王俊德，任彧仲，杜曉陽，夏文則，岳 輝，孫朝陽，孫樂飛

(1.河南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質礦產(chǎn)調查院；2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預測重點實驗室；3.自然資源部貴金屬分析與勘查技術重點實驗室)

上宮金礦床位于華北克拉通南緣熊耳山金礦田北部，隸屬于河南省洛寧縣西山底鄉(xiāng)，礦區(qū)中心點坐標為：東經(jīng)111°34′18″，北緯34°09′12″。上宮金礦床是20世紀90年代在熊耳山金礦田內發(fā)現(xiàn)的構造蝕變巖型金礦床。在全國“358”找礦突破戰(zhàn)略行動中，上宮金礦床深部取得重大找礦突破，新增金資源量50 t以上。近年來，許多學者已對典型礦床開展成礦期次及成礦流體物理化學特征研究[1-4]，本文以“河南省洛寧縣上宮金礦深部普查”和“河南省康山—上宮金成礦帶三維地質建模與資源定量預測研究”項目為依托，對上宮金礦床成礦流體特征進行研究，旨在為區(qū)域內類似金礦床開展礦化期次及成礦流體的物理化學特征研究提供借鑒。

1 區(qū)域地質背景

上宮金礦田位于華北板塊南緣，華熊臺隆熊耳山隆斷區(qū)中部[5],結晶基底為太古界太華群片麻巖，蓋層為中元古界熊耳群火山巖。區(qū)域斷裂主要為近東西向馬超營斷裂，北東向上宮斷裂、焦園斷裂等(見圖1)。其中，上宮斷裂北東段縱貫全區(qū)，為主要控巖控礦構造。區(qū)域巖漿巖發(fā)育，出露燕山期花山、五丈山、合峪等巖體，主要為重熔型花崗巖體，大量研究表明，花山巖體與金礦床的形成密不可分[6-9]。區(qū)域成礦地質條件優(yōu)越，礦產(chǎn)資源豐富，規(guī)模較大的有上宮構造蝕變巖型金礦床，祈雨溝、店房爆破角礫巖型金礦床，沙溝、鐵爐坪銀鉛鋅礦床等[10-11]。

1—第四系 2—中元古界官道口群白云巖夾石英砂巖 3—中元古界熊耳群火山巖 4—太古界太華群片麻巖 5—花崗巖 6—研究區(qū) 7—斷裂 8—不整合接觸界線 9—金礦床(點)及名稱 10—鉛鋅銀礦床(點)及名稱 11—鉬礦床(點)及名稱

2 礦區(qū)及礦床地質特征

2.1 礦區(qū)地質

礦區(qū)出露地層主要為太古界太華群石板溝組(Arsb)片麻巖和淺粒巖，中元古界熊耳群許山組(Pt2x)安山巖、雞蛋坪組(Pt2j)流紋巖及新生界第四系(Q)殘坡積物和松散砂礫石層(見圖2)。礦區(qū)內斷裂發(fā)育，根據(jù)走向及力學性質，可分為北東向、北北東向和北北西向3組。其中，北東向斷裂、北北東向斷裂形成的含金構造蝕變帶，是礦床主要含礦構造。北東向斷裂F1為區(qū)域性斷裂，是礦床主要控礦斷裂，總體走向45°，傾向南東或北西，傾角45°～85°，寬20～30 m，最寬達400 m。礦區(qū)內巖漿活動主要表現(xiàn)為中元古代的火山噴發(fā)和淺成相巖脈侵入。

1—第四系 2—雞蛋坪組 3—許山組 4—石板溝組 5—燕山期花崗巖 6—含金構造蝕變帶 7—淺部已探明礦體及編號 8—地質界線 9—不整合接觸界線 10—斷裂及編號 11—勘探線及編號

2.2 礦床地質

礦區(qū)內發(fā)現(xiàn)多條不同規(guī)模、不同礦化程度的含金構造蝕變帶，其中賦存于F1、Ⅳ、Ⅴ斷裂內的含金構造蝕變帶規(guī)模較大[12]。礦體賦存于含金構造蝕變帶中，以主礦體F1-Ⅰ7為例，介紹礦區(qū)內礦體大致特征。F1-Ⅰ7礦體賦存于含金構造蝕變帶下盤，近礦圍巖主要為構造角礫巖、碎裂巖及碎裂安山巖等構造巖類。礦體賦存標高-558～672 m，埋深512～1 210 m，長度1 892 m，傾向最大延伸637 m，向北東側伏，側伏角約40°，厚度0.53～5.66 m，金品位0.32×10-6～53.94×10-6，金平均品位5.14×10-6。

