余　沖，魏美麗，胡廣燦

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四川會(huì)理縣天寶山鉛鋅礦流體包裹體地球化學(xué)特征

余沖，魏美麗，胡廣燦

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都610059)

摘要：本文在對(duì)天寶山鉛鋅礦流體包裹體開展了系統(tǒng)的巖相學(xué)觀察、包裹體均一法測溫以及包裹體成分測定，結(jié)果表明，該礦床成礦溫度較低，在120℃~160℃之間；含鹽度也較低，介于5.11%~8.45%之間；流體密度為中—低密度流體；成礦壓力范圍為40~45Mpa，推出成礦深度約為1.5km~2.0km，該礦床形成于弱酸性還原環(huán)境。表明該鉛鋅礦具有淺成中—低溫?zé)嵋汉团璧亓黧w的特點(diǎn)，屬于典型的密西西比型(MVT)鉛鋅礦。

關(guān)鍵詞：流體包裹體；地球化學(xué)；密西西比型；四川天寶山鉛鋅礦

1引言

四川天寶山鉛鋅礦大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子地臺(tái)西南緣、攀西裂谷東部，在小江—甘洛斷裂帶和箐河—程海斷裂帶之間的安寧河斷裂帶中。地層由基底和蓋層兩部分組成[1]?；诪榍罢鸬┫禃?huì)理群，蓋層由震旦系—中生界組成，與基底呈角度不整合接觸關(guān)系。對(duì)于該礦前人在礦床成因、成礦條件、礦相學(xué)特征、構(gòu)造控礦特征以及分散元素富集規(guī)律等方面都做了大量的研究。本文結(jié)合前人資料開展了流體包裹體巖相鑒定、溫度測試及單個(gè)包裹體氣相成分測定等實(shí)驗(yàn)，為深入研究天寶山鉛鋅礦提供了新的地球化學(xué)資料。

2礦床地質(zhì)

天寶山鉛鋅礦床區(qū)內(nèi)地層出露簡單，從上到下分別為：第四系(Q)殘坡積物，上三疊統(tǒng)白果灣組(T3bg)陸相砂頁巖，中寒武統(tǒng)西王廟組(∈2x)砂巖，上震旦統(tǒng)燈影組(Z2d)白云巖，下元古界會(huì)理群天寶山組(Pttb)碎屑巖(圖1)。

圖1　四川會(huì)理天寶山鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1　Geological Sketch Map of Tianbaoshan Pb-Zn Orefield in Huili，Sichuan

區(qū)內(nèi)最主要的構(gòu)造為斷裂構(gòu)造，以近南北向和近東西向?yàn)橹?，在區(qū)域性南北向邊界斷裂之間，有小規(guī)模北東、北西、近東西向斷裂構(gòu)造及產(chǎn)狀平緩的層間剝離構(gòu)造。本區(qū)最主要的導(dǎo)礦構(gòu)造是南北向斷裂，主要的容礦構(gòu)造是東西向斷裂。礦區(qū)內(nèi)主要的巖漿巖為晉寧期花崗巖和晚二疊世峨眉山玄武巖及華里西期基性巖脈[5]。

礦床內(nèi)目前分為四個(gè)礦段，包括天寶山礦段、新山礦段、馬脖子礦段及水塘梁子礦段。各礦段構(gòu)造切割明顯，對(duì)礦體有一定破壞。其中主要研究區(qū)域?yàn)榈V體規(guī)模最大的天寶山礦段，其分為Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)礦體(被輝綠巖脈切開，分為西北和南東向兩個(gè)相對(duì)錯(cuò)位的礦體)，在深部尚有中—小型隱伏鉛鋅礦體。Ⅰ號(hào)礦體目前已被采空呈氧化狀態(tài)，Ⅱ號(hào)礦體為主礦體，目前仍在開采中。其明顯受不同性質(zhì)構(gòu)造的控制，產(chǎn)狀在傾斜方向變化較大，形態(tài)不規(guī)則但相似，呈與層理斜交的脈狀、圓柱狀并向下出現(xiàn)部分分支(圖2)。

