DOi:10.16111/j.0258_7106.2017.05.010
豫西南高庄金矿床流体包裹体组合研究及其成矿流体特征
向世红1,薛春纪2**,彭姣2,张智慧3,曹纪虎3,杨永千1

(1 河南省有色金属地质勘查总院, 河南 郑州450016; 2 中国地质大学地球科学与资 源学院, 北京100083; 3 河南省有色金属地质矿产局, 河南 郑州450016)

第一作者简介向世红, 男, 1969年生, 博士研究生, 矿产普查与勘探专业。 Email: xiangshihong@163. com
**通讯作者薛春纪, 男, 1962年生, 教授, 博士生导师, 矿床学、矿产普查与勘探 专业。 Email: chunji.xue@cugb.edu.cn

收稿日期2016_08_21

本文得到“北秦岭造山带(河南段)银金多金属矿成矿规律及找矿方法研究

摘要:高庄金矿床形成于华北板块和扬子板块造山后的板内伸展环境,矿体 是二郎坪群中充 填于平行造山带走向的脆韧性剪切带中的石英_金多金属硫化物矿脉。本次运用“流体包裹 体组合"(FIA)方法进行流体包裹体特征研究。研究表明,高庄金矿含矿石英中包裹体主要 有 CO2_H2O 型三相包裹体、CO2包裹体和水溶液包裹体3种类型,其中,CO2_H2O型 三 相包裹体为主体类型,完全均一温度变化范围为286~349℃,w(NaCleq)为0.41 % ~4.14%,估算流体密度为0.788~0.874 g/cm3,成矿压力为130~160 MPa,成矿深度 为4.8~5.9 km,成矿流体具有中温,富CO2、低盐度的特征。在同一视域内可见CO2_ H2O型三相包裹体和水溶液包裹体共存,均一方式各异,且均有相近的均一温度,指示存 在流体不混溶作用。成矿流体中水的δDH2O=-83.4‰~-76.3‰,δ18O H2O=5.8‰~7.1‰,显示成矿流体来自于岩浆热液。结合区域构造背景,认为高庄金 矿床为形成于华北板块与扬子板块碰撞造山作用后,板块内部构造变形过程中形成的中温岩 浆热液型金矿。
关键词: 地球化学;流体包裹体;均一温度;盐度;氢_氧同位素;高庄金矿; 豫西南
文章编号: 0258_7106 (2017) 05_1197_16 中图分类号: P618.51  文献标志码: A 
Research on fluid inclusion assemblages and ore_forming fluid of Gaozhuang gold 
    deposit in Southwestern Henan 
XIANG ShiHong1, XUE ChunJi2, PENG Jiao2, ZHANG ZhiHui3, CAO JiHu3 and YANG YongQian1

(1 Henan Non_ferrous Metals Geological Exploration Institute, Zhengzhou 450016, Henan, China; 2 School of Earth Science and Resources, China University of Geo sciences, Beijing 100083, China; 3 Henan Province Non_ferrous Metals Geological and Mineral Resource Bureau, Zhengzhou 450016, Henan, China)

2016_08_21

Abstract:The Gaozhuang gold deposit was formed in the extension environment after the col lision between North China and Yangtze plates. Orebodies occur as quartz_polymet allic sulfide veins in the Erlangping Group, filling in the brittle_ductile shea r zone which is parallel to the orogenic belt. Fluid inclusions assemblage (FIA) uniform temperature method was used to investigate the fluid inclusion characte ristics. The results show that the samples contain three different types of flui d inclusions, i.e., CO2_H2O three phases inclusions, CO2 inclusions and aq ueous inclusions, in which the CO2_H2O three phases inclusions are dominant. The t otal homogenization temperature varies from 284℃ to 349℃ and w(NaCleq) values va ry from 0.41% to 4.14%. According to the analysis of the CO2_H2O three pha ses inclusions, the authors infer that the ore_forming fluid densities range fro m 0.788 g/cm3 to 0.874 g/cm3; thus the trapping pressure should be 130~16 0 MPa, corresponding to ore_forming depth of 4.8~5.9 km. Characteristics of t he ore_forming fluid are high temperature, rich CO2 and low salinity. CO2_H 2O three phases inc lusions and aqueous inclusions with similar total homogenization temperatures co uld be found in the same horizon, which implies the presence of fluids immiscibi lity. Hydrogen and oxygen isotopes show that δDH2O=-83.4‰~-76.3‰, δ18OH2O=5.8‰~7.1‰, suggesting that ore_forming fluid was mai nly from magmatic water. Combined with regional tectonic background, the authors hold that the Gaozhuang gold deposit is a medium temperature magmatic hydrother mal gold deposit.
