王雨婷

（長(zhǎng)安大學(xué)，西安 710061）

錫是一種重要的戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)，2018 年2 月，美國(guó)內(nèi)政部發(fā)布《關(guān)鍵礦產(chǎn)清單》（草案），列出美國(guó)對(duì)外依存度高、對(duì)美經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全極為重要的35種關(guān)鍵礦產(chǎn)，錫居其中[1]。錫儲(chǔ)量分布于我國(guó)的華南、川西、滇西、東準(zhǔn)格爾及大興安嶺地區(qū)，占世界總儲(chǔ)量之比約24%[2]。大興安嶺是我國(guó)北方地區(qū)最重要的錫金屬成礦區(qū)[3]。大興安嶺南段錫多金屬的類型主要有與次火山巖有關(guān)的石英脈型、錫石硫化物型、云英巖型、斑巖型和夕卡巖型等[4]。

維拉斯托礦床位于內(nèi)蒙古錫林郭勒-赤峰地區(qū)。Sn 金屬量據(jù)估有8.37 萬(wàn)t，平均品味0.89%，Li2O 據(jù)估有35.72 t，平均品味為1.28%[5]。該礦床Sn 儲(chǔ)量巨大，Li 儲(chǔ)量也巨大并且還有其他金屬礦物儲(chǔ)量，引起眾多學(xué)者的研究討論。前人已對(duì)該地區(qū)做了諸多系統(tǒng)的研究。翟德高等[6]對(duì)石英斑巖中的鋯石進(jìn)行U-Pb同位素定年，獲得年齡為（135.7±0.9）Ma，表明石英斑巖的傾位時(shí)代為早白堊世。此外，劉瑞麟等[7-8]開展了對(duì)維拉斯托錫多金屬礦的成巖、成礦時(shí)代以及流體包裹體特征與其同位素特征與地質(zhì)意義的探討；王承洋和Wang 等[9-10]開展了對(duì)礦區(qū)巖體地球化學(xué)特征、礦物學(xué)特征、成礦物質(zhì)來(lái)源的工作。各成礦階段劃分清楚，所含包裹體種類豐富具有重要的研究意義。本文在已有研究基礎(chǔ)上，研究各階段出現(xiàn)的包裹體，來(lái)探討維拉斯托成礦流體的演化過(guò)程和物理化學(xué)性質(zhì)。

1 礦床地質(zhì)特征

維拉斯托含錫多金屬礦床位于中亞造山帶東部的大興安嶺南部。區(qū)域上構(gòu)造發(fā)育，主要由貫穿全區(qū)的錫林浩特復(fù)背斜東段即米生廟背斜和次一級(jí)的擠壓構(gòu)造帶及斷裂構(gòu)成。礦區(qū)出露的地層主要為古元古界寶音圖群錫林浩特雜巖的黑云母斜長(zhǎng)片麻巖和角閃片麻巖（圖1）。

圖1 維拉斯托礦田區(qū)域地質(zhì)圖（據(jù)文獻(xiàn)[11]）

2 野外采集及室內(nèi)測(cè)試

本次研究的樣品主要采集于維拉斯托礦區(qū)的礦石堆及其鉆孔中的花崗巖和隱爆角礫巖及其礦化的石英脈。流體包裹體測(cè)試的樣品為上述采集樣品中石英所含的包裹體。包裹體片制備在西安礦譜地質(zhì)勘查技術(shù)有限公司完成，在顯微鏡下先進(jìn)行包裹體顯微觀察。流體包裹體均一溫度與冰點(diǎn)溫度實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)安大學(xué)流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成，使用儀器為英國(guó)科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的Linkam THMS 600 型配有光學(xué)顯微鏡的冷熱臺(tái)。

流體包裹體成分原位激光拉曼光譜分析與測(cè)試均一溫度與冰點(diǎn)溫度實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室一致。使用的儀器為法國(guó)生產(chǎn)的LabRam 激光共焦顯微拉曼光譜儀，該儀器光譜分辨率0.65 cm-1，空間分辨率方面橫向分辨率小于1 m，縱向分辨率小于2 m，低波數(shù)性能小于100 cm-1，激光器發(fā)生波長(zhǎng)為532 和633 nm。使用前先需對(duì)所測(cè)試的包裹體圈定，避免其他干擾光譜的物質(zhì)接觸。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 流體包裹體巖相學(xué)特征