圖2　天寶山鉛鋅礦床29號(hào)勘探線剖面圖(據(jù)王小春，1991)Fig.2　Section of Exploration Line 29 of Tianbaoshan Pb-Zn Deposit

天寶山礦床中原生金屬硫化物以閃鋅礦為主，其次為方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦等，次生礦物有菱鋅礦和白鉛礦等。脈石礦物主要有白云石、方解石和石英等。礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和應(yīng)變結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造有角礫狀、塊狀、脈狀和浸染狀構(gòu)造等[6]。本區(qū)鉛鋅礦床原生礦石為同期不同階段成礦作

用的產(chǎn)物，前人通過鏡下對(duì)各光片的礦相學(xué)研究分析，大致可以將礦床成礦過程劃分為沉積—成巖期、熱液成礦期和表生期三個(gè)階段[5]。

3流體包裹體地球化學(xué)特征

本次包裹體樣品采集于天寶山Ⅱ號(hào)礦體2036、2064及2074三中段部分礦脈，以正在開采的2064礦段為主。測試中測溫采取均一測溫法和冰點(diǎn)測溫法，單一包裹體的成分利用激光拉曼光譜儀測試。本次巖相學(xué)部分和測試工作分別在成都理工大學(xué)礦相學(xué)實(shí)驗(yàn)室和流體包裹體實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。本次測試共磨制包裹體15片，最終挑選10件樣品巖相學(xué)觀察和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測試，其中9個(gè)為石英包裹體片和1個(gè)為方解石片。

3.1　流體包裹體巖相學(xué)特征

天寶山鉛鋅礦床中的流體包裹體多數(shù)呈成群、成帶分布，部分呈星散狀，也有部分呈單個(gè)包裹體在鏡下分布。本次所采集到的石英、方解石中的包裹體數(shù)量少、體積小，一般為1~10μm。包裹體類型單一，大部分為富液相包裹體。石英、方解石和硅化白云石等礦物中的含液包裹體多數(shù)為單一的液相包裹體和氣液比為2~20%的氣液包裹體，未見子礦物。包裹體數(shù)量少而個(gè)體小，一般小于10μm，形態(tài)一般以橢圓形和不規(guī)則形為主，少數(shù)為方形，未見子礦物(照片1)。

照片1　天寶山鉛鋅礦流體包裹體顯微照片Photo.1　Microscopic Picture of Fluid Inclusion of Tianbaoshan Pb-Zn Deposita-鏡下群狀分布，形態(tài)不規(guī)則形包裹體；b-鏡下單一分布，形態(tài)橢圓的包裹體；c-鏡下單一分布，形態(tài)不規(guī)則包裹體；d-鏡下呈串珠狀分布，形態(tài)橢圓包裹體；e-鏡下呈星散狀分布，形態(tài)不規(guī)則、長條狀包裹體

