胶东夏甸金矿区道北庄子金矿床流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究

李瑞翔，徐韶辉，杨真亮，刘天鹏，王永庆，解天赐

(山东省第六地质矿产勘查院，山东 招远 265400)



胶东夏甸金矿区道北庄子金矿床流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究

李瑞翔，徐韶辉，杨真亮，刘天鹏，王永庆，解天赐

(山东省第六地质矿产勘查院，山东 招远 265400)

夏甸金矿区道北庄子金矿床位于招远-平度断裂带中南段。该文重点研究金矿床石英矿物中的流体包裹体和氢氧同位素特征。研究表明，流体包裹体以Ⅰ型富液相包裹体为主，均一温度主要集中在4个区域：100～140℃，160～210℃，220～250℃，300～340℃。与胶东地区金矿成矿的4个阶段相对应。盐度变化范围大致分布在0.88～22.44wt%，平均5.18%，集中分布在3～7wt%，成矿流体盐度为低盐度流体；密度变化于0.62～1.08g/cm3，平均0.91g/cm3，属于低密度流体；成矿压力范围在92.58～267.12MPa，平均149.64MPa，推断矿床成矿压力环境为中压环境；矿床成矿深度范围为6.84～12.65km，平均9.63km，矿床为中深成相。根据氢氧同位素地球化学特征，成矿流体主要为地幔初生水，并受岩浆水的影响。

流体包裹体；氢氧同位素；道北庄子金矿床；夏甸金矿区；山东

0 引言

流体是成矿作用过程中最活跃的因素之一，矿物在生长过程中所圈闭的流体保存了形成环境的各种地球化学信息(温度、压力、盐度、成分等)，可以为成岩成矿过程提供物理化学和热力学条件数据、探讨地质作用地球化学和演化历史并服务于找矿勘探[1-4]。研究流体包裹体的成分和物相变化，可以获取地质过程中的物理化学参数；通过观察不同温度下包裹体的内相变化，分析包裹体成分，可以了解成岩成矿流体的温度、盐度、压力、密度以及物质成分，近而可以阐明矿床的成因和演化，建立成矿模式[5-7]。

该文对夏甸金矿区道北庄子金矿床流体包裹体进行了初步研究，根据不同类型流体包裹体显微测温及盐度、密度、均一压力的估算结果，详细探讨道北庄子金矿床成矿流体物理化学条件演化与成矿过程。通过对氢氧同位素的地球化学分析，探讨了成矿流体来源*山东省第六地质矿产勘查院，山东省莱州-龙口地区金矿深部成矿预测研究报告，2015年10月。。

1 区域与矿床地质

夏甸金矿区位于胶西北3大金成矿带之一的招远-平度断裂带中段，为典型的构造蚀变带热液蚀变型金矿床[8]。

招远-平度断裂带位于胶东半岛西北部——胶西北金矿集区，其大地构造位置处在华北板块(Ⅰ)东南缘，胶辽隆起区(Ⅱ)之胶北隆起(Ⅲ)西缘胶北断隆、胶北凸起(Ⅴ)，沂沭断裂带东侧。区内地层出露较简单，断裂构造十分发育，岩浆活动强烈。招平断裂带为区内主干构造，发育于玲珑超单元与栖霞超单元接触带，其本身既具导矿构造特点，同时又赋存了诸多大、中、小型金矿床[9]。

道北庄子金矿床Ⅰ-1号矿体为区内的主矿体。该矿体紧靠主裂面分布，受黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩带控制[10]。矿体最大走向长732m，最大倾斜长602m，矿体呈似层状、大脉状，具分支复合、膨胀夹缩等特点，产状与主裂面基本一致，走向38°～55°，平均走向50°,倾向SE，倾角41°～55°，平均倾角47°(图1)。

1—第四系；2—唐家庄岩群；3—荆山群；4—莱州序列中细粒变角闪辉长岩；5—马连庄序列变辉长岩；6—栖霞序列英云闪长岩质片麻岩；7—谭格庄序列奥长花岗岩；8—玲珑序列二长花岗岩；9—闪长玢岩；10—压性断裂及产状；11—压扭性断裂及产状；12—张性断裂；13—碎裂岩带；14—倒转向斜构造；15—韧性变形构造；16—岩体产状；17—地质界线；18—金矿位置 图1 区域地质图

矿石矿物成分由金属矿物和非金属矿物组成。金属矿物以硫化物类矿物为主，主要是黄铁矿、银金矿；其次为少量的闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、自然金等。非金属矿物主要有长石、石英、绢云母、铁白云石、方解石等(表1)[11]。

矿石结构有晶粒状结构、压碎结构、填隙结构、包含结构、交代熔蚀结构、乳滴状结构等。其中以晶粒状结构和压碎结构为主。

表1 矿石矿物成分统计

矿床成矿作用主要为热液期，其次为氧化期。成矿期间，热液本身的演化和交代作用的影响，构造的不断活动，构成了完整的构造热液期。在构造热液期内，成矿是多阶段的，根据控矿构造和热液脉体的相互关系及其与金的成矿关系，将热液成矿期划分为4个阶段，黄铁矿-石英阶段、金-石英-黄铁矿阶段、金-石英-多金属硫化物阶段、石英-碳酸盐阶段[12]。

