内蒙古维拉斯托锡多金属矿床流体包裹体及其对成矿的指示

王雨婷

（长安大学，西安 710061）

锡是一种重要的战略性关键矿产，2018 年2 月，美国内政部发布《关键矿产清单》（草案），列出美国对外依存度高、对美经济发展和国家安全极为重要的35种关键矿产，锡居其中[1]。锡储量分布于我国的华南、川西、滇西、东准格尔及大兴安岭地区，占世界总储量之比约24%[2]。大兴安岭是我国北方地区最重要的锡金属成矿区[3]。大兴安岭南段锡多金属的类型主要有与次火山岩有关的石英脉型、锡石硫化物型、云英岩型、斑岩型和夕卡岩型等[4]。

维拉斯托矿床位于内蒙古锡林郭勒-赤峰地区。Sn 金属量据估有8.37 万t，平均品味0.89%，Li2O 据估有35.72 t，平均品味为1.28%[5]。该矿床Sn 储量巨大，Li 储量也巨大并且还有其他金属矿物储量，引起众多学者的研究讨论。前人已对该地区做了诸多系统的研究。翟德高等[6]对石英斑岩中的锆石进行U-Pb同位素定年，获得年龄为（135.7±0.9）Ma，表明石英斑岩的倾位时代为早白垩世。此外，刘瑞麟等[7-8]开展了对维拉斯托锡多金属矿的成岩、成矿时代以及流体包裹体特征与其同位素特征与地质意义的探讨；王承洋和Wang 等[9-10]开展了对矿区岩体地球化学特征、矿物学特征、成矿物质来源的工作。各成矿阶段划分清楚，所含包裹体种类丰富具有重要的研究意义。本文在已有研究基础上，研究各阶段出现的包裹体，来探讨维拉斯托成矿流体的演化过程和物理化学性质。

1 矿床地质特征

维拉斯托含锡多金属矿床位于中亚造山带东部的大兴安岭南部。区域上构造发育，主要由贯穿全区的锡林浩特复背斜东段即米生庙背斜和次一级的挤压构造带及断裂构成。矿区出露的地层主要为古元古界宝音图群锡林浩特杂岩的黑云母斜长片麻岩和角闪片麻岩（图1）。

图1 维拉斯托矿田区域地质图（据文献[11]）

2 野外采集及室内测试

本次研究的样品主要采集于维拉斯托矿区的矿石堆及其钻孔中的花岗岩和隐爆角砾岩及其矿化的石英脉。流体包裹体测试的样品为上述采集样品中石英所含的包裹体。包裹体片制备在西安矿谱地质勘查技术有限公司完成，在显微镜下先进行包裹体显微观察。流体包裹体均一温度与冰点温度实验在长安大学流体包裹体实验室完成，使用仪器为英国科学仪器有限公司生产的Linkam THMS 600 型配有光学显微镜的冷热台。

流体包裹体成分原位激光拉曼光谱分析与测试均一温度与冰点温度实验的实验室一致。使用的仪器为法国生产的LabRam 激光共焦显微拉曼光谱仪，该仪器光谱分辨率0.65 cm-1，空间分辨率方面横向分辨率小于1 m，纵向分辨率小于2 m，低波数性能小于100 cm-1，激光器发生波长为532 和633 nm。使用前先需对所测试的包裹体圈定，避免其他干扰光谱的物质接触。

3 测试结果

3.1 流体包裹体岩相学特征

根据室温下流体包裹体的形态和气液占比关系。石英中的原生包裹体多成群分布或分散分布，形状呈长方形或棱形的规则形还有负晶形，由于石英生长脉没有被截断所以被认为是原生包裹体。尺寸变化范围较大，从几微米到几百微米。次生包裹体多呈拉伸状，有些具有“卡脖子”现象，可见流体泄漏，主要发育在矿物裂隙间。包裹体加热过程中根据均一状态的情况与激光拉曼结果，结合卢焕章[12]的划分方法，划分为以下3 类。

1）富液两相包裹体：由液相和气相2 种相态组成，气液比一般为10%～30%，多数为近长方形和棱形形态规则，有的形态不规则。直径较大，多为10～20 μm，个别尺寸可达100 μm 及以上，加热均一为液相。

2）富气两相包裹体：气泡较大，气相相态多，液相相态少。气液比多大于50%。形态呈棱形、近椭圆形和长条形。包裹体大小在5～10 μm，多单个分布，数量较少，加热均一为气相。

3）含子矿物三相包裹体：此类包裹体由固液气三相组成。形态有近长方形和不规则形，尺寸多为十几微米。子晶多为透明矿物，成分可能为石膏、氯化物等，形状可见长方形，也可以见近圆形的子晶。

