云南大坪金矿床流体包裹体研究及其意义

邓丹莉，李葆华，高昆丽，李表鹏

(成都理工大学，地球科学学院，四川成都 610059)

云南大坪金矿床流体包裹体研究及其意义

邓丹莉，李葆华，高昆丽，李表鹏

(成都理工大学，地球科学学院，四川成都 610059)

云南大坪金矿床是产于闪长岩中的石英脉型金矿床，矿体形态呈脉状，明显受断裂构造控制。成矿阶段可分为:早期成矿阶段(白钨矿石英脉)、主成矿阶段(硫化物石英脉)和晚成矿阶段(碳酸盐石英脉)。石英脉中的流体包裹体分为H2O包裹体、CO2包裹体、CO2－H2O包裹体，以富含CO2－H2O包裹体为特征。CO2－H2O包裹体的完全均一温度为283.1～382.0℃，盐度为(4.44～11.33)wt% NaCleqv，计算的均一压力为151.2～261.5MPa，相应的成矿深度为10.272～12.649km，显示出该矿的成矿流体是一种富含CO2的高压、中高温、中低盐度的H2O－NaCl－CO2的流体。加热时，富H2O相的CO2－H2O包裹体完全均一到H2O相，富CO2相的CO2－H2O包裹体完全均一到CO2相，而且二者的完全均一温度和压力一致，说明流体发生了不混溶作用，CO2的溶离使成矿流体的pH值升高，氧逸度降低，从而导致Au溶解度降低，并造成金沉淀成矿。大坪金矿床属于深成中高温热液石英脉型金矿床。

成矿流体 包裹体 不混溶 大坪金矿床 云南

Deng Dan-li，Li Bao-hua，Gao Kun-li，Li Biao-peng.A study of fluid inclusions from the Daping gold deposit of Yunnan and im plications[J].Geology and Exploration，2016，52(5):0865－0873.

大坪金矿床位于云南省红河州元阳县城东南方约120km处，是产于哀牢山成矿带中的大型金矿。该矿床以其产出大量平行且延伸稳定的金－硫化物－石英脉为特点。前人对其矿床地质特征(徐研非，1989)、矿物学特征(俞广钧，1992)、矿床成因(韩润生等，1994)、成矿年龄(毕献武等，1996)、地球化学特征(葛良胜等，2007；王治华等，2012)、控矿构造与矿化规律(陈耀煌等，2014)等进行了讨论。本文主要通过流体包裹体研究，探讨大坪金矿床成矿流体性质及含金石英脉的形成机制。

1 矿床地质背景

1.1 矿区地质特征

大坪金矿床处于哀牢山构造－岩浆岩－变质带南段，即哀牢山断裂与九甲－墨江断裂之间的浅变质岩系中。矿区出露地层简单(图1)，从老到新依次有：下元古界哀牢山群片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩，出露于矿区的北部；奥陶系(O)砂岩、板岩主要在三家河断裂的西南侧；志留系(S)和泥盆系(D)碎屑岩、碳酸盐岩见于矿区东南角和东北角，呈假整合接触。

矿区内构造发育，主干断裂为三家河断裂、小新街断裂和小寨－金平断裂，这三条断裂大致平行，北西－南东走向，北东倾，具压扭性质，是导矿构造；小新街断裂两侧的次级断裂分为走向北西－南东，倾向南西和走向东－西、倾向南两组，为配矿、容矿构造。

区内岩浆岩主要为矿区中部的海西期桃家寨闪长岩，是主要的赋矿围岩，其中有二长斑岩、石英二长岩、煌斑岩、辉绿岩呈不规则状脉状侵入，矿区北部外围可见大面积燕山期二长花岗岩、花岗岩及花岗斑岩脉。

1.2 矿体地质特征

大坪金矿床产于桃家寨闪长岩体中，矿体呈脉状产出，走向北西－南东，倾向南西，倾角70°～85°，长度在500～1000m，厚0.4～0.6m，延伸比较稳定，与围岩的界线清楚，但石英脉中矿化很不均匀。

