向 萌， 張權(quán)緒， 牟宗玉， 聶開紅， 李方會

(湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊(duì)，湖北 宜昌 443100)

黃陵背斜核部是湖北重要的巖金產(chǎn)地之一，已發(fā)現(xiàn)含金礦脈312條，金礦床(點(diǎn))76個(gè)。白竹坪金礦位于核北部東緣，隸屬宜昌市夷陵區(qū)霧渡河鎮(zhèn)白竹坪村，作為核北部變質(zhì)巖區(qū)典型石英脈型金礦床，尚缺乏對其成礦流體的系統(tǒng)研究。本文通過對白竹坪金礦床流體包裹體類型、均一溫度、流體密度以及成分分析等研究，對礦床的成礦物質(zhì)來源及成礦機(jī)理進(jìn)行探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

白竹坪金礦區(qū)處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺上揚(yáng)子臺坪鄂中褶斷區(qū)黃陵背斜核北部東緣。核北部主要出露中太古界東沖河片麻雜巖巖體(TTGAr2)及元古界黃涼河巖組(Pt2h)、力耳坪巖組(Pt2l)變質(zhì)地層。區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖系地層經(jīng)受了鐵鋁榴石角閃巖相以上的區(qū)域變質(zhì)作用和普遍的混合巖化作用。根據(jù)巖石組構(gòu)特征還可看出各組段地層曾遭受多次變質(zhì)作用和退變質(zhì)作用影響，致使地層中的巖石組合十分復(fù)雜。

2 礦床地質(zhì)特征

礦床位于風(fēng)箱坪—韓家河背斜北西翼及彭家河向斜南東翼，主要出露東沖河片麻雜巖(TTGAr2)及輝長輝綠脈巖。變質(zhì)巖地層走向北東，傾向北西，局部由于斷裂作用關(guān)系，走向北西，傾向北東，地層傾角50°～78°，為一被破壞了的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域性大斷裂殷家溝斷層(F10)于礦區(qū)北東角通過，礦床位于該斷層南西側(cè)次級北西向韌—脆性斷層F1、F2中，分別控制Au-1號和Au-2號含金石英脈。含金石英脈是一條由多個(gè)含金石英脈體斷續(xù)分布組成的脈帶，脈體形態(tài)主要為透鏡狀、脈狀，其中南端多為透鏡狀及厚脈狀，北段則以薄脈狀為主。沿走向和傾向常有分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)及膨縮現(xiàn)象，脈壁則常顯舒緩波狀(圖1)。

圖1 白竹坪金礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch map of Baizhuping gold mining area1.第四系；2.混合巖夾黑云斜長片麻巖；3.黑云斜長片麻巖；4.黑云片巖；5.斜長角閃片巖；6.陽起透閃石巖；7.輝長輝綠巖；8.英安斑巖；9.含金石英脈及編號；10.石英脈；11.地質(zhì)界線；12.第四系界線；13.漸變地質(zhì)界線；14.斷層及編號；15.已施工鉆孔位置。

礦床工業(yè)類型為含金石英脈巖型。礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦及自然金，次為纖維鋅礦、白鐵礦、磁黃鐵礦、黝銅礦、鈷鎳黃鐵礦、紫硫鎳礦。次生礦物有銅藍(lán)、斑銅礦、輝銅礦。脈石礦物主要為石英，次為鐵白云石、方解石。此外含有黑云母、綠泥石、絹云母、綠簾石及榍石、白鈦石、電氣石等，含量均低微，在礦石中時(shí)有時(shí)無。通過顯微觀察主要金屬礦物的鑲嵌關(guān)系，其生成順序?yàn)椋狐S鐵礦→閃鋅礦→黃銅礦→方鉛礦→金。礦石構(gòu)造主要有脈狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等，礦石結(jié)構(gòu)主要為自形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)等(圖2)。