Key words: geochemistry, fluid inclusion, total homogenization temperatu re, salinity, H_O isotopes, Gaozhuang gold deposit, western Henan
        高庄金矿床位于北秦岭造山带,矿床规模为小型,目前金开采量近2 t,剩余储量1.5 t左 右 ,平均金品位为11.67 g/t(杨永千等,2015)。不少学者对高庄金矿床开展了一定的研究 工作(杨崇辉等,1996;1999;郭瑞清等,1999;庞绪成等,2001;马庚杰等,2010):成 矿金元素来自于二郎坪群火神庙组地层,燕山期花岗岩体提供了热动力及部分成矿流体(杨 崇辉等,1996);含矿石英中白云母K_Ar年龄为(90.90±1.54) Ma,指示燕山期成矿(杨 崇 辉等,1999);矿区地层属钙碱性拉斑玄武岩系列岩石(庞绪成,2001);成矿流体具有低 盐度、低密度、偏酸性、偏还原、富CO2的特征(杨崇辉等,1999;庞绪成等,2001), 来 源于变质水和大气降水的混合;成矿硫为接近陨石硫的深源硫(杨崇辉等,1996)等,但是 对于矿床成因认识不一,观点如下:海底火山喷流_岩浆_构造热液叠加改造形成的含金石英 脉 _构造蚀变型金矿(马庚杰等,2010);脆_韧性剪切带型中温热液金矿床(庞绪成等,2001 );与燕山期花岗岩有关的岩浆热液矿床(王铭生等,1991)。
        流体包裹体分析是研究成矿流体温度、压力、成分的重要手段,对理解矿床形成机制、判断 矿床成因具有重要意义(卢焕章等,2004;陈衍景等,2007;池国祥等,2009;周慧等,20 13)。前人对高庄金矿含矿石英中单个或单一类型包裹体开展过一些研究(杨崇辉等,1996 ;1999;庞绪成等,2001)。石英中流体包裹体具有多期次性和空间分布的复杂性,包裹体 组合(Fluid Inclusion Assemblage)测温比单一包裹体测温更好制约数据的准确性,进而 有效反映流体的温、压条件(池国祥等,2008)。本文选区含矿石英进行包裹体组合(FIA )测温,力图丰富高庄金矿床的成因认识。
1区域地质背景
        秦岭造山带位于扬子板块和华北板块之间,以商丹缝合带为界,分为北秦岭构造带和南秦岭 构造带(张国伟;1988a),高庄金矿位于北秦岭造山带东段(图1a)。受区域构 造线控制,地体大致呈NW向展布(张国伟,1988b;裴先治等,1995;朱赖民等,2008)( 图1a)。高庄金矿产在下古生界二郎坪群中。二郎坪群为一套变质碎屑岩_基性火山岩 建造(许 志琴等,1986;张国伟,1988;冯胜斌等,2006;汤清龙等,2010;曹纪虎等,2011) ,区内由古到新出露依次为大庙组、火神庙组和小寨组(图1b)。二郎坪群南侧与下元古界 秦岭群 片麻岩_大理岩等深变质岩系相邻,以朱阳关_夏馆深大断裂为界。三叠系、第四系零星出露 于沟谷(图1b)。朱阳关_夏馆深大断裂走向NW,主断裂面倾向SW,表现为与印支期造 山过程相关的自北而南的逆冲推覆构造系统(曹纪虎,2011),后期经历右行剪切变质活动 (隗合明等,2005;张学华等,2012)。区内岩浆活动频繁,侵入事件多发生,出露晋宁期 、加里东期和燕山期等不同时代的花岗岩类;黑烟镇岩体黑云母K_Ar法测得年龄102.5 Ma ,堂坪岩体黑云母K_Ar法测得年龄97 Ma(河南省区调队,1994)。
图 1高庄金矿床大地构造图(a)和区域地质图(b)(据杨永千,2015修改)
     Fig.1Tectonic map (a) and geological map (b) of the Gaozhuang gold deposit (m odified after Yang et al., 2015)        
2矿床地质特征
        矿区出露下古生界二郎坪群火神庙组,可分为上、中、下3个岩性段(图2)。上段为薄层状 变中基性凝灰岩,分布于火神庙组出露区北部,厚度大于100 m;中段为变细碧岩、变细碧 玢岩和变石英角斑岩,分布在火神庙组中部,厚度98~144 m,与上段整合接触;下段为变 中酸性凝灰岩和变细碧岩,分布在火神庙组出露区的南部,厚度大于173 m,与中段整合接 触。矿体主要赋存于中段。受区域构造控制,地层近NW向展布,主体南倾,倾角较缓。受区 域褶皱构造影响,地层可能为倒转层序(河南省区调队,1994)。矿区内侵入岩不发育,局 部可见石英钠长斑岩脉(图2)。矿区发育脆_韧性剪切带,它们平行于区域构造,与造山带 走向一致,呈NW或NNW走向(图2)。
