王次松，陳林杰，謝建成

（1安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊，安徽銅陵 244033；2合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽合肥 230009）

0 引言

安徽銅陵地區(qū)地處中國東部中生代長江中下游銅-金-鐵-硫成礦帶中段，毗鄰華北地塊和大別造山帶，構(gòu)造上處于華北地塊和華南地塊的過渡區(qū)域[1]，是國內(nèi)為數(shù)不多的大型銅、金礦集區(qū)之一（圖1a）。本區(qū)礦床類型多樣且典型，其中最引人注目的是矽卡巖型礦床[1～7]。雖然銅陵地區(qū)銅、金礦床的流體包裹體研究已獲得了大量的成果[8～15]，但多數(shù)成果主要集中在單一礦床的流體包裹體。本次工作選擇銅陵獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床不同成礦階段開展了礦物流體包裹體特征研究，并結(jié)合前人的研究成果，總結(jié)了獅子山地區(qū)矽卡巖型銅、金礦床的成礦流體特征。

圖1 銅陵地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)分布圖（據(jù)[16]修改）Figure 1.Geological structural map showing ore deposits in the Tongling region (modified after[16])

1 區(qū)域礦床特征

銅陵礦集區(qū)礦床（點）主要集中在五個礦田內(nèi)，空間分布主要受限于東西向的構(gòu)造-巖漿成礦帶[1]（圖1b）。礦集區(qū)主要賦礦地層為中上石炭統(tǒng)地層（C2+3）、中二疊統(tǒng)統(tǒng)棲霞組（P2q）、上二疊統(tǒng)大隆組（P3d）、下三疊統(tǒng)殷坑組（T1y）、龍山組（T1h）和南陵湖組（T1n）[2]。本區(qū)與銅、金礦床成因相關(guān)的燕山期巖漿巖為輝石二長閃長巖、石英二長閃長巖和花崗閃長巖[1,16]（圖1b）。

銅陵礦集區(qū)已發(fā)現(xiàn)各類礦床（點）300 多處，其中大型礦床4處，中型礦床二十余處，探明銅金屬資源量大于4Mt，金大于100t，還有大量的銀、鉛、鋅、鐵、鉬等金屬資源。平面上，銅、金礦床（點）分布在中間，向兩側(cè)過渡為鉛、鋅礦床；縱向上，具有上部是金或鉛鋅，下部主要以銅為主的分帶特征[9]。區(qū)內(nèi)金屬礦床類型主要包括矽卡巖型、斑巖型、熱液型和疊加改造型等，其中獅子山礦田矽卡巖型礦床最具代表[2,9]。獅子山礦田銅、金礦床的矽卡巖賦存在中酸性侵入巖與大理巖的接觸帶。根據(jù)交叉關(guān)系和礦物組合，矽卡巖型礦床的成礦作用一般可分為矽卡巖、石英-硫化物和碳酸鹽三個階段。

2 流體包裹體巖相學(xué)特征

獅子山和胡村兩個矽卡巖型銅、金礦床不同階段石英、方解石等礦物的流體包裹體巖相學(xué)特征見表1和圖2。

圖2 銅陵獅子山礦床不同類型流體包裹體顯微照片（a-石英中3種類型包裹體共存；b-石英中4種類型包裹體共存）Figure 2.Photomicrographs of the different-type fluid inclusions from Shizishan deposit in Tongling region (a-Coexistence of fluid inclusions of three types in quartz；b-Coexistence of fluid inclusions of four types in quartz)

顯微鏡下，流體包裹體形狀多為不規(guī)則狀、多邊形、圓形、橢圓形和負(fù)晶形等，較?。?～8μm），大多為3～5μm，個別大者近10μm，從其相態(tài)特征，可辨認(rèn)出四種包裹體類型：①氣液兩相包裹體（圖2），是本次所見的最主要包裹體類型，占包裹體總量的60%-70%，按氣液比不同又可以分為富液相和富氣相，其中以前者為主要類型，形態(tài)多以近橢圓形、負(fù)晶形為主，少量見次圓形（圖2）；②含子晶多相包裹體，主要見于矽卡巖階段石英和方解石等礦物中，占所觀察的包裹體總量的15%左右，室溫下為氣、液和固相等多相，形態(tài)上多呈橢圓形，包裹體較小，長軸長在2.5μm左右（圖2）；③單相包裹體，這類包裹體在銅陵地區(qū)比較常見，它主要以一種態(tài)相存在，可以為固相，也可以為液相或氣相存在（圖2）；④含液相CO2的氣液包裹體，本區(qū)不很發(fā)育。其各相所占的比例為：氣相14%～26%，液相78%～60%，液相CO28%～14%。