通過鏡下觀察，依照流體包裹體室溫相態(tài)分類準(zhǔn)則[7]天寶山鉛鋅礦床的流體包裹體基本類型可分為以下4類(照片2)：

純液體包裹體，氣液比小于10%，是類型最簡單的包裹體，此類包裹體通常在相對(duì)較低的熱液成礦溫度下形成，鏡下數(shù)量相對(duì)較多；

富液相的氣液兩相包裹體，氣液比小于50%，均一到液相；

氣液包裹體，該類型包裹體由鹽水溶液及其蒸氣組成，氣液比較大，一般大于50%，少數(shù)可達(dá)55%左右，加熱后仍然均一至液相；

富氣相氣液包裹體，均一到氣相，主要產(chǎn)于成礦期次較早的早期石英礦物里，氣液比大于50%，鏡下少見。

根據(jù)鏡下觀測統(tǒng)計(jì)，天寶山流體包裹體主要類型為Ⅰ類和Ⅱ類。

照片2　天寶山鉛鋅礦流體包裹體類型Photo.2　Fluid Inclusion Classification of Tianbaoshan Pb-Zn Deposita-氣液兩相包裹體，氣液比<20%；b-純液相或氣液兩相包裹體，氣液比20%~50%；c-純液相或氣液兩相包裹體，氣液比<20%；d-氣液兩相包裹體，氣液比<20%；e-純液相或氣液兩相包裹體，氣液比<20%；f-純液相或氣液兩相包裹體，氣液比20%~50%。

3.2　包裹體顯微測溫研究

流體包裹體的顯微測溫工作于成都理工大學(xué)流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成，測試所用儀器為英國產(chǎn)Linkam LinkSys32型冷熱臺(tái)和日本產(chǎn)產(chǎn)尼康LV100P01偏光顯微鏡。升溫降溫速率控制在10℃/min~20℃/min，相變點(diǎn)附近控制在1℃/min以內(nèi)。

3.2.1均一溫度

通過實(shí)驗(yàn)和對(duì)數(shù)據(jù)篩選分析將均一溫度分為三個(gè)溫度區(qū)間：145℃~270℃ 、80℃~178℃、120℃~202℃，分別對(duì)應(yīng)其沉積成礦期(Ⅰ)，熱液成礦期(Ⅱ)和表生期(Ⅲ)三個(gè)成礦階段。從總體看，該礦床石英脈中流體包裹體均一溫度總體在80℃~275℃之間，大多數(shù)集中在120℃~220℃之間(圖3)。峰值位于140℃~180℃，表明其成礦溫度大約為160℃~180℃，為典型的低溫?zé)嵋旱V床。

圖3　石英流體包裹體均一溫度直方圖Fig.3　Histogram of Homogenization T of Fluid Inclusion in Quartz

同時(shí)，通過觀察各階段均一溫度的峰值區(qū)間，發(fā)現(xiàn)在成礦Ⅰ期樣品的均一溫度普遍比成礦Ⅱ、Ⅲ期的高，其中成礦Ⅲ期又稍微比成礦Ⅱ期更高，但總體變化趨勢不明顯。成礦Ⅰ期中石英包裹體的均一溫度為140℃~240℃，集中于200℃~240℃，峰值為200℃，顯示出相對(duì)較高的熱液溫度。成礦Ⅱ期中石英包裹體的均一溫度為80℃~200℃，集中于120℃~160℃，峰值為160℃，明顯比成礦Ⅰ期更低，可以推斷出在該成礦期，由于閃鋅礦、方鉛礦等低溫成礦熱液的加入，使得流體溫度降低，說明該階段為成礦的高峰期。成礦Ⅲ期中石英包裹體均一溫度為100℃~220℃，集中于140℃~200℃，峰值160℃，相對(duì)于成礦Ⅱ期變化不明顯，從峰值區(qū)間可以看出，此階段閃鋅礦、方鉛礦等金屬已經(jīng)沉淀成礦，溫度稍高于成礦期可能原因是由于成礦后期加入了其他溫度較高流體。

3.2.2鹽度

通過實(shí)驗(yàn)，天寶山鉛鋅礦床石英和方解石流體包裹體的冰點(diǎn)溫度范圍在-7.5℃~-2.7℃，主要范圍在-3.8~-6.5。根據(jù)Hall等(1988)鹽度公式計(jì)算鹽度，計(jì)算結(jié)果范圍(NaCleqv)在3.74%~11.10%之間，主要分布區(qū)間為5.11%~8.45%。流體的含鹽度比較低，略高于海水，可能為地下熱鹵水。