        高庄矿区金矿体受NW或NNW走向的脆_韧性剪切带控制,呈似层状、透镜状产在火神庙组中段 变细碧岩、石英角斑岩中,控矿构造以NW向剪切带为主。共圈定14条硫化物矿脉,构成明显的矿脉群,具有一定规模矿脉编号101、102、309_ 1和309_2(图2)。
图 2高庄金矿床地质图(a)及剖面图(b)(据杨永千等,2015修改)
     Fig. 2Geological sketch map (a) and section (b) of the Gaozhuang gold deposit (modified after Yang et al., 2015)    
        前人根据野外观察以及矿石矿物组合特点,将成矿分为3个阶段: ① 贫金属硫化物石英脉 阶段,硫化物很少,呈星点状或浸染状分布; ② 富金属硫化物阶段,沿脆性裂隙贯 入的 多金属硫化物石英脉; ③ 非金属硫化物阶段,主要为绿泥石、石英脉或碳酸盐脉(杨崇辉 等 ,1999)。其中,富金属硫化物阶段是主要的成矿阶段。在矿物组成上,矿体主要为石英_ 金 多金属硫化物矿脉,矿脉与围岩接触部位也发生了蚀变矿化。蚀变矿化由近矿围岩向远矿围 岩逐渐减弱,矿脉两侧对称出现金多金属硫化物蚀变岩、弱蚀变矿化围岩、未蚀变矿化围岩 ,呈现出一定分带性。矿区以原生矿石为主,包括石英_金多金属硫化物型(图3a、b)和蚀 变岩型。石英_金多金属硫化物矿脉为矿区主要开采对象,金多金属硫化物以细脉分布于石 英脉边部。蚀变岩型矿石产在石英_金多金属硫化物矿脉两侧的围岩中,品位及储量有限。 矿石矿物主要为黄铁矿+白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿,褐铁矿等,次为自然金、银金矿、方 铅矿、闪锌矿、辉钼矿、辉铜矿、铜蓝等。脉石矿物主要有石英、黑云母、角闪石、长石等 。
高庄金矿矿石主要为脉状、团块状等构造(图3a、b),显微镜下矿石结构主要是自形_半自 形结构、共生结构、固溶体分离结构、填隙结构及骸晶结构等(图3c~h)。矿物组合为黄 铁矿_磁黄铁矿_黄铜矿_闪锌矿_毒砂,脉石矿物主要为石英、方解石等。围岩蚀变发育,以 黑云母化、角闪石化、绿泥石化、绢云母化、硅化为主,其中硅化与金矿化关系最为密切。
图 3矿石手标本及典型矿石显微照片
    a. 黄铁矿、磁黄铁矿呈细脉状、团块状分布于石英中(手标本); b. 黄铜矿、磁黄铁矿 呈脉状分布于石英中(手标本); c. 自形晶黄铁矿沿石
    英颗粒间分布(反射光) ; d. 磁黄铁矿、毒砂矿物(反射光); e. 共生的黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿及闪锌矿矿物,后 期方解石交代溶蚀金属
    硫化物(反射光); f. 黄铜矿呈乳滴状分布在闪锌矿中, 闪锌矿交 代黄铁矿呈不规则边界(反射光); g. 黄铜矿分布在黄铁矿裂隙中(反射
    光); h. 闪锌矿交代黄铁矿呈骸晶结构(反射光); i. 含矿石英脉呈透镜状分布在围岩中
    Py—黄铁矿; Po—磁黄铁矿; Cpy—黄铜矿; Apy—毒砂; Sp—闪锌矿; Q—石英; Cal —方解石
    Fig. 3Ore hand specimens and typical mineral microphotograph
     a. Pyrite and Pyrrhotite exhibiting thin vein structure and nodular structure in quartz; b. Chalcopyrite and Pyrrhotite exhibiting vein structure in quartz; c. Euhedral crystal pyrite distributed along the quartz; d. Pyrrhotite and arsenopy rite; e. Association of pyrite magnetic pyrite, chalcopyrite and sphalerite mine rals, late calcite metasomatic dissolution of metal sulfides; f. Chalcopyrite ex hibiting emulsion droplet distribution in sphalerite, pyrite replaced by sphaler ite, as the irregular boundary; g. Chalcopyrite distributed in pyrite fractures; h. Pyrite replacing sphalerite, ex_
