內蒙古花腦特銀多金屬礦床流體包裹體特征及成因分析

內蒙古花腦特銀多金屬礦床流體包裹體特征及成因分析

銀多金礦床位于東烏旗-錫林浩特金屬成礦帶以西，為近年來該帶發(fā)現(xiàn)的銀多金礦床。初步計算金屬資源量:Ag為1470kg,Pb為557.36t,Zn為128.49t?。本文在前人工作基礎上,通過野外地質調查、室內巖礦相鑒定、流體包裹體巖相學、顯微測溫和成分分析、氫氧同位素組成和礦石礦物硫同位素組成分析等,對該礦床成礦流體特征、流體演化和礦床成因進行初步探討。1沙麥蘇-拉-德-東安三山-石炭山早古期沉積型巖板-紅柳園山帶花腦特銀多金屬礦床位于內蒙古東烏珠穆沁旗境內,大地構造位置處于西伯利亞板塊南緣,西伯利亞板塊與華北板塊接合帶北部,查干敖包-奧尤特-朝不楞早古生代構造-巖漿巖帶。其東南側為華北板塊與西伯利亞板塊古接合帶北緣斷裂二連-賀根山深斷裂。該區(qū)經(jīng)古蒙古洋俯沖消亡、華北與西伯利亞板塊碰撞和碰撞后伸展等,構造巖漿活動強烈,具較好找礦前景。該帶已發(fā)現(xiàn)一批有價值的鉛鋅(銀)、鉬、銅和鎢錫礦床,如阿爾哈達鉛鋅(銀)礦床、沙麥鎢礦床、迪彥欽阿木鉬礦床等。區(qū)內出露地層主要有奧陶系、志留系、泥盆系、二疊系、侏羅系、白堊系和第四系等。其中上泥盆統(tǒng)安格爾音烏拉組分布較廣,為本區(qū)重要容礦圍巖。該巖體在吉林寶力格-額仁高比-滿都寶力格一帶呈NE向帶狀展布,在安格爾因烏拉一帶呈SW向帶狀展布,巖性組合為砂巖、粉砂巖、泥巖、板巖、凝灰?guī)r和火山碎屑巖等。該區(qū)地處古板塊邊緣,構造活動強烈,褶皺和斷裂較發(fā)育。區(qū)內出露主要斷裂為NE向二連-賀根山深斷裂和查干敖包-阿榮旗深斷裂,次為NNE向東烏旗-伊和沙巴爾深斷裂、NE向白云呼布爾-滿都寶力格大斷裂、NE向巴潤沙巴爾-朝不楞北斷裂和NNW向朝不楞西-烏拉蓋斷裂等。區(qū)內巖漿活動頻繁,被強火山噴發(fā)和巖漿作用侵入,以海西期和燕山期花崗巖最發(fā)育,與金屬礦床(點)具密切時空分布關系。海西期以堿性-偏堿性花崗巖為主,少量閃長巖。燕山期以深成相富鉀、堿性偏高鈣堿性花崗質侵入巖為主。2成礦過程及蝕變特征研究區(qū)位于內蒙古錫林郭勒盟東烏旗境內,面積72.77km2,劃分為西區(qū)、中區(qū)和東區(qū)3個礦區(qū)。礦區(qū)出露地層除第四系外,還有上泥盆統(tǒng)安格爾因烏拉組粉砂質板巖、泥巖、泥質板巖、砂巖及砂質板巖和上侏羅統(tǒng)流紋巖、凝灰?guī)r等(圖1)。礦區(qū)出露侵入巖有正長花崗巖、石英二長斑巖和黑云母二長花崗巖及少量酸性脈巖。東南部發(fā)育有大面積侏羅系火山巖(流紋巖)和火山碎屑巖等。礦區(qū)蝕變發(fā)育,主要為鉀硅化、云英巖化、綠泥石化、黃鐵礦化、硅化和粘土化,次為綠簾石化、磁鐵礦化、碳酸鹽化及電氣石化等。電氣石化僅發(fā)現(xiàn)于礦區(qū)西北,由石英-電氣石細脈組成。據(jù)脈體穿插關系和礦物組合及蝕變特征,將花腦特銀多金屬礦床成礦過程劃分為4個成礦階段:鉀硅化階段(Ⅰ)主要礦物組合為鉀長石、石英和磁鐵礦等。鉀硅化帶主要為正長花崗巖內的石英、鉀長石晶洞、周圍巖石的鉀長石化、巖體中不規(guī)則石英脈和石英二長斑巖內的石英磁鐵礦脈。云英巖化階段(Ⅱ)礦區(qū)云英巖化廣泛發(fā)育,主要為黑云母二長花崗巖的云英巖化、蝕變地層的云英巖化等,主要礦物組合為白云母、石英、電氣石、毒砂和黃鐵礦等。云英巖化為礦區(qū)主要蝕變類型,蝕變強,分布面積大。礦區(qū)發(fā)現(xiàn)有石英-云母-電氣石脈體切穿石英二長斑巖現(xiàn)象,磁鐵礦裂隙中發(fā)育有白云母,說明云英巖化發(fā)育于鉀硅化之后。