川西丹巴美河金礦流體包裹體的研究及其地質(zhì)意義_圖文

1、川西丹巴美河金礦流體包裹體的研究及其地質(zhì)意義張鋒王根厚萬永平李元慶中國地質(zhì)大學(北京地球科學與資源學院,北京市(100083E-mail:cugbzf摘要:川西丹巴美河金礦為一特大石英脈型金礦。其樣品中的流體包裹體類型主要有液相包裹體、氣相包裹體、純CO2包裹體和含液相Co2的流體包裹體,通過對各類流體包裹體的溫度、鹽度、密度、壓力等物理化學參數(shù)的分析研究表明:(1美河金礦為一中溫熱液型礦床;(2原始成礦流體發(fā)生不混容分離的溫度約為329-398,其平均鹽度為3.4wt%NaCl,密度為0.538-0.686g/cm3,壓力為12.1×106-26.2×106帕;成礦后期流

2、體包裹體的均一溫度為257-298,此時流體的平均鹽度為4.46wt%NaCl,密度為0.756-0.822g/cm3,壓力為 4.3×106-8.0×106帕?？傮w上反映了成礦流體的演化從較高壓力、較低鹽度、較低密度向較低壓力、較高鹽度、較高密度轉(zhuǎn)變;(3原始流體成分主要為H2o-Co2-NaCl 體系,此外可能含有N2、CH4等揮發(fā)組分;(4據(jù)不同類型包裹體共生組合及流體演化特征,認為流體的不混溶性分離是導致該石英脈型金礦中大量金沉淀的主要原因。關(guān)鍵詞:美河金礦;流體包裹體;均一溫度;成礦流體(一引言川西丹巴美河金礦位于被地質(zhì)界稱之為中國“地質(zhì)百慕大”2的松潘甘孜造山帶

3、的腹地丹巴縣境內(nèi)。美河金礦是目前該區(qū)發(fā)現(xiàn)的一個特大石英脈型金礦,該金礦的發(fā)現(xiàn)是該地區(qū)地質(zhì)找礦工作的一個重大突破;對于美河金礦成因的研究對該區(qū)地質(zhì)作用和成礦作用具有重大的意義。本文主要研究美河金礦流體包裹體的特征及其地質(zhì)意義。(二礦床基本地質(zhì)特征丹巴美河金礦位于丹巴縣城北西獨狼溝地區(qū)(圖1。礦區(qū)出露地層有泥盆紀危關(guān)群灰色中薄砂質(zhì)板巖,其中夾有透鏡狀石英脈,厚約2-4cm,長約0.3-1米;危關(guān)組板巖夾二云片巖和危關(guān)組二云石英片巖。其中二云石英片巖為灰色細粒變晶鱗片結(jié)構(gòu),片狀條帶狀構(gòu)造;主要礦物為,黑云母、白云母、石英等,其中黑云母和白云母含量約為50%,石英含量約為30%,其它約20%;此外在二

4、云石英片巖中夾有變質(zhì)后期析出的石英細脈。礦區(qū)出露的巖體主要是閃長巖體,主要分布于礦體的西側(cè),主要組成礦物為長石和角閃石,其中角閃石的黑色長柱狀,長約3-8mm,含量約35%;長石主要為斜長石,灰白色,自形程度較高,兩組解理,約2-5mm,含量約40%;其它礦物約25%。礦區(qū)的東面是一條長1000多米,寬20-30米的偉晶巖脈,其向兩端逐漸尖滅。偉晶巖脈的產(chǎn)狀為235°55°。偉晶巖的主要組成礦物為石英,白云母和斜長石等,石英為白色粒狀,顆粒大小為1-2cm;白云母無色片狀,大小0.5-2cm居多;此外在該偉晶巖中發(fā)育有結(jié)晶完好的電氣石,黑色三棱柱狀,長2-3cm。通過1:2