    hibiting skeletal structure; i. Quar tz vein containing gold in lenticular distribution in the surrounding rock
    Py—Pyrite; Po—Pyrrhotite; Cpy—Chalcopyrite; Apy—Arsenopyrite; Q—Quartz; Cal —Calcite; Sp—Sphalerite        
3样品采集和分析
        主成矿阶段的包裹体特征能够反映成矿阶段的流体特征,本次在高庄金矿区内101号矿体、3 09_1号矿体及309_2号矿体中采集了一些石英_多金属硫化物阶段的含矿石英样品,将样品磨 制成双面抛光、厚度0.2 mm的光薄片进行及包裹体测温工作及激光拉曼光谱分析。
3.1流体包裹体类型
        通过显微镜下观察,发现含矿石英脉石英中发育流体包裹体,结合显微测温及激光拉曼光谱 分析,包裹体主要包括3种类型,即CO2_H2O型三相包裹体、CO2包裹体和水溶液包裹 体,对其分述如下:
        (1) CO2_H2O型三相包裹体:此类包裹体最为发育,同时期捕获的假次生CO2_H2O 型三相包裹体组合(FIA)呈椭圆形、负晶形和不规则形状,多沿石英晶隙分布,大小10~2 5 μm,形态相似,气相分数相近(图4a~d)。室温下表现为二相或三相(LH2O+L CO2±VCO2),二相在冷冻过程中出现三相,其中CO2相(VCO2+L CO2)所占比例从10%~90%均有分布,多数大于40%。根据CO2充填度不同,可分 为 富CO2相(图4c)和富H2O相CO2_H2O型三相包裹体(图4d),测温过程中二者分别完全 均一至LCO2相和LH2O相。
        (2) CO2包裹体: 室温下表现为二相(LCO2+VCO2),大小3.5~20 .3 μm,气相分数14%~80%,呈椭圆形和不规则状孤立产出(图4g)。
        (3) 水溶液包裹体: 沿石英晶隙分布的假次生水溶液包裹体组合(图4e、f),多呈椭圆 形 、长条状和不规则形状产出,大小10~20 μm,形态相似,气相分数相近。室温下表现为气 液两相(VH2O+LH2O),气相分数为11%~62%。同一视域内见到CO2_H 2O型 三相包裹体与水溶液包裹体共存的现象(图4h)。
3.2包裹体组合显微测温
        流体包裹体显微测温研究在中国地质大学(北京)国家重点实验室的流体包裹体实验室完成 ,测试仪器为英国产Linkam MDSG 600型冷热台,测温范围为-196~+600℃,冷冻和加热可 控速率范围为0.01~130℃·min-1 ,精确度在0.1℃之内。
CO2_H2O型三相包裹体盐度根据所测笼合物熔化温度,利用Roedder(1984)提出的公式 WNaCl=15.52022-1.02342t_0.05286t2获得。水溶液包裹体盐度根 据所测的冰点温度,利用Hall等(1988)提供的H2O_NaCl体系盐度_冰点公式W=0.00 +1.78tm-0.0442tm2+0.000557tm3计算得到(卢焕章等,2004)。    
3.2.1包裹体组合均一温度和盐度
        在前期岩相学观察基础上,工作中采用FIA的概念,选取了9个CO2_H2O型三相包裹体组 合(F IA1_FIA9)和6个水溶液包裹体组合(FIA10_FIA15)进行测温,部分典型包裹体组合测温图 如图5a~c,对CO2包裹体则选取了一些有代表性的孤立包裹体进行测温。
        测温结果显示,CO2_H2O型三相包裹体初熔温度为-57.9~-56.6℃,略低于纯CO2固 相 初熔温度值,表明包裹体中可能混有其他气体组分;经激光拉曼光谱测试,含少量CH4。 笼合物熔化温度变化范围为7.9~9.8℃,对应盐度w(NaCleq)为0.41%~ 4.14%(表1)。在24.6~30.5℃左右,CO2部分均一至LCO2相。随后当温度升 至约286~349℃时整个包裹体完全均一成液相,其中富CO2相的CO2_H2O包裹体完全均 一至液相CO2,富H2O相的CO2_H2O包裹体则完全均一至液相H2O。