矿石类型主要是含金多金属硫化物石英脉型，次为蚀变岩(黄铁绢英岩)或蚀变破碎带型。矿石结构有两组：一是结晶结构，如自形、半自形、它形粒状、共边等结构；二是受应力结构，如压碎结构、揉皱结构等。

矿石构造以浸染状、脉状、条带状、角砾状、晶洞构造为主，少数为斑点状和梳状构造。矿石中金属矿物有自然金、银黝铜矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、白钨矿、磁铁矿等；非金属矿物有石英、绢云母、方解石、绿泥石、绿帘石等。自然金主要为石英和黄铁矿中的裂隙金、黄铜矿中的包体金，粒径在0.01～0.3mm之间，少有明金(＞1mm)，粒状为主，少数呈片状、不规则状。金的品位在5×10－6～10×10－6(何明友等，1997)。围岩蚀变强烈，主要有硅化、钠黝帘石化、钠长石化、黄铁矿化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化、方解石化、铁白云石化等，与金矿化关系密切的是硅化、黄铁矿化和铁白云石化。

大坪金矿划分为早、主、晚三个成矿阶段。早阶段为白钨矿石英脉阶段，矿物组合为石英—磁铁矿—白钨矿—锡石，规模较小；主阶段为硫化物石英脉阶段，可分为两个亚阶段：黄铁矿—石英阶段，是金矿化的主要阶段，矿物组合为石英—黄铁矿—黄铜矿—含铁闪锌矿—自然金；多金属硫化物阶段，为铜、铅、银矿化主要阶段，且伴有金矿化，矿物组合为石英—方铅矿—黄铁矿—黄铜矿—闪锌矿—脆硫锑铅矿—黝铜矿—银金矿；晚阶段为碳酸盐石英阶段，矿物组合是石英—方解石—白云石。

2 样品采集与测试方法

用于流体包裹体分析研究的样品采自大坪金矿床中的石英脉，代表本矿床成矿的主阶段与晚阶段。将样品磨制成包裹体片用于流体包裹体镜下观察，再挑选具有代表性的包裹体显微测温，所有工作均在成都理工大学流体包裹体实验室完成。包裹体的显微观察使用Nikon ECLIPSE 50 i POL偏光反光显微镜。包裹体的显微测温采用Nikon ECLIPSE LV100 POL显微镜，目镜10×，长工作距物镜50×，LINKAM THMSG600冷热台(测温范围为－196～＋600℃)，LINKAM Scientific LINKSYS 32温度测定软件，精度±0.1℃，在7 mm的样品台和银盖恒温室中进行标准样品对仪器的温度标定和样品的测试，控制降温或升温速率为(0.1～20)℃/min。

3 流体包裹体特征

大坪金矿床样品石英中的流体包裹体数量很多，常成群成片或星散状分布。包裹体形态多为浑圆状、椭圆形、负晶形、四边形及不规则状。包裹体大小不一，最小为2μm左右，最大可达18μm，一般为5～12μm。根据室温下(13℃)包裹体的相态与成分，可将包裹体类型划分为三大类：H2O包裹体、CO2包裹体、CO2－H2O包裹体，其中以CO2－H2O包裹体为主。

H2O包裹体数量少，分布零星，大小为3～5μm，根据室温下包裹体的相态又可分为气液水包裹体(气液比为5%～10%)(图2a)和液相水包裹体。

CO2包裹体数量也少，室温下主要为单相CO2包裹体，即气相CO2包裹体和液相CO2包裹体，少见气液CO2包裹体。

CO2－H2O包裹体(图2b)是数量最多的，成群分布，大小为5～18μm，在室温下包含液相CO2、液相水两相或气相CO2、液相CO2、液相水三相。多数包裹体中的CO2气相有在常温下跳动的现象。CO2相占包裹体总体积的10%～90%，由此还可以分为富H2O相的CO2－H2O包裹体(图2c)、富CO2相的CO2－H2O包裹体(图2d)和CO2－H2O包裹体三种类型。

