山东蓬莱地区侯格庄金矿床流体包裹体特征

王勇军,沈立军,朱裕振,黄鑫,徐昌,田明禛

(山东省煤田地质规划勘察研究院，山东 济南 250100)

0 引言

成矿流体在热液矿床形成过程中起着至关重要的作用，对成矿物质的活化、运移和沉淀具有决定性作用。流体包裹体的研究能反映地质过程中成矿流体的运移途径及过程、成矿作用机制等重要地质信息，主成矿阶段的流体包裹体是研究成矿流体最直接有效的对象，有助于探讨矿床成因[1]。

近年来，胶东地区金矿找矿取得重大突破，前人对胶东地区构造—岩浆演化、成矿流体来源、矿床成因等进行了大量研究，尤其是2013年笏山-西陡崖大型金矿的发现引起了众多学者的关注[2-13]。陈衍景等[2-3]认为胶东大规模成矿事件同步或略滞后于中生代花岗岩浆活动。丁正江等[4-6]总结了胶东中生代成岩成矿动力学演化特征，划分了6个金及多金属成矿作用期。李洪奎等[7-8]指出胶东地区构造-岩浆事件和金矿成矿作用受控于特提斯、古亚洲洋和太平洋三大构造域的相互作用，金矿形成的动力学背景是中生代构造体制转折和岩石圈减薄,起因与太平洋板块向华北板块的俯冲机制有关。吕文杰[9]对杜家崖金矿床石英流体包裹体进行研究，结果表明，流体包裹体为CO2-H2O体系，均一温度集中于134～275℃之间，盐度：0.71～23.05wt%NaCl，密度：0.75～0.92g/cm3，成矿深度5.04～7.19km。王佳良[11]对栖霞马家窑金矿床流体包裹体进行研究，认为该矿床成矿流体为低盐度、低密度流体，成矿过程中经历了流体不混溶作用，属中温中成热液矿床。

该文对山东蓬莱侯格庄金矿床主成矿阶段石英中的流体包裹体进行研究，对包裹体进行了测温及盐度测定，估算了成矿深度、压力等参数，初步探讨了成矿流体物理化学性质、来源与矿床成因①山东省第三地质矿产勘查院，山东省蓬莱市侯格庄矿区金矿详查报告，2016年。。

1 地质概况

侯格庄金矿区位于胶东栖(霞)-蓬(莱)金成矿带大柳行金矿田东南部，玲珑序列花岗岩与郭家岭序列花岗闪长岩两大岩体的接触部位。

该区金矿体主要赋存于虎路线断裂上盘的次级断裂中。虎路线断裂走向20°～30°，倾向SE，倾角58°～69°，具左行压扭性的特点，是区内主要的导矿构造。

矿区近矿围岩为中生代郭家岭序列的似斑状花岗闪长岩。郭家岭序列花岗闪长岩为壳幔混合型花岗岩，是胶东地区与金矿成矿关系最为密切的岩体之一。

侯格庄金矿区Ⅲ-1号矿体是区内的主矿体，赋存于Ⅲ号矿化带中，为一盲矿体，矿体赋存标高为+22m～-710m。矿体呈脉状产出，走向30°～40°，倾向NW，倾角71°～81°(图1)。长度约660m，厚度0.41～3.37m，平均厚度0.75m，控制最大斜深732m。金品位(0.30～52.40)×10-6，平均品位7.95×10-6。矿石为含金绢英岩化碎裂岩。

矿石结构较复杂，主要为半自形—他形粒状结构、碎裂结构等；矿石构造主要有块状构造、条带状构造等；矿石中金属矿物主要为黄铁矿，次为黄铜矿、磁黄铁矿及少量的闪锌矿、方铅矿、方黄铜矿等。含金矿物主要为银金矿、金银矿。矿石中非金属矿物以石英为主，其次为绢云母。

2 流体包裹体特征

2.1 样品采集、测试及结果

共采集新鲜样品6件，均位于Ⅲ-1号盲矿体-240m坑道内，均为主成矿期黄铁矿化石英金矿石或黄铁矿化绢英岩。从中选取具代表性的样品磨制包裹体片，供岩相学观察，由核工业北京地质研究院分析测试研究中心在LINKAM THMS600型冷热台进行显微测温，仪器运行的室内温度约25°，湿度约45%，仪器可测定的温度范围为-196～600℃，误差范围为±0.5℃，检测方法和依据按照EJ/T 1105-1999(矿物流体包裹体温度的测定)执行。

对磨制的光片进行了细致的岩相学研究，并选择有代表性的包裹体片进行测温、压力、盐度等参数的分析(表1)。

a—矿区地质简图；b—III号矿化带中的III-1号盲矿体-240m中段照片(照片方向南西)；c—金矿石照片;1—新生代第四系；2—中生代郭家岭序列花岗闪长岩；3—中生代玲珑序列二长花岗岩；4—矿化带；5—地质界线；6—岩层产状；7—压扭性断裂图1 矿区地质简图及III-1号盲矿体、矿石