        水溶液包裹体所测包裹体冰点温度约-4.5~-1.3℃,对应盐度w(NaCleq)为2. 24%~7.17%,完全均一温度约为214~325℃(表2)。在同一视域内可见CO2_H2O型三 相包裹体包裹体与水 溶液包裹体共存,分别均一至LCO2和LH2O,均一温度十分接近,分别为31 9℃和316℃(图5d) ,可能反映了流体存在不混溶现象(Roedder,1984;卢焕章等,2004;Reed et al.,2006 ;段士刚等,2010)。
        CO2包裹体初熔温度在-58.8~-56.7℃范围内,笼合物熔化温度变化为7.9~12.4℃, 对应盐度w(NaCleq)为2.22%~4.14%;CO2全部均一到液相,部分均一温度为 25.1~30.2℃(表3)。
        CO2_H2O型三相包裹体和水溶液包裹体FIA测温均一温度直方图(图6)显示,同一FIA内 的包 裹体完全均一温度相近,偏差小于15℃,说明它们是同期捕获的,且未受到后期作用破坏; 而不同FIA之间完全均一温度则存在差异。     
3.2.2成矿密度、压力和深度的估算
        CO2包裹体等容线斜率比较小,用它来估计密度的误差就比较小(池国祥等,2009)。根 据 上述CO2_H2O型三相包裹体组合测温结果来估算流体包裹体最小压力的步骤如下: ① 根据CO2_H2O型三相包裹体的部分均一温度为25.9~29.9℃,在含CO2包裹体均一 温度和CO2相密度关系图解上(Shepherd et al.,1985)查到对应的CO2相密度为0.60 ~0.72 g/cm3; ② 根据密度和完全均一温度,在图7a中查得摩尔分数和体积分数,然 后在图7b中查得相应的压力。估算结果显示,成矿压力介于130~160 MPa之间,包裹体总密 度 为0.788~0.874 g/cm3。设岩石静岩密度为2.70 g/cm3,根据矿深度_流体压力经验 公式H=P/270 km,估算出成矿阶段的最小成矿深度为4.8~5.9 km。
3.3单个包裹体激光拉曼光谱分析
        单个流体包裹体激光拉曼光谱分析在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点 实验
图 4高庄金矿含矿石英脉石英中包裹体类型
     a. 分布在石英晶体愈合裂隙内的假次生CO2_H2O型三相包裹体组合; b. a图的放大; c. 分布在石英中的富CO2相CO2_H2O型三相包裹体组合; d. 分布在石英中的富H2O相CO2_H2O型三相包裹体组合; e. 分布在石英晶 体愈合裂隙内的假次生水溶液包裹体组合; 
    f. e图的放大; g. CO2包裹体; h. CO 2_H2O型三相包裹体和水溶液包裹体 共存
     Fig. 4Inclusions types of ore vein quartz from Gaozhuang gold deposit
     a. False secondary CO2_ H2O three_phase inclusions assemblage distributed wi thin the quartz crystal healing fractures; b. Enlarged details of a; c. rich_CO 2 phase CO2_H2O three_phase inclusions assemblage distributed within the quartz crystal; d. Rich H2O phaseCO2_H2O three_phase inclusions assem_
    blage distributed within the quartz crystal; e. False secondary aqueous in c lusions assemblage distributed within the quartz crystal healing fractures; 
