赤城县马道口钼矿床成矿流体特征研究

2023-09-20张良良

西部探矿工程 2023年8期

邢欢，孟衍，张良良

（1.河北省地质矿产勘查开发局地质勘查技术中心，河北石家庄050081；2.河北省地质博物馆，河北石家庄050081；3.河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队，河北邯郸056001）

马道口钼多金属矿床位于中朝准地台北缘银铜多金属成矿带中段，区域成矿条件优越，周围已发现的多金属矿有下窝铺金银铅锌多金属矿、青羊沟铅锌矿、四道营钼矿、正沟钼铷多金属矿等，找矿前景广阔[1-2]。目前已在矿区圈出矿化带9条，矿体27条，但对马道口钼多金属矿床成因研究程度较低，缺乏系统研究[3-5]。本文通过对矿石中与成矿关系密切的石英流体包裹体特征及氢氧同位素进行研究，探索成矿流体来源，为矿床类型及成因的判别提供依据。

1 矿床地质特征

该区出露地层主要为下白垩统张家口组中生代火山—沉积地层，及全新世地层，分布广泛。下白垩统张家口组一段地层出露面积较大，岩石组合为灰白、紫灰、灰色流纹质熔结凝灰岩、流纹岩、流纹质熔结角砾凝灰岩、流纹质角砾凝灰岩。其中灰色流纹质熔结凝灰为主要容矿围岩。岩浆岩主要为中生代早白垩世侵入岩，岩性为石英正长斑岩。

矿区内构造以断裂构造为主，褶皱构造不发育。矿体主要受NW 向构造带控制，该类构造多以蚀变破碎带形式出现，带内岩石可见不同程度的挤压破碎现象，且普遍发育有硅化、高岭土化及褐铁矿化等蚀变。矿区共圈定矿体27 条矿体，其中工业矿体10 条，低品位矿体17条，矿体产于早白垩世张家口组流纹质熔结凝灰岩和早白垩世石英正长斑岩接触带附近，整体呈似层状或透镜状，产状基本与侵入岩与火山岩接触界线相一致，走向NW，倾角平缓，沿倾向变化较大，连续性较差，出现局部膨大、尖灭再现和分支复合现象。

钼矿石呈铅灰色，主要呈自形—半自形粒状结构、鳞片状—细粒状结构、交代结构，构造主要有细脉状、细脉浸染状、浸染状、角砾岩、块状构造等。矿石矿物为鳞片状，呈集合体沿裂隙分布，或成斑点、分散状集合体分布于岩石中；脉石矿物主要为钾长石、斜长石、石英、萤石等。

2 样品采集及实验方法

2.1 流体包裹体样品采样及测试方法

本次流体包裹体样品均在ZK1和ZK3两个钻孔的含矿流纹质凝灰岩和含矿斑岩两种矿石类型中采集。将7件样品磨制成双面抛光的薄片，用于流体包裹体的岩相学观察和显微测温研究。流体包裹体显微测温分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，所用仪器为LINKAM THMSG600 冷热台，测试温度范围为-196℃～600℃，在-120℃～-70℃温度区间的测定精度为±0.5℃，-70℃～+100℃区间精度为±0.2℃，100℃～500℃区间精度为±2℃。采用美国FLUID INC公司提供的人工合成流体包裹体样品对冷热台进行了温度标定。测试过程中，升温速率一般为1℃～5℃/min，含CO2包裹体相变点附近升温速率为0.2℃/min，水溶液包裹体相变点附近的升温速率为0.2℃～0.5℃/min，基本保证了相转变温度数据的准确可靠。