圖4　石英包裹體鹽度直方圖Fig.4　Histogram of Salinity of Fluid Inclusion in Quartz

通過對(duì)成礦期鹽度區(qū)間的觀察，發(fā)現(xiàn)成礦Ⅰ期鹽度范圍區(qū)間較廣，在4.25%~8.25%之間，峰值區(qū)間為5.75%~6.50%；成礦Ⅱ期主要集中于6.25%~7.35%，峰值區(qū)間為6.25%~7.25%；成礦Ⅲ期相對(duì)于前兩期出現(xiàn)了一個(gè)新的峰值，大致介于7.25%~8.00%之間(圖4)，雖然總體變化并不明顯，但也反映了成礦后期有流體加入，導(dǎo)致不同流體間以不同比例混合而發(fā)生了鹽度的變化。

3.2.3密度

根據(jù)劉斌等[9]含鹽度≤25wt%NaCl的NaCl-H2O溶液包裹體密度式，將均一溫度帶入求得天寶山鉛鋅礦床流體密度區(qū)間為0.57~0.99g/cm3，主要分布范圍分布在0.75~0.85g/cm3，均值為0.85g/cm3，為中—低密度流體。其中，成礦Ⅰ期流體密度為0.53~0.92g/cm3，集中在0.75~0.85g/cm3，均值為0.86g/cm3；成礦Ⅱ期成礦流體密度為0.57~0.92g/cm3，集中在0.72~0.85g/cm3，均值為0.83g/cm3；成礦Ⅲ期流體密度為0.58~0.92g/cm3，集中于0.78~0.93g/cm3，均值為0.87g/cm3。三個(gè)成礦期次中流體的密度范圍大致相當(dāng)，均屬于中—低密度的成礦流體。

3.2.4捕獲壓力及成礦深度

利用富液相兩相包體所測得的密度和鹽度，以及熱液成礦期成礦物質(zhì)的溫度，根據(jù)列姆列英等(1961)的NaCl-H2O圖解，結(jié)合前人推算出該地區(qū)的成礦溫度區(qū)間為150~200℃[8-9]，估算出天寶山鉛鋅礦床富液相兩相包裹體達(dá)到均一化所需的最大壓力值區(qū)間為40~45Mpa，這一壓力值大說明了該礦床為相對(duì)淺成的成礦環(huán)境。

綜合前人對(duì)該地區(qū)該類型包裹體研究成果和川滇黔典型MVT鉛鋅礦中包裹體研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合對(duì)比，并根據(jù)Haas(1971、1976)等人資料中的公式，采用 NaCl-H2O 體系的兩相分界線的 T(溫度)-P(壓力)-H(深度)，對(duì)天寶山鉛鋅礦的成礦深度進(jìn)行了初步估算。結(jié)果表明，該礦床的成礦深度大約位于當(dāng)時(shí)地殼深度1.5km~2.0km，為淺成鉛鋅礦床，該結(jié)果符合眾學(xué)者對(duì)于天寶山MVT鉛鋅礦床類型的定義。

3.3　包裹體成分

利用激光拉曼測試，對(duì)主成礦期所生成的各類組合中的石英樣品中包裹體氣相部分成分做定性分析(表1)，得出氣相成分中，絕大部分都是H2O，還有少量CH4、N2，同時(shí)還有微量的H2、CO等氣體。

表1　天寶山鉛鋅礦床石英流體包裹體激光拉曼測試數(shù)據(jù)表

表2　天寶山Ⅱ號(hào)礦體深色閃鋅礦的流體包裹體成分(mg/10g)(據(jù)王小春，1990)

