢英岩化、硅化关系密切［7］。

北东向构造带为矿区次要控矿构造，倾向300°～310°，倾角60°～84°，宽0.3～2.89m，长250～1200m，沿走向和倾向均呈舒缓波状。破碎带内构造岩类型主要有蚀变碎裂岩、泥砾岩、石英脉等，矿化蚀变主要有硅化、钾化、绢云母化、黄铁矿化、褐铁矿化。金矿化主要与黄铁矿化、硅化关系密切。

根据蚀变、矿化的矿物组合和脉体穿插关系，本区金矿化过程可分为4个矿化阶段：Ⅰ黄铁矿—石英阶段：主要形成粗粒的自形程度较高的黄铁矿和白色的石英。矿化较弱，是矿化的前期；Ⅱ石英—黄铁矿阶段：是金矿化的主要阶段，形成了细粒的五角十二面体、立方体或他形黄铁矿和烟灰色石英，并伴有弱黄铜矿化，是工业矿体的形成阶段；Ⅲ石英—多金属硫化物阶段：是金矿化的次要阶段，在吉家洼矿段金矿脉中局部地段发育，外围矿段少见，形成了立方体和细粒他形黄铁矿及青灰色、灰白色石英，伴有弱黄铜矿、方铅矿、闪锌矿；Ⅳ石英—碳酸盐阶段：是矿化的晚期，形成了铁白云石—石英和铁白云石—方解石及少量黄铁矿，金矿化极弱。

3　成矿流体特征

3.1流体包裹体类型及特征

共采集22件样品进行流体包裹体测定和研究。研究发现包裹体多呈负晶形、椭圆形、长条形、近四边形、不规则状等，大小为5～13μm，多集中在6～12μm之间，个别达30μm。根据常温下相态包裹体可分为：CO2三相包裹体（Ⅰ型）、气液两相包裹体（Ⅱ型）、纯气相包裹体和纯液相包裹体4种类型，其中后两类未作研究。Ⅰ型包裹体为CO2三相包裹体，由气相CO2（VCO2）、液相CO2（LCO2）和液相H2O（LH2O）组成，且VCO2+ LCO2占整个包裹体的体积百分比大于50%者为Ⅰa型和小于50%者为Ⅰb型；Ⅱ型包裹体为气液两相包裹体，由气相H2O（VH2O）和液相H2O（LH2O）组成，分气体占整个包裹体的体积百分比大于50%者为Ⅱa型和小于50%为Ⅱb型。经分析研究，在不同的矿化阶段包裹体类型及包裹体类型组合不同［8］。

第Ⅰ阶段，Ⅰ、Ⅱ型包裹体都发育。其均一温度为232℃～333℃，峰值为240℃～280℃，冰点为-12.1℃～-2.9℃，对应的盐度w（NaCleqv.）为3.76%～16.05%，包裹体大小在5～13μm，密度平均0.86g/cm3。反映出成矿流体早期具有高温、高盐度的特点。

第Ⅱ阶段，主要发育Ⅱ型包裹体，Ⅰ型包裹体较少。其均一温度为143℃～266℃，峰值170℃～240℃，冰点为-13.5℃～-1.0℃，对应的盐度w（NaCl eqv.）为1.74%～17.34%，包裹体大小在6～12μm，密度平均0.94g/cm3。盐度的变化范围较大，说明成矿作用的多期性。

第Ⅲ阶段，主要发育Ⅱ型包裹体，偶见Ⅰ型包裹体。其包裹体的均一温度为135℃～227℃，峰值140℃～180℃，冰点为-13.4℃～-0.4℃，对应的盐度w（NaCl eqv.）为0.7%～17.26%，密度平均0.96g/cm3。包裹体大小一般为5～10μm。盐度的变化范围进一步扩大，说明成矿作用的多期性在延续。

第Ⅳ阶段，仅发育Ⅱb型包裹体。其均一温度为106℃～166℃，峰值120℃～140℃，冰点为-7.7℃～-0.2℃，对应的盐度w（NaCl eqv.）为0.35%～11.34%，包裹体大小在4～6μm，密度平均0.97g/cm3。