2.2 岩相学特征

在金矿石样品中的石英矿物内，流体包裹体较为发育，分布形态主要为成群分布、均匀密集分布，部分成带状分布。形状多数为椭圆形，少数为圆形或长条形。包裹体普遍较小，粒径一般小于5μm，为(2～5)μm×(4～7)μm，个别包裹体长轴最大长度可达15μm。

该次工作中将所见流体包裹体按相态类型分为单相包裹体(Ⅰ)、气液两相包裹体(Ⅱ)及三相包裹体(Ⅲ)三类。物质成分以H2O，CO2为主，可能还含有少量其他气体。

包裹体以呈透明无色的纯液包裹体(Ⅰa)为主，部分视域内较为发育呈无色—灰色的富液体包裹体(Ⅱa)及呈灰色—深灰色的气体包裹体(Ⅰb)，局部视域可见少量呈无色—灰色的H2O-CO2三相包裹体(Ⅲa)、呈灰色—深灰色的富气体包裹体(Ⅱb)及呈灰色—深灰色的CO2两相包裹体(Ⅱa)。未见含子矿物包裹体。

表1 流体包裹体完全均一温度、盐度、密度、压力及成矿深度结果统计

单相包裹体(Ⅰ)：分为纯液包裹体(Ⅰa)和气体包裹体(Ⅰb)2种类型(图2a)，前者数量略大于后者，总数占比约80%～90%。多呈浑圆形或长短轴比值小于2的椭圆形，常成群分布于石英内距离愈合的晶体裂隙较远的部位，群落内包裹体分布相对均匀，多为原生包裹体。长轴长度一般小于6μm。

气液两相包裹体：分为富液包裹体(Ⅱa)和富气体包裹体(Ⅱb)2种类型，其中，富液包裹体(Ⅱa)又分为由液相H2O-气相CO2组成(图2b)和液相CO2-气相CO2(图2c)组成两种，富气体包裹体(Ⅱb)则仅见液相H2O-气相CO2组成(图2d)。总数占比约10%～20%。多为浑圆形、椭圆形、长条形或不规则多边形，常呈条带状分布于矿物裂隙中或其两侧，同一条带中包裹体长轴方向基本一致，既有原生包裹体，也见次生及假次生包裹体。长轴长度一般为4～15μm，集中于5～10μm。气液比多为10%～20%，以10%～15%为主，偶见气液比约80%的富气包裹体。

三相包裹体：仅见H2O-CO2三相包裹体，由液相H2O、液相CO2和气相CO2组成(图2e)，总数占比小于10%。以浑圆形、椭圆形和不规则形为主，长轴长度一般为4～7μm。原生包裹体居多，个别包裹体受矿物裂隙影响发生破裂，属次生包裹体(图2f)。

岩相学观察表明，侯格庄金矿床石英矿物中发育大量的原生流体包裹体，它们直接反映了成矿流体的基本特征。由于Ⅱ型和Ⅲ型原生流体包裹体常同时存在，且成群共生在同一个石英颗粒中，表明其捕获时成矿流体处于一种不均匀的热液体系状态[14]。

图2 流体包裹体镜下照片

石英内发育CO2包裹体，说明成矿流体中富含CO2。CO2的存在可以增加氯和水在岩浆流体中的溶解度，有利于金属元素的运移[15]。近年来由于探测技术的迅速发展，对各类地质体的CO2含量和赋存状态有了越来越深刻的了解，特别是在幔源包体中发现了大量CO2包裹体存在，地幔流体中的交代流体或熔体被普遍认为是以富CO2为特征[16]。因此，这可能暗示了侯格庄金矿床成矿流体至少部分来源于地幔。

2.3 包裹体温度、盐度及成矿流体来源

2.3.1 温度

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。在流体不混溶过程中，捕获的端元组分的包裹体均一温度及压力相近，并且可以代表捕获温度和压力[14]。

该次研究使用气液两相包裹体及三相包裹体2类包裹体进行测温，完全均一温度结果为109～396℃(图3)，属中低温热液矿床。

温度主要集中在2个区间：138～215℃和352～396℃。其中，气液两相包裹体占绝大多数，CO2相比一般为10%～20%，绝大多数均一至液相，完全均一温度范围为109～215℃，集中分布于138～215℃之间。三相包裹体完全均一温度范围为211～396℃，多数三相包裹体中CO2相比为20%～40%，多数完全均一至液相(图3)。

图3 石英中流体包裹体完全均一温度频率分布直方图

对均一温度约352～396℃的区间，全部是由三相包裹体测得的，这代表了一期相对高温的矿化阶段，暗示了该矿床经历了多期矿化。三相包裹体的均一温度多高于气液两相包裹体，并且连续变化，盐度、密度多小于Ⅱ型包裹体。这是由压力波动引起的连续多次不混溶作用造成的。

侯格庄金矿流体包裹体均一温度明显划分为2类：气液两相包裹体(Ⅱa)均一温度(138～215℃)较周边马家窑、黑岚沟、大柳行等金矿床均一温度(180～300℃)略低，而H2O-CO2三相包裹体(Ⅲa)均一温度(352～396℃)又较周边其他矿床(一般不高于360℃)高，这种特殊性可能是由于该矿床多期成矿流体之间成矿温度相差较大造成的。