3.4　物化條件

由于之前得出的天寶山鉛鋅礦成礦流體主要為中—低鹽度的NaCl-H2O體系，根據(jù)電離常數(shù)得出反應(yīng)平衡常數(shù)①、②，再根據(jù)電離平衡原理得出③。聯(lián)立前三式得出④(Kw為常數(shù)，具體數(shù)值查劉斌總結(jié)的不同溫度、壓力下的平衡常數(shù)Kw表[10]可知，mNaCl為溶質(zhì)的摩爾濃度)，最后根據(jù)pH=-lg[H+]求出流體的pH值。將均一溫度帶入式子求出在5.53~5.72之間，均值為5.65，顯示出弱酸性特征，因此推測天寶山鉛鋅礦床的形成環(huán)境為弱酸性。由于石英是在酸性環(huán)境中沉淀的，該結(jié)果從一定程度上解釋說明了石英貫穿整個(gè)成礦階段的原因。

①

②

[Na+]+[HCl]+[H+]=[Cl-]+[OH-]

③

④

對(duì)于低鹽度的NaCl-H2O體系熱液，可將其簡化為簡單純水體系求解氧化還原電位Eh[10]，其精度可達(dá)到估算要求。通過logfH2=1/3logK1+0.10、logfO2=1/3logK1-0.20=logfH2-0.30求出氫逸度fH2和氧逸度fO2，再和前文得出的pH值和成礦溫度一起帶入Eh=-9.921·10-5T[1/2logK1-2/1logfO2+2pH](K1為常數(shù)，具體數(shù)值查劉斌總結(jié)的不同溫度、壓力下的平衡常數(shù)值K1表[10]可知)，即可估算出氧化還原電位Eh。經(jīng)計(jì)算，Eh在-0.273~-0.184之間，均值為-0.238，呈還原性，該結(jié)果表明天寶山鉛鋅礦床形成環(huán)境主要為還原環(huán)境。

4結(jié)論

(1)天寶山鉛鋅礦礦床石英中的流體包裹體多數(shù)為單一的液相包裹體和氣液比為2%~20%的氣液包裹體，均一溫度集中于120℃~220℃，成礦階段溫度較低，在120℃~160℃之間，峰值為160℃；w(NaCleqv)介于5.11%~8.45%，含鹽度較低，略高于海水鹽度，可能為地下熱鹵水；三個(gè)成礦期次中流體密度范圍差別不大，主要分布范圍為0.75~0.85g/cm3，均值為0.85g/cm3，為中—低密度流體。

(2)成礦壓力變化范圍為40~45Mpa，成礦深度大概為1.5km~2.0km，說明流體運(yùn)移于較為淺成的環(huán)境中，為淺成鉛鋅礦床；流體的pH值在5.53~5.72之間，均值為5.65，為弱酸性；Eh值域區(qū)間為-0.273~-0.184，均值為-0.238，呈還原性，說明其主要形成環(huán)境為還原環(huán)境。

(4)天寶山鉛鋅礦床在控礦因素、熱液性質(zhì)和來源、成礦壓力及深度等方面都具有密西西比型(MVT)鉛鋅礦的特點(diǎn)。

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THE GEOCHEMICAL FEATURE OF FLUID INCLUSION IN TIANBAOSHAN PB-ZN DEPOSIT OF HUILI，SICHUAN

YU Chong，WEI Mei-li，HU Guang-can

(CollegeofGeosciences，ChengduUniversityofScience&Technology，Chengdu610059)

Abstract：In this paper，we put forward the fluid inclusion study result of Tianbaoshan Pb-Zn deposit，which shows the metallogenetic T is low(120~160 C°)，salinity low(5.11~8.45%)，fluid density middle-low，metallogenetic P40~45Mpa，inferred metallogenesis depth about 1.5~2.0km.It is formed in the weak acid reduction environment，characterized by hypabyssal middle-low T hydrothermal and basin fluid，belonging to the typical Mississippi valley-type Pb-Zn deposit.

Key Words：Fluid Inclusion；Geochemistry；Mississippi Valley-Type；Sichuan Tianbaoshan Pb-Zn Deposit

中圖分類號(hào)：P595

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-1885(2015)4-531-8

作者簡介：余沖(1993～)，女，湖北荊州市人，在讀碩士研究生，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)。

收稿日期：2015-09-16