圖2 白竹坪礦體光片中金屬礦物鑲嵌關(guān)系Fig.2 Mosaic relationship of metal mineral in Baizhuping mineralPy.黃鐵礦；Cp.黃銅礦；Sp.閃鋅礦；Gl.自然金；Gn.方鉛礦。

脈體圍巖有輝長輝綠巖、混合巖或其它變質(zhì)巖，以輝長輝綠巖體為直接圍巖時(shí)石英脈段的含金性好。碳酸鹽化蝕變作用在輝長輝綠巖中表現(xiàn)明顯，其次有絹云母化、硅化及黃鐵礦化。

3 包裹體樣品采集及分析方法

4 流體包裹體特征

4.1 流體包裹體類型

測片中脈石礦物主要為石英(90%～95%)，少量方解石(2%)。由于應(yīng)力作用，石英顆粒多數(shù)具有波狀消光，且顯微裂隙發(fā)育，系重結(jié)晶作用形成的，結(jié)晶較自形，且透明度較好，見有較多流體包裹體發(fā)育(圖3、表1)，以單相鹽水溶液包裹體(LH2O)及兩相鹽水溶液包裹體(LH2O+VH2O)為主。片中見到少量礦化，黃鐵礦5%，黃銅礦1%，方鉛礦3%，閃鋅礦1%。選擇透明度較好的石英進(jìn)行測定，其類型特點(diǎn)和測定結(jié)果如下：

(1) 單相鹽水溶液包裹體。占包裹體總量的60%～70%；包裹體大小為2～12 μm；形態(tài)以米粒狀、多邊形為主，其次是近圓形、橢圓形和不規(guī)則狀，呈自由狀、小群狀分布，主要沿石英顯微裂隙分布。

(2) 兩相鹽水溶液包裹體。占包裹體總量的30%～35%；包裹體大小3～15 μm；形態(tài)以橢圓形、多邊形為主，其次是半自形負(fù)晶形、長方形和少量不規(guī)則狀，呈自由狀或小群狀分布，或與其它類型包裹體伴生，有的沿石英微裂隙呈線狀分布。

(3) B型兩相包裹體(LH2O+VH2O，含少量CO2成分)，少量；包裹體大小3～15 μm；形態(tài)呈橢圓形、半自形負(fù)晶形，呈自由狀或與其它類型包裹體伴生，有的沿石英微裂隙呈線狀分布。

(4) 富CO2兩相包裹體(LCO2+VCO2，可能含有少量CH4或H2S成分)，占包裹體總量的5%左右；包裹體大小3～12 μm；形態(tài)呈橢圓形、半自形負(fù)晶形，呈小群狀與其它類型包裹體伴生。

(5) 含CO2三相包裹體(LH2O+LCO2+VCO2)，少量；包裹體大小3～15 μm；形態(tài)呈橢圓形、多邊形，呈孤立狀分布或與其它類型包裹體伴生。

4.2 均一溫度、鹽度和密度

一般情況下，石英脈中氣液兩相包裹體和三相包裹體是金主成礦階段捕獲的,液相包裹體在成礦晚階段后捕獲[1]。經(jīng)測試，白竹坪金礦中石英兩相氣液(LH2O+VH2O)包裹體均一溫度集中在155～260 ℃，三相氣液包裹體(LH2O+LCO2+VCO2)均一溫度240～260 ℃，即成礦溫度范圍為155～260 ℃(圖4)。鹽度范圍5.77～11.81 wt.%NaCl，平均9.17 wt.%NaCl；流體密度為0.766～0.993 g/cm3，平均0.933 g/cm3。綜上所述，白竹坪金礦成礦流體為低溫—低鹽度—低密度流體。

圖3 白竹坪金礦體石英中流體包裹體形態(tài)Fig.3 Fluid wrap form in quartz of Baizhuping gold ore body

圖4 礦床成礦流體包裹體均一溫度直方圖Fig.4 Homogeneous temperature histogram of ore-forming fluid inclusions