5、000礦區(qū)地質(zhì)填圖及工程揭露發(fā)現(xiàn)美河金礦的主礦體石英脈是一個巨大的石英脈透鏡體,主要有以下依據(jù):1、在C中段石英脈有40-50米寬,而向上約80多米處的A、B中段的脈體僅有20-30米寬。2、通過坑道調(diào)查,在A、B中段垂直于脈體下方約60米處的坑道PD5(穿脈中石英脈的寬度僅有16.4米。3、在距A、B中段垂直高度約180米處的坑道PD3(垂直脈體方向中,石英脈僅有5-6米。綜上可見美河金礦的主體是一透鏡體,但是通過填圖和石英脈的追索發(fā)現(xiàn),該透鏡體向北東方向逐漸尖滅,而向南東方向由于時間和自然條件等因素的制約而沒能追索到頭。(三川西丹巴美河金礦流體包裹體的研究1、樣品及測試條件本文所研究的6個

6、樣品均采自礦脈C 中斷的剖面上,樣品新鮮,具有較好的代表性。包裹體顯微測溫采用英國產(chǎn)Linkam THMSG600型冷熱臺,溫度范圍為-180+600。測溫時,設置的溫度變化速率一般為20-30/min,在相變點溫度附近,溫度變化速率設置1/min 。2、流體包裹體的類型及其特征本次研究的樣品中普遍發(fā)育氣液兩相包裹體、氣相包裹體、純CO 2包裹體和含液態(tài)CO 21-礦脈2-偉晶巖脈3-石英脈4-閃長巖體6-泥盆紀危關(guān)組圖1美河金礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖的三相包裹體四類原生包裹體。其中氣液兩相包裹體主要約占61%,充填度F(F=L/(L+V8,L為包裹體中的液體體積;V為包裹體中的氣體體積大多數(shù)為80-9

7、0%;其在石英中大量分布,個體微小,本文所研究的該類包裹體大部分為4-10m。包裹體形狀不規(guī)則,多為橢球形,似球形,梭形、錐形等(照片1;氣相包裹體多呈線狀分布,含量約為17%,充填度F=10-40%,大小多數(shù)為4-8m,形狀不規(guī)則多為橢球形和似球形(照片2;純CO2包裹體約占15%,充填度F=0,多數(shù)呈線狀分布,還有部分呈群狀分布,其大小6-8m,形狀不規(guī)則多為近橢球形和似球形(照片3;含液態(tài)CO2的三相包裹體含量約占7%,隨機分布,流體包裹體中CO2的含量為65-90%,其個體較大8-18m,形狀不規(guī)則(照片4 。照片 1氣液包裹體 照片 2 富氣包裹體照片3純CO2包裹體照片4含液態(tài)CO

8、2的三相包裹體3、流體包裹體的顯微測溫3.1、氣液流體包裹體該類流體包裹體發(fā)育在各個樣品中,所占數(shù)量多,但是個體多小于4m,充填度較大,所測的流體包裹體中的充填度以90%者居多;在顯微測溫過程中先以30/min快速冷凍至-80,再緩慢升溫,測得氣液流體包裹體的冰點溫度為-4.6-0.5,峰值為-3-2(圖2。根據(jù)Hall等(1998提出的H2O-NaCl體系鹽度冰點公1:W=0.00+1.78T m-0.0442T m2+0.000557T m3(1式中,W 為NaCl 的重量百分數(shù),表示為wt %NaCl ,Tm 為冰點溫度(。利用上面的鹽度公式計算得出該氣液流體包裹體的鹽度為0.88-7.

9、31wt %NaCl ,峰值為3.39-4.96wt %NaCl ,平均鹽度為4.46wt %NaCl ;繼續(xù)升溫,達到均一狀態(tài)(所測的氣液包裹體都是均一到了液態(tài),測得氣液流體包裹體的均一溫度范圍為120-398,峰值為250-300,所測數(shù)據(jù)在該范圍內(nèi)主要集中在257-298(圖3。 3.2、氣相包裹體該類包裹體在樣品中主要是呈線狀分布的原生包裹體,氣體成分占包裹體總體積的70-90%,冷凍法測得冰點溫度為 1.6-2.7,用公式(1計算出包裹體鹽度為 2.74-4.49wt%NaCl ,其平均鹽度為3.4wt %NaCl ,該類包裹體的鹽度和氣液流體包裹體的鹽度基本相同,由此判斷它們是同一