2 流体包裹体特征

2.1 岩相学特征

流体包裹体主要寄主矿物为石英。石英矿物中包裹体较为发育，但普遍较小，多数小于3μm，仅少数可达5μm以上，以成群分布或均匀密集分布为主，少量成带分布，其中以无色—灰色的富液包裹体为主，局部可见呈浅灰—深灰色的气相或三相H2O-CO2包裹体及富气包裹体。流体包裹体形态规则，其长轴大小介于2～20μm，以7～10μm居多。

Ⅰ型富液相包裹体占包裹体总数的94%。室温下为气相和液相(VCO2和LH2O)，或全部为液相(即纯液体包裹体)，液相为无色透明，气相颜色普遍较深，气液比一般为15%～20%，液相比例明显较高，其大小长轴范围在2～10μm，一般为3～6μm，形态规则，加热后一般均一到液相(表2)。

2.2 流体包裹体温度

流体包裹体均一温度(Th)变化范围为103～304℃，数值变化范围较大，平均值为182℃，属中低温范围。寄主矿物石英的形成经历了复杂的多期温度变动，富液包裹体均一温度明显集中在100～140℃，160～210℃，220～250℃，300～340℃。热液活动中，随着温度的下降，挥发分的比例不断下降，CO2/H2O比值在早期热液成矿之后降低，发生了以CO2逸失为特征的不混溶或沸腾现象，流体包裹体的捕获温度(即所测定的均一温度)可代表成矿温度(图2)。

表2 道北庄子金矿床流体包裹体均一化温度、盐度、密度、压力及成矿深度结果统计

图2 石英中流体包裹体样品均一温度分布直方图

2.3 流体包裹体的盐度

流体包裹体盐度依据实验所获得的冰点温度计算求得，盐度变化范围大致分布在0.88～22.44wt%，平均5.18%，集中分布在3～7wt%，成矿流体盐度为低盐度流体(图3)。

图3 石英中流体包裹体样品盐度分布直方图

3 氢氧同位素地球化学特征

由于不同来源的流体具有不同特征的氢氧同位素组成，因此成矿流体的氢氧同位素组成成为判断成矿流体来源的重要依据[13-14]。近年来，人们认为水-岩反应是热液矿床形成的重要机制之一，利用氢氧同位素可以研究水-岩交换过程[15]。作为世界级大型金矿区，胶东金矿区的成矿流体来源已经得到深入研究。该文重点研究了夏甸矿区道北庄子矿床的成矿流体的氢氧同位素组成特征，道北庄子金矿床的成矿流体中的δ18O，δD值均相近，变化范围小(表3)，在δ18O-δD关系图上(图4)，主要投图数据点有3个落入地幔初生水范围内，1个落入岩浆水范围内，2个落在地幔初生水和岩浆水范围之间。表明该区成矿流体主要为地幔初生水，并受岩浆水的影响。

表3 夏甸金矿床石英氢氧同位素组成

图4 道北庄子金矿床成矿流体δD‰对δ18O‰图解

4 问题讨论

4.1 成矿流体密度

当盐度s在1%～30%之间时，盐水溶液包裹体密度可根据公式Haas[16]，Bodnar[17]求得：

ρ=A+Bt+Ct2

式中：ρ—盐水溶液密度(g/cm3)，t—均一温度(℃)；A，B，C—盐度的函数。A=0.993531+8.72147×10-3×s-2.43975×10-5×s2

B=7.11652×10-5-5.2208×10-5×s+1.26656×10-6×s2

C=-3.4997×10-6+2.12124×10-7×s-4.52318×10-9×s2

式中：t—均一温度(℃)；s—盐度(%)。

计算得到，夏甸金矿床流体包裹体密度为0.62～1.08g/cm3，平均0.91g/cm3，属于低密度流体。

4.2 成矿压力

流体压力采用邵洁莲[18]经验公式求得：

P=P0Th/T0

式中：P0=219+2620w；T0=374+920w；w—盐度；Th—均一温度。

计算得到，道北庄子金矿床Ⅰ型富液相包裹体的成矿压力为92.58～267.12MPa，平均149.64MPa，推断矿床成矿压力环境为中压环境。

4.3 成矿深度估算

孙丰月[19]认为，依据Sibson[20]的断裂带流体垂直分带曲线，可分段拟合深度和压力关系式进行成矿深度计算。流体压力<40MPa时，用静水压力梯度来计算；流体压力40～220MPa时，深度y=0.0868/(1/x+0.00388)+2；流体压力为220～370MPa时，y=11+e(x-221.95)/79.075；流体压力>370MPa时，y=0.0331385x+4.19898(x和y分别代表所测得的压力值和成矿深度，单位分别为MPa和km)。运用成矿压力和成矿深度公式，计算出夏甸金矿区道北庄子金矿床成矿深度为6.84～12.65km，平均9.63km，矿床为中深成相。