頂?shù)装褰V圍巖1.5 m范圍內具有硅化、絹云母化、黃鐵絹英巖化、碳酸鹽化等，礦體與圍巖界線較為清晰，局部呈過渡關系。除近礦圍巖外，礦區(qū)其他區(qū)域也存在強烈的蝕變，且類型復雜。蝕變類型主要有硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、絹云母化、鉀化、綠泥石化、赤鐵礦化，次為綠簾石化、伊利石化、螢石化，及少量重晶石化。硅化主要分布于構造破碎帶內，具體表現(xiàn)為含礦熱液交代或充填各類構造巖而形成的硅化巖石和石英脈等，具有多期次的特點；碳酸鹽化主要以白云石、鐵白云石、方解石、菱鋅礦等礦物形式出現(xiàn)，并且鐵白云石化貫穿整個成礦期；黃鐵礦化是最為普遍的熱液蝕變之一，發(fā)育期次多，幾乎貫穿整個成礦期。

3 成礦流體特征

3.1 包裹體的礦相學特征

包裹體對于研究礦物形成時的物理化學條件是一種極為重要的載體，許多學者開展過包裹體的研究[13-14]。上宮金礦區(qū)石英礦物中包裹體較為發(fā)育，以原生包裹體為主，少量假次生包裹體和次生包裹體，主要成群分布，部分呈帶狀分布(見圖3)。本次研究選擇的包裹體形態(tài)多樣，有橢圓形、菱形、梯形、三角形和各種不規(guī)則形。包裹體密度小，多為隨機分布，部分沿晶內裂隙和晶體生長帶分布。包裹體粒度多數(shù)在(2 μm×3 μm)～(4 μm×7 μm)。包裹體以氣液兩相包裹體為主，少量CO2包裹體、純氣相包裹體及含子晶三相包裹體。氣液比變化較小，從5 %～30 %均有產(chǎn)出，但以5 %～10 %的氣液比為主。

LH2O—液相H2O LCO2—液相CO2 VCO2—氣相CO2

3.2 流體包裹體均一溫度、鹽度特征

前人對上宮金礦床流體包裹體進行多次研究，大致將流體演化劃分為3個階段，并且各階段溫度跨度大致相等。其中，范宏瑞等[15-16]對礦石中石英包裹體進行了均一法測溫，研究數(shù)據(jù)顯示，上宮金礦床最佳成礦溫度為190 ℃～280 ℃，且以215 ℃～280 ℃最為有利。主成礦階段形成深度3.8～10.5 km(封閉系統(tǒng))，鹽度1.1 %～28.3 %，表明該礦床為中深成中低溫巖漿期后熱液金礦床。

根據(jù)野外成礦階段劃分，認為上宮金礦床成礦流體演化過程復雜，至少存在4個成礦階段：石英-鐵白云石化-(少)黃鐵礦階段(Ⅰ)，該階段石英多呈粗脈狀、團塊狀、透鏡狀、角礫狀等產(chǎn)出(見圖4-b)，被后期石英-硫化物細脈膠結并發(fā)生面狀蝕變，形成鐵白云石化-硅化蝕變巖，黃鐵礦僅以較粗粒發(fā)育在石英脈或鐵白云石裂隙面中，金礦化較差，次要蝕變?yōu)榫G泥石化和絹云母化。石英-多金屬硫化物-鐵白云石階段(Ⅱ)，該階段黃鐵礦等金屬硫化物(少量方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦)以細?！⒓毩；蚍勰町a(chǎn)于硅化、鐵白云石化中，呈煙灰色(見圖4-a、c、g、h)，此階段是金的主要成礦階段。中細粒方鉛礦-閃鋅礦-黃鐵礦-石英階段(Ⅲ)，該階段的方鉛礦呈鋼灰色，自形—半自形粒狀(中細粒)結構，與閃鋅礦共生產(chǎn)出；閃鋅礦，褐色—棕褐色，自形—半自形粒狀(中細粒)結構，呈脈狀、團塊狀與方鉛礦共生產(chǎn)出；黃銅礦、黃鐵礦，少量呈星點狀或團塊狀與方鉛礦、閃鋅礦共生(見圖4-d)。石英-碳酸鹽(-螢石)階段(Ⅳ)，該階段鐵白云石、方解石、石英，以及少量螢石、重晶石呈細脈穿插早階段礦石(見圖4-i)，并伴有赤鐵礦化和少量綠泥石化、絹云母化，且有較少量硫化物生成。

Py—黃鐵礦 Cp—黃銅礦 Ga—方鉛礦 Sph—閃鋅礦 Qz—石英

本次流體包裹體測溫樣品采集工作，根據(jù)劃分的4個成礦階段，對F1斷裂內礦體中深部586 m中段至986 m中段采集樣品進行測試。流體包裹體顯微測溫結果及相關參數(shù)見表1。由表1可知，流體包裹體完全均一溫度為102 ℃～466 ℃，大致出現(xiàn)4個峰值(見圖5)，并且第2峰、第3峰值界線不明顯，這可能是由于成礦Ⅲ階段與成礦Ⅱ階段在時限上流體系統(tǒng)關系密切。