10、期熱液作用形成的包裹體。均一法測溫都是均一到氣態(tài),均一溫度主要集中在329-398的范圍之間,平均溫度為368.8。該類包裹體在冷凍過程中幾乎都變成了含液態(tài)CO 2的三相包裹體,由此判定該類氣相包裹體中的氣體成分主要為CO 2氣體。3.3、純CO 2包裹體該類包裹體在樣品中也是主要為原生包裹體,包裹體形狀多為不規(guī)則形,大小(直徑主要為6-8m ,個別能達到12-16m 。均一法測溫幾乎在25-29的溫度范圍內(nèi)包裹體都均一到液態(tài)CO 2,這個溫度低于CO 2的臨界溫度31.1,表明包裹體中的CO 2中含有CH 4、N 2等揮發(fā)性組分。此外,在測試過程中發(fā)現(xiàn)一些包裹體在常溫下為純液相的流體包裹體,

11、當溫度降低到0以下時在包裹體的中心出現(xiàn)一個氣泡,當溫度升高到7-18時氣泡消失,重新均一到液態(tài),經(jīng)分析這類包裹體也是CO 2包裹體。3.4、含液態(tài)CO 2的三相包裹體含液態(tài)CO 2的三相包裹體,由于該類包裹體中可能含有CH 4等成分而使其顏色變得深暗,使得氣體CO 2、液態(tài)CO 2和水溶液三者之間的界線模糊。用冷凍法測得CO 2三相點溫度為-58-57,略低于純CO 2三相點溫度(-56.6,這表明包裹體中除含CO 2外,尚有CH 4、N 2等揮發(fā)性組分。逐漸溫度升高,測得CO 2籠合物的融化溫度為+8.6+9.1。通過查CO 2籠合物熔化溫度和鹽度關(guān)系表2得出這類流體包裹體的鹽度為1.81-

12、2.77wt %NaCl ,平均鹽度為2.04wt %NaCl 。該類包裹體的完全均一溫度為342-362。通過對以上各類流體包裹體測溫數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析結(jié)果得出,四川美河金礦成礦流體的均一溫度主要為257-298和329-398。在257-298范圍內(nèi)的流體包裹體主要都是充填度F>70的氣液包裹體,在329-398范圍內(nèi)的流體包裹體主要是氣相包裹體和含液態(tài)圖2氣液包裹體冰點溫度正態(tài)分布圖圖3氣液包裹體均一溫度正態(tài)分布圖CO 2的三相包裹體,其充填度F 都小于或等于50%。流體包裹體從液相型的流體包裹體、氣相型的流體包裹體到含液態(tài)CO 2的三相包裹體,其鹽度逐漸降低,總體上,美河金礦流體包

13、裹體的鹽度比較低,主要為1.81-4.96wt %NaCl 。4、含礦流體密度及成礦壓力的估算根據(jù)各類包裹體的測溫數(shù)據(jù)及推算的鹽度,利用公式法3,即=a+bt+ct 2a=0.993531+8.72147×10-3s-2.43975×10-5s 2b=7.11652×10-5-5.2208×10-5s+1.26656×10-6s 2c=-3.4997×10-6+2.12124×10-7s-4.5232×10-9s 2上面公式中:為鹽水溶液密度,單位為g/cm 3,t 為均一溫度,單位為;s 為鹽度,單位為%。計算出

14、氣液相包裹體(鹽度s=1-30wt %NaCl 類的密度主要為:0.756-0.822g/cm 3;氣相流體包裹體的密度為0.538-0.686g/cm 3。對于氣液包裹體和氣相包裹體均一時壓力可利用包裹體的均一溫度和包裹體流體的鹽度值在NaCl -H 2O 體系的T -相圖3上通過投點(圖4得到:氣液包裹體均一到液態(tài)時 的壓力約為4.3×106-8.0×106帕,氣相包裹體均一時的壓力約為12.1×106-26.2×106帕。對于純CO 2包裹體,其密度應用Touret (19793公式計算,計算公式如下:=0.4683+0.001441×(