2.2 氢—氧同位素样品采样与测试方法

本次测试工作选取含矿流纹质凝灰岩和含矿斑岩中石英进行H-O 同位素，样品采自矿区ZK1 和ZK3 钻孔含矿地段。

石英H-O同位素分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心Delta V Plus 质谱仪上完成。分析精度分别为±2‰和±0.2‰，相对标准均为SMOW。实验分析测试流程为:选取40～60 目的纯净样品，在150℃低温下真空去气4h以上，以彻底除去表面吸附水和次生包裹体水，在400℃高温下用爆裂法提取出包裹体中的水，进行收集、冷凝和纯化处理，然后用金属锌置换出水中的氢，在质谱仪上测试氢的组成。

3 测试结果

3.1 流体包裹体岩相学特征

马道口钼矿床无论是流纹质凝灰岩或含矿正长斑岩中流体包裹体均以呈无色—灰色的富液包裹体和呈无色透明的纯液包裹体为主，局部视域见少量呈深灰色的富气包裹体。主要为椭圆形和长条形，大小一般多在2～15μm之间，局部可见少量20～40μm包裹体。气液比较低，以20%～30%为主，气泡呈圆形或椭圆形，无色，液相呈无色。

3.2 流体包裹体显微测温分析

流体包裹体是示踪流体来源与演化最直接的素材，不同来源的流体通常具有不同的温度和盐度特征。岩浆流体通常显示出高温高盐度的特征，大气降水为低温度低盐度特征，而地热卤水以地温高盐度为特征[6-9]。

马道口钼矿石英包裹体温度、盐度测试结果显示（图1），流体包裹体形成温度大部分在200℃～300℃之间，均值在235.12℃；包裹体盐度集中在2～4NaClwt%之间，均值为3.41NaClwt%。矿床形成温度、盐度均较低，包裹体以呈无色—灰色的富液包裹体和呈无色透明的纯液包裹体为主。

图1 石英包裹体温度、盐度测试结果

马道口钼矿中石英的δ18OV-SMOW值变化在1.75‰～6.74‰之间，流体中δDV-SMOW变化范围在-121.6894.6‰～－145.18‰之间。根据热液矿物(石英)—水体系的氧同位素分馏方程：103lnα石英-水=3.38×106/T2-3.4,结合流体包裹体显微测温结果，计算出成矿流体的δ18OV-SMOW值在-3.22‰～-8.4‰之间(表1)[10]。在δ18OV-SMOW-δDV-SMOW同位素图解中（图2），样品测试结果分布较集中，主要集中在远离原生岩浆水的下方。

表1 马道口钼矿石英氢、氧稳定同位素分析表

图2 马道口钼矿床成矿流体δDV-SMOW-δ18OV-SMOW同位素图解

4 讨论

随着同位素测试技术的快速发展，同位素地球化学被广泛应用于矿床研究，利用热液矿物中流体包裹体的氢氧同位素示踪成矿流体来源是目前最重要且最为广泛的手段，结合流体包裹体特征、矿床地质特征可初步判断成矿流体的来源[11-14]。流体包裹体显微测温显示流体包裹体形成温度大部分在200℃～300℃之间，均值在235.12℃，包裹体盐度集中在2～4NaClwt%之间，均值为3.41NaClwt%，包裹体以呈无色—灰色的富液包裹体和呈无色透明的纯液包裹体为主，成矿流体以低温、低盐度流体为主；矿体围岩蚀变主要有高岭土化、绿泥石化、轻微硅化、碳酸盐化以及叶蜡石化等低温热液蚀变，暗示了矿化作用发生属低温热液作用，与中高温热液关系不密切或无关，与包裹体显微测温结果吻合，成矿流体与岩浆热液关系不密切，主要来自大气降水。

马道口钼矿中石英的δ18OV-SMOW值变化在1.75‰～6.74‰之间，流体中δDV-SMOW变化范围在-121.6894.6‰～－145.18‰之间，计算出成矿流体的δ18OV-SMOW值在-3.22‰～-8.4‰之间，在δ18OV-SMOW-δDV-SMOW同位素图解中均落在偏大气降水线一侧，成矿热液主要为加热的大气降水。该矿床的成矿流体与张麻井铀钼矿床成矿流体有相似的来源特征。