图2 大坪金矿床流体包裹体类型(室温13℃) Fig.2 The inclusion types of Daping gold deposit(at room tem perature 13℃)

4 包裹体测试结果

(1)气液水包裹体由于数量少，体积小，不利于观察，仅测得8个均一温度。加热时气泡逐渐缩小，接近均一温度时快速跳动直至消失，均一至液相，均一温度变化范围在190.8～373.4℃，主要集中在202.6～290.4℃，平均为247.3℃。

(2)CO2－H2O包裹体是本文的主要研究对象，对其显微测温的步骤是先冷冻再加热，结果列于表1中。CO2相在－98.6～－91.1℃完全冻住，回温时CO2固相最后熔化温度，即CO2三相点为－58.4～－56.6℃，表明包裹体中的气相基本为纯CO2组成，个别包裹体可能含有少量低于CO2三相点的气体，如N2；CO2水合物(笼形物)最后熔化温度为3.4～7.7℃，对应的盐度约为11.33～4.44wt%NaCleqv(卢焕章等，2004；胡传胜等，2014)(图3a)；部分均一温度为19.3～30.7℃(图3b)，都均一到CO2液相；22个富H2O相的CO2－H2O包裹体完全均一温度为285～358.8℃(图3C)，平均为322.5℃，均一到H2O相；15个富CO2相的CO2－H2O包裹体完全均一温度为283.1～382.0℃(图3c)，平均为333.5℃，均一到CO2相。

5 压力计算

大坪金矿床石英中富含CO2－H2O包裹体，在矿床成矿压力研究中广泛应用的一种有效的地质压力计就是CO2－H2O包裹体测压法。本文采用了迭代法(Parry，1986；刘斌等，1999；宋玉财等，2007；席斌斌等，2010；李葆华等，2010)计算H2O－NaCl－CO2体系包裹体的热力学参数，利用包裹体的CO2水合物最后熔化温度tcla(℃)、部分均一温度t co2(℃)，部分均一相态、完全均一温度T h(℃)、完全均一相态和估算的部分均一时CO2相充填度，计算出包裹体密度d(g·cm－3)、包裹体摩尔体积Vm(cm3·mol－1)、CO2的摩尔分数XCO2、NaCl的摩尔分数XNaCl、H2O的摩尔分数XH2O、CO2相体积分数fCO2和包裹体完全均一压力p(MPa)，最终计算出的数据与实验数据(刘斌等，1999)一致，表明该压力的计算值是可靠的，其结果见表2，表明本矿床中CO2－H2O包裹体的均一压力在151.2～261.5MPa(图3d)，平均为215.5MPa，其中富H2O相的CO2－H2O包裹体的均一压力为151.2～245.0MPa，平均为212.5MPa；富CO2相的CO2－H2O包裹体的均一压力为171.1～261.5，平均为223.8MPa。

表2 大坪金矿床石英中CO2－H2O包裹体均一压力计算结果Table 2 Homogenization pressure of the CO2－H2O inclusions in quartz from the Daping gold deposit

由于压力在40～370 MPa之间，即深度在5～15 km范围内流体压力与成矿深度是非线性关系，不能单用静岩压力梯度和静水压力梯度来计算成矿深度。可依据断裂带流体垂直分带模式(Sibson et al.，1988；曹亮等，2015)，得出的压力与深度分段关系式(孙丰月等，2000)来计算矿床的形成深度：p ＜40 MPa，h＝p/10；p在40～220 MPa之间，h＝0.0868/(1/p＋0.00388)＋2；p在220～370MPa之间，h＝11＋e(p－221.95)/79.075；p＞370 MPa，h＝0.0331385p＋4.19898。公式中的p为测得的压力值(MPa)，h为成矿深度(km)。大坪金矿床的成矿深度h(表2)约为10.272～12.649km。