    f. Enlarged d etails of e; g. CO2 inclusions; h. Coexistent CO2_H2O three phase inclusio ns and aqueous inclusions     
图 5典型包裹体显微测温图片
     a. CO2_H2O型三相包裹体组合测温图片; b. 成群分布的CO2_H2O型三相包裹体组 合测温图片; c. 成群分布的水溶液包裹体组合测温
    图片; d. 同一视域下CO2_H2O 型三相包裹体和水溶液包裹体均一温度相近
     Fig. 5Microscopic temperature images of typical inclusions
     a. Microscopic temperature images of CO2_H2O three_phase inclusions assembla ge; b. Microscopic temperature images of clumped distribution CO2_H2O three_ phase inclusions assemblage; c. Microscopic temperature images of clumped distri b ution aqueous inclusions assemblage; d. In the same 
    horizon, CO2_H2O thr ee phase inclusions and aqueous inclusions have close homogenization temperature        
        室流体包裹体实验室完成。测试仪器为英国Renishaw公司生产的RM_2000型激光拉曼光 谱仪 ,使用514 nm氩离子激光器,计数时间为10 s,每1 cm-1(波数)计数1次,100~40 00 cm-1全波段一次取峰,激光束斑约为1 μm,光谱分表率2 cm-1
        流体包裹体激 光拉曼光谱测试表明,各类型包裹体中除了有主矿物石英的峰以外,CO2_H2O 型三相 包裹体(VCO2+LCO2+LH2O)中,其VCO2相和LC O2相成分主要为CO2,少量CH4(图8a),LH2O相成分为H2O、CO2(图 8b)。CO2包裹体主要成分为CO2,含有少量CH4(图8c、d)。 水 溶液包裹体主要成分为H2O,含有少量CO2(图8e、f),但在冷冻过程中无明显的CO2 相变特征,这可能是含量过低所致。
表 3CO2包裹体显微测温结果表
     Table 3The results of CO2 inclusions microscopic measurement    
注: tCO2为包裹体部分均一温度   
图 6高庄金矿含矿石英脉中不同FIA均一温度直方图
     CO2_H2O型三相包裹体不同组合均一温度直方图(FIA1_FIA9);水溶液包裹体不同组合 均一温度直方图(FIA10_FIA15)
     Fig. 6Histogram of homogenization temperatures of different FIAs in ore_formin g quartz vein of the Gaozhuang gold deposit
     Histogram of homogenization temperatures of different CO2_H2O three phase FI As(FIA1_FIA9); histogram of homogenization
     temperatures of different aqueous s olution FIAs(FIA10_FIA15)        
3.4氢氧同位素特征
        对采自高庄金矿床主成矿阶段含矿石英脉中石英进行氢_氧同位素分析,将样品粉碎至40~6 0目,用蒸馏水清洗后低温烘干,然后在显微镜下挑选出纯度大于99%以上的石英单矿物样品 。 石英中氧同位素及其中流体包裹体H同位素分析均在核工业北京地质研究院分析测试研究所 完 成,测试仪器为Finnigan MAT_253型质谱仪。氧同位素组成分析采用BrF5法制样,SMOW国 际 标准表达δO,分析误差为±2%。H同位素分析采用真空爆裂法获取出包裹体中水,锌法制 氢,SMOW国际标准表达δD,分析误差为±2%。