圖5 上宮金礦床礦石石英包裹體完全均一溫度直方圖

表1 上宮金礦床流體包裹體顯微測溫結果及相關參數(shù)

完全均一溫度大部分分布在150 ℃～280 ℃，反映上宮金礦床應為以中溫為主的中低溫熱液礦床。與前人的研究成果相似的是，成礦Ⅰ階段富含CO2包裹體，液相均一，完全均一溫度最高(320 ℃～390 ℃)；成礦Ⅱ階段為復雜的純CO2包裹體、富CO2包裹體和貧CO2包裹體組合，異相均一化，完全均一溫度為230 ℃～300 ℃，有沸騰現(xiàn)象；成礦Ⅲ階段為富CO2包裹體和貧CO2包裹體組合，異相均一化，完全均一溫度180 ℃～240 ℃，與成礦Ⅱ階段無明顯界線；成礦Ⅳ階段為貧CO2包裹體，液相均一，完全均一溫度110 ℃～200 ℃。

綜上所述，上宮金礦床成礦溫度為180 ℃～330 ℃，最有利的成礦溫度為200 ℃～300 ℃。鹽度為0.35 %～43.73 %，主要集中于5 %～10 %(見圖6)，1 375個數(shù)據(jù)的平均鹽度為8.9 %，反映其為中高鹽度流體。

圖6 上宮金礦床礦石石英包裹體鹽度直方圖

4 討 論

4.1 成礦壓力及成礦深度

成礦壓力及成礦深度估算是人們一直想解決的、較復雜的問題。可通過研究熱液型礦床的流體包裹體特征并進行分類，找出含CO2、H2O-CO2體系的包裹體進行成礦壓力及成礦深度估算。

本次研究通過在樣品中找同源包裹體和CO2包裹體，用冷凍法確定純CO2包裹體和純H2O包裹體，測定CO2包裹體部分均一溫度和純H2O包裹體完全均一溫度。根據(jù)CO2包裹體部分均一溫度和CO2相密度關系圖解(見圖7)求出CO2的密度，H2O密度亦可用圖解法、查表法或計算法確定。結合H2O和CO2體系聯(lián)合p-t圖解(見圖8)，得到成礦流體壓力估算結果(見表2)。結果顯示，成礦壓力為80～93 MPa。根據(jù)該礦床無沸騰包裹體、中高鹽度、中低溫等特征，以1 MPa/0.1 km的開放系統(tǒng)計算，成礦深度應該在8.0～9.3 km；按封閉系統(tǒng)(2.7 MPa/0.1 km)計算，成礦深度應該在2.2～2.5 km。

表2 上宮金礦床成礦流體壓力估算結果

圖7 CO2包裹體部分均一溫度和CO2相密度關系圖解

圖8 H2O和CO2體系聯(lián)合p-t圖解

4.2 成礦流體成分特征

鐵白云石、石英、方解石流體包裹體成分測定結果見表3。由表3可知，包裹體氣相成分以H2O為主，次為CO2，二者占總量97 %以上，含少量CO及微量CH4和N2，晚期方解石中H2O和CO2含量明顯減少，且?guī)缀醪缓珻O、CH4和N2，反映巖漿熱液成因的特點。n(CO2)/n(H2O)值為0.068～1.310，平均值為0.730，相對較高，反映巖漿熱液成因的特點。

表3 上宮金礦床鐵白云石、石英、方解石流體包裹體成分測定結果

液相成分中陽離子以Ca2+為主，Na+、K+次之；陰離子成分以Cl-為主。晚期方解石中Ca2+含量明顯比鐵白云石、石英中多，且Na+含量明顯減少，反映成礦流體總體以富鈣、鈉為特點。

綜上所述，上宮金礦床成礦流體為含鹵素和堿質的水溶液，屬于NaCl-CO、CO2-H2O的水溶液體系，隨著溫度的降低，由主成礦階段到成礦后階段，成礦溶液發(fā)生了由弱酸性向弱堿性的變化。

5 結 論

1)上宮金礦床包裹體以氣液兩相包裹體為主，少量CO2包裹體、純氣相包裹體及含子晶三相包裹體。

2)上宮金礦床成礦溫度為180 ℃～330 ℃，最有利的成礦溫度為200 ℃～300 ℃。包裹體鹽度為0.35 %～43.73 %，主要集中于5 %～10 %，平均值為8.9 %，為中高鹽度流體。

3)上宮金礦床成礦壓力為80～93 MPa，以1 MPa/0.1 km的開放系統(tǒng)計算，成礦深度應該在8.0～9.3 km；按封閉系統(tǒng)(2.7 MPa/0.1 km)計算，成礦深度應該在2.2～2.5 km。

4)上宮金礦床成礦流體為含鹵素和堿質的水溶液，屬于NaCl-CO、CO2-H2O的水溶液體系，隨著溫度的降低，由主成礦階段到成礦后階段，成礦溶液發(fā)生了由弱酸性向弱堿性的轉變。