图3 大坪金矿床石英中CO2－H2O包裹体测试结果直方图Fig.3 H istogram s show ing them icrotherm ometry data of CO2－H2O inclusions in the Daping gold deposit

6 讨论

6.1 流体来源与演化

大坪金矿床地处哀牢山成矿带南段，依据石英的顺磁共振法(ESR)确定其年龄在41.3～58.0 Ma之间，平均49.2 Ma，成矿时代为喜山期(毕献武等，1996)。本区岩浆作用、变质作用、改造作用均较强，前人认为其成矿流体来源有(1)岩浆期后热液与地下水热液的混合热液；(2)壳幔混合流体；(3)岩浆热液；(4)变质热液。李葆华(1995)①，李定谋等(2000)测得大坪金矿床矿石石英中包裹体的δ18OH2O值范围在1.04‰～4.24‰，δDH2O值为－59.3‰～－52.7‰；石贵勇等(2010)测得δ18OH2O值为2.39‰～7.59‰，δDH2O值为－85‰～－60‰，在各种类型水氢氧同位素组成图解上的投影点主要落入岩浆水区域和岩浆水、变质水与雨水线之间的区域，并有从岩浆水向大气降水飘移的趋势，说明该矿的成矿流体为多源流体改造热液，主体是深部流体，后期有地壳浅部的大气降水或其它混合流体加入。根据本文观察，大坪金矿床含金石英脉中的主阶段和晚阶段形成的包裹体均以CO2－H2O包裹体为主，含有少量纯CO2包裹体。早阶段CO2－H2O包裹体的均一温度为299.4～423.7℃，盐度为(6.37～14.64)wt%NaCleqv，密度为0.682～1.042g·cm－3(熊德信等，2007)；主阶段CO2－H2O包裹体的实测均一温度为283.1～382℃，盐度为(4.44～9.44) wt%NaCleqv，密度为0.648～0.975g·cm－3；晚阶段CO2－H2O包裹体的实测均一温度为295.4～367.3℃，盐度为(5.14～11.33)wt%NaCleqv，密度为0.712～0.993g·cm－3。早阶段的均一压力约为190～440MPa(熊德信等，2007)，计算的主、晚阶段的均一压力为151.2～261.5MPa，相当的成矿深度为10.272～12.649km。这些特征表明本区成矿流体是一种富含CO2的深部高压、中高温、中低盐度、高密度的H2O－NaCl－CO2体系的流体，且从成矿早阶段到晚阶段，温度、压力、盐度逐渐降低，密度变化不大。

6.2 流体不混溶与成矿

大坪金矿床中H2O包裹体、CO2包裹体与CO2－H2O包裹体广泛密切共生，且CO2－H2O型包裹体的CO2相充填度变化范围很大，表明它们是由流体不混溶作用形成的。富H2O相的CO2－H2O包裹体在加热时，CO2相的体积渐渐缩小，最终均一到H2O相；而富CO2相的CO2－H2O包裹体加热时，CO2相的体积渐渐扩大，最终均一到CO2相，并且它们的完全均一温度偏差值δT h＝|T h富H2OT h富CO2|/T h富H2O＝|322.5－333.5|/322.5＝0.034 ＜0.1(刘斌等，1999)；完全均一压力偏差值δp＝|p富H2O－p富CO2|/p富H2O＝|212.5－223.8|/212.5＝0.053＜0.2(刘斌等，1999)，更进一步说明这两类包裹体是同时期捕获的CO2和NaCl－H2O不混溶流体包裹体组合。CO2－H2O包裹体的盐度范围变化也较大，可认为是相分离作用的结果(Wilkinson，2001)。