根據(jù)室溫下流體包裹體的形態(tài)和氣液占比關(guān)系。石英中的原生包裹體多成群分布或分散分布，形狀呈長(zhǎng)方形或棱形的規(guī)則形還有負(fù)晶形，由于石英生長(zhǎng)脈沒(méi)有被截?cái)嗨员徽J(rèn)為是原生包裹體。尺寸變化范圍較大，從幾微米到幾百微米。次生包裹體多呈拉伸狀，有些具有“卡脖子”現(xiàn)象，可見流體泄漏，主要發(fā)育在礦物裂隙間。包裹體加熱過(guò)程中根據(jù)均一狀態(tài)的情況與激光拉曼結(jié)果，結(jié)合盧煥章[12]的劃分方法，劃分為以下3 類。

1）富液兩相包裹體：由液相和氣相2 種相態(tài)組成，氣液比一般為10%～30%，多數(shù)為近長(zhǎng)方形和棱形形態(tài)規(guī)則，有的形態(tài)不規(guī)則。直徑較大，多為10～20 μm，個(gè)別尺寸可達(dá)100 μm 及以上，加熱均一為液相。

2）富氣兩相包裹體：氣泡較大，氣相相態(tài)多，液相相態(tài)少。氣液比多大于50%。形態(tài)呈棱形、近橢圓形和長(zhǎng)條形。包裹體大小在5～10 μm，多單個(gè)分布，數(shù)量較少，加熱均一為氣相。

3）含子礦物三相包裹體：此類包裹體由固液氣三相組成。形態(tài)有近長(zhǎng)方形和不規(guī)則形，尺寸多為十幾微米。子晶多為透明礦物，成分可能為石膏、氯化物等，形狀可見長(zhǎng)方形，也可以見近圓形的子晶。

3.2 流體包裹體顯微測(cè)溫

除Ⅱ階段外，其余階段都保留了截獲的包裹體。本次研究對(duì)其余階段石英中的富液兩相和富氣兩相包裹體進(jìn)行顯微測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，得到了均一溫度及冰點(diǎn)溫度。鹽度和密度利用冰點(diǎn)-密度換算表查得。具體見圖2和表1。

表1 維拉斯托錫多金屬礦區(qū)石英中流體包裹體數(shù)據(jù)

圖2 維拉斯托錫多金屬礦區(qū)流體包裹體顯微照片

3.3 激光拉曼分析

激光拉曼結(jié)果表明，對(duì)成礦的3 個(gè)階段：天河石化-鈉長(zhǎng)石化階段、隱爆角礫巖階段和晚期硫化物階段的流體包裹體進(jìn)行成分分析，流體包裹體的氣相成分主要為H2O、CO2和CH4，液相成分主要為H2O，特征峰如圖3 所示。

圖3 各成礦階段包裹體所含物質(zhì)特征峰的示意圖

總體上，早期天河石化-鈉長(zhǎng)石化階段、隱爆角礫巖階段及晚期硫化物階段流體包裹體的氣相成分均為CH4、CO2，還有液相H2O，液相成分為H2O。

4 討論

4.1 成礦流體的性質(zhì)

從顯微測(cè)溫中可以看出，維拉斯托錫多金屬礦床各成礦階段的溫度隨著成礦階段的早晚呈現(xiàn)下降的規(guī)律，而溫度對(duì)應(yīng)的鹽度變化程度較小。I 階段天河石化-鈉長(zhǎng)石化階段包裹體均一溫度為358～463 ℃，對(duì)應(yīng)鹽度為4.7%～8.6%NaCleqv，密度為0.46～0.71 g/cm3。觀察到的含子晶的三相包裹體，由于數(shù)量較少僅獲得幾個(gè)均一溫度數(shù)據(jù)并未采用，大致?lián)斯烙?jì)該階段為中高溫、低鹽度、中密度的流體。第III 階段至第IV 階段溫度呈現(xiàn)較下降的趨勢(shì)，鹽度有較大下降的趨勢(shì)（2%NaCleqv左右）而密度在0.7～0.8 g/cm3左右。綜上所述，晚期硫化物礦化的成礦流體為中溫、低鹽度和中低密度的特征。據(jù)此推斷各階段為同一流體而形成不同礦物組合是流體運(yùn)移過(guò)程中溫度降低而形成的。

