湖北宜昌白竹坪金矿流体包裹体特征及成矿机理探讨

向 萌， 张权绪， 牟宗玉， 聂开红， 李方会

(湖北省地质局 第七地质大队，湖北 宜昌 443100)

黄陵背斜核部是湖北重要的岩金产地之一，已发现含金矿脉312条，金矿床(点)76个。白竹坪金矿位于核北部东缘，隶属宜昌市夷陵区雾渡河镇白竹坪村，作为核北部变质岩区典型石英脉型金矿床，尚缺乏对其成矿流体的系统研究。本文通过对白竹坪金矿床流体包裹体类型、均一温度、流体密度以及成分分析等研究，对矿床的成矿物质来源及成矿机理进行探讨。

1 区域地质背景

白竹坪金矿区处于扬子准地台上扬子台坪鄂中褶断区黄陵背斜核北部东缘。核北部主要出露中太古界东冲河片麻杂岩岩体(TTGAr2)及元古界黄凉河岩组(Pt2h)、力耳坪岩组(Pt2l)变质地层。区内变质岩系地层经受了铁铝榴石角闪岩相以上的区域变质作用和普遍的混合岩化作用。根据岩石组构特征还可看出各组段地层曾遭受多次变质作用和退变质作用影响，致使地层中的岩石组合十分复杂。

2 矿床地质特征

矿床位于风箱坪—韩家河背斜北西翼及彭家河向斜南东翼，主要出露东冲河片麻杂岩(TTGAr2)及辉长辉绿脉岩。变质岩地层走向北东，倾向北西，局部由于断裂作用关系，走向北西，倾向北东，地层倾角50°～78°，为一被破坏了的单斜构造。区内断裂构造发育，区域性大断裂殷家沟断层(F10)于矿区北东角通过，矿床位于该断层南西侧次级北西向韧—脆性断层F1、F2中，分别控制Au-1号和Au-2号含金石英脉。含金石英脉是一条由多个含金石英脉体断续分布组成的脉带，脉体形态主要为透镜状、脉状，其中南端多为透镜状及厚脉状，北段则以薄脉状为主。沿走向和倾向常有分支复合、尖灭再现及膨缩现象，脉壁则常显舒缓波状(图1)。

图1 白竹坪金矿区地质简图Fig.1 Geological sketch map of Baizhuping gold mining area1.第四系；2.混合岩夹黑云斜长片麻岩；3.黑云斜长片麻岩；4.黑云片岩；5.斜长角闪片岩；6.阳起透闪石岩；7.辉长辉绿岩；8.英安斑岩；9.含金石英脉及编号；10.石英脉；11.地质界线；12.第四系界线；13.渐变地质界线；14.断层及编号；15.已施工钻孔位置。

矿床工业类型为含金石英脉岩型。矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿及自然金，次为纤维锌矿、白铁矿、磁黄铁矿、黝铜矿、钴镍黄铁矿、紫硫镍矿。次生矿物有铜蓝、斑铜矿、辉铜矿。脉石矿物主要为石英，次为铁白云石、方解石。此外含有黑云母、绿泥石、绢云母、绿帘石及榍石、白钛石、电气石等，含量均低微，在矿石中时有时无。通过显微观察主要金属矿物的镶嵌关系，其生成顺序为：黄铁矿→闪锌矿→黄铜矿→方铅矿→金。矿石构造主要有脉状构造、团块状构造、浸染状构造等，矿石结构主要为自形粒状结构、半自形—他形粒状结构、填隙结构等(图2)。

图2 白竹坪矿体光片中金属矿物镶嵌关系Fig.2 Mosaic relationship of metal mineral in Baizhuping mineralPy.黄铁矿；Cp.黄铜矿；Sp.闪锌矿；Gl.自然金；Gn.方铅矿。

脉体围岩有辉长辉绿岩、混合岩或其它变质岩，以辉长辉绿岩体为直接围岩时石英脉段的含金性好。碳酸盐化蚀变作用在辉长辉绿岩中表现明显，其次有绢云母化、硅化及黄铁矿化。

3 包裹体样品采集及分析方法

4 流体包裹体特征

4.1 流体包裹体类型

测片中脉石矿物主要为石英(90%～95%)，少量方解石(2%)。由于应力作用，石英颗粒多数具有波状消光，且显微裂隙发育，系重结晶作用形成的，结晶较自形，且透明度较好，见有较多流体包裹体发育(图3、表1)，以单相盐水溶液包裹体(LH2O)及两相盐水溶液包裹体(LH2O+VH2O)为主。片中见到少量矿化，黄铁矿5%，黄铜矿1%，方铅矿3%，闪锌矿1%。选择透明度较好的石英进行测定，其类型特点和测定结果如下：

(1) 单相盐水溶液包裹体。占包裹体总量的60%～70%；包裹体大小为2～12 μm；形态以米粒状、多边形为主，其次是近圆形、椭圆形和不规则状，呈自由状、小群状分布，主要沿石英显微裂隙分布。