3.2 流体包裹体显微测温

除Ⅱ阶段外，其余阶段都保留了截获的包裹体。本次研究对其余阶段石英中的富液两相和富气两相包裹体进行显微测温实验，得到了均一温度及冰点温度。盐度和密度利用冰点-密度换算表查得。具体见图2和表1。

表1 维拉斯托锡多金属矿区石英中流体包裹体数据

图2 维拉斯托锡多金属矿区流体包裹体显微照片

3.3 激光拉曼分析

激光拉曼结果表明，对成矿的3 个阶段：天河石化-钠长石化阶段、隐爆角砾岩阶段和晚期硫化物阶段的流体包裹体进行成分分析，流体包裹体的气相成分主要为H2O、CO2和CH4，液相成分主要为H2O，特征峰如图3 所示。

图3 各成矿阶段包裹体所含物质特征峰的示意图

总体上，早期天河石化-钠长石化阶段、隐爆角砾岩阶段及晚期硫化物阶段流体包裹体的气相成分均为CH4、CO2，还有液相H2O，液相成分为H2O。

4 讨论

4.1 成矿流体的性质

从显微测温中可以看出，维拉斯托锡多金属矿床各成矿阶段的温度随着成矿阶段的早晚呈现下降的规律，而温度对应的盐度变化程度较小。I 阶段天河石化-钠长石化阶段包裹体均一温度为358～463 ℃，对应盐度为4.7%～8.6%NaCleqv，密度为0.46～0.71 g/cm3。观察到的含子晶的三相包裹体，由于数量较少仅获得几个均一温度数据并未采用，大致据此估计该阶段为中高温、低盐度、中密度的流体。第III 阶段至第IV 阶段温度呈现较下降的趋势，盐度有较大下降的趋势（2%NaCleqv左右）而密度在0.7～0.8 g/cm3左右。综上所述，晚期硫化物矿化的成矿流体为中温、低盐度和中低密度的特征。据此推断各阶段为同一流体而形成不同矿物组合是流体运移过程中温度降低而形成的。

激光拉曼结果显示各成矿阶段所分析的流体包裹体气相成分为CO2、CH4和气态H2O，液相成分为H2O。据此认为成矿流体为NaCl-H2O-CH4-CO2体系。

4.2 成矿流体来源

前人对含矿石英样品的H、O 同位素分析结果发现，δ18O 值介于2.4‰～8.5‰，δD 值介于-120‰～-79‰[8]；δ18O值为-0.45‰～2.35‰，δD值为-92.237‰～-76.376‰[11]。在δD-δ18O 图解上分析数据投点总体靠近岩浆水区域，表明成矿流体主要为岩浆水，混合有部分大气降水。根据氢、氧同位素数据将维拉斯托成矿流体归为早期基性与超基性岩浆与深源岩浆混合的成矿热液，只在晚期加入了大气降水。

4.3 矿质沉淀机制

锡石是所有矿床类型中锡的主要矿石矿物，主要受温度、盐度、氧逸度和pH 的控制，并且已经提出了几种沉淀机制，包括大气降水混合和氧化还原变化，水岩相互作用和流体不混溶。总结前人[7-8，11]对锡多金属矿区进行相关地球化学分析和流体包裹体显微分析及同位素分析认为成矿流体来源为岩浆水，只是晚期混入大气降水。

本次对石英-硫化物阶段的锡石进行成分分析显示出了CH4的特征峰，表明锡石的沉淀是在较还原的条件下形成的。来自底部的早期基性-超基性岩浆在向上运移的过程中在高温低压的环境下岩石圈地幔发生部分熔融然后发生同化混染，演化出富含成矿金属元素的流体。该过程形成的携成矿元素的流体在幔源岩浆上涌作用下不断向上运移，并持续结晶分异最后在浅部定位形成早期花岗岩。岩体顶部发育一定的云英岩化或浸染状Sn 矿化，大量发育的北东向原生断裂为形成脉状矿脉提供了通道。由于温度和盐度的下降以及大气降水的加入相对封闭热液系统引起压力的释放以及冷却导致隐爆作用，形成隐爆角砾岩矿化。综上认为，早期的基性-超基性岩浆与之后携成矿元素的深源岩浆混合一起形成了成矿流体，并在该流体运移过程随着温度的下降导致矿质沉淀。

5 结论

1）维拉斯托锡多金属矿区的成矿阶段可以划分为天河石化-钠长石化蚀变花岗岩阶段、云英岩阶段、隐爆角砾岩阶段以及晚期的硫化物阶段。

2）上述的各个阶段的流体包裹体的类型主要为富液两相、富气两相及含子晶的三相包裹体。对其进行成分分析得出气相成分为H2O、CO2、CH4，液相成分为H2O。测温结果表明成矿流体具中高温、低盐度、中密度的性质。

3）前人的氢、氧同位素研究表明成矿流体来源为岩浆，并在晚期混入了大气降水。冷却是锡石沉淀的主要因素。