激光拉曼結(jié)果顯示各成礦階段所分析的流體包裹體氣相成分為CO2、CH4和氣態(tài)H2O，液相成分為H2O。據(jù)此認(rèn)為成礦流體為NaCl-H2O-CH4-CO2體系。

4.2 成礦流體來(lái)源

前人對(duì)含礦石英樣品的H、O 同位素分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，δ18O 值介于2.4‰～8.5‰，δD 值介于-120‰～-79‰[8]；δ18O值為-0.45‰～2.35‰，δD值為-92.237‰～-76.376‰[11]。在δD-δ18O 圖解上分析數(shù)據(jù)投點(diǎn)總體靠近巖漿水區(qū)域，表明成礦流體主要為巖漿水，混合有部分大氣降水。根據(jù)氫、氧同位素?cái)?shù)據(jù)將維拉斯托成礦流體歸為早期基性與超基性巖漿與深源巖漿混合的成礦熱液，只在晚期加入了大氣降水。

4.3 礦質(zhì)沉淀機(jī)制

錫石是所有礦床類型中錫的主要礦石礦物，主要受溫度、鹽度、氧逸度和pH 的控制，并且已經(jīng)提出了幾種沉淀機(jī)制，包括大氣降水混合和氧化還原變化，水巖相互作用和流體不混溶。總結(jié)前人[7-8，11]對(duì)錫多金屬礦區(qū)進(jìn)行相關(guān)地球化學(xué)分析和流體包裹體顯微分析及同位素分析認(rèn)為成礦流體來(lái)源為巖漿水，只是晚期混入大氣降水。

本次對(duì)石英-硫化物階段的錫石進(jìn)行成分分析顯示出了CH4的特征峰，表明錫石的沉淀是在較還原的條件下形成的。來(lái)自底部的早期基性-超基性巖漿在向上運(yùn)移的過(guò)程中在高溫低壓的環(huán)境下巖石圈地幔發(fā)生部分熔融然后發(fā)生同化混染，演化出富含成礦金屬元素的流體。該過(guò)程形成的攜成礦元素的流體在幔源巖漿上涌作用下不斷向上運(yùn)移，并持續(xù)結(jié)晶分異最后在淺部定位形成早期花崗巖。巖體頂部發(fā)育一定的云英巖化或浸染狀Sn 礦化，大量發(fā)育的北東向原生斷裂為形成脈狀礦脈提供了通道。由于溫度和鹽度的下降以及大氣降水的加入相對(duì)封閉熱液系統(tǒng)引起壓力的釋放以及冷卻導(dǎo)致隱爆作用，形成隱爆角礫巖礦化。綜上認(rèn)為，早期的基性-超基性巖漿與之后攜成礦元素的深源巖漿混合一起形成了成礦流體，并在該流體運(yùn)移過(guò)程隨著溫度的下降導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀。

5 結(jié)論

1）維拉斯托錫多金屬礦區(qū)的成礦階段可以劃分為天河石化-鈉長(zhǎng)石化蝕變花崗巖階段、云英巖階段、隱爆角礫巖階段以及晚期的硫化物階段。

2）上述的各個(gè)階段的流體包裹體的類型主要為富液兩相、富氣兩相及含子晶的三相包裹體。對(duì)其進(jìn)行成分分析得出氣相成分為H2O、CO2、CH4，液相成分為H2O。測(cè)溫結(jié)果表明成礦流體具中高溫、低鹽度、中密度的性質(zhì)。

3）前人的氫、氧同位素研究表明成礦流體來(lái)源為巖漿，并在晚期混入了大氣降水。冷卻是錫石沉淀的主要因素。