(2) 两相盐水溶液包裹体。占包裹体总量的30%～35%；包裹体大小3～15 μm；形态以椭圆形、多边形为主，其次是半自形负晶形、长方形和少量不规则状，呈自由状或小群状分布，或与其它类型包裹体伴生，有的沿石英微裂隙呈线状分布。

(3) B型两相包裹体(LH2O+VH2O，含少量CO2成分)，少量；包裹体大小3～15 μm；形态呈椭圆形、半自形负晶形，呈自由状或与其它类型包裹体伴生，有的沿石英微裂隙呈线状分布。

(4) 富CO2两相包裹体(LCO2+VCO2，可能含有少量CH4或H2S成分)，占包裹体总量的5%左右；包裹体大小3～12 μm；形态呈椭圆形、半自形负晶形，呈小群状与其它类型包裹体伴生。

(5) 含CO2三相包裹体(LH2O+LCO2+VCO2)，少量；包裹体大小3～15 μm；形态呈椭圆形、多边形，呈孤立状分布或与其它类型包裹体伴生。

4.2 均一温度、盐度和密度

一般情况下，石英脉中气液两相包裹体和三相包裹体是金主成矿阶段捕获的,液相包裹体在成矿晚阶段后捕获[1]。经测试，白竹坪金矿中石英两相气液(LH2O+VH2O)包裹体均一温度集中在155～260 ℃，三相气液包裹体(LH2O+LCO2+VCO2)均一温度240～260 ℃，即成矿温度范围为155～260 ℃(图4)。盐度范围5.77～11.81 wt.%NaCl，平均9.17 wt.%NaCl；流体密度为0.766～0.993 g/cm3，平均0.933 g/cm3。综上所述，白竹坪金矿成矿流体为低温—低盐度—低密度流体。

图3 白竹坪金矿体石英中流体包裹体形态Fig.3 Fluid wrap form in quartz of Baizhuping gold ore body

图4 矿床成矿流体包裹体均一温度直方图Fig.4 Homogeneous temperature histogram of ore-forming fluid inclusions

4.3 成矿压力和深度

成矿溶液中化合物及金属的溶解能力与压力关系密切，因此压力对成矿起重要作用。在研究矿床成矿压力条件时，利用含CO2三相气液包裹体来计算是比较有效的方法，得到了广泛的应用，通过获得的三相包裹体的初熔温度、均一温度、密度及盐度等参数[2]，根据邵洁莲提出的经验公式(1983)计算出成矿压力为225×105～235×105Pa，成矿深度为0.75～0.78 km，属浅成矿床(表2)。

邵洁莲经验公式：T0=374+9.2×N；P0=219+26.2×N；P1=P0×T1/T0；H=P1/(300×105)

式中：N代表盐度(wt.%NaCl)；T1代表均一温度(℃)；T0代表初始温度(℃)；P0代表初始压力(105Pa)；P1代表成矿压力(105Pa)；H代表成矿深度(km)。

表2 白竹坪矿床石英包裹体成矿压力及深度计算表Table 2 Calculation of metallogenic pressure and depth ofquartz inclusions in Baizhuping deposit

4.4 包裹体成分

流体包裹体成分的测试结果如下：

(1) 液相部分。阳离子主要是Na+，占液相部分的28%～39%，其次是K+、Ca2+、Mg2+，占液相部分的7%～10%；阴离子主要是Cl-，占液相部分的46%～55%，其次是SO42-，占液相部分的2%～13%。

(2) 气相部分。主要是H2O，占气相部分的73%～84%，其次是CO2，占气相部分的16%～27%，无游离氧。

5 成矿机理探讨

黄陵地区在中元古代表壳岩系形成以后，经历了四堡期的区域变质作用，变质岩系发生强烈构造置换和韧性—韧脆性剪切作用，促使部分矿化元素向韧性剪切带的剪切面理迁移，形成矿质初始富集。新元古代晋宁早期随着构造作用增强，基性—超基性岩浆喷溢活动亦增强，在白竹坪矿区沿北西向古断裂侵位，来自地幔深源的金元素不断活化和沉淀，成为本区金矿的初始矿源层，也为本矿区金矿形成提供了岩浆热液及围岩条件。晋宁期黄陵花岗岩浆多次活动，为矿质进一步富集提供热(水)源和地壳深部矿质，此时岩浆库中富集大量含金的岩浆期后热液，而北西向脆—韧性剪切带则为含矿流体提供了上移通道[3]。

表3 白竹坪金矿流体包裹体成分及参数表Table 3 Fluid inclusion composition and parameter table of Baizhuping gold mine

注：1)10-6是指在1 g单矿物样品里包裹体爆裂后释放出某项组分的微克量；2)H2O (10-6)是指包裹体加热爆裂释放出的水蒸气的微克量。

6 结论

(2) 白竹坪金矿经历了四堡期的区域变质作用，促使部分矿化元素向区内韧性剪切带的剪切面理迁移，形成矿质初始富集。新元古代晋宁早期基性—超基性岩浆喷溢活动亦增强，使来自地幔深源的金元素不断活化和沉淀，成为本区金矿的初始矿源层，也为本矿区金矿形成提供了岩浆热液及围岩条件。