需要注意的是，獅子山礦床矽卡巖階段的石英中可見3 類包裹體同時出現(xiàn)的現(xiàn)象（圖2），暗示包裹體被捕獲時可能曾發(fā)生過流體沸騰。

3 流體包裹體的溫度和鹽度特征

本次對銅陵地區(qū)獅子山礦床中成礦流體包裹體進(jìn)行了均一溫度的測試，測試在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）實驗室的chaixmeca冷熱兩用臺和Leitzl350熱臺上，共測試了40個各種流體包裹體，所得到的結(jié)果見表1。

獅子山銅、金礦床蝕變礦化期次為矽卡巖階段、石英-硫化物早階段、石英硫化物晚階段和碳酸鹽階段。漿矽卡巖中石英包裹體均一溫度較高，達(dá)440℃[11～12]；矽卡巖中的石英中包裹體溫度跨度較大，為173～441℃，峰值為200～350℃（圖3a），低溫度值可能為后期熱液蝕變的結(jié)果；碳酸鹽階段中方解石中流體包裹體的均一溫度為184～210℃，平均為195℃[12]。胡村礦床矽卡巖階段石英中流體包裹體均一溫度為276～387℃（圖3b），早期硫化物階段石英中流體包裹體均一溫度為198～297℃，峰值為260～297℃，晚期硫化物階段石英中流體包裹體均一溫度為123～275℃[9]。

表1 銅陵地區(qū)銅、金礦床流體包裹體特征Table 1 Characteristic of fluid inclusions from Cu-Au deposits in Tongling region

圖3 獅子山礦田獅子山礦床（a）和胡村礦床（b）的流體包裹體均一溫度直方圖Figure 3.Histogram of homogeneous temperature of the fluid inclusions from Shizishan deposit (a) and Hucun deposit (b)in Shizishan ore field

圖4 獅子山礦田銅、金礦床不同成礦階段流體包裹體均一溫度-鹽度關(guān)系圖（數(shù)據(jù)引自[9,11～14]）Figure 4.Homogeneous temperature vs.salinity plot of fluid inclusions in the different ore-forming stages of copper-gold deposit in the Shizishan ore field (Data from[9,11～14])

在銅陵獅子山礦田銅、金礦床中礦物流體包裹體均一溫度和鹽度相關(guān)關(guān)系圖上（圖4），大致可以分成四個區(qū)域，對應(yīng)著礦床的不同成礦階段：Ⅰ巖漿晚期階段，礦物流體包裹體均一溫度和鹽度均很高，均一溫度變化為530～576℃，鹽度變化為18%～56.6%，代表了巖漿流體活動；Ⅱ矽卡巖階段，均一溫度和鹽度比巖漿晚期階段要低，均一溫度變化為410～484℃，鹽度變化為52%～10.6%，代表了早期成礦階段流體活動；Ⅲ石英-硫化物階段，石英和方解石礦物中含有成群產(chǎn)出的富氣相和富液相包裹體，礦物中流體包裹體的均一溫度和鹽度比上兩個階段又有所降低，其均一溫度和鹽度大約分別變化為260～410℃和6%～45%，代表了主成礦期的熱液活動；Ⅳ碳酸鹽階段，普遍可見富氣相包裹體和富液相包裹體共存，其均一溫度和鹽度相對于前面三個階段均較低，大約變化為150～256℃和4%～34.5%，代表了成礦晚期的熱液活動。隨著成礦作用的進(jìn)行，其鹽度總體呈由高到低的變化。