        本文流体包裹体δDH2O=-83.4‰~-76.3‰。石英δ18OSiO2=12 .2‰~13.5‰。根据高庄金矿床主成矿阶段流体包裹体平均均一温度为313℃,采用石英 _水之间氧同位素分馏方程1000 lnα=3.38×106t-2-3.40(Clayton et al. ,1972)计算得到成矿流体中水的氧同位素,δ18OH2O=5.8‰~7.1‰。 氢氧同位素测试结果见表4、图9。
4讨论
4.1成矿流体性质和来源
        高庄金矿床主成矿阶段含矿石英中包裹体主要有CO2_H2O型三相包裹体、CO2包裹体和水溶液 包裹体3种类型。流体包裹体FIA测温结果显示,CO2_H2O型三相包裹体完全均一温度范 围286~349 ℃,盐度w(NaCleq)为0.41%~4.14%;水溶液包裹体完全均一温 度范围为214~325 ℃,冰点为-4.5~-1.3℃,盐度w(NaCleq)为2.24%~ 7.17%。 CO2_H2O型三相包裹体均一温度高于水溶液包裹体,水溶液包裹体温度降低可能主要与C O2逸失,成矿物质沉淀卸载后,深部物质供给有限或结束有关。
 图 7含盐度为6%的CO2_H2O_NaCl包裹体的XCO2VCO2、 ρ体系图(a)和 XCO2VCO2与P体系图(b)
    (底图据Schawa rtz,1989)
     Fig. 7Relationship of XCO2VCO2, density to Th (a) and r e lationship of XCO2VCO2 to P (b) 
    of the CO2_H2 O_NaCl fl uid inclusion with salinity of 6% NaCleq base map (base map after Schwartz, 19 89)   
图 8流体包裹体气相成分的激光拉曼显微探针图谱
     a. CO2_H2O型三相包裹体含有CH4和CO2成分; b. CO2_H2O型三相包裹体含有C O 2和H2O成分; c. CO2包裹体含有CH4成分; 
    d. CO2包裹体含有CO2成分; e . 水溶液包裹体含有H2O和CO2成分; f. 水溶液包裹体含有H2O成分
     Fig. 8Laser Raman spectra of the typical fluid inclusions
     a. CO2_H2O three phase inclusions containing CH4 and CO2; b. CO2_H2O three phase inclusions containing CO2 and H2O; 
    c. CO2 inclusions conta ining CH4; d. CO2 inclusions containing CO2; e. Aqueous inclusions contain ing H2O and CO2
    f. Aqueous inclusions containing H2O      
表 4高庄金矿床金矿石石英硫化物矿脉中石英O及流体包裹体H同位素组成
     Table 4O isotope composition of quartz vein sulfide quartz and H isotope compo sition of fluid inclusions of the 
    Gaozhuang gold deposit    
图 9豫西南高庄金矿床成矿流体δDH2O_δ18OH2O图解
    (底图 据Taylor,1974)
     Fig.9δDH2O_δ18OH2O of the Gaozhuang gold deposit
     in southwest Henan(modified after Taylor, 1974)        
        前人测试均一温度变化范围为130~380℃(杨崇辉等,1996;1999)、155~334℃(庞绪成 等,2001)。本文测得均一温度为214~349℃,相比前人温度范围更精确。单个包裹体测温 难以排除人为误差导致测温有偏差,而FIA测温根据每个组合内包裹体均一温度相近,可以 很好地制约测温结果,确保均一温度的准确性。
        本次激光拉曼测试显示CO2_H2O型三相包裹体主要成分为CO2,含有少量CH4成分; 水溶液包 裹体主要成分为H2O,只含有少量CO2。根据CO2_H2O型三相包裹体估算成矿压力为1 30~160 MPa,对应最小成矿深度为4.8~5.9 km,流体密度为0.788~0.874 g/cm3。 成矿应发 生于中等压力、中等深度的地质环境中。