4.4 流体包裹体气相成分分析

单个流体包裹体的激光拉曼探针分析在核工业地质分析测试研究中心完成，使用的仪器为LABHR-VIS LabRAM HR800研究级显微激光拉曼光谱仪。使用Yag晶体倍频固体激光器，波长532nm，扫描范围100～4200(cm-1)，实验室温、湿度分别为25℃和50%。选取石英样品中CO2三相包裹体中的气相进行了激光拉曼成分分析。据激光拉曼光谱成分分析结果显示(图5)，在拉曼谱图上主要出现CO2

图5 道北庄子金矿床不同成矿阶段流体包裹体的激光拉曼图谱

特征峰(1385～1386和1281～1283cm-1)、宽泛的H2O特征峰(3416～3442cm-1)，CH4特征值(2913～2916cm-1)，H2S特征值(2605cm-1)、N2特征值(2326～2328cm-1)，即H2O-CO2-H2S(CH4+N2)体系[21]。表现出早期热液为低盐度的H2O-CO2-NaCl(H2S-CH4)气液体系，而随着温度和压力的降低，或释放引起流体中CO2含量的减少，形成富水流体，CO2和H2S的出溶则引起热液中金属络合物平衡的破坏，从而产生金多金属硫化物的沉淀，最后形成几乎不含CO2等挥发组分的低温热液[22]。

5 结论

(1)道北庄子金矿床蚀变带岩石和金矿石中的流体包裹体以无色—灰色的富液包裹体为主，局部可见呈浅灰—深灰色的气相或三相H2O-CO2包裹体及富气包裹体。均一温度主要集中在4个区域：100～140℃，160～210℃，220～250℃，300～340℃。与胶东地区金矿成矿的4个阶段相对应，反应了道北庄子金矿床成矿温度为中低温。

(2)成矿流体为低盐度的H2O-CO2-NaCl(H2S-CH4)气液体系，而随着温度和压力的降低或释放引起流体中CO2含量减少，形成富水流体，CO2和H2S的出溶则引起热液中金属络合物平衡的破坏，从而产生金多金属硫化物的沉淀，最后形成几乎不含CO2等挥发组分的低温热液。

(3)通过对流体包裹体的分析，道北庄子金矿床成矿压力范围在92.58～267.12MPa，平均149.64MPa，矿床成矿压力环境为中压环境；成矿深度范围为6.84～12.65km，平均9.63km，矿床为中深成相。根据目前的开采深度推算其深部还有一定量的资源可供开发。

(4)道北庄子金矿床成矿流体主要为地幔初生水，并受岩浆水的影响。

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Geochemical Study on Fluid Inclusion and H-O Isotopeof Daobeizhuangzi Gold Deposit in XiadianGold Field in Jiaodong Province

LI Ruixiang, XU Shaohui，YANG Zhenliang, LIU Tianpeng, WANG Yongqing，XIE Tianci

(No.6 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Zhaoyuan 265400, China)

Daobeizhuangzi gold deposit in Xiadian gold field located in the middle-south of Zhaoping fault zone. In this paper, fluid inclusions and hydrogen-oxygen isotopic characteristics of quartz minerals have been analyzed. It is showed that the fluid inclusions are mainly liquid inclusions, and its homogenization temperature fall into four ranges: 100～140℃,160～210℃,220～250℃ and 300～340℃;corresponding to four stages of hydrothermal ore-forming processes of Jiaodong area. The fluid is with low salinity and low density, ranging from 0.88～22.44WtNaCl%(focus on 3～7Wt% with average salinity of 5.18Wt%),and from 0.62～1.08g/cm3(with average density of 0.91g/cm3).The pressure of mineralization is medium-pressure, ranges from 92.58～267.12MPa, with an average pressure of 149.64MPa. The depth of mineralization ranges from 6.84～12.65km, with the average range of 9.63km. It indicate that the ore body is mesozone. According to the characteristics of hydrogen-oxygen isotopic, the mineralizing fluids originated mainly from meteoric water and accompanied with participation of magmatic water.

Fluid inclusion; hydrogen-oxygen isotopic; Daobeizhuangzi gold deposit; Xiadian gold field

2017-01-08；

2017-04-11；编辑：曹丽丽

李瑞翔(1987—)，男，山东招远人，工程师，主要从事地质矿产勘查工作；E-mail：13465626131@163.com

P618.51

A

李瑞翔，徐韶辉，杨真亮，等.山东夏甸金矿区道北庄子金矿床流体包裹体和氢氧同位素地球化学研究[J].山东国土资源，2017,33(8)：15-20.LI Ruixiang, XU Shaohui，YANG Zhenliang, etc.Geochemical Study on Fluid Inclusion and H-O Isotope of Daobeizhuangzi Gold Deposit in Xiadian Gold Field in Jiaodong Province[J].Shandong Land and Resources,2017,33(8)：15-20.