金的大量沉淀并富集与成矿流体物化条件的变化有关，如成矿流体在上升过程中压力下降而引起的流体不混溶作用。哀牢山地区在喜马拉雅期的拉张构造环境下，来自于壳幔混合区或下地壳的成矿流体，主要为岩浆水，沿深大断裂带向上运移，并促进浅部大气降水等流体的循环对流，活化、萃取了更多的成矿物质，在地壳浅部由于压力的下降，成矿溶液中CO2的溶解度降低，大量CO2气体逸出致使流体pH值升高，氧逸度降低，CO2与水溶液发生不混溶作用，成矿物质从流体中卸载沉淀，在构造有利部位富集形成矿体。可见流体不混溶作用是大坪金矿床重要的控矿机制。

7 结论

(1)大坪金矿床产于海西期闪长岩中，受哀牢山深大断裂派生的次级断裂控制，矿体为含金石英脉。

(2)本矿床中包裹体数量多，成群成带分布，包裹体类型以CO2－H2O包裹体为主，CO2包裹体次之，偶见H2O包裹体，它们为同期捕获的CO2和NaCl－H2O不混溶流体包裹体组合。

(3)成矿流体为NaCl－CO2－H2O体系，中低盐度，为(4.44～11.33)wt%NaCleqv，流体发生不混溶后，pH值升高，氧逸度降低，从而导致Au溶解度的降低与金沉淀成矿。

(4)矿床形成温度集中在283.1～382.0℃范围内，属中高温；成矿压力为151.2～261.5MPa，成矿深度为10.272～12.649km，属于深成。综上所述，大坪金矿床成因类型为剪切带控制的深成中高温热液石英脉型金矿床。

[注释]

① 李葆华.1995.哀牢山金矿带成矿流体地球化学[D].成都:成都理工学院:1－45

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A Study of Fluid inclusions from the Daping Gold Deposit of Yunnan and Implications

DENG Dan-li，LIBao-hua，GAO Kun-li，LIBiao-peng

(College of Earth Sciences，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059)

The Daping gold deposit is of quartz vein type，which is hosted by diorite.Its ore bodies show a form of vein，obviously controlled by faults.Mineralization epochs of this deposit can be divided into three stages：the early stage(scheelite－bearing quartz vein)，themajor stage(massive polymetallic sulphide in auriferousquartz vein)and the1ate stage(carbonate－quartz).The fluid inclusions in quartzare divided into three categories：H2O inclusions，CO2inclusions and CO2－H2O inclusions，among which the CO2－H2O inclusion is the main type.The ore－forming temperature was 283.1～382.0℃and the salinity of the CO2－H2O inclusion was4.44%～11.33%，the ore－forming pressure was in the range of151.2～261.5MPa with correspondingmetallogenic depths of about10.272～12.649 km.The fluid inclusion characteristics indicate that the ore－forming fluid of the Dapingmine is a H2O－NaCl－CO2system ofmiddle－high temperature with high－CO2content and low tomoderate salinity.When heated，the H2O－rich CO2－H2O inclusionswere homogenized into H2O phase，and the CO2－rich CO2－H2O inclusionswere homogenized into the CO2phase.Moreover，they have the same homogenization temperature and pressure.When the immiscibility effectof the fluid occurred，a large amountof CO2overflowed，the fugacity ofO2decreased，and pH increased.It led to the reduction of the solubility ofgold in ore－forming hydrothermal fluid to the rapid precipitation of gold，and to the formation of deposits.The Daping gold deposit belongs to themiddle－high temperature and high pressure deposits.

ore－forming fluids，inclusions，immiscible fluids，Daping gold deposit，Yunnan Province

P618

A

0495－5331(2016)05－0865－09

2016－03－15；[修改日期]2016－06－23；[责任编辑]郝情情。

国家自然科学基金项目“甘肃干沙河稀土矿床碱性岩浆－流体演化过程研究”(批准号：41372094)资助。

邓丹莉(1988年－)，女，在读硕士研究生，地质工程。E-mail：396992511＠qq.com。

李葆华(1960年－)，男，教授，主要从事流体包裹体研究。E-mail：libaohua＠cdut.edu.cn。