石英-綠泥石-硫化物階段(Ⅲ)主要蝕變礦物組合為石英、方解石、綠泥石、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦和黃銅礦等,多以石英-綠泥石-硫化物或石英-方解石-黃鐵礦細脈產(chǎn)出,常見巖體中暗色礦物的綠泥石化、黃鐵礦化、金紅石化等。該階段為礦區(qū)最主要礦化階段。方解石階段(Ⅳ)主要為圍巖裂隙中晚期的白色方解石細脈,可切穿早期蝕變脈體,未見金屬礦化。礦區(qū)主要礦化類型呈浸染狀、脈狀-網(wǎng)脈狀,主要為鉛鋅礦,局部以銅礦為主。礦化主要為蝕變巖體中浸染狀閃鋅礦、圍巖斷裂、裂隙中方鉛礦-閃鋅礦脈等。礦石構造主要有浸染狀構造、脈狀-網(wǎng)脈狀構造及少量塊狀構造等。3流體包裹體體水學實驗方法包裹體研究所用樣品為石英和方解石,分別采自西、中兩個礦區(qū)。先將樣品磨制成雙面拋光包裹體片后,進行顯微鏡下觀察,確定包裹體類型和巖相學特征,再選擇具代表性樣品進行顯微測溫分析和包裹體成分的激光拉曼探針(LRM)分析。流體包裹體水的氫氧同位素分析采用破碎至40目的石英單礦物樣品,樣品分別選自第I、II、III階段石英。包裹體中水的提取采用分階段爆裂法,水的氧同位素組成按Clayton分餾方程,據(jù)石英的氧同位素值和包裹體均一溫度計算得出。礦石中硫化物的S同位素測試樣品為黃鐵礦和毒砂單礦物樣品,主要來自第II成礦階段。包裹體顯微測溫分析在北京科技大學包裹體實驗室進行,所用儀器為LinkamTHMS600型冷熱臺,溫度范圍為-196℃~+600℃,冷凍數(shù)據(jù)和均一溫度數(shù)據(jù)精度分別為±0.1℃和±1.0℃。單個流體包裹體氣液相成分的LRM分析在核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心流體包裹體實驗室進行,儀器為LabRAMHR800研究級顯微激光拉曼光譜儀,波長532nm的Yag晶體倍頻固體激光器,本次實驗選擇所測光譜的計數(shù)為6/s,共掃描6次,波段為100~4200cm-1。激光束斑大小約為1μm,光譜分辨率0.14cm-1,室內溫度為25℃,濕度為50%。H、O同位素分析在核工業(yè)北京地質研究院分析測試研究中心穩(wěn)定同位素實驗室完成,測試儀器為質譜儀MAT-253。硫化物的S同位素分析由核工業(yè)北京地質研究院分析測試中心穩(wěn)定同位素實驗室完成,測試儀器為質譜儀MAT-251。4液體包體和穩(wěn)定樣的試驗結果4.1石英晶洞和流體包裹體通過顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)該礦床石英和方解石中均含有大量流體包裹體,大小從幾個至幾十個微米不等,形狀多為橢圓形、負晶形和不規(guī)則形狀。據(jù)流體包裹體在室溫下的相態(tài)特征、冷凍-升溫過程中的相變行為,結合LRM的氣液相成分分析結果,將花腦特銀多金屬礦床流體包裹體分為2種類型:ADV類室溫下由氣相、液相和子礦物相組成。主要發(fā)育于鉀硅化階段石英晶洞和磁鐵礦石英脈中。包裹體多孤立分布,為5~15μm,形狀多為橢圓形和不規(guī)則形狀。包裹體巖相學特征表明,包裹體中常含多個子礦物,除鉀石鹽、石鹽子礦物外,還發(fā)現(xiàn)赤鐵礦、黃銅礦及其它未知子礦物(圖2-a,b)。AV類室溫下由氣液和液相組成,氣相充填度變化較大,加溫后可均一為氣相和液相。據(jù)室溫下的相態(tài)組成及加溫后的均一相態(tài),將其進一步分為兩個亞類:AV1亞類。