总之，从成矿早期到成矿晚期，流体包裹体类型逐渐减少，包裹体大小逐渐变小，气相所占百分比降低，均一温度和盐度也有降低的趋势，反映了成矿流体演化的连续性、继承性特征［8］。成矿早期（Ⅰ），流体以中高温度、中盐度为特征，反映出其来源可能来自深部；在主成矿期（Ⅱ），由于发生强列的流体混合作用（深部流体与大气降水的混合）以及水—岩反应，造成流体的物理化学性质改变，流体包裹体则表现为均一温度的降低，盐度总体呈现为降低，但变化范围较大，从w（NaCl eqv.）为0.7%～17.34%；到了成矿晚期（Ⅳ），成矿作用较主成矿期弱的多，但仍有一些较弱的成矿作用和围岩蚀变，成矿流体进一步演化，温度降低，盐度减少。这一点与周边金矿床（如上宫）成矿流体的演化特征极为相似［9］，反映出区域成矿作用的相似性。

3.2含矿流体的氢氧同位素组成及演化

本次氢氧同位素测定是由中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室测试。所用仪器为Finningan MAT 251 EM和MAT 253 EM质谱计，氢和氧同位素采用的国际标准为SMOW。氢同位素的分析精度为±2‰，氧同位素的分析精度为±0.2‰（表1）。由表1可知，δ18OV-SMOW介于10.9‰～15.7‰，计算的δ18OH2O值为-3.1‰～7.4‰。δDV-SMOW介于-78‰～-50‰。将结果投影到δ18OH2O-δD关系图上（图1），可以看出，第Ⅰ阶段的投影点落在原生岩浆水范围内及其附近，显示出流体来自岩浆作用，相对而言，流体的δ18OH2O和δDV-SMOW与岩浆水范围更接近，早期阶段成矿流体δDV-SMOW为-78‰～-65‰，反映成矿流体早期应来源于岩浆热液；第Ⅱ阶段落在原生岩浆水附近，显示成矿热液流体以岩浆水为主，略向雨水线方向偏移；第Ⅲ阶段落在岩浆水附近向雨水线明显偏移的区域；第Ⅳ阶段明显靠近雨水线，向大气水方向漂移，而且随着成矿作用的深入，投影点向大气降水线漂移程度越大，说明吉家洼金矿的成矿流体初始来源与区域内岩浆作用的关系密切，可能与岩浆热液具有相同的来源［10］。另外，从包裹

表1　吉家洼金矿床氢氧同位素组成特征一览表

体研究结果看，成矿流体早期的包裹体具有中高温、中盐度的特点，也反映出成矿流体可能来源于深部成矿热液系统。随着构造运动的发展，成矿系统由封闭逐渐向开放系统演变，同时大气降水沿构造薄弱带下渗，与深部热流体混合，表现为成矿流体的氢、氧同位素值的减小和包裹体的均一温度和盐度的降低。在成矿晚期，成矿系统更加开放，大量的大气降水沿构造薄弱带下渗，大气降水的组分不断增加，显示出包裹体的均一温度和盐度的大幅降低，反映出大气降水广泛参与热液流体的演化结果。

图1　吉家洼金矿成矿流体δ18OH2O-δD图解（底图引自Taylor［11］）

4　结论

（1）吉家洼金矿成矿流体可分为4个阶段，第Ⅰ阶段成矿流体以中高温、中盐度为特征，反映了流体来源较深，来自于深部热液流体系统；第Ⅱ、Ⅲ阶段成矿流体的盐度、温度较第第Ⅰ阶段均明显降低，但其值变化范围大，反映了Ⅱ、Ⅲ阶段成矿的多期性；随着成矿作用深入及构造体系的开放度增加，到了第Ⅳ阶段成矿流体中的天然水成份逐渐增加，包裹体的均一温度和盐度的大幅降低，反映了大气降水广泛参与的结果。

（2）吉家洼金矿成矿流体特征及演化规律，与邻区上宫金矿的成矿流体特征极为相似，据此推测，他们可能形成于同一深部流体成矿系统，但由于各矿床产出的构造位置差异，从而形成了不同的矿床类型［12］。

（3）吉家洼金矿的H、O同位素研究显示，成矿流体以岩浆水为主，随着成矿热液的演化，有不同比例的大气降水的混合，且从成矿早阶段到成矿晚阶段，大气降水的混合比例增加。

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P61

A

1004-5716（2016）09-0140-04

2015-11-08

2015-12-09

颜正信（1966-），男（汉族），安徽淮北人，高级工程师，现从事区域地质调查及矿产勘查工作。