4.3 成礦壓力和深度

成礦溶液中化合物及金屬的溶解能力與壓力關(guān)系密切，因此壓力對成礦起重要作用。在研究礦床成礦壓力條件時(shí)，利用含CO2三相氣液包裹體來計(jì)算是比較有效的方法，得到了廣泛的應(yīng)用，通過獲得的三相包裹體的初熔溫度、均一溫度、密度及鹽度等參數(shù)[2]，根據(jù)邵潔蓮提出的經(jīng)驗(yàn)公式(1983)計(jì)算出成礦壓力為225×105～235×105Pa，成礦深度為0.75～0.78 km，屬淺成礦床(表2)。

邵潔蓮經(jīng)驗(yàn)公式：T0=374+9.2×N；P0=219+26.2×N；P1=P0×T1/T0；H=P1/(300×105)

式中：N代表鹽度(wt.%NaCl)；T1代表均一溫度(℃)；T0代表初始溫度(℃)；P0代表初始壓力(105Pa)；P1代表成礦壓力(105Pa)；H代表成礦深度(km)。

表2 白竹坪礦床石英包裹體成礦壓力及深度計(jì)算表Table 2 Calculation of metallogenic pressure and depth ofquartz inclusions in Baizhuping deposit

4.4 包裹體成分

流體包裹體成分的測試結(jié)果如下：

(1) 液相部分。陽離子主要是Na+，占液相部分的28%～39%，其次是K+、Ca2+、Mg2+，占液相部分的7%～10%；陰離子主要是Cl-，占液相部分的46%～55%，其次是SO42-，占液相部分的2%～13%。

(2) 氣相部分。主要是H2O，占?xì)庀嗖糠值?3%～84%，其次是CO2，占?xì)庀嗖糠值?6%～27%，無游離氧。

5 成礦機(jī)理探討

黃陵地區(qū)在中元古代表殼巖系形成以后，經(jīng)歷了四堡期的區(qū)域變質(zhì)作用，變質(zhì)巖系發(fā)生強(qiáng)烈構(gòu)造置換和韌性—韌脆性剪切作用，促使部分礦化元素向韌性剪切帶的剪切面理遷移，形成礦質(zhì)初始富集。新元古代晉寧早期隨著構(gòu)造作用增強(qiáng)，基性—超基性巖漿噴溢活動(dòng)亦增強(qiáng)，在白竹坪礦區(qū)沿北西向古斷裂侵位，來自地幔深源的金元素不斷活化和沉淀，成為本區(qū)金礦的初始礦源層，也為本礦區(qū)金礦形成提供了巖漿熱液及圍巖條件。晉寧期黃陵花崗巖漿多次活動(dòng)，為礦質(zhì)進(jìn)一步富集提供熱(水)源和地殼深部礦質(zhì)，此時(shí)巖漿庫中富集大量含金的巖漿期后熱液，而北西向脆—韌性剪切帶則為含礦流體提供了上移通道[3]。

表3 白竹坪金礦流體包裹體成分及參數(shù)表Table 3 Fluid inclusion composition and parameter table of Baizhuping gold mine

注：1)10-6是指在1 g單礦物樣品里包裹體爆裂后釋放出某項(xiàng)組分的微克量；2)H2O (10-6)是指包裹體加熱爆裂釋放出的水蒸氣的微克量。

6 結(jié)論

(2) 白竹坪金礦經(jīng)歷了四堡期的區(qū)域變質(zhì)作用，促使部分礦化元素向區(qū)內(nèi)韌性剪切帶的剪切面理遷移，形成礦質(zhì)初始富集。新元古代晉寧早期基性—超基性巖漿噴溢活動(dòng)亦增強(qiáng)，使來自地幔深源的金元素不斷活化和沉淀，成為本區(qū)金礦的初始礦源層，也為本礦區(qū)金礦形成提供了巖漿熱液及圍巖條件。