室溫下由氣相和液相組成,為10~15μm,形狀多為橢圓形和不規(guī)則形狀,氣相充填度大于50%,有時達90%以上,形成純氣相包裹體(圖2-c)。這類包裹體主要賦存于早期鉀硅化階段,與含子晶的多相包裹體(ADV類)、富液相包裹體(AV1亞類)共存,構成沸騰包裹體群(圖2-a,c);AV2亞類。室溫下由液相和氣相組成,氣相充填度為5%~30%。這類包裹體于各I、II、III階段石英中大量發(fā)育,狀態(tài)多以孤立狀或包裹體群存在,為5~20μm,形狀多為橢圓形、負晶形和不規(guī)則形狀(圖2-a,d)。4.2流體包裹體av2本次主要對10件石英和方解石樣品中流體包裹體進行顯微測溫分析,包括晶洞石英、石英磁鐵礦脈中的石英、云英巖化階段石英和主礦化階段的石英和方解石,結果見表1。由表1可看出:鉀硅化階段。石英中發(fā)育含子晶多相包裹體和富氣、富液相流體包裹體組合。其中,ADV型包裹體氣液相均一溫度T(l-v)集中在238℃~294℃,子礦物融化溫度(Tm)為282℃~434℃,加溫過程中氣液相先均一,子礦物后消失。據(jù)子晶融化溫度估算的鹽度為36.83%~51.32%NaCleq。高鹽度流體包裹體共生的富液相流體包裹體(AV2),氣液相均一溫度為255℃~402℃,冰點溫度為-15℃~-4℃,據(jù)冰點溫度估算的鹽度范圍為6.45%~18.63%NaCleq。此外還發(fā)現(xiàn)有過飽和流體包裹體,測得冰點溫度為-25.8℃,氣液相均一溫度為396℃,均一到液相。富氣相包裹體(AV1型)的均一溫度為361℃~396℃,均一到氣相。云英巖化階段。包裹體類型較單一,主要為AV1型富液相流體包裹體,包裹體均一溫度為281℃~374℃,均一到液相,冰點為-2.8℃~-0.4℃,據(jù)NaClH2O體系冰點與鹽度關系推算出鹽度為0.71%~4.65%NaCleq,顯示出低鹽度流體特征。石英-綠泥石-硫化物階段。主要發(fā)育AV1型富液流體包裹體,這類包裹體均一溫度為192℃~279℃,均一到液相,冰點范圍-3.4℃~-0.6℃,據(jù)冰點溫度估算的鹽度范圍為1.05%~5.56%NaCleq。4.3流體包裹體的表征本次研究對石英和方解石中的ADV型、AV1型和AV2型流體包裹體進行了氣液相成分的激光拉曼顯微探針(LRM)分析。結果表明,鉀硅化階段的ADV類包裹體液相顯示了清晰的H2O峰(圖3-a),氣相中除水外,還發(fā)現(xiàn)CO2和H2(圖3-b、c);富氣相AV2型流體包裹體在拉曼位移1283cm-1、1386cm-1處顯示了CO2譜峰,在2328cm-1處和2916cm-1處顯示了N2和CH4的譜峰(圖3-d)。云英巖化階段的富液相AV1型流體包裹體液相顯示明顯的H2O峰,并可見CO32-峰(圖3-e),而氣相成分顯示了CO2譜峰(圖3-f)。石英-綠泥石-硫化物階段所測的AV2型流體包裹體氣相成分顯示CO2和CH4的譜峰(圖3-g,h)。4.4云英巖化階段d本次對12件不同成礦階段的石英樣品中流體包裹體的氫、氧同位素組成進行了分析,結果見表2。由表2可看出,鉀硅化階段δD為-76.3‰~-88.8‰,δ18OH2O為1.6‰~4.7‰;云英巖化階段δD為-117.8‰~-92.8‰,δ18O為2.7‰~6.1‰;石英-綠泥石-硫化物階段的δD為-97.4‰~-99.4‰,δ18OH2O值為-5.5‰~-2.8‰。在氫氧同位素δ18O-δD圖解中(圖4),早期鉀硅化投影點落在巖漿水左下方,靠近巖漿水一側,云英巖化階段投影點落在巖漿水下方,其δ18OH2O與鉀硅化階段相相似。石英-綠泥石化階段投影點明顯偏離巖漿水,落在靠近大氣降水一側。