2.3.2 盐度

该次测定的盐度体系中可能包含NaCl以外的其他盐类，如KCl，CaCl2，MgCl2等，但是在低盐度的情况下，其习性类似于简单的冰-盐水体系，也即NaCl-H2O体系[17]，因此盐度计算公式采用Hall等[18]提出的计算式。

流体包裹体盐度测定结果范围为2.9～22.44wt%NaCl，反映成矿流体为低盐度流体(图4)。未见含子矿物包裹体，也反映出该流体盐度低，属于未饱和体系。

图4 石英中流体包裹体盐度频率分布直方图

中低温度、低盐度流体来源一般认为属天水来源或天水与岩浆水的混合产物，而以天水成因为主，以液相包裹体为代表[19]。由于该矿床主成矿阶段的成矿流体属中低温度、低盐度流体，但气液两相包裹体发育较少(<20%)，说明成矿流体为天水与岩浆水的混合产物，但天水来源所占比例较少，对成矿作用影响较小。

3 密度、成矿压力和深度的估算

根据测得的流体包裹体温度、盐度等数据，该文进行了流体密度、成矿压力、深度的估算，结果见表1。

3.1 包裹体密度

根据实验的测温数据和前面所计算出的盐度数据，可计算流体的密度，计算的对象有不同盐度的气液两相包裹体和含(富)CO2三相包裹体。

对于气液两相包裹体，流体的密度由均一温度和盐度决定。根据测得的流体包裹体均一温度和盐度数据，在饱和水蒸气NaCl-H2O溶液密度图[20]上投点(图5)，得到气液两相溶液包裹体的密度集中在0.86～1.06g/cm3。

图5 侯格庄金矿床流体包裹体NaCl-H2O体系密度图解(底图据刘斌等[17])

对于含CO2三相包裹体，流体密度的计算是根据刘斌和沈昆[17]的密度公式：

ρ=φCO2×ρCO2+(1-φCO2)×ρH2O

式中：ρ—流体的总密度(g/cm3)；φCO2—CO2气-液均一时CO2相的充填度，φCO2=CO2相体积/包裹体总体积；ρCO2—CO2气-液均一时CO2相的密度(g/cm3)；ρH2O—CO2气-液均一时水溶液相的密度(g/cm3)。

ρCO2由Touret等[21]提出的公式计算、ρH2O由Sterner等[22]出的公式计算，如下：

ρCO2=0.4683+0.001441×(31.35-t)+0.1318×(31.35-t)(1/3)

ρH2O=0.999839×(1000+58.4428×m)/{1000+0.999839×(12.43×m+3.07×m1.5-0.02×m2)}+5.2777×10-5×t-1.0113×10-5×t2+9.3537×10-8×t3

式中：t—CO2部分均一温度；m—水溶液中NaCl的质量摩尔浓度，m=(1000×ω)/[58.4428×(100-ω)]；ω—盐度。

经计算，含CO2三相包裹体密度为：0.64～0.96g/cm3(表1)，多数小于气液两相溶液包裹体密度。

总体来看，该矿床流体包裹体密度主要集中在0.64～1.06g/cm3，属低密度流体。

3.2 成矿压力和深度的估算

流体包裹体的捕获温度和压力是包裹体研究中最重要的2个热力学参数，前人提出了很多地质压力计算方法，但迄今为止这些方法均只是近似估算，不能获得精确的成矿压力。

该次研究，根据H2O-CO2三相包裹体的完全均一温度、部分均一温度等数据，利用FLINCOR计算机程序估算了成矿压力，结果为128～340MPa。

根据Sheperd等[14]提出的成矿深度H和成矿压力P之间的换算关系：P=ρgH(ρ=3g/cm3)计算得到成矿深度，结果为4.4～11.6km。

按陈衍景等[23]对造山型金矿的论述，说明该矿床是在中低压力、中浅深度条件下形成的。

4 结论

(1)侯格庄金矿床金矿石中的流体包裹体以呈透明无色的纯液包裹体为主，部分视域内发育无色—灰色的气液两相包裹体，局部可见H2O-CO2三相包裹体。未见含子矿物包裹体。均一温度在109～396℃，主要集中在138～215℃和352～396℃两区间，前者代表侯格庄金矿床的主成矿阶段，属中低温热液矿床；后者代表了另一高温矿化阶段。

(2)成矿流体盐度范围在2.9～22.44wt%NaCl之间，反映成矿流体为低盐度流体，属于未饱和体系；流体密度在0.64～1.06g/cm3之间；成矿流体属于低盐度、低密度流体，是天水与岩浆水的混合产物，且天水来源所占比例较少。

(3)成矿压力和深度是以三相流体包裹体测温数据进行估算的，估算的成矿压力为128～340MPa，成矿深度约4.4～11.6km，说明该矿床是在中低压力、中浅深度条件下形成的。

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