15、31.35-T +0.1318×(31.35-T 1/3式中的為流體密度(g/cm 3,t 為CO 2包裹體均一到CO 2液態(tài)時的溫度(,因此把純CO 2包裹體的均一溫度25-29代入上式得到純CO 2包裹體的密度為0.630-0.703g/cm 3。通過查表8得,其均一壓力為6.39×106-6.99×106帕。該密度值同氣液流體包裹體的密度圖4NaCl -H20體系的T -相圖(據(jù)Bischoff 等,1991略改 相比其略低于氣液流體包裹體的密度。 根據(jù)2 包裹體和氣液兩相包裹體的平均密度,利用等溶線相交法3,估算出含2 三 相包裹體形成壓力的平均值為 10

16、2×106(圖 5 中的點,該壓力基本代表成礦流體的真 實捕獲壓力。因為該類包裹體代表尚未發(fā)生不混容分離的原始成礦流體。 上述各類包裹體均一法測定所獲得的溫度數(shù)據(jù)不是代表包裹體被捕獲時的真實溫度,而 是反映成礦溫度的下限值。因此,利用均一溫度所獲得的壓力資料只是反映成礦壓力的最小 值。并且由上面的數(shù)據(jù)可知該金礦為中溫低壓熱液型金礦。 （四）結(jié)果與討論 礦石中不同類型流體包裹體的普遍產(chǎn)出和共生組合反映了含礦流體復雜的地質(zhì)演化過 程4 5。根據(jù)上文對各類型流體包裹體的測溫及各個物理化學參數(shù)的研究，得出川西丹巴美 河金礦的原始成礦流體主要為 NaClH20CO2 體系，其中可能混有 CH4

17、、N2 等揮發(fā) 圖5 H2O 和 CO2 體系聯(lián)合 PT 圖解（據(jù) Roedder and Bodnar，1980）圖中數(shù)字為密度 性組分；并且該成礦流體為同一期侵入的熱液。依據(jù)主要有：一是該石英脈礦體樣品中所有 類型的流體包裹體為同期共生的原生包裹體， 各石英礦物中流體包裹體群幾乎沒有相互穿插 的現(xiàn)象；二是包裹體的測溫結(jié)果顯示，具有相同充填度的流體包裹體其均一溫度基本相同； 三是各類流體包裹體的鹽度均較低且差值較小。而具有高充填度（F>70）的液相流體包裹 體的均一溫度相對較低，主要溫度范圍為 257298，其鹽度和密度相對與其它類型的流 體包裹體均略高，其壓力較其它類型（主要氣相包裹

18、體）低。具有低充填度（F<50）的流 體包裹體的均一溫度相對較高，主要溫度范圍集中在 329398，包裹體類型為氣相流體 包裹體和含液態(tài) CO2 的三相包裹體，其鹽度和密度較液相的包裹體低，但其壓力較大。由 此證明原始的成礦流體主要為 NaClH2OCO2 體系，該體系在 330390時由于溫度和 壓力不斷降低從而使得原始組分相對均一的流體發(fā)生不混容分離， 先分離出相對低密度的揮 6 發(fā)性高的 CO2H2O 組分（主要為氣相流體包裹體和純 CO2 包裹體） ；而含有液態(tài) CO2 的三 6 相包裹體則為原始未分離的成礦流體。 有研究資料 表明,流體的不混溶作用可使幾乎所有鹽 類分餾到富 H

19、2O 的流體相中， 即為剩下的密度相對較高的不易揮發(fā)的流體主要為 NaclH2O 體系的液相流體包裹體， 推測含礦流體發(fā)生大規(guī)模的不混溶作用與主成礦作用在時間上基本 一致，也就是說在流體發(fā)生大規(guī)模不混容分離后，由于 CO2 和一些揮發(fā)組分（如 CH4 等） 的出溶，導致流體的 PH 值升高，從而導致了原有體系的化學平衡遭到破壞，使得金屬礦物 大量沉淀7。 根據(jù)液相流體包裹體的均一溫度集中在 257298的范圍之內(nèi)， 因此判斷該金 礦的成礦溫度應該以這一溫度范圍為下限，以原始成礦流體發(fā)生不混容分離時的溫度范圍 329398為上限，即成礦溫度大概在 300左右。 （五）結(jié)論 美河金礦成礦條件及流體