4.5黃鐵礦、黃鐵礦毒砂強度本次花腦特銀多金屬礦δ34S數(shù)據(jù)主要來自各階段黃鐵礦和毒砂。測試結果顯示(表3),黃鐵礦的δ34S為-0.3‰~1.1‰,平均0.45‰,毒砂中的δ34S值相對偏高,為3.8‰。硫同位素組成分布較集中,多分布在零值附近,顯示了深源硫特征。5討論5.1巖漿出溶流體礦區(qū)巖漿活動主要為黑云母二長巖、石英二長斑巖、正長花崗巖侵入體和侏羅紀火山巖。從野外侵位關系和蝕變特征看,黑云母二長花崗巖在礦區(qū)分布規(guī)模最大、最早侵位,且普遍發(fā)生蝕變。石英二長斑巖侵入于黑云母二長花崗巖和泥盆系中,并發(fā)現(xiàn)有絹云母化、石英磁鐵礦化蝕變。正長花崗巖僅發(fā)育于礦區(qū)南部,巖石較新鮮,局部含有大量石英鉀長石晶洞,晶洞周圍發(fā)育明顯的鉀長石化暈圈;遠離晶洞蝕變不發(fā)育,表明正長花崗巖為較晚侵入的巖石單元。正長花崗巖中長石石英晶洞的發(fā)現(xiàn)表明,該巖漿富含揮發(fā)分,晶洞石英中流體包裹體代表了巖漿出溶流體特征。對晶洞石英中流體包裹體顯微測溫和成分分析表明,巖漿出溶流體具高溫、高鹽度特征。高鹽度流體包裹體中赤鐵礦和黃銅礦子礦物的發(fā)現(xiàn)表明,巖漿出溶流體富含成礦金屬元素。流體包裹體氫氧同位素研究表明,早期成礦流體主要來自巖漿水。結合礦區(qū)野外地質調查研究、礦區(qū)蝕變和礦化空間分布特征,認為礦區(qū)礦化和蝕變主要與正長花崗巖有關。對礦區(qū)主要金屬礦物黃鐵礦的硫同位素測試結果表明,δ34S為-0.3‰~1.1‰,均值0.45‰,毒砂中的δ34S值相對偏高,為3.8‰?？傮w分布較集中,均在0值附近變化,這種相對均一、變化范圍較窄、低正值的硫同位素值指示低硫(深源硫)來源,可能為巖漿成因。因此,礦區(qū)硫化物中的硫主要來源于巖漿體系。5.2鉀硅化至云英巖化階段從不同成礦階段包裹體組合看,早期鉀硅化階段石英中富含高鹽度流體包裹體,且與低鹽度的富氣相流體包裹體共存,顯示沸騰包裹體組合特征。巖漿在上升侵位過程中,由于溫度和壓力下降,特別是壓力的降低造成揮發(fā)分出溶,早期出溶流體為高鹽度、富含成礦金屬元素、含CO2的流體。出溶流體向上運移過程中由于減壓而發(fā)生流體沸騰,形成低鹽度的氣相和高鹽度液相。CO2等揮發(fā)分主要進入低鹽度氣相,并向巖漿房頂部快速聚集,造成圍巖大范圍的云英巖化蝕變。在δ18O-δD關系圖上(圖4),鉀硅化階段投影點投在巖漿水附近,表明該階段流體以巖漿熱液為主;云英巖化階段投影點多位于巖漿水下方,相對鉀硅化階段明顯富H貧D,可能是由于流體沸騰過程氫同位素在氣液兩相中分餾造成。氧同位素變化不大,略向右偏移,可能是由于流體在石英絹云母化過程中的水巖反映造成。石英綠泥石化階段流體以中低溫、低鹽度為特征,在δ18O-δD圖解中,投影點明顯向大氣降水方向偏移,表明晚期可能有大氣降水的加入。早期鉀硅化階段到云英巖化階段,成礦流體溫度、鹽度明顯降低,而云英巖化到石英-綠泥石化階段,成礦流體鹽度變化不大,但溫度明顯降低。鉀硅化階段普遍發(fā)育高鹽富含子礦物的ADV型多相包裹體和不同充填度的AV1型和AV2型流體包裹體表明,流體發(fā)生了沸騰作用,流體包裹體中眾多鹽類和金屬子礦物發(fā)育,暗示這種高鹽度流體有很高的金屬攜帶能力。前人研究表明,巖漿熱液蒸汽相中金屬元素的富集能力可能比共存的熔體中富集數(shù)百倍,因此,巖漿出溶流體過程中成礦金屬主要集中在流體相中。流體沸騰和大氣降水的大量加入導致成礦熱液的物理化學條件快速改變,可能是造成金屬礦物沉淀的主要因素。5.3正長砂巖成礦物質從礦床地質特征來看,花腦特銀多金屬礦床