4 流體包裹體成分特征

本次研究獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床的流體包裹體成分來自于兩個：一是本次測定的，二是收集前人資料。本次單個包裹體成分是由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）拉曼光譜室直接測試。

4.1 流體包裹體成分特征

結(jié)合前人研究成果，本次分析了銅陵獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床成礦流體包裹體成分。

從激光拉曼探針測試的結(jié)果來看，各礦床成礦流體包裹體的氣相成分主要以H2O、CO2（圖5a,b）為主，次為CH4（圖5c）、CO、N2、H2、H2S 等；液相成分主要為H2O 和CO2。鹽水溶液主要以Na+、K+、Cl-、為主，次為SO42-、Mg2+、F-、Ca2+[9,12]。

圖5 獅子山礦田銅、金礦床流體包裹體的激光拉曼圖譜（a.冬瓜山礦床中包裹體氣相H2O；b.白芒山礦床中包裹體氣相CO2；c.白芒山礦床中包裹體氣相CH4）Figure 5.Raman spectra of fluid inclusions from Cu-Au ore deposits in Shizishan ore field (a.H2O in vapor of Dongguashan ore deposit；b.CO2in vapor of Baimangshan ore deposit；c.CH4in vapor of Baimangshan ore deposit)

4.2 流體包裹體氫氧同位素特征

本次收集的獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床各成礦階段流體包裹體氫氧同位素數(shù)據(jù)見表2。利用Clayton等[19]的平衡方程：δ18O石英-δ18O水≈3.38×106×T-2-3.40，可獲得與石英平衡式的成礦溶液值δ18O水；利用O'Neil等[20]的平衡方程：δ18O方解石-δ18O水≈2.78×106×T-2-2.89，可獲得與方解石平衡式的成礦溶液值δ18O水。將收集到的數(shù)據(jù)點投影到圖6。

表2 獅子山礦田銅、金礦床氫、氧同位素組成Table 2 Hydrogen and oxygen isotopic values of fluid inclusions from Cu-Au deposits in Shizishan ore field

圖6 獅子山礦田銅、金礦床氫、氧同位素組成圖解（數(shù)據(jù)來源表2）Figure 6.Diagram of hydrogen and oxygen isotope value of fluid inclusions of copper-gold ore deposits in Shizishan ore field (Data from Table 2)

各銅、金礦床礦物中流體包裹體氫同位素組成變化為-40‰～-98‰，氧同位素組成變化為2.15‰～11.75‰。各不同成礦階段氫氧同位素組成變化各不相同：巖漿晚期僅一個點（δ18O水＝9.2‰，δD＝-71.0‰）；矽卡巖階段δ18O水變化為4.94‰～11.75‰，δD＝-59‰～-98‰；石英-硫化物階段δ18O水變化為5.4‰～8.79‰，δD＝-60.2‰～-94‰；碳酸鹽階段δ18O水變化為2.15‰～5.98‰，δD＝-40‰～-67.3‰。矽卡巖階段氫、氧同位素組成變化最大，石英-硫化物階段氫氧同位素組成相對集中（除一個點外），而碳酸鹽階段氧同位素組成最小，氫同位素組成卻最大。在氫氧同位素組成圖解（圖6）中，大多數(shù)點落在巖漿水范圍內(nèi)，表明成礦流體主要來自于巖漿水，在碳酸鹽階段，有兩個點落在巖漿水于雨水線之間的區(qū)域內(nèi)，表明在成礦晚期可能有少量大氣降水的混入。

5 討論

獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床流體包裹體特征表明成礦流體是一種與燕山期巖漿侵入活動有關(guān)[21]的NaCl-H2O-CO2體系，主要為巖漿流體，到了成礦晚期可能有一定比例的大氣降水或地下水參與（圖6）。此外，一定深度巖漿房的流體補(bǔ)充也是很重要的，因為形成一定規(guī)模的礦田，僅依靠淺部規(guī)模較小的侵入巖體提供成礦流體和礦質(zhì)是難以想象的。

獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床的成礦流體包裹體研究表明從巖漿晚期→矽卡巖階段→石英-硫化物階段→碳酸鹽階段，相同類型包裹體的均一溫度和鹽度基本呈逐漸降低（圖4），說明隨著成礦作用的進(jìn)行，成礦流體經(jīng)歷了從高溫、高鹽度向中溫、中低鹽度的持續(xù)演化過程，顯然溫度降低對成礦流體中礦物質(zhì)的沉淀起到了明顯的促進(jìn)作用。并且，本區(qū)各成礦階段自始自終都有兩種鹽度的流體參與，一種高鹽度的流體（鹽度一般大于30%），另一種低鹽度的流體（鹽度小于20%），這兩種鹽度流體與均一溫度都具有相同的變化趨勢（圖4）。這種低鹽度包裹體與高鹽度包裹體群簇共生，并在相近溫度下均勻化的特征，說明各個階段都曾經(jīng)發(fā)生過沸騰現(xiàn)象。另外，獅子山礦床矽卡巖階段的石英中可見3種類型的包裹體共存（圖2），且均一溫度相近，表明包裹體在被捕獲時發(fā)生過流體沸騰[22～24]。本區(qū)成礦作用各階段普遍發(fā)生過流體沸騰，與中國矽卡巖型礦床成礦流體曾普遍發(fā)生沸騰[25]的特征相符，這也與前人研究成果[11,13～14]相一致。

銅陵獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床成礦流體包裹體成分以CO2和H2O為主（圖5），由于CO2和H2O的分子物理性質(zhì)差異很大，CO2在H2O中的溶解度很低，深部較高溫度和壓力下，兩者僅有限混溶。當(dāng)流體上升進(jìn)入淺部相對開放的構(gòu)造裂隙中，因溫度、壓力驟降，流體的溫度和壓力低于不混溶臨界值時，液相CO2與H2O，發(fā)生流體不混溶。成礦流體長時間處于不混溶狀態(tài)，使流體包裹體的均一溫度大大低于子礦物熔化溫度，隨著氣相不斷從溶液中分離出去，造成剩余溶液的鹽度增高，直至流體達(dá)到飽和而晶出鹽類子礦物[26]。一般而言，不混溶過程可產(chǎn)生低鹽度富CO2流體，同時殘余流體鹽度將不斷升高。但本區(qū)由早到晚流體包裹體的鹽度、均一溫度總體呈下降趨勢，表明成礦過程中，除不混溶產(chǎn)生的兩種流體外，尚有相當(dāng)于不混溶殘余而言的低溫低鹽度外來流體加入。這種外來流體的加入可能開始于石英-硫化物階段（圖5）。因此。降溫、減壓和沸騰作用可能是導(dǎo)致流體中巨量銅、金元素沉淀的主要因素[12,27]。

6 結(jié)論

（1）獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床中流體包裹體分為氣液兩相包裹體、含子晶多相包裹體、單相包裹體和含液相CO2的氣液包裹體4種類型。

（2）獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床中流體包裹體研究表明，與成礦有關(guān)的流體包裹體均一溫度變化在150～576℃，鹽度4%～56.6%。流體包裹體氣相成分以H2O和CO2為主，富含CH4，普遍含有少量的CO、H2、H2S、N2及SO2等成分；液相成分較多，但以Cl-和Na+占絕對優(yōu)勢，成礦流體中F-含量高。

（3）獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床中流體包裹體δ18O水的變化規(guī)律是從矽卡巖階段→石英-硫化物階段→碳酸鹽階段其值越來越小，而δD 卻有相反的變化趨勢，說明本區(qū)總體表現(xiàn)巖漿水體系逐步有外來流體加入，引起δ18O和δD的變化。

（4）獅子山礦田矽卡巖型銅、金礦床成礦流體是一種與燕山期巖漿侵入活動有關(guān)的NaCl-H2O-CO2體系，由封閉體系向開放體系轉(zhuǎn)變過程中驟然減壓而造成流體的不混溶，經(jīng)歷了從高溫、高鹽度向中溫、中低鹽度的持續(xù)演化過程。降溫、減壓和沸騰作用可能是導(dǎo)致流體中巨量銅、金元素沉淀的主要因素。