        高庄金矿包裹体明显富CO2、低盐度、中温。主成矿阶段含矿石英反映出成矿流体中的δD H2O=-83.4‰~-76.3‰,根据测温数据(313℃)计算得到的δ1 8OH2O=5.8‰~7.1‰,在自然界水的δDH2O_δ18OH2O 图解(图9)中,氢氧同位素组成分布在岩 浆水区域。从侏 罗纪开始,区域上有大量花岗岩类侵入,强烈的挤压作用开始减弱,下地壳和上地壳下部有 大规模的部分熔融作用发生,岩浆活动频繁(陈衍景等,1992;王晓霞等,2011)。本区燕 山期花岗岩成岩年龄为100~145 Ma,其中包括堂坪岩体、黑烟镇岩体(罗铭玖等,2000) 。 前人测得含矿石英中白云母K_Ar年龄为(90.90±1.54) Ma,与区域上岩浆活动的时间接近 , 并且空间位置上关系密切,故本文认为高庄金矿床成矿流体主要来自于燕山期岩浆热液活动 所提供。
4.2金的沉淀机制
        高庄金矿金主要形成于石英_多金属硫化物阶段,金很可能是以金硫络合物的形式搬运。流 体中的CO2可以作为弱酸调节pH值,增加AuH2S络合物的溶解度 (卢焕章,2008 ;秦志鹏等 ,2009;Gao et al.,2015)。激光拉曼分析CO2_H2O型三相包裹体中有CH4成分,CH 4的加入 可以扩大体系的不混溶区,使流体处于还原环境,有利于AuH2S络合物的稳定(徐九华等 ,2007;彭义伟等,2012)。
        高庄金矿同一石英颗粒内CO2_H2O型三相包裹体和水溶液包裹体共存,均一方式各异, 但均 一温度相近,说明成矿时发生了流体不混溶作用(顾雪祥等,2010;卢焕章,2011;李保华 等,2011)。流体不混溶现象可能是高庄金矿成矿的主要原因。金成矿流体在上升过程中与 围岩发生交代蚀变,同时出现不混溶现象,CO2与CH4分离并大量逸失,Eh值降低 ,pH值增高 ,AuH2S络合物失稳分解,进而在脆_韧性剪切带内沉淀成矿;流体上升过程中压力 降低H2S进入气相,导致流体中总硫含量降低,金溶解度降低,也可能导致金的沉淀。
4.3成矿作用过程
        高庄金矿床主体受走向NW_NWW向高庄韧_脆性剪切带控制,矿体呈脉状、透镜状产在北秦岭 下古生界二郎坪群构造片岩中(图3i),矿石主要产在石英_金多金属硫化物脉体中,与围 岩界限截然。
        推测高庄金矿成矿过程主要如下:赋矿围岩二郎坪群地层中金等成矿物质含量较高,秦岭地 区在三叠纪碰撞造山完成之后,开始陆内造山演化作用。燕山期造山运动过程中,引发了大 规模流体作用、花岗质岩浆作用(陈衍景等,2003)。岩浆热液上侵过程中萃取围岩地层中 的金及其他伴生的金属元素,同时也提供部分成矿物质,在构造应力驱动下沿高庄脆_韧性 剪切带运移,最终由于地震等机制释放压力,成矿流体发生不混溶作用而导致成矿。
        结合以上所有研究,本次认为高庄金矿床应为华北板块与扬子板块碰撞造山完成后,板内构 造变形环境下形成的中温岩浆热液型金矿。
5结论
        (1) 高庄金矿含矿石英中捕获的流体包裹体有3种类型: CO2_H2O型三相包裹体、CO 2包裹 体和水溶液包裹体;同一视域内CO2_H2O型三相包裹体和水溶液包裹体共存,二者相比 不一 ,均一温度相近,均一方式各异,指示了成矿过程中发生了流体不混溶作用,从而导致金沉 淀。
        (2) 运用“流体包裹体组合”(FIA)方法进行测温,CO2_H2O型三相包裹体完全均一 温度 为286~349 ℃,盐度w(NaCleq)为0.41%~4.14%,密度为0.788~0.874 g/c m3,估算成矿压力为130~160 MPa,最小成矿深度为4.8~5.9 km,成矿流体具中温、 低盐度、低密度、富CO2的特征,成矿压力及成矿深度中等。
        (3) 含矿石英的氢氧同位素特征表明,成矿流体中水δDH2O=-83.4‰~-76 .3‰,根据测得温度计算δ18OH2O=5.8‰~7.1‰,成矿流体来自于燕山 期岩浆热液。
        (4) 结合区域构造演化背景,认为高庄金矿床为形成于华北板块与扬子板块碰撞造山作用 后板块内部构造变形过程中形成的中温岩浆热液型金矿。      
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