20、性質(zhì) （1）川西美河金礦的成礦溫度范圍在 257398之間為一中溫熱液型金礦。主要發(fā)育 有液相流體包裹體、氣相流體包裹體、純 CO2 相流體包裹體和含液態(tài) CO2 的三相包裹體； （2）丹巴美河金礦的原始成礦流體為一低鹽度的三元體系，即 NaClH20CO2 體系； 此外可能含有 CH4、N2 等揮發(fā)組。 （3）原始成礦流體發(fā)生不混容分離的均一溫度為 329398，為美河金礦發(fā)生成礦作 3 6 用的上限溫度，其平均鹽度為 3.4wtNaCl，密度為 0.5380.686g/cm ，壓力為 12.1×10 6 26.2×10 帕；成礦后期流體包裹體的均一溫度為 257298，

21、即美河金礦成礦溫度的下 3 限溫度，成礦流體的平均鹽度為 4.46wtNaCl，密度為 0.7560.822g/cm ，壓力為 4.3× 6 6 10 8.0×10 帕?？傮w上反映了成礦流體的演化從較高壓力、較低鹽度、較低密度向較低 壓力、較高鹽度、較高密度轉(zhuǎn)變。 （5）成礦流體的不混容分離作用可能是導致金沉淀的主要原因。 （六）地質(zhì)意義 川西丹巴美河金礦為一中溫熱液型石英脈型金礦， 其成礦流體為低鹽度、 低密度的 NaCl H20CO2 體系；金礦樣品中氣液流體包裹體、氣相流體包裹體、純 CO2 包裹體和含液態(tài) CO2 的三相包裹體共存的現(xiàn)象， 說明了該金礦中的金是在同期

22、流體的分異過程中沉淀富集而 成的。 美河金礦樣品中流體包裹體的這些特征不僅對美河金礦成因模式的研究與建立有重要 價值，而且對于礦區(qū)的外圍找礦工作也有一定的指導意義。 參考文獻 1 2 3 4 盧煥章，范宏瑞等，流體包裹體，科學出版社，2004，P18，201225，232240，445449 許志琴，侯立偉等，中國松潘甘孜造山帶的過程，北京：地質(zhì)出版社，1992，715. 劉斌，沈昆，流體包裹體熱力學，地質(zhì)出版社，1999 呂古賢，林文蔚，郭濤等，金礦成礦過程中構(gòu)造應力轉(zhuǎn)變與熱液濃縮稀釋作用J.地學前緣，2001， 8（4） ：253-264 5 徐九華，玲瓏金礦床成礦流體的物理化學J.礦床地

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24、王建國，鄧軍等，山東謝家溝金礦流體包裹體研究及其地質(zhì)意義，現(xiàn)代地質(zhì)，2005 年，第 19 卷 第 2 期： 7 8 張文淮，陳紫英等，流體包裹體地質(zhì)學，地質(zhì)出版社, 1998，72156 Study on the Fluid inclusions from Meihe gold deposit in Danba, western province and its significance Feng Zhang Genhou Wang Yongping Wan Yuanqing Li School of Earth Sciences and Mineral Resources,China Un

25、inersity of Geosciences in Beijing (100083 ABSTRACT The type of the fluid inclusions in Meihe gold deposit of western Sichuan province are gaseouse and aqueous fluid inclusions, gaseous predominant fluid inclusions,pure CO2 gaseous fluid inclusions and three phases containing aqueous Co2 fluid inclu

26、sions. By analyzing the temperature,salinity,density and pressure of the fluid inclusions, it is indicated that (1 this gold deposit is an epithermal deposit.;(2 the temperature of the original mineralization fluid occurs department ranged from 329 to 398,the average salinity is about 3.4wtNaCl,the density is from 0.538 g/cm3 to 0.686 g/